通風(fēng)管道系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算

1、知識(shí)點(diǎn)：比摩阻、局部阻力系數(shù)的確定方法；均勻送 風(fēng)管道的設(shè)計(jì)計(jì)算；通風(fēng)管道內(nèi)流動(dòng)阻力的計(jì)算方法 和壓力分布規(guī)律；風(fēng)道設(shè)計(jì)；系統(tǒng)劃分；風(fēng)管的布置、 選擇、保溫與防腐；進(jìn)、排風(fēng)口布置；防爆及防火； 氣力輸送系統(tǒng)。 重點(diǎn)：通風(fēng)管道內(nèi)流動(dòng)阻力的計(jì)算方法和壓力分布規(guī) 律；比摩阻、均勻送風(fēng)管道的設(shè)計(jì)計(jì)算；系統(tǒng)劃分； 風(fēng)管的布置、選擇。 難點(diǎn)：通風(fēng)管道內(nèi)流動(dòng)阻力的計(jì)算方法和壓力分布規(guī) 律；局部阻力系數(shù)的確定；氣力輸送系統(tǒng)。 1 2 定義：通風(fēng)管道是定義：通風(fēng)管道是把符合衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)的新鮮空氣，輸送到室內(nèi)各需把符合衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)的新鮮空氣，輸送到室內(nèi)各需 要地點(diǎn)，把室內(nèi)局部地區(qū)或設(shè)備散發(fā)的污濁、有害氣體，直接排送要地點(diǎn)

2、，把室內(nèi)局部地區(qū)或設(shè)備散發(fā)的污濁、有害氣體，直接排送 到室外或經(jīng)凈化處理后排送到室外的管道。到室外或經(jīng)凈化處理后排送到室外的管道。 分類：分類：包括通風(fēng)除塵管道、空調(diào)管道等。包括通風(fēng)除塵管道、空調(diào)管道等。 作用：作用：把通風(fēng)進(jìn)風(fēng)口、空氣的熱、濕及凈化處理設(shè)備、送把通風(fēng)進(jìn)風(fēng)口、空氣的熱、濕及凈化處理設(shè)備、送( (排排) )風(fēng)風(fēng) 口、部件和風(fēng)機(jī)連成一個(gè)整體，使之有效運(yùn)轉(zhuǎn)?？?、部件和風(fēng)機(jī)連成一個(gè)整體，使之有效運(yùn)轉(zhuǎn)。 設(shè)計(jì)內(nèi)容：設(shè)計(jì)內(nèi)容：風(fēng)管及其部件的布置；管徑的確定；管內(nèi)氣體流動(dòng)時(shí)風(fēng)管及其部件的布置；管徑的確定；管內(nèi)氣體流動(dòng)時(shí) 能量損耗的計(jì)算；風(fēng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)功率的選擇。能量損耗的計(jì)算；風(fēng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)功率

3、的選擇。 設(shè)計(jì)目標(biāo)：設(shè)計(jì)目標(biāo)：在滿足工藝設(shè)計(jì)要求和保證使用效果的前提下，合理在滿足工藝設(shè)計(jì)要求和保證使用效果的前提下，合理 地組織空氣流動(dòng)，使系統(tǒng)的初投資和日常運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用最優(yōu)。地組織空氣流動(dòng)，使系統(tǒng)的初投資和日常運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用最優(yōu)。 如圖，在風(fēng)機(jī)如圖，在風(fēng)機(jī)4的動(dòng)力作用下，排風(fēng)罩（或排風(fēng)口）的動(dòng)力作用下，排風(fēng)罩（或排風(fēng)口）1將室內(nèi)將室內(nèi) 污染空氣吸入，經(jīng)管道污染空氣吸入，經(jīng)管道2送入凈化設(shè)備送入凈化設(shè)備3，經(jīng)凈化處理達(dá)到規(guī)定的，經(jīng)凈化處理達(dá)到規(guī)定的 排放標(biāo)準(zhǔn)后，通過風(fēng)帽排放標(biāo)準(zhǔn)后，通過風(fēng)帽5排到室外大氣中。排到室外大氣中。 4 如圖，在風(fēng)機(jī)如圖，在風(fēng)機(jī)3的動(dòng)力作用下，室外空氣進(jìn)入新風(fēng)口的動(dòng)力作

4、用下，室外空氣進(jìn)入新風(fēng)口1， 經(jīng)進(jìn)氣處理設(shè)備經(jīng)進(jìn)氣處理設(shè)備2處理后達(dá)到處理后達(dá)到 衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)或工藝要求后，由風(fēng)管衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)或工藝要求后，由風(fēng)管 4輸送并分配到各送風(fēng)口輸送并分配到各送風(fēng)口5 ，由風(fēng)口送入室內(nèi)。，由風(fēng)口送入室內(nèi)。 通風(fēng)管道系統(tǒng)的確定主要包括： 風(fēng)管及其連接部件、風(fēng)管形狀和尺寸的確 定、風(fēng)管內(nèi)風(fēng)流流動(dòng)的能量損失的計(jì)算、 風(fēng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)的確定。 2 1 1 2 G1G2 假設(shè)：假設(shè)：管道兩截面之間管道兩截面之間無流體漏損無流體漏損。 流體在如圖所示的管道中流體在如圖所示的管道中: : 作連續(xù)穩(wěn)定流動(dòng)作連續(xù)穩(wěn)定流動(dòng); ; 從截面從截面1-11-1流入，從截面流入，從截面2-22-2流出；流出

5、； 連續(xù)性方程 (equation of continuity) G1G2 若流體不可壓縮，若流體不可壓縮，常數(shù)，則上式可簡化為常數(shù)，則上式可簡化為 AA常數(shù)常數(shù) 1 1A A1 11 12 2A A2 22 2 此關(guān)系可推廣到管道的任一截面，即此關(guān)系可推廣到管道的任一截面，即 AA常數(shù)常數(shù) 上式稱為上式稱為連續(xù)性方程式連續(xù)性方程式。 流體流速與管道的截面積成反比。流體流速與管道的截面積成反比。 式中式中d1及及d2分別為管道上截面分別為管道上截面1和截面和截面2處的管內(nèi)處的管內(nèi) 徑。徑。不可壓縮流體在管道中的流速與管道內(nèi)徑的平方不可壓縮流體在管道中的流速與管道內(nèi)徑的平方 成反比成反比。 2

6、2 241 2 14 dd 或或 2 )( 1 2 2 1 d d 對(duì)于圓形管道，有對(duì)于圓形管道，有 根據(jù)能量守恒定律，得出連續(xù)穩(wěn)態(tài)流動(dòng)系統(tǒng)的根據(jù)能量守恒定律，得出連續(xù)穩(wěn)態(tài)流動(dòng)系統(tǒng)的總能總能 量衡算方程式量衡算方程式如下：如下： 2 2 2 222 1 1 2 111 2 1 2 1 p gZUWQ p gZU ee 即即: :對(duì)于連續(xù)穩(wěn)態(tài)流動(dòng)系統(tǒng)對(duì)于連續(xù)穩(wěn)態(tài)流動(dòng)系統(tǒng), ,輸入該系統(tǒng)的總能量等輸入該系統(tǒng)的總能量等 于輸出該系統(tǒng)的總能量。于輸出該系統(tǒng)的總能量。 理想流體理想流體柏努利方程柏努利方程的物理意義的物理意義 2 2 22 1 2 11 2 1 2 1p gz p gz ugzgz為單位

7、質(zhì)量流體所具有的為單位質(zhì)量流體所具有的位能位能； up/p/為單位質(zhì)量流體所具有的為單位質(zhì)量流體所具有的靜壓能靜壓能； uu u2 2/2/2為單位質(zhì)量流體所具有的為單位質(zhì)量流體所具有的動(dòng)能動(dòng)能。 2 2 22 1 2 11 2 1 2 1p gz p gz 2 2 1 1 p gz p gz 1 1、理想流體在各截面上所具有的、理想流體在各截面上所具有的總機(jī)械能相等總機(jī)械能相等，三種能量，三種能量 可互為轉(zhuǎn)換?？苫檗D(zhuǎn)換。 12 同一流體在同一管道中流動(dòng)時(shí)，不同的流速，會(huì)形成不同的流動(dòng)同一流體在同一管道中流動(dòng)時(shí)，不同的流速，會(huì)形成不同的流動(dòng) 狀態(tài)。當(dāng)流速較低時(shí)，流體質(zhì)點(diǎn)互不混雜，沿著與管軸平

8、行的方狀態(tài)。當(dāng)流速較低時(shí)，流體質(zhì)點(diǎn)互不混雜，沿著與管軸平行的方 向作層狀運(yùn)動(dòng)，稱為向作層狀運(yùn)動(dòng)，稱為層流層流(或滯流或滯流)。當(dāng)流速較大時(shí)，流體質(zhì)點(diǎn)的。當(dāng)流速較大時(shí)，流體質(zhì)點(diǎn)的 運(yùn)動(dòng)速度在大小和方向上都隨時(shí)發(fā)生變化，成為互相混雜的紊亂運(yùn)動(dòng)速度在大小和方向上都隨時(shí)發(fā)生變化，成為互相混雜的紊亂 流動(dòng)，稱為流動(dòng)，稱為紊流紊流(或湍流或湍流)。 （）雷諾數(shù)（）雷諾數(shù)Re 式中：平均流速式中：平均流速v、管道直徑、管道直徑d和流體的運(yùn)動(dòng)粘性系數(shù)和流體的運(yùn)動(dòng)粘性系數(shù) Vd Re 8.1.1 兩種流態(tài)及其判別分析兩種流態(tài)及其判別分析 13 雷諾實(shí)驗(yàn)示意圖雷諾實(shí)驗(yàn)示意圖 實(shí)驗(yàn)表明：實(shí)驗(yàn)表明： Re 2000

9、層流層流（下臨界雷諾數(shù)）（下臨界雷諾數(shù)） Re4000 紊流紊流（上臨界雷諾數(shù)）（上臨界雷諾數(shù)） 中間為中間為過渡區(qū)過渡區(qū) 實(shí)際工程計(jì)算中，為簡便起見，通常用實(shí)際工程計(jì)算中，為簡便起見，通常用Re=2300來判斷管路來判斷管路 流動(dòng)的流態(tài)流動(dòng)的流態(tài) Re2300 層流，層流， Re2300 紊流紊流 14 尼古拉茲實(shí)驗(yàn)：尼古拉茲實(shí)驗(yàn)：通過人工粗糙管流實(shí)驗(yàn)，確定出沿程阻力系數(shù) 與雷諾數(shù)、相對(duì)粗糙度之間的關(guān)系，實(shí)驗(yàn)曲線被劃分為5個(gè)區(qū)域， 即1層流區(qū) 2臨界過渡區(qū)3紊流光滑區(qū)4紊流過渡區(qū) 5紊流粗糙區(qū)（阻力平方區(qū)）。 實(shí)際流體在流動(dòng)過程中，沿程能量損失一方面（實(shí)際流體在流動(dòng)過程中，沿程能量損失一方面

10、（內(nèi)因內(nèi)因）取決于）取決于 粘滯力和慣性力的比值，用粘滯力和慣性力的比值，用雷諾數(shù)雷諾數(shù)ReRe來衡量來衡量；另一方面（；另一方面（外因外因） 是是固體壁面固體壁面對(duì)流體流動(dòng)的阻礙作用，故沿程能量損失又與對(duì)流體流動(dòng)的阻礙作用，故沿程能量損失又與管道管道 長度、斷面形狀及大小、壁面粗糙度有長度、斷面形狀及大小、壁面粗糙度有關(guān)。其中關(guān)。其中壁面粗糙度壁面粗糙度的的 影響通過影響通過值值來反映。來反映。 1932193219331933年間，尼古拉茲把經(jīng)過篩分、粒徑為年間，尼古拉茲把經(jīng)過篩分、粒徑為的砂粒均勻的砂粒均勻 粘貼于管壁。砂粒的直徑粘貼于管壁。砂粒的直徑就是管壁凸起的高度，稱為就是管壁凸起

11、的高度，稱為絕對(duì)糙絕對(duì)糙 度度；絕對(duì)糙度；絕對(duì)糙度與管道半徑與管道半徑r r的比值的比值/r /r 稱為稱為相對(duì)糙度相對(duì)糙度。 15 區(qū)區(qū)層流區(qū)層流區(qū)。當(dāng)。當(dāng)Re2000時(shí)，不論管道粗糙度如何，其實(shí)驗(yàn)時(shí)，不論管道粗糙度如何，其實(shí)驗(yàn) 結(jié)果都集中分布于直線結(jié)果都集中分布于直線上。這表明上。這表明與相對(duì)糙度與相對(duì)糙度/r無關(guān)，只與無關(guān)，只與 Re有關(guān)，且有關(guān)，且=64/Re。與相對(duì)粗糙度無關(guān)與相對(duì)粗糙度無關(guān) 區(qū)區(qū)過渡流區(qū)過渡流區(qū)。2000Re4000，在此區(qū)間內(nèi)，不同相對(duì)糙，在此區(qū)間內(nèi)，不同相對(duì)糙 度的管內(nèi)流體的流態(tài)由層流轉(zhuǎn)變?yōu)槲闪?。所有的?shí)驗(yàn)點(diǎn)幾乎都集度的管內(nèi)流體的流態(tài)由層流轉(zhuǎn)變?yōu)槲闪?。所有的?shí)驗(yàn)

12、點(diǎn)幾乎都集 中在線段中在線段上。上。隨隨Re增大而增大，與相對(duì)糙度無明顯關(guān)系。增大而增大，與相對(duì)糙度無明顯關(guān)系。 區(qū)區(qū)水力光滑管區(qū)水力光滑管區(qū)。在此區(qū)段內(nèi)，管內(nèi)流動(dòng)雖然都已處于紊。在此區(qū)段內(nèi)，管內(nèi)流動(dòng)雖然都已處于紊 流狀態(tài)流狀態(tài)(Re4000)，但，但在一定的雷諾數(shù)下，在一定的雷諾數(shù)下，當(dāng)層流邊層的厚度當(dāng)層流邊層的厚度 大于管道的絕對(duì)糙度大于管道的絕對(duì)糙度（稱為水力光滑管）時(shí)，其實(shí)驗(yàn)點(diǎn)均集中（稱為水力光滑管）時(shí)，其實(shí)驗(yàn)點(diǎn)均集中 在直線在直線上，表明上，表明與與仍然無關(guān)，而只與仍然無關(guān)，而只與Re有關(guān)有關(guān)。隨著。隨著Re的增的增 大，相對(duì)糙度大的管道，實(shí)驗(yàn)點(diǎn)在較低大，相對(duì)糙度大的管道，實(shí)驗(yàn)點(diǎn)在較

13、低Re時(shí)就偏離直線時(shí)就偏離直線，而，而 相對(duì)糙度小的管道要在相對(duì)糙度小的管道要在Re較大時(shí)才偏離直線較大時(shí)才偏離直線。 16 區(qū)區(qū)紊流過渡區(qū)紊流過渡區(qū)，在這個(gè)區(qū)段內(nèi)，各種不同相對(duì)糙度的實(shí)，在這個(gè)區(qū)段內(nèi)，各種不同相對(duì)糙度的實(shí) 驗(yàn)點(diǎn)各自分散呈一波狀曲線，驗(yàn)點(diǎn)各自分散呈一波狀曲線，值既與值既與ReRe有關(guān)，也與有關(guān)，也與/ /r r有關(guān)有關(guān)。 區(qū)區(qū)水力粗糙管區(qū)水力粗糙管區(qū)。在該區(qū)段，。在該區(qū)段，ReRe值較大，管內(nèi)液流的層值較大，管內(nèi)液流的層 流邊層已變得極薄，有流邊層已變得極薄，有，砂粒凸起高度幾乎全暴露在紊，砂粒凸起高度幾乎全暴露在紊 流核心中，故流核心中，故ReRe對(duì)對(duì)值的影響極小值的影響極小

14、，略去不計(jì)，相對(duì)糙度成為，略去不計(jì)，相對(duì)糙度成為 的唯一影響因素。故在該區(qū)段，的唯一影響因素。故在該區(qū)段，與與ReRe無關(guān)，而只與相對(duì)糙無關(guān)，而只與相對(duì)糙 度有關(guān)。摩擦阻力與流速平方成正比，故稱為阻力平方區(qū)，度有關(guān)。摩擦阻力與流速平方成正比，故稱為阻力平方區(qū)， 尼古拉茲公式：尼古拉茲公式： 2 lg274. 1 1 r 17 風(fēng)管內(nèi)空氣流動(dòng)的阻力有兩種：風(fēng)管內(nèi)空氣流動(dòng)的阻力有兩種： 1、由于空氣本身的粘滯性及其與管壁間的摩擦產(chǎn)生的、由于空氣本身的粘滯性及其與管壁間的摩擦產(chǎn)生的 沿程能量損失，稱為沿程能量損失，稱為摩擦阻力或沿程阻力摩擦阻力或沿程阻力；包括圓形；包括圓形 風(fēng)管的局部阻力計(jì)算和矩形

15、風(fēng)管的局部阻力計(jì)算。風(fēng)管的局部阻力計(jì)算和矩形風(fēng)管的局部阻力計(jì)算。 2、空氣流經(jīng)風(fēng)管中的管件及設(shè)備時(shí)，由于流速的大小、空氣流經(jīng)風(fēng)管中的管件及設(shè)備時(shí)，由于流速的大小 和方向變化以及產(chǎn)生渦流造成的比較集中的能量損失，和方向變化以及產(chǎn)生渦流造成的比較集中的能量損失， 稱為稱為局部阻力局部阻力。 8.1.2 風(fēng)管內(nèi)空氣流動(dòng)的阻力風(fēng)管內(nèi)空氣流動(dòng)的阻力 18 vD Re )(2000 ee RfR )(40002000 ee RfR )(4000 ee RfR ),( D K Rf e )( D K f 光滑區(qū) 紊流過渡區(qū) 紊流 層流 過渡區(qū) 粗糙區(qū)（阻力平方區(qū)） 19 阻力計(jì)算公式： 20 21 22 有

16、關(guān)過渡區(qū)的摩擦阻力系數(shù)計(jì)算公式很多，一般采用適用三個(gè)有關(guān)過渡區(qū)的摩擦阻力系數(shù)計(jì)算公式很多，一般采用適用三個(gè) 區(qū)的柯氏公式來計(jì)算。它以一定的實(shí)驗(yàn)資料作為基礎(chǔ)，美國、日區(qū)的柯氏公式來計(jì)算。它以一定的實(shí)驗(yàn)資料作為基礎(chǔ)，美國、日 本、德國的一些暖通手冊(cè)中廣泛采用。我國編制的本、德國的一些暖通手冊(cè)中廣泛采用。我國編制的全國通用通全國通用通 風(fēng)管道計(jì)算表風(fēng)管道計(jì)算表也采用該公式：也采用該公式： Re 51. 2 71. 3 lg2 1 D K 為了避免繁瑣的計(jì)算，可根據(jù)公式制成各種形式的表格或線為了避免繁瑣的計(jì)算，可根據(jù)公式制成各種形式的表格或線 算圖。附錄算圖。附錄4所示的通風(fēng)管道所示的通風(fēng)管道單位長度

17、摩擦阻力單位長度摩擦阻力線算圖，可供計(jì)算線算圖，可供計(jì)算 管道阻力時(shí)使用。運(yùn)用線算圖或計(jì)算表，只要已知管道阻力時(shí)使用。運(yùn)用線算圖或計(jì)算表，只要已知流量、管徑、流量、管徑、 流速、阻力流速、阻力四個(gè)參數(shù)中的任意兩個(gè)，即可求得其余兩個(gè)參數(shù)。四個(gè)參數(shù)中的任意兩個(gè)，即可求得其余兩個(gè)參數(shù)。 23 附錄4：線算圖 圖的多種用法： 由L、D求Rm 由L、Rm求D 由L、v求D、Rm D L L v Rm 24 計(jì)算表計(jì)算表 25 線算圖的適用范圍：線算圖的適用范圍： 密度和粘度的修正 1 . 0 0 91. 0 0 )/()/( mom RR Rm-實(shí)際的單位長度摩擦阻力，Pa/m Rmo-圖上查出的單位長

18、度摩擦阻力，Pa/m -實(shí)際的空氣密度，kg/m3 -實(shí)際的運(yùn)動(dòng)粘度系數(shù)，m2/s 空氣溫度和大氣壓力的修正 moBtm RKKR Kt-溫度修正系數(shù) KB-大氣壓力修正系數(shù) T-實(shí)際的空氣溫度， B-實(shí)際的大氣壓力，kPa 825. 0 273 20273 t Kt 9 . 0 ) 3 .101/(BK B 28 管壁粗糙度的修正 morm RKR Kr-管壁粗糙度修正系數(shù) K-管壁粗糙度，mm v-管內(nèi)空氣流速，m/s 粗糙度k0.15mm時(shí)， 25. 0 )(KvKr 29 30 使用方法 使用條件 31 sm mkg mPaR mPaR RR m m mm / / / / )/()/(

19、 2 3 0 1 . 0 0 91. 0 00 實(shí)際空氣運(yùn)動(dòng)粘度， 實(shí)際空氣密度， 線算圖查出的比摩阻， 實(shí)際比摩阻， 32 kPaB Ct BK t K B t 實(shí)際大氣壓力， 實(shí)際空氣溫度， 大氣壓力修正系數(shù) 溫度修正系數(shù) 0 9 . 0 825. 0 3 .101/ 273 20273 0mBtm RKKR 33 smv K KvK r / 28 25.0 管內(nèi)空氣流速， 管壁粗糙度，見表 0mrm RKR 3 3 ）（見表 管壁粗糙度修正系數(shù)， 24218P Kr 34 3535 D L L v Rm 36 全國通用通風(fēng)管道計(jì)算表全國通用通風(fēng)管道計(jì)算表和附錄和附錄4的線算圖是按的線算圖

20、是按圓形風(fēng)圓形風(fēng) 管管得出的，在進(jìn)行矩形風(fēng)管的摩擦阻力計(jì)算時(shí)，需要把矩形風(fēng)得出的，在進(jìn)行矩形風(fēng)管的摩擦阻力計(jì)算時(shí)，需要把矩形風(fēng) 管斷面尺寸折算成與之相當(dāng)?shù)膱A形風(fēng)管直徑，即當(dāng)量直徑，再管斷面尺寸折算成與之相當(dāng)?shù)膱A形風(fēng)管直徑，即當(dāng)量直徑，再 由此求得矩形風(fēng)管的單位長度摩擦阻力。由此求得矩形風(fēng)管的單位長度摩擦阻力。 所謂所謂“當(dāng)量直徑當(dāng)量直徑”，就是與矩形風(fēng)管有相同，就是與矩形風(fēng)管有相同單位長度摩擦單位長度摩擦 阻力阻力的圓形風(fēng)管直徑，它有的圓形風(fēng)管直徑，它有流速當(dāng)量直徑流速當(dāng)量直徑和和流量當(dāng)量直徑流量當(dāng)量直徑兩種。兩種。 （1）流速當(dāng)量直徑）流速當(dāng)量直徑 假設(shè)某一圓形風(fēng)管中的空氣流速與矩形風(fēng)管中的

21、空氣假設(shè)某一圓形風(fēng)管中的空氣流速與矩形風(fēng)管中的空氣流速相等流速相等， 并且兩者的并且兩者的單位長度摩擦阻力也相等，單位長度摩擦阻力也相等，DV表示。圓形風(fēng)管和矩形表示。圓形風(fēng)管和矩形 風(fēng)管的風(fēng)管的水力半徑必須相等。水力半徑必須相等。 37 A B vA vB VA = VB RmA=RmB DB為A的流速當(dāng)量直徑，記作Dv ba ab Dv 2 計(jì)算式： 38 DV稱為邊長為稱為邊長為ab的矩形風(fēng)管的的矩形風(fēng)管的流速當(dāng)量直徑流速當(dāng)量直徑。矩形。矩形 風(fēng)管內(nèi)的流速與管徑為風(fēng)管內(nèi)的流速與管徑為DV的圓形風(fēng)管內(nèi)的流速相同，的圓形風(fēng)管內(nèi)的流速相同， 兩者的單位長度摩擦阻力也相等。因此，根據(jù)矩形風(fēng)兩者的

22、單位長度摩擦阻力也相等。因此，根據(jù)矩形風(fēng) 管的流速當(dāng)量直徑管的流速當(dāng)量直徑DV和實(shí)際流速和實(shí)際流速v，由附錄，由附錄4查得的查得的 Rm即為矩形風(fēng)管的單位長度摩擦阻力。即為矩形風(fēng)管的單位長度摩擦阻力。 39 2流量當(dāng)量直徑 設(shè)某一圓形風(fēng)管中的空 氣流量與矩形風(fēng)管的空 氣流量相等，并且單位 長度摩擦阻力也相等， 則該圓形風(fēng)管的直徑就 稱為此矩形風(fēng)管的流量 當(dāng)量直徑，以DL表示。 根據(jù)推導(dǎo)，流量當(dāng)量直 徑可近似按下式計(jì)算。 ， 圓矩圓矩mmvv RRqq 40 必須指出，利用當(dāng)量直徑求矩形風(fēng)管的阻力，要 注意其對(duì)應(yīng)關(guān)系：采用流速當(dāng)量直徑時(shí)，必須用 矩形風(fēng)管中的空氣流速空氣流速去查出阻力，采用流量當(dāng)

23、 量直徑時(shí)，必須用矩形風(fēng)管中的空氣流量空氣流量去查阻 力。用兩種方法求得的矩形風(fēng)管單位長度摩擦阻 力是相等的。 41 例題：表面光滑的風(fēng)管例題：表面光滑的風(fēng)管 （K=0.15mm），斷面尺），斷面尺 寸寸500400mm，流量，流量 =1m3/s，求比摩阻（流速，求比摩阻（流速 當(dāng)量法）當(dāng)量法） smv/5 4 . 05 . 0 1 mm ba ab Dv 444 400500 4005002 2 查圖得Rm=0.61Pa/m 42 表面光滑的風(fēng)管表面光滑的風(fēng)管 （K=0.15mm），斷），斷 面尺面尺500400mm， 流量流量=1m3/s，求比摩，求比摩 阻（流量當(dāng)量法）阻（流量當(dāng)量法）

24、smL/1 3 mm ba ab DL 487 )( )( 3 . 1 25. 0 625. 0 查圖得Rm=0.61Pa/m 43 44 降低摩擦阻力措施降低摩擦阻力措施 1減小摩擦阻力系數(shù)。減小摩擦阻力系數(shù)。 2保證有足夠大的井巷斷面。在其它參數(shù)不變時(shí)，井巷斷面擴(kuò)保證有足夠大的井巷斷面。在其它參數(shù)不變時(shí)，井巷斷面擴(kuò) 大大33%，Rf值可減少值可減少50%。 井巷的定義：為達(dá)到采礦目的在礦體和巖體中所掘進(jìn)的一系列井巷的定義：為達(dá)到采礦目的在礦體和巖體中所掘進(jìn)的一系列 通道和空間的總稱。通道和空間的總稱。 3選用周長較小的井巷。在井巷斷面相同的條件下，圓形斷面選用周長較小的井巷。在井巷斷面相同

25、的條件下，圓形斷面 的周長最小，拱形斷面次之，矩形、梯形斷面的周長較大。的周長最小，拱形斷面次之，矩形、梯形斷面的周長較大。 4降低巷道長度。降低巷道長度。 5避免巷道內(nèi)的風(fēng)量過于集中。避免巷道內(nèi)的風(fēng)量過于集中。 45 二、局部阻力二、局部阻力 當(dāng)空氣流過當(dāng)空氣流過斷面變化斷面變化的管件的管件(如各種變徑管、風(fēng)管進(jìn)出如各種變徑管、風(fēng)管進(jìn)出 口口)、流向變化流向變化的管件（彎頭的管件（彎頭)和和流量變化的流量變化的管件管件(如三如三 通、四通通、四通)都會(huì)產(chǎn)生局部阻力。都會(huì)產(chǎn)生局部阻力。 （一）局部阻力及其計(jì)算（一）局部阻力及其計(jì)算 和摩擦阻力類似，局部阻力一般也用動(dòng)壓的倍數(shù)來表示：和摩擦阻力類

26、似，局部阻力一般也用動(dòng)壓的倍數(shù)來表示： 式中：式中：局部阻力系數(shù)，無因次。局部阻力系數(shù)，無因次。 2 2 vZ 46 幾種常見的局部阻力產(chǎn)生的類型：幾種常見的局部阻力產(chǎn)生的類型： 、突變、突變 紊流通過突變部分時(shí)，由于慣性作用，出現(xiàn)主流與邊壁脫離的紊流通過突變部分時(shí)，由于慣性作用，出現(xiàn)主流與邊壁脫離的 現(xiàn)象，在主流與邊壁之間形成渦漩區(qū)，從而增加能量損失。現(xiàn)象，在主流與邊壁之間形成渦漩區(qū)，從而增加能量損失。 、漸變、漸變 漸擴(kuò)段漸擴(kuò)段主要是由于沿流動(dòng)方向出現(xiàn)主要是由于沿流動(dòng)方向出現(xiàn)減速增壓減速增壓現(xiàn)象，在邊壁附近現(xiàn)象，在邊壁附近 產(chǎn)生渦漩。而且壓差的作用方向與流動(dòng)方向相反，使邊壁附近，產(chǎn)生渦漩。

27、而且壓差的作用方向與流動(dòng)方向相反，使邊壁附近， 流速本來就小，趨于零，在這些地方主流與邊壁面脫離，出現(xiàn)流速本來就小，趨于零，在這些地方主流與邊壁面脫離，出現(xiàn) 與主流相反的流動(dòng)，渦漩。與主流相反的流動(dòng)，渦漩。 47 、轉(zhuǎn)彎處、轉(zhuǎn)彎處 流體質(zhì)點(diǎn)在轉(zhuǎn)彎處受到離心力作用，在外側(cè)出現(xiàn)流體質(zhì)點(diǎn)在轉(zhuǎn)彎處受到離心力作用，在外側(cè)出現(xiàn)減速增壓減速增壓， 出現(xiàn)渦漩。出現(xiàn)渦漩。 、分岔與會(huì)合、分岔與會(huì)合 是上述的綜合，是上述的綜合，局部阻力的產(chǎn)生主要是與渦漩區(qū)有關(guān)，渦漩局部阻力的產(chǎn)生主要是與渦漩區(qū)有關(guān)，渦漩 區(qū)愈大，能量損失愈多，局部阻力愈大。區(qū)愈大，能量損失愈多，局部阻力愈大。 （二）減小局部阻力的措施 在常用的通

28、風(fēng)系統(tǒng)總流動(dòng)阻力中，局部阻力占主要比例 1.彎管 圓形風(fēng)管彎頭曲率半徑一般應(yīng)大于大于12倍管徑倍管徑 矩形風(fēng)管長寬比B/A越大，阻力越小越大，阻力越小矩形直角彎頭內(nèi)設(shè)導(dǎo)流片 49 2.三通 減小干管和支管間夾角減小干管和支管間夾角 保持干管和支管流速相當(dāng)保持干管和支管流速相當(dāng) 避免出現(xiàn)引流現(xiàn)象，主管氣流速度大于支管氣流速度避免出現(xiàn)引流現(xiàn)象，主管氣流速度大于支管氣流速度 3.排風(fēng)立管出口 降低排風(fēng)立管的出口流速降低排風(fēng)立管的出口流速 減小出口的動(dòng)壓損失減小出口的動(dòng)壓損失 50 氣體在風(fēng)管內(nèi)流動(dòng)時(shí)由風(fēng)管兩端氣體的氣體在風(fēng)管內(nèi)流動(dòng)時(shí)由風(fēng)管兩端氣體的壓力差壓力差引起的，引起的， 它從高壓端流向低壓端。

29、氣體流動(dòng)的能量來自它從高壓端流向低壓端。氣體流動(dòng)的能量來自風(fēng)機(jī)風(fēng)機(jī)。 對(duì)于一套通風(fēng)系統(tǒng)內(nèi)氣體的壓力分布，在風(fēng)機(jī)未開對(duì)于一套通風(fēng)系統(tǒng)內(nèi)氣體的壓力分布，在風(fēng)機(jī)未開 動(dòng)時(shí)，整個(gè)管道系統(tǒng)內(nèi)氣體壓力處處相等，都等于大動(dòng)時(shí)，整個(gè)管道系統(tǒng)內(nèi)氣體壓力處處相等，都等于大 氣壓力，關(guān)內(nèi)氣體處于相對(duì)靜止?fàn)顟B(tài)。開動(dòng)風(fēng)機(jī)后，氣壓力，關(guān)內(nèi)氣體處于相對(duì)靜止?fàn)顟B(tài)。開動(dòng)風(fēng)機(jī)后， 風(fēng)機(jī)吸入口和壓入口出現(xiàn)壓力差。風(fēng)機(jī)吸入口和壓入口出現(xiàn)壓力差。 51 空氣在風(fēng)管中流動(dòng)時(shí)，由于受風(fēng)管的阻力和流速的 影響，因此風(fēng)管內(nèi)各斷面空氣的壓力也是不斷變化 的 用圖形表達(dá)系統(tǒng)壓力分布情況，有利于設(shè)計(jì)、運(yùn)行 調(diào)節(jié)、問題診斷等 壓力分布圖壓力分布圖把一

30、個(gè)通風(fēng)除塵系統(tǒng)內(nèi)氣流的動(dòng)壓、靜 壓和全壓的變化表示在以相對(duì)壓力為縱坐標(biāo)的坐標(biāo) 圖上，稱為通風(fēng)除塵系統(tǒng)的壓力分布圖。 52 壓力分布圖的繪制方法（歸納） 1）確定壓力基準(zhǔn)線 通常為水平線，并以大氣壓為參照對(duì)象，將大氣壓力作 為零點(diǎn) 2）確定系統(tǒng)分隔斷面并編號(hào) 通常以流速、流向及流量變化的斷面為分隔斷面 3）先繪制全壓線 從已知壓力點(diǎn)開始 4）再繪制靜壓線 從全壓線向下減去動(dòng)壓值 53 1、全壓=動(dòng)壓+靜壓（Pq=Pd+Pj） 2、未開風(fēng)機(jī)時(shí)，Pj=Pq=大氣壓大氣壓=0 3、風(fēng)機(jī)開動(dòng)后，Pq2= Pq1-(Rml+pZ)1-2 54 55 56 57 58 59 60 結(jié)論結(jié)論 62 結(jié)論結(jié)論

31、63 64 使用方法 使用條件 65 圓 圓矩圓矩 則 ， DD RRvv v mm ba ab Dv 2 圓 圓矩圓矩 則 ， DD RRqq L mmvv 25. 0 625. 0 )( )( 3 . 1 ba ab DL 66 1、全壓=動(dòng)壓+靜壓（Pq=Pd+Pj） 2、未開風(fēng)機(jī)時(shí)，Pj=Pq=大氣壓大氣壓 3、風(fēng)機(jī)開動(dòng)后，Pq2= Pq1-(Rml+pZ)1-2 局部阻力的產(chǎn)生條件：當(dāng)空氣流過局部阻力的產(chǎn)生條件：當(dāng)空氣流過斷面變化斷面變化的管件的管件 (如各種變徑管、風(fēng)管進(jìn)出口如各種變徑管、風(fēng)管進(jìn)出口)、流向變化流向變化的管件的管件(彎彎 頭頭)和和流量變化的流量變化的管件管件(如三

32、通、四通如三通、四通)都會(huì)產(chǎn)生局部都會(huì)產(chǎn)生局部 阻力。阻力。 8.3.1 風(fēng)道設(shè)計(jì)的內(nèi)容及原則 8.3.2 風(fēng)道設(shè)計(jì)的方法 8.3.3 風(fēng)道設(shè)計(jì)的步驟 67 68 69 70 71 假定流速法的計(jì)算步驟和方法如下： 1繪制通風(fēng)或空調(diào)系統(tǒng)軸測圖，對(duì)各管段進(jìn)行編號(hào)，標(biāo)注長度 和風(fēng)量。編號(hào)：以風(fēng)量和風(fēng)向不變的原則，把通風(fēng)系統(tǒng)分成若干 個(gè)單獨(dú)管段，一般從距風(fēng)機(jī)最遠(yuǎn)的一段管件，由遠(yuǎn)而近順序編號(hào)。 管段長度一般按兩管件間中心線長度計(jì)算，不扣除管件(如三通、 彎頭)的長度。 72 2確定合理的空氣流速 風(fēng)管內(nèi)的空氣流速對(duì)通風(fēng)、空調(diào)系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性有較大的影響。 流速高，風(fēng)管斷面小，材料耗用少，建造費(fèi)用小；但是系

33、統(tǒng)的阻 力大，動(dòng)力消耗增大，運(yùn)用費(fèi)用增加。對(duì)除塵系統(tǒng)會(huì)增加設(shè)備和 管道的摩損，對(duì)空調(diào)系統(tǒng)會(huì)增加噪聲。 流速低，阻力小，動(dòng)力消耗少；但是風(fēng)管斷面大，材料和建造費(fèi) 用大，風(fēng)管占用的空間也增大。對(duì)除塵系統(tǒng)流速過低，會(huì)使粉塵 沉積堵塞管道。因此，必須通過全面的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較選定合理的 流速。 73 一般風(fēng)管內(nèi)的流速參照以下兩個(gè)表格選取一般風(fēng)管內(nèi)的流速參照以下兩個(gè)表格選取 74 如果管內(nèi)流速過低，對(duì)除塵系統(tǒng)和氣力輸送系統(tǒng)來說，還如果管內(nèi)流速過低，對(duì)除塵系統(tǒng)和氣力輸送系統(tǒng)來說，還 會(huì)造成沉積、管道堵塞，此類管道中風(fēng)速可按表會(huì)造成沉積、管道堵塞，此類管道中風(fēng)速可按表8-5選取。選取。 75 3根據(jù)各風(fēng)管的風(fēng)量

34、和選擇的流速確定各管段的 斷面尺寸，計(jì)算摩擦阻力和局部阻力 確定風(fēng)管斷面尺寸時(shí)，應(yīng)采用附錄6所列的通風(fēng) 管道統(tǒng)一規(guī)格，以利于工業(yè)化加工制作。風(fēng)管斷 面尺寸確定后，應(yīng)按管內(nèi)實(shí)際流速計(jì)算阻力。阻 力計(jì)算應(yīng)從最不利環(huán)路(即阻力最大的環(huán)路)開始。 77 225. 0 p p DD 5 . 0 p p qq VV 78 VqfV pf qKq pKp , hmq Pap K K KK K K KK hmq Pap V q q qq p p pp fV f / 15. 1 15. 11 . 1 ; 1 . 1 20. 1 2 . 115. 1 ;15. 11 . 1 / 3 3 , 總風(fēng)量， 總阻力， 。

35、氣力輸送系統(tǒng) ；除塵系統(tǒng) 排風(fēng)系統(tǒng)風(fēng)量附加系數(shù)，一般送 。氣力輸送系統(tǒng) ；除塵系統(tǒng) 排風(fēng)系統(tǒng)風(fēng)壓附加系數(shù)，一般送 風(fēng)機(jī)風(fēng)量， 風(fēng)機(jī)風(fēng)壓， 79 , , 2 . 1 2 . 1 NN pp qq f f fV fV 3 3 , 3 , / / / mkg kWPahmNpq kWPahmNpq ffV ffV ，非標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下空氣密度 、風(fēng)壓及功率，非標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下風(fēng)機(jī)風(fēng)量， 、風(fēng)壓及功率，標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下風(fēng)機(jī)風(fēng)量、， 80 根據(jù)工業(yè)與民用建筑的使用要求，通風(fēng)和空 調(diào)系統(tǒng)的風(fēng)管有時(shí)需要把等量的空氣，經(jīng)由 風(fēng)道側(cè)壁均勻的輸送到各個(gè)房間。這種均勻 送風(fēng)方式可使送風(fēng)房間得到均勻的空氣分布， 而且風(fēng)管的制作簡單、材

36、料節(jié)約。 81 均勻送風(fēng)管道通常有三種形式： （1）管道斷面積保持不變，孔口面積或條縫 面積變化；這種方式不僅可以保證均勻送風(fēng)， 而且沿著條縫口長度或每個(gè)孔口的出風(fēng)速度 也相等，應(yīng)用范圍廣泛。 82 （2）管道斷面積變化，孔口面積或條縫面積 不變； 83 （3）風(fēng)道斷面、條縫寬度或孔口面積都不變。 風(fēng)道面積與孔口面積都不變時(shí)，管內(nèi)靜壓會(huì)不 斷增大，可以根據(jù)靜壓變化，在孔口設(shè)置不同 的阻體來改變流量系數(shù)。 8.4.1 均勻送風(fēng)管道的設(shè)計(jì)原理 出流的實(shí)際流速和流向 孔口出流的風(fēng)量 實(shí)現(xiàn)均勻送風(fēng)的條件 8.4.2 均勻送風(fēng)管道的計(jì)算 84 85 空氣沿風(fēng)管流動(dòng)時(shí)，在管壁的垂直方向上受到氣流 的靜壓作

37、用。如果在風(fēng)管的側(cè)壁開孔，由于孔口內(nèi) 外存在壓差，空氣將在垂直于管壁的方向上從孔口 流出。但由于受到原有管內(nèi)軸向流速的影響，其孔 口出流方向并非垂直于管壁，而是以合成速度沿風(fēng) 管軸線成角的方向流出。 8.4.1 均勻送風(fēng)管道的設(shè)計(jì)原理 88 3、實(shí)現(xiàn)均勻送風(fēng)的條件 要實(shí)現(xiàn)均勻送風(fēng)，必須具備兩個(gè)基本要求： 各側(cè)孔或短管的出流風(fēng)量相等； 出口氣流盡量垂直于管道側(cè)壁，否則盡管風(fēng)量相等 也不會(huì)均勻 89 （1）保持各側(cè)孔靜壓相等 要使靜壓沿風(fēng)管全長保持不變，或者說各側(cè)孔 的靜壓相等，必須保證首端和末端的動(dòng)壓差等 于風(fēng)管全長上的壓力損失，或者兩側(cè)孔出流的 動(dòng)壓差等于兩側(cè)孔間的壓力損失，即 90 （2）各

38、側(cè)孔流量系數(shù)保持相等 側(cè)孔的流量系數(shù)u與孔口形狀、出流角度 ， 以及孔口送風(fēng)量與孔口前風(fēng)量之比有關(guān)。一般 取0.6 （3）增大出流角度 為使出流夾角大于60，要使Vj1.73Vd 91 均勻送風(fēng)管道計(jì)算的目的是確定側(cè)孔的個(gè)數(shù)、間距、個(gè)數(shù)、間距、 面積及出風(fēng)量、風(fēng)管斷面尺寸和均勻送風(fēng)管段的面積及出風(fēng)量、風(fēng)管斷面尺寸和均勻送風(fēng)管段的 阻力。阻力。 均勻送風(fēng)管道計(jì)算和一般送風(fēng)管道計(jì)算相似，只是 在計(jì)算側(cè)孔時(shí)的局部阻力系統(tǒng)時(shí)需要注意。 側(cè)孔可以認(rèn)為是支管長度為零的三通。當(dāng)空氣從側(cè) 孔出流時(shí)，產(chǎn)生兩種局部阻力：一種是直通部分一種是直通部分 的局部阻力，另一種是側(cè)孔局部阻力。的局部阻力，另一種是側(cè)孔局部阻

39、力。 即 孔口流量與孔口前風(fēng)管中的流量之比 94 與工程實(shí)際密切相關(guān)的問題，本節(jié)介紹的一些原 則，在工程中必須結(jié)合具體情況應(yīng)用并不斷總結(jié) 參照標(biāo)準(zhǔn)及資料： 通風(fēng)與空調(diào)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范 GB50234-2002 2002年4月1日實(shí)施 設(shè)計(jì)手冊(cè) 95 96 1空氣處理要求相同、室內(nèi)參數(shù)要求相同的，可劃 為同一個(gè)系統(tǒng)。 2同一生產(chǎn)流程、運(yùn)行班次和運(yùn)行時(shí)間相同的，可 劃為同一系統(tǒng)。 8.5.1 系統(tǒng)劃分原則 97 3對(duì)下列情況應(yīng)單獨(dú)設(shè)置排風(fēng)系統(tǒng)， (1)兩種或兩種以上的有害物質(zhì)混合后能引起燃燒或 爆炸； (2)兩種有害物質(zhì)混合后能形成毒害更大或腐蝕性的 混合物或化合物； (3)兩種有害物質(zhì)混合后

40、易使蒸汽凝結(jié)并積聚粉塵； (4)放散劇毒物質(zhì)的房間和設(shè)備。 8.5.1 系統(tǒng)劃分原則 98 99 4除塵系統(tǒng)的劃分應(yīng)符合下列要求： (1)同一生產(chǎn)流程、同時(shí)工作的揚(yáng)塵點(diǎn)相距不大時(shí)，宜 合為一個(gè)系統(tǒng)； (2)同時(shí)工作但粉塵種類不同的揚(yáng)塵點(diǎn)，當(dāng)工藝允許不 同粉塵混合回收或粉塵無回收價(jià)值時(shí)，也可合設(shè)一個(gè) 系統(tǒng)； (3)溫濕度不同的含塵氣體，當(dāng)混合后可能導(dǎo)致風(fēng)管內(nèi) 結(jié)露時(shí)，應(yīng)分設(shè)系統(tǒng)。 5如排風(fēng)量大的排風(fēng)點(diǎn)位于風(fēng)機(jī)附近，不宜和遠(yuǎn)處排 風(fēng)量小的排風(fēng)點(diǎn)合為同一系統(tǒng)。 100 101 1、風(fēng)管布置 (1)除塵系統(tǒng)的排風(fēng)點(diǎn)不宜過多，以利于各支管間阻力平衡 (2)除塵風(fēng)管應(yīng)盡可能垂直或傾斜敷設(shè)，傾斜敷設(shè)時(shí)與水平

41、 面夾角最好大于45度。如必需水平敷設(shè)或傾角小于30度 時(shí)，應(yīng)采取措施，如加大流速等 (3)通風(fēng)系統(tǒng)的風(fēng)管宜采用圓形或矩形風(fēng)管，在保證實(shí)用的 前提下盡量照顧到整齊美觀。 102 (4)排除含有劇毒物質(zhì)的排風(fēng)系統(tǒng)，應(yīng)盡量減少正壓管段 的長度，且正壓管段不得穿過其它房間 (5) 排除潮濕氣體或含有水蒸氣的風(fēng)管，應(yīng)有不小于 0.005的坡度，并應(yīng)在風(fēng)管的最低點(diǎn)和風(fēng)機(jī)的底部都 采取排水措施 (6)通風(fēng)設(shè)備、風(fēng)管及配件等，應(yīng)根據(jù)所處的環(huán)境和輸送 的氣體、蒸氣或粉塵的腐蝕性等，采取相應(yīng)的防腐措 施。 (7)通風(fēng)系統(tǒng)的風(fēng)管，應(yīng)根據(jù)需要設(shè)置必要的側(cè)孔，其位 置和數(shù)量應(yīng)符合檢測要求。 103 除塵管道的布置除應(yīng)

42、遵守一般通風(fēng)管道的布置原則外，還有一 些特殊要求： (1)除塵系統(tǒng)的風(fēng)管宜采用圓形鋼制風(fēng)管，其接頭和接縫應(yīng)嚴(yán)密。 (2)風(fēng)管宜垂直或傾斜安裝，傾斜安裝時(shí)與水平面的夾角應(yīng)大于 45，小坡度或水平敷設(shè)的管段應(yīng)盡量縮短，并應(yīng)采取防止積 塵的措施。 (3)支管宜從主管的上面或側(cè)面插入，三通管的夾角，宜采用 15 -45 。 (4)在容易積灰的異形管件附近，應(yīng)設(shè)置密閉清掃孔。 (5)除塵風(fēng)管轉(zhuǎn)彎處的曲率半徑R15-3.0D，如曲率半徑不允許 大時(shí)，要在彎頭內(nèi)設(shè)導(dǎo)流葉片。 除塵管道布置原則 104 2、風(fēng)管選型 （1）常用斷面形狀 矩形：易于和建筑、裝修配合；局部構(gòu)件制作容易 常用于空調(diào)系統(tǒng) 圓形：阻力小

43、；省材料、強(qiáng)度高；管道制作容易 常用于通風(fēng)系統(tǒng)及空調(diào)高速風(fēng)管 其他形狀：根據(jù)實(shí)際需要 105 （2）管道定型化 隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，通風(fēng)、空調(diào)工程大量增加。為了最大 限度地利用板材，實(shí)現(xiàn)風(fēng)管制作、安裝機(jī)械化、工廠化，在國家 建委組織下，1975年確定了通風(fēng)管道統(tǒng)一規(guī)格。 通風(fēng)管道統(tǒng)一規(guī)格有圓形和矩形兩類(見附錄6)。必須指出： 1 通風(fēng)管道統(tǒng)一規(guī)格中，圓管的直徑指外徑，矩形斷面尺寸圓管的直徑指外徑，矩形斷面尺寸 是外邊長是外邊長，即尺寸中都包括了相應(yīng)的材料厚度。 2為了滿足阻力平衡的需要，除塵風(fēng)管和氣密性風(fēng)管的管徑規(guī)格 較多。 3管道的斷面尺寸(直徑和邊長)采用只R20系列，即管道斷面尺寸

44、 是以公比數(shù)汐 1.12的倍數(shù)來編制的。 106 （3）風(fēng)管材料 通風(fēng)管道所采用的材料，應(yīng)根據(jù)工程要求選用。常用的材料有 以下幾種： A 金屬薄板 金屬薄板是制作風(fēng)管及部件的主要材料。 (1)普通薄鋼板，有良好的加工性能及結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，常用于一般通風(fēng) 管道和除塵風(fēng)道。其表面容易生銹，應(yīng)刷油漆進(jìn)行防腐。 (2)鍍鋅鋼板，由普通薄鋼板鍍鋅而成，其表面有鋅層保護(hù)起防銹 作用。由于其表面為銀白色，又稱白鐵皮”。白鐵皮一般厚 度較薄，常用在氣體中無粉塵磨損的空調(diào)系統(tǒng)及不受酸霧作用 的潮濕環(huán)境中。 (3)鋁及鋁合金板，加工性能好、耐腐蝕、摩擦?xí)r不易產(chǎn)生火花， 但造價(jià)較高，常用于要求防爆的通風(fēng)系統(tǒng)。 (4)不銹

45、鋼板，具有良好的耐腐蝕能力，其造價(jià)較高，只是在對(duì)耐 腐蝕要求較高，例如化工系統(tǒng)的通風(fēng)管道中。 107 B 非金屬材料 在通風(fēng)管中采用的非金屬材料種類較多，但其應(yīng)用不如金屬薄板普遍。 (1)硬聚氯乙烯，耐酸、堿和耐腐蝕能力強(qiáng)，機(jī)械加工性能好，表面光 滑，施工方便。常用于有腐蝕性氣體的通風(fēng)系統(tǒng)。但硬聚氯乙烯不 耐高溫，使用溫度一般不超過60度，線膨脹系數(shù)大，不易于老化和 防火。 (2)玻璃鋼，這是以玻璃纖維制品為增強(qiáng)材料，以樹脂為粘結(jié)劑，經(jīng) 過定的成型工藝制作的復(fù)合材料。耐腐蝕性很好，常用于含有腐 蝕性的氣體以及含有水蒸氣的排風(fēng)系統(tǒng) (3)塑料復(fù)合鋼板，這是在普通薄鋼板表面噴上一層0.2-0.4m

46、m厚的塑 料層。常用于防塵要求較高的空調(diào)系統(tǒng)和-10 70的耐腐蝕系 統(tǒng)。這種鋼板價(jià)格較高，比普通碳素鋼板貴50。 、 (4)磚和混凝土，這是最普通的建筑材料，常用于利用建筑空間或鋪設(shè) 地下風(fēng)道的場合。 108 1）薄鋼板 一般通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)： 0.51.5mm 除塵系統(tǒng)：1.53.0mm 2）塑料板 含腐蝕性氣體的通風(fēng)系統(tǒng) 109 3）無機(jī)玻璃鋼 濕度較大的場合 110 4）各種軟管 金屬、塑料 有的可帶有保溫層 111 5）復(fù)合風(fēng)管 雙層鋁箔加酚醛樹脂 單層鋁箔加玻璃纖維 其他 112 6）新型柔性風(fēng)管系統(tǒng) 優(yōu)越性： 空氣分布均勻，避免吹風(fēng)感 重量輕，安裝方便快捷，對(duì) 結(jié)構(gòu)要求低 靈活性好，

47、便于系統(tǒng)變更 便于清洗 113 保溫材料 在下列情況應(yīng)對(duì)風(fēng)管進(jìn)行保溫： (1)由于冷、熱損失過大，不保溫，經(jīng)濟(jì)上不合理； (2)由于冷、熱損失使介質(zhì)溫度達(dá)不到設(shè)計(jì)要求的溫度； (3)由于熱量損失，在風(fēng)管內(nèi)輸送的氣體溫度降低到有可能在 風(fēng)管中或在隨后的干式除塵器中結(jié)露或凍結(jié)； (4)由于冷量損失，在風(fēng)管外表面產(chǎn)生結(jié)露； (5)由于輸送高溫氣體，風(fēng)管外表面溫度過高(例如大于50)， 會(huì)引起操作檢修人員燙傷，或會(huì)引起煤氣、蒸氣、粉塵爆 炸、起火的場合。 114 保溫材料的具體要求有： (1)導(dǎo)熱系數(shù)小，一般不超過0.23W/mK； (2)材料的孔隙率高，密度小，密度一般不超過600kg/m3， (3

48、)具有一定的抗壓強(qiáng)度，不易變形； (4)吸濕性小，對(duì)管壁無腐蝕作用； (5)不宜采用有機(jī)物和易燃物，否則要進(jìn)行防腐防火處理 (6)用于高溫管道時(shí)，應(yīng)耐高溫，在高溫下性能穩(wěn)定； (7)易于施工安裝，成本低。 115 保溫層結(jié)構(gòu)可參閱有關(guān)的國家標(biāo)準(zhǔn)圖。通常保溫結(jié)構(gòu) 有四層： (1)防腐層：涂防腐油漆或?yàn)r青： (2)保溫層：填貼保溫材料； (3)防潮層：包油毛氈、塑料布或刷瀝青。 用以防止潮濕空氣或水分侵入保溫層內(nèi)，從而破壞保 溫層或在內(nèi)部結(jié)露； (4)保護(hù)層：室內(nèi)管道可用玻璃布、塑料布或木板、膠合 板作成，室外管道應(yīng)用鐵絲網(wǎng)水泥或鐵皮作保護(hù)層。 116 (一)進(jìn)風(fēng)口 進(jìn)風(fēng)口是通風(fēng)、空調(diào)系統(tǒng)采集室外

49、新鮮空氣的入口， 其位置應(yīng)滿足下列要求： 1應(yīng)設(shè)在室外空氣較清潔較清潔的地點(diǎn)。進(jìn)風(fēng)口處室外空氣 中的有害物質(zhì)濃度不應(yīng)大于室內(nèi)作業(yè)地點(diǎn)最高允許 濃度的30； 2應(yīng)盡量設(shè)置在排風(fēng)口的上風(fēng)側(cè)，并且應(yīng)低于排風(fēng)口； 3進(jìn)風(fēng)口的底部距室外地坪不宜低于2m，當(dāng)布置在綠 化地帶時(shí)不宜低于1m； 4降溫用的進(jìn)風(fēng)口宜設(shè)在建筑物的背陰處。 8.5.3 進(jìn)、排風(fēng)口 117 (二)排風(fēng)口 1在一般情況下通風(fēng)排氣立管出口至少應(yīng)高出 屋面0.5m。 2通風(fēng)排氣中的有害物質(zhì)必需經(jīng)大氣擴(kuò)散稀釋 時(shí)，排風(fēng)口應(yīng)位于建筑物空氣動(dòng)力陰影區(qū)和正 壓區(qū)以上 3要求在大氣中擴(kuò)散稀釋的通風(fēng)排氣，其排風(fēng) 口上不應(yīng)設(shè)風(fēng)帽 118 119 實(shí)現(xiàn)均勻

50、送風(fēng)的條件： 各側(cè)孔或短管的出流風(fēng)量相等； 出口氣流盡量垂直于管道側(cè)壁 可采取的措施： （1）保持各側(cè)孔靜壓相等 （2）各側(cè)孔流量系數(shù)保持相等 3）增大出流角度 120 1空氣處理要求相同、室內(nèi)參數(shù)要求相同的，可劃 為同一個(gè)系統(tǒng)。 2同一生產(chǎn)流程、運(yùn)行班次和運(yùn)行時(shí)間相同的，可 劃為同一系統(tǒng)。 系統(tǒng)劃分原則 121 3對(duì)下列情況應(yīng)單獨(dú)設(shè)置排風(fēng)系統(tǒng)， (1)兩種或兩種以上的有害物質(zhì)混合后能引起燃燒或 爆炸； (2)兩種有害物質(zhì)混合后能形成毒害更大或腐蝕性的 混合物或化合物； (3)兩種有害物質(zhì)混合后易使蒸汽凝結(jié)并積聚粉塵； (4)放散劇毒物質(zhì)的房間和設(shè)備。 系統(tǒng)劃分原則 122 125 空氣含有可

51、燃物時(shí)，如果可燃物與空氣中的氧在一定 條件下進(jìn)行劇烈的氧化反應(yīng)，就可能發(fā)生爆炸。盡管 某些可燃物如糖、面粉、煤粉等在常態(tài)下是不易爆炸 的，但是，當(dāng)它們以粉末狀懸浮于空氣中時(shí)，與空氣 中的氧得到了充分的接觸。 這時(shí)只要在局部地點(diǎn)形成了可燃物與氧發(fā)生氧化反應(yīng) 所必需的溫度，局部地點(diǎn)就會(huì)立刻發(fā)生氧化反應(yīng)。 8.5.4 防爆及防火 126 8.5.4 防爆及防火 氧化反應(yīng)產(chǎn)生的熱量向周圍空間傳播時(shí)，若迅速地使 周圍的可燃物與空氣的混合物達(dá)到了氧化反應(yīng)所必需 的溫度，由于聯(lián)鎖反應(yīng)，在極短的時(shí)間內(nèi)，能使整個(gè) 空間的可燃混合物都發(fā)生劇烈的氧化反應(yīng)，產(chǎn)生大量 的熱量和燃燒產(chǎn)物，形成急劇增墑的壓力波，這就是 爆

52、炸。 127 空氣中可燃物濃度過小或過大濃度過小或過大時(shí)都不會(huì)造成爆炸 濃度過小，空氣中可燃物質(zhì)點(diǎn)之間的距離大，一個(gè)質(zhì)點(diǎn) 氧化反應(yīng)所產(chǎn)生的熱量還沒有傳遞至另一質(zhì)點(diǎn)，就被 周周空氣所吸收，致使混合物達(dá)不到氧化反應(yīng)的溫度。 濃度過大，混合物中氧氣的合量相對(duì)不足，同樣不會(huì)形 成爆炸。因此，可燃物發(fā)生爆炸的濃度有一個(gè)范圍， 這個(gè)范圍稱為爆炸濃度極限。 128 設(shè)計(jì)有爆炸危險(xiǎn)的通風(fēng)系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)： 1系統(tǒng)的風(fēng)量除了滿足一般的要求外，還應(yīng)校 核其中可燃物的濃度。如果可燃物濃度在爆炸濃 度的范圍內(nèi)則應(yīng)按下式加大風(fēng)量： 129 2防止可燃物在通風(fēng)系統(tǒng)的局部地點(diǎn)(死角)積聚。 3選用防爆風(fēng)機(jī)，并采用直聯(lián)

53、或聯(lián)軸器傳動(dòng)方式。如果 采用三角皮帶傳動(dòng)，為防止靜電產(chǎn)生火花，可用接地 電刷把靜電引入地下。 4有爆炸危險(xiǎn)的通風(fēng)系統(tǒng)，當(dāng)系統(tǒng)內(nèi)壓力急劇升高，靠 防爆門自動(dòng)開啟泄壓。 5. 對(duì)某些火災(zāi)危險(xiǎn)大的和重要的建筑物、高層建筑和多 層建筑，在風(fēng)管系統(tǒng)中的適當(dāng)位置應(yīng)當(dāng)裝防火閥。 6. 在有火災(zāi)危險(xiǎn)的車間中，送、排風(fēng)裝置不應(yīng)設(shè)在通風(fēng) 機(jī)室內(nèi)。 130 氣力輸送系統(tǒng)是一種利用氣流輸送物料的裝置 優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：物料輸送實(shí)現(xiàn)機(jī)械化，減輕了人們的勞動(dòng)強(qiáng)度； 設(shè)備簡單，布置靈活，投資較?。徽嫉厣?，能節(jié)省 建筑空間，還能露天設(shè)置；在輸送物料過程中，可 同時(shí)進(jìn)行混和、干燥、冷卻、分選等工藝過程；由 于是管道密閉輸送，防塵效果好

54、，改善了勞動(dòng)衛(wèi)生 條件。 缺點(diǎn)缺點(diǎn)：動(dòng)力消耗較大管道磨損較快。 8.6 氣力輸送系統(tǒng)的管道設(shè)計(jì) 131 氣力輸送系統(tǒng)的類型和特點(diǎn)：氣力輸送系統(tǒng)的類型和特點(diǎn)： 氣力輸送系統(tǒng)可分為氣力輸送系統(tǒng)可分為吸送式吸送式和和壓送式壓送式兩大類兩大類 根據(jù)系統(tǒng)的壓力不同，吸送式分為根據(jù)系統(tǒng)的壓力不同，吸送式分為低真空低真空(真空度小于真空度小于20kPa) 和和高真高真空空(真空度真空度20-50kPa)兩種；兩種； 壓送式分為壓送式分為高壓高壓(100一一700kPa)和和低壓低壓(50kPa以下以下) 還有在系統(tǒng)中兼具吸送和壓送的混合式，以及循環(huán)式。還有在系統(tǒng)中兼具吸送和壓送的混合式，以及循環(huán)式。 132

55、 (一一)吸送式系統(tǒng)吸送式系統(tǒng) 低壓吸送式系統(tǒng)應(yīng)用較多。安裝在系統(tǒng)尾部的高壓風(fēng)機(jī) 運(yùn)行時(shí)，系統(tǒng)內(nèi)形成負(fù)壓，物料和空氣一起被吸入受料 器(常稱喉管)，物料在喉管起動(dòng)、加速后沿輸料管送到 分離器(位于卸料目的地)，分離器分離下來的物料存入 料倉，含塵空氣經(jīng)除塵器凈化后排入大氣，必要時(shí)還需 裝設(shè)消聲器。整個(gè)系統(tǒng)在負(fù)壓下工作，也稱為負(fù)壓式氣 力輸送系統(tǒng)。 133 134 吸送式氣力輸送系統(tǒng)特點(diǎn)： (1)可以在數(shù)處進(jìn)料，向一處輸送物料；或從低處向高 處輸送物料； (2)吸塵點(diǎn)無粉塵飛揚(yáng)。系統(tǒng)處于負(fù)壓狀態(tài)，管道和設(shè) 備的不嚴(yán)密處不會(huì)冒灰； (3)受料器結(jié)構(gòu)簡單，進(jìn)料方便； (4)可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)烘干等工藝過程

56、； (5)風(fēng)機(jī)或真空泵的潤滑油不會(huì)污損物料； (6)生產(chǎn)率較低，料氣比一般小于4kg料kg空氣，輸 送距離較短；兩者均受到真空度的限制； (7)對(duì)系統(tǒng)及分離器、除塵器下部的卸料器均有較高的 密閉要求。 135 在輸送距離較大、輸料量較多時(shí)，應(yīng)當(dāng)采用高真空吸送式氣高真空吸送式氣 力力輸送系統(tǒng)。這種系統(tǒng)具有低真空吸送式系統(tǒng)的一般特點(diǎn)外， 還具有以下一些特點(diǎn)： (1)生產(chǎn)效率高，輸送物料量大，輸送距離較遠(yuǎn)； (2)工作穩(wěn)定可靠，不容易堵塞；如果物料發(fā)生沉積，真空度會(huì) 自動(dòng)隨著提高，將管道吹通； (3)氣-固兩相流的流動(dòng)性能好，物料對(duì)管道的磨損有所緩解； (4)要求管道和設(shè)備有較高的機(jī)械強(qiáng)度和良好的氣

57、密性 (5)高真空吸送式系統(tǒng)的組成與低真空吸送式系統(tǒng)相似但是受 料器不是采用喉管，而是采用吸嘴；不是采用高壓風(fēng)機(jī)，而 是采用水環(huán)式真空泵水環(huán)式真空泵。 136 (二)壓送式系統(tǒng) 與吸送式氣力輸送系統(tǒng)不同，壓送式系統(tǒng)在正壓正壓狀態(tài)下 工作。 壓送式系統(tǒng)分為低壓壓送和高壓壓送兩種，前者以高 壓風(fēng)機(jī)為動(dòng)力。 低壓壓送式系統(tǒng)，風(fēng)機(jī)安裝在系統(tǒng)的前端，系統(tǒng)在正壓 下工作。從受料器來的物料與空氣混合為氣固兩相 流，并被送至目的地，由分離器分離，分離下來的固 體物料從下部卸料器卸出。含塵空氣則經(jīng)除塵器凈化 后排入大氣。 137 138 壓送式氣力輸送系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是： (1)能將集中的物料分向幾處輸送，可以向高于

58、大氣 壓力的容器輸送物料； (2)生產(chǎn)率高；輸料量大，并且易于調(diào)節(jié)； (3)卸料器結(jié)構(gòu)簡單； (4)管內(nèi)輸送風(fēng)速較低，管壁磨損較輕，輸送距離長， 目前可達(dá)200m以上；稍有粘性的物料也可以輸送； (5)由于工作壓力高，輸料用的氣體量小。 壓送式氣力輸送系統(tǒng)的缺點(diǎn)是： (1)受料器結(jié)構(gòu)復(fù)雜； (2)物料中可能沾染風(fēng)機(jī)或壓縮機(jī)出來的油和水滴。 139 氣力輸送系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算的程序如下： (1)由工藝提供資料，確定系統(tǒng)輸料量(生產(chǎn)率)； (2)根據(jù)物料性質(zhì)和輸送條件，確定氣力輸送方式和主 要部件、設(shè)備的型式； (3)合理布置管路，繪制系統(tǒng)軸測圖 (4)根據(jù)物料性質(zhì)、氣力輸送方式和規(guī)模等確定料氣比、 輸

59、送風(fēng)速 (5)計(jì)算系統(tǒng)風(fēng)量，確定管道直徑； (6)計(jì)算系統(tǒng)的總阻力； (7)選擇風(fēng)機(jī)。 氣力輸送系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要參數(shù) 氣力輸送系統(tǒng)的流動(dòng)阻力 氣力輸送系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程 氣力輸送系統(tǒng)主要設(shè)備的選擇及管道布置 140 141 下面闡述與管道設(shè)計(jì)有關(guān)的兩個(gè)問題。 (一)氣力輸送系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要參數(shù) 1 混合比 又稱料氣比，指單位時(shí)間內(nèi)按輸送物料的質(zhì)量 與同一時(shí)間通過輸料管的空氣量之比，料氣比 的大小關(guān)系到系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性、可靠性和輸料的 大小。 142 2輸送風(fēng)速 氣力輸送系統(tǒng)中輸料管的氣流速度稱為輸送風(fēng) 速，它是一個(gè)重要的技術(shù)經(jīng)濟(jì)參數(shù)。 送風(fēng)速太高，不但系統(tǒng)阻力大，管道磨損嚴(yán)重， 而且還能使物料容易破碎； 風(fēng)速太低，工作不穩(wěn)定，甚至造成堵塞。因此， 輸送風(fēng)速要經(jīng)過分析比較，合理確定 143 3 物料速度 物料速度是指管道中顆粒群達(dá)到的最大速度管 道中的顆粒在氣流的推動(dòng)下開始運(yùn)動(dòng)，隨后迅 速加速，直到顆粒群速度增大到一定數(shù)值，作 用于顆粒群上的氣流推力與各種阻力達(dá)到平衡， 這時(shí)