通風(fēng)除塵系統(tǒng)設(shè)計.ppt

1、通風(fēng)除塵管網(wǎng)的設(shè)計計算,第六章,第六章：通風(fēng)除塵管網(wǎng)設(shè)計計算,通風(fēng)管道計算有兩個基本的任務(wù)： 一是確定管道的阻力, 以確定通風(fēng)除塵系統(tǒng)所需的風(fēng)機(jī)性能; 二是確定管道的尺寸(直徑)，管道設(shè)計的合理與否直接影響系統(tǒng)的投資費用和運行費用,一. 管道壓力計算 (一) 管道的阻力計算 管道的阻力包括摩擦阻力和局部阻力. 摩擦阻力由空氣的粘性力及空氣與管壁之間的摩擦作用產(chǎn)生, 它發(fā)生在整個管道的沿程上, 因此也稱為沿程阻力,第六章：通風(fēng)除塵管網(wǎng)設(shè)計計算,管道的阻力計算 局部阻力則是空氣通過管道的轉(zhuǎn)彎, 斷面變化, 連接部件等處時, 由于渦流、沖擊作用產(chǎn)生的能量損失. 1. 摩擦阻力 管道的摩擦阻力采用下式

2、計算: Pm=(L/De)U2/2 式中Pm-摩擦阻力, Pa; -摩擦阻力系數(shù), 其值與流態(tài)有關(guān); L-管道長度, m,第六章：通風(fēng)除塵管網(wǎng)設(shè)計計算,管道的阻力計算 1. 摩擦阻力 管道的摩擦阻力采用下式計算: Pm=(L/De)U2/2 式中Pm-摩擦阻力, Pa; -摩擦阻力系數(shù), 其值與流態(tài)有關(guān); L-管道長度, m; -空氣密度, Kg/m3; U-管內(nèi)平均流速, m/s; De-風(fēng)管的當(dāng)量直徑, m,第六章：通風(fēng)除塵管網(wǎng)設(shè)計計算,當(dāng)量直徑： De= 4f/P 式中f-管道的斷面積, m2; P-管道的周長, m. 對于圓管, 當(dāng)量直徑即為管道的直徑. 對于矩形管, 通常采用兩種當(dāng)量

3、直徑,即流速當(dāng)量直徑和流量當(dāng)量直徑. 流速當(dāng)量直徑是假設(shè)當(dāng)量管道的流速與矩形管的流速相等, 并且單位長度的摩擦阻力也相等. 由此推得流速當(dāng)量直徑為: De=2ab/(a+b) a,b為矩形管斷面的長, 寬邊尺寸,第六章：通風(fēng)除塵管網(wǎng)設(shè)計計算,流量當(dāng)量直徑是假設(shè)等效圓管的流量與矩形管的流量相等, 并且單位長度的摩擦阻力也相等. 由此推得流量當(dāng)量直徑為: 實際計算中多采用流速當(dāng)量直徑. 在實際設(shè)計計算中, 一般將上述摩擦阻力計算式作一定的變換, 使其變?yōu)楦庇^的表達(dá)式. 目前有如下兩種變換方式,第六章：通風(fēng)除塵管網(wǎng)設(shè)計計算,1) 比摩阻法: 令 Rm=(/De)U2/2 稱Rm為比摩阻, Pa/m

4、, 其意義是單位長度管道的摩擦阻力. 這樣摩擦阻力計算式則變換成下列表達(dá)式: Pm=RmL 為了便于工程設(shè)計計算, 人們對Rm的確定已作出了線解圖, 設(shè)計時只需根據(jù)管內(nèi)風(fēng)量、管徑和管壁粗糙度由線解圖上即可查出Rm值, 這樣就很容易由上式算出摩擦阻力,第六章：通風(fēng)除塵管網(wǎng)設(shè)計計算,2) 綜合摩擦阻力系數(shù)法: 管內(nèi)風(fēng)速U=L/f, L為管內(nèi)風(fēng)量, f為管道斷面積. 將U代入摩擦阻力計算式Pm=(L/De)U2/2后, 令 Km=(L/De)/2f2 則摩擦阻力計算式變換為下列表達(dá)式: Pm=KmL2 稱Km為綜合摩擦阻力系數(shù), NS2/m8. 采用 Pm=KmL2 計算式更便于管道系統(tǒng)的分析及風(fēng)機(jī)

5、的選擇, 因此在管網(wǎng)系統(tǒng)運行分析與調(diào)節(jié)計算時, 多采用該計算式,第六章：通風(fēng)除塵管網(wǎng)設(shè)計計算,管道摩擦阻力受多種因素的影響, 在設(shè)計計算時應(yīng)考慮這些因素. 主要影響因素有: 管壁的粗糙度和空氣溫度. 粗糙度越大, 摩擦阻力系數(shù)值越大, 摩擦阻力越大. 溫度影響空氣密度和粘度, 因而影響比摩阻Rm. 溫度上升, 比摩阻Rm下降. 線解圖上查得的Rm是20時的數(shù)值, 實際計算應(yīng)根據(jù)具體溫度進(jìn)行修正,第六章：通風(fēng)除塵管網(wǎng)設(shè)計計算,2. 局部阻力 局部阻力計算式為: Z=U2/2 Pa 其中為局部阻力系數(shù), 根據(jù)不同的構(gòu)件查表獲得. 在通風(fēng)除塵管網(wǎng)中, 連接部件很多, 因此局部阻力較大, 為了減少系統(tǒng)

6、運行的能耗, 在設(shè)計管網(wǎng)系統(tǒng)時, 應(yīng)盡可能降低管網(wǎng)的局部阻力. 降低管網(wǎng)的局部阻力可采取以下措施: (1) 避免風(fēng)管斷面的突然變化,第六章：通風(fēng)除塵管網(wǎng)設(shè)計計算,2. 局部阻力 (2) 減少風(fēng)管的轉(zhuǎn)彎數(shù)量, 盡可能增大轉(zhuǎn)彎半徑; (3) 三通匯流要防止出現(xiàn)引射現(xiàn)象, 盡可能做到各分支管內(nèi)流速相等. 分支管道中心線夾角要盡可能小, 一般要求不大于30; (4) 降低排風(fēng)口的出口流速, 減少出口的動壓損失; (5) 通風(fēng)系統(tǒng)各部件及設(shè)備之間的連接要合理, 風(fēng)管布置要合理,第六章：通風(fēng)除塵管網(wǎng)設(shè)計計算,二) 管內(nèi)壓力分布 分析管內(nèi)壓力分布的目的是了解管內(nèi)壓力的分布規(guī)律, 為管網(wǎng)系統(tǒng)的設(shè)計和運行管理提

7、供依據(jù). 分析的原理是風(fēng)流的能量方程和靜壓、動壓與全壓的關(guān)系式. 在通風(fēng)風(fēng)流基本理論一章中已作分析。主要結(jié)論： (1) 風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓等于風(fēng)管的阻力和出口動壓損失之和; (2) 風(fēng)機(jī)吸入段的全壓和靜壓都是負(fù)值, 風(fēng)機(jī)入口處的負(fù)壓最大; 風(fēng)機(jī)壓出段的全壓和靜壓都是正值, 在出口處正壓最大; (3) 各分支管道的壓力自動平衡,第六章：通風(fēng)除塵管網(wǎng)設(shè)計計算,一) 管道直徑的計算 在計算管道直徑時, 應(yīng)滿足以下約束條件: (1) 管內(nèi)流速的要求: 對于除塵管道, 為了防止粉塵沉積管壁上, 管內(nèi)流速要大于一定的數(shù)值, 即UUmin, Umin為防止粉塵沉積的最小風(fēng)速. 對非除塵管網(wǎng)可不受這個條件的約束. (

8、2) 阻力平衡要求: 要使各分支的風(fēng)量滿足設(shè)計要求, 各分支的阻力必須平衡. 如果設(shè)計的阻力不平衡就應(yīng)進(jìn)行調(diào)節(jié),第六章：通風(fēng)除塵管網(wǎng)設(shè)計計算,一) 管道直徑的計算 (3) 管道投資費用和運行費用的合理性: 管道直徑增大, 阻力減少, 運行費用降低, 但阻力增大, 運行費用也增大. 因此, 管徑的合理性應(yīng)表現(xiàn)在管道投資費用與運行費用總和最小. 設(shè)計時, 要使確定的管徑完全滿足上述約束條件是很困難的, 因此人們提出了各種計算方法, 常用的有以下幾種方法,第六章：通風(fēng)除塵管網(wǎng)設(shè)計計算,1. 假定流速法 其原理是取管內(nèi)流速等于最小風(fēng)速或經(jīng)濟(jì)風(fēng)速, 根據(jù)管內(nèi)的流量Li即可得管徑Di為: Di= 4Li/

9、(Vmin) 采用假定流速法求出的各分支阻力一般不平衡需進(jìn)行阻力平衡調(diào)節(jié). 假定流速法的計算步驟如下: (1) 繪制通風(fēng)系統(tǒng)軸側(cè)圖, 對各管段先進(jìn)編號, 標(biāo)注各管段的長度和風(fēng)量. (2) 選擇管內(nèi)合理的空氣流速,第六章：通風(fēng)除塵管網(wǎng)設(shè)計計算,第六章：通風(fēng)除塵管網(wǎng)設(shè)計計算,3) 根據(jù)各管段的風(fēng)量和選定的流速確定各管段的管徑, 并計算各管段的摩擦阻力和局部阻力. (4) 對并聯(lián)管路進(jìn)行阻力平衡調(diào)節(jié). (5) 計算系統(tǒng)的總阻力, 并根據(jù)總阻力和總風(fēng)量選擇風(fēng)機(jī). 2. 等壓損法 該法的原理是, 假設(shè)風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓H為已知, 各管段單位長度的壓力損失相等, 由此而求出各分支的管徑. 這種方法計算結(jié)果也很難滿

10、足阻力平衡要求, 因此也需要進(jìn)行阻力平衡調(diào)節(jié),第六章：通風(fēng)除塵管網(wǎng)設(shè)計計算,3. 靜壓復(fù)得法：該法原理是在管道的分支處, 由于分流使流速降低, 根據(jù)靜壓與動壓的轉(zhuǎn)換原理, 流速降低, 使風(fēng)管分支處復(fù)得一定的靜壓, 令此復(fù)得靜壓等于該管段的阻力.由此即可求得管道的直徑. 此法主要用于高風(fēng)速管網(wǎng)的計算. 4. 優(yōu)化設(shè)計法：該法的原理是以管道投資費用與運行費用總和最低作為目標(biāo)函數(shù)而獲得管道直徑. 這種方法是管網(wǎng)設(shè)計計算中的新理論, 它對于降低通風(fēng)系統(tǒng)的能耗, 提高管網(wǎng)風(fēng)平衡精度具有重要的意義,第六章：通風(fēng)除塵管網(wǎng)設(shè)計計算,均勻送風(fēng)管道的計算 要求送風(fēng)管道從風(fēng)管側(cè)壁上的若干風(fēng)口(或短管), 以相同的出

11、口速度, 均勻地把等量的空氣送入室內(nèi), 這種送風(fēng)管道稱為均勻送風(fēng)管道. 均勻送風(fēng)管道的構(gòu)造有兩種形式, 一種是均勻送風(fēng)管道的斷面變化(即斷面逐漸縮小)而側(cè)風(fēng)口(或短管)的面積相等; 另一種是送風(fēng)管道的斷面不變化而側(cè)風(fēng)口(或短管)的面積都不相等. 其計算的基本原理是保持各側(cè)孔的靜壓相等. 根據(jù)管道阻力的計算和能量方程即可求得各側(cè)孔靜壓相等的關(guān)系式,第六章：通風(fēng)除塵管網(wǎng)設(shè)計計算,均勻送風(fēng)管道計算的目的是確定側(cè)孔的面積, 風(fēng)管斷面尺寸以及均勻送風(fēng)管段的阻力. 當(dāng)側(cè)孔的數(shù)量, 側(cè)孔的間距以及每個側(cè)孔的送風(fēng)量確定之后, 按上述原理即可計算出均勻送風(fēng)管道的尺寸. 三. 管道設(shè)計中的有關(guān)問題 管道的阻力計算和尺寸計算只是管道設(shè)計的部分內(nèi)容, 在設(shè)計中還有許多因素需