局部排氣裝置導管設計程式設計理念課件

局部排氣裝置導管設計程式

設計理念長榮大學陳友剛局部排氣裝置導管設計程式

設計理念長榮大學1管段一樣管徑的一段導管管段中無其他導管匯入與匯出沿管段設有不會改變管徑的管段配件根據(jù)上遊端〔管首〕配件分類：氣罩〔對外開放吸氣口〕：0進1出擴縮管〔改變不同管段間的管徑〕：1進1出合流〔叉管、歧管〕：2進1出排氣機〔風扇〕：每套系統(tǒng)只有一個出口：每套系統(tǒng)只有一個，無導管其他接頭〔空氣清淨裝置等〕：1進1出管段一樣管徑的一段導管2各類管段管段配件管首配件其他管段合流管段氣罩管段擴縮管段各類管段管段配件管首配件其他管段合流管段氣罩管段擴縮管段3各類管段排氣機管段其他管段不計算管首配件的壓損管首配件壓損計算方式：給定壓損值給定壓損係數(shù)出口管段無導管，但要計算管首壓損各類管段排氣機管段其他管段不計算管首配件的壓損管首配件壓損計4配件壓力損失係數(shù)的計算方式給定壓損值：DTPorDSP給定壓損係數(shù)

C：DTP=CVP注意：壓損係數(shù)的定義根據(jù)配件的幾何形狀，使用ACGIH經(jīng)驗公式全壓靜壓動壓配件壓力損失係數(shù)的計算方式給定壓損值：DTPorDSP全5注意：壓損係數(shù)的定義以擴張管為例：進口風速

v1=12.0m/s進口管徑

d1=0.10m出口管徑

d2=0.12m進口全壓TP1=-100mmAq出口全壓TP2=-120mmAq12注意：壓損係數(shù)的定義以擴張管為例：126注意：壓損係數(shù)的定義出口風速：v2=v1(d1/d2)2=(12.0)(0.1/0.12)2=8.33m/s進口動壓VP1=(v1/4.04)2=(12.0/4.04)2=8.82mmAq出口動壓VP2=(8.33/4.04)2=4.25mmAq進口靜壓SP1=TP1–VP1=-100–8.82=-108.8mmAq出口靜壓SP2=TP2–VP2=-120–4.25=-124.3mmAq注意：壓損係數(shù)的定義出口風速：v2=v1(d1/d2)27如何定義壓損係數(shù)1212SP-108.8-124.3VP8.824.25TP-100-120用

TP

還是

SP？用

VP1

還是

VP2？DSP=SP1–SP2=15.5mmAq一部份動壓轉(zhuǎn)換成靜壓，形成

staticgainDTP=TP1–TP2=20mmAq反映能量損失如何定義壓損係數(shù)1212SP-108.8-124.3VP8.8各種壓損係數(shù)用VP1

與

DTP：

F=(TP1–TP2)/VP1=2.27用VP2

與

DTP：

F=(TP1–TP2)/VP2=4.71用VP1

與

DSP：

F=(SP1–SP2)/VP1=0.51用VP2

與

DSP：

F=(SP1–SP2)/VP2=1.06不同技術手冊定義不同ASHRAE

慣用ACGIH氣罩ACGIH

使用

SP

的設計表各種壓損係數(shù)用VP1與DTP：F=(TP1–9再舉一個氣罩的例子氣罩後方導管風速

v2=10.0m/s該處TP2=-5.0mmAq氣罩前方TP1=SP1=VP1=0VP2=(10.0/4.04)2=6.13mmAqSP2=TP2–VP2=-11.1mmAq用

DTP與VP2=(0+5)/6.13=0.81用

DSP與VP2=11.1/6.13=1.8112ACGIH

使用

SP

的設計表：accelerationfactor再舉一個氣罩的例子氣罩後方導管風速v2=10.0m/10動壓真正的定義VP=rv2/2公制單位：PaorN/m2技職教育的用法，在1atm20℃〔r=1.2kg/m3〕時：VP=(v/4.04)2VP(mmAq)、v(m/s)VP=(v/4005)2VP(inAq)、v(fpmorft/min)空氣密度導管內(nèi)平均風速動壓真正的定義VP=rv2/2空氣密度導管內(nèi)平均風速11管段壓力損失的計算方法DTP=DSP=r

(L/d)fVP對平直導管而言，兩端VP相同，故無差別管段全長管徑DarcyFactor：用根據(jù)Moodydiagram曲線建立經(jīng)驗公式管段壓力損失的計算方法DTP=DSP=r(L/d)12MoodyDiagramMoodyDiagram13局部排氣裝置導管設計程式設計理念課件14Churchill近似公式r=1.2kg/m3（20°C）m=1.78178×10-5Pa-sChurchill近似公式r=1.2kg/m3（2015局部排氣裝置導管設計程式設計理念課件16粗糙度

e材料e(m)玻璃、塑膠0（光滑）銅、鉛1.5×10-6鋼、熟鐵4.6×10-5軟鐵（光面塗層）1.2×10-4軟鐵（未光面塗層）2.4×10-4混凝土1.2×10-4鉚鐵1.8×10-3粗糙度e材料e(m)玻璃、塑膠0（光滑）銅、鉛1.5×17局部排氣裝置導管設計程式設計理念課件18局部排氣裝置導管設計程式設計理念課件19局部排氣裝置導管設計程式設計理念課件20局部排氣裝置導管設計程式設計理念課件21局部排氣裝置導管設計程式設計理念課件22局部排氣裝置導管設計程式設計理念課件23如何決定壓損係數(shù)自行測試〔壓力計，建議採用〕廠商提供資訊經(jīng)驗公式或圖表〔最後手段〕如何決定壓損係數(shù)自行測試〔壓力計，建議採用〕24風速壓力損失風量壓力損失動壓壓力損失DP=CVPv=Q/ADP=Kv2VP=rv2/2風速壓力損失風量壓力損失動壓壓力損失DP=CVPv=Q/25如何決定氣罩風量法令要求：控制風速與抑制濃度要求作業(yè)人員個人採樣煙霧測試或追蹤氣體方法：測試〔建議採用〕圖表或經(jīng)驗公式如何決定氣罩風量法令要求：控制風速與抑制濃度要求26局部排氣裝置導管設計程式設計理念課件27局部排氣導管設計根本要求每一氣罩風量須高於需求值每一導管風速須高於搬運風速〔由此決定最大管徑〕其他考慮因素：導管內(nèi)物質(zhì)濃度風速上限：靜電、管壁摩耗、物料損失程式中無法列入考量局部排氣導管設計根本要求每一氣罩風量須高於需求值程式中無法列28如何決定搬運風速污染物愈濕黏搬運風速愈大程式中可設定容許餘裕如何決定搬運風速污染物搬運風速程式中可設定容許餘裕29導管中的平衡原則相當於電路學中的Kirchhof’sLaw風量平衡〔質(zhì)量守恆〕Q3=Q1+Q2123導管中的平衡原則相當於電路學中的Kirchhof’sLa30分流問題分流問題31導管中的平衡原則壓力平衡：沿不同路徑所計算得相匯點處的TP或SP應一樣〔能量守恆〕123AB導管中的平衡原則壓力平衡：沿不同路徑所計算得相匯點處的TP32管徑?jīng)Q定方式給定管徑根據(jù)各管段搬運風速決定最大管徑搬運風速是導管風速下限值，由所需搬運的物質(zhì)決定檔板平衡法〔blastgatebalance〕：管徑=由搬運風速所定的最大值決定檔板所需要的壓損，使相匯兩管段累積〔含上遊〕壓損一致導管平衡法調(diào)整管徑使相匯兩管段累積壓損一致或在一定範圍內(nèi)管徑?jīng)Q定方式給定管徑33ACGIH設計法—導管平衡給定

Q1給定

Q2計算

v1、DSP1與最大管徑計算

v2、DSP2與最大管徑DSP較低側(cè)增加

Q

直到兩側(cè)

DSP相同=>增加壓損增加

Q1也可以降低

Q2

使兩側(cè)

DSP相同=>會使

Q2

低於需求值ACGIH設計法—導管平衡給定Q1給定Q2計算v1、34ACGIH設計法—導管平衡給定

Q1給定

Q2計算

v1、DSP1與最大管徑計算

v2、DSP2與最大管徑必要時降低DSP較低側(cè)管徑=>減少

Q的增加量，但會增加

v也可以增加另側(cè)管徑=>會使另側(cè)

v

低於搬運風速ACGIH設計法—導管平衡給定Q1給定Q2計算v1、35ACGIH設計法—檔板平衡給定

Q1給定

Q2計算

v1、DSP1與最大管徑計算

v1、DSP2與最大管徑以檔板增加DSP較低側(cè)壓損=>無需調(diào)整

Q

與

vACGIH設計法—檔板平衡給定Q1給定Q2計算v1、36ACGIH設計平衡法ACGIH設計平衡法37局部排氣裝置導管設計程式設計理念課件38設計範例空氣密度r

=1.2kg/m3導管摩擦損失因數(shù)f=0.0243肘管壓力損失係數(shù)Fe=0.22氣罩壓力損失係數(shù)Fh=0.85設計範例空氣密度r=1.2kg/m339A-E4︰最大導管斷面積A：Q/v=8.5/60/23=0.006159m2最大管徑：(4A/p)1/2=0.089m選取d=0.08m導管面積A：pd2/4=0.005027m2風速v：Q/A=8.5/60/0.005027=28.18m/s動壓VP=rv2/2=(1.2)(28.182)/2=476Pa導管壓損係數(shù)：f×L/d=(0.024)(11.6/0.08)=3.52加上其他壓損係數(shù)得SF：4.81（3.52+2Fe+Fh=3.52+(2)(0.22)+0.85=4.81）本導管全壓損失：SF×VP=(4.81)(476Pa)=2290Pa導管末端全壓：0–2290Pa=-2290Pa導管末端靜壓：SP=TP–VP=-2290–476=-2766Pa（or-(4.81+1)(476)）SFVPaccelerationfactorA-E4︰最大導管斷面積A：Q/v=8.5/60/2340B-E4︰如前述…選取d：0.08m本導管靜壓損失係數(shù)：SF=(0.0243)()+0.85+0.22本導管靜壓損失：SF×VP=(4.01)(48.67)=195mmAq導管末端靜壓：-195mmAq比較A-E4

與B-E4︰導管末端靜壓值相對差：1-195/278=30%>20%風量可能過大，可藉下列方法解決：減少A-E4壓損，增加該管管徑：A-E4風速會降低至最小搬運風速以下，故不採行增加B-E4壓損，以檔板提供287-195=92mmAQ的壓損，此為檔板平衡法增加B-E4壓損，減少該管管徑，此為設計平衡法B-E4︰如前述…比較A-E4與B-E4︰導管末端靜壓41減小B-E4管徑：如前述…選取d：0.07m本導管靜壓損失：SF×VP=(4.18)(83.02)=347mmAq導管末端靜壓：-347mmAq比較A-E4

與B-E4︰導管末端靜壓值相對差：1-278/327=20%>5%未達壓力平衡，解決方案：降低B-E4風量︰會使氣罩B風量低於需求值，故不採行提高A-E4風量減小B-E4管徑：如前述…比較A-E4與B-E4︰42提高A-E4

風量︰力求A-E4與B-E4末端（E4）達到靜壓平衡將A-E4風量調(diào)整至8.5(327/278)1/2=9.5m3/min如前述…本導管靜壓損失：SF×VP=(5.68)(60.75)=347mmAq導管末端靜壓：-347mmAq繼續(xù)下游導管計算︰…風量為A-E4與B-E4的總合導管末端靜壓值由A-E4與B-E4絕對值較高者開始累加提高A-E4風量︰力求A-E4與B-E4末端（E43進入程式或全新設計只有出口與排氣機兩種管段進入程式或全新設計只有出口與排氣機兩種管段44完成的設計計算所得兩側(cè)靜壓值管段名稱氣罩管段合流管段顯示管段連接關係，線段長度不代表管長完成的設計計算所得兩側(cè)靜壓值管段名稱氣罩管段合流管段顯示管段45管首配件設定管首配件設定46氣罩參數(shù)氣罩參數(shù)47管段參數(shù)管段參數(shù)48管段參數(shù)管段參數(shù)49管段配件管理管段配件管理50管段配件管理管段配件管理51合流配件設定合流配件設定52安裝管段安裝管段53標準規(guī)格管徑標準規(guī)格管徑54更新版本容納ACGIH對合流壓損計算的修正相容新的作業(yè)系統(tǒng)〔程式與setup程式〕：VISTA64位元操作系統(tǒng)〔XP與VISTA〕更新版本容納ACGIH對合流壓損計算的修正55局部排氣裝置導管設計程式

設計理念長榮大學陳友剛局部排氣裝置導管設計程式

設計理念長榮大學56管段一樣管徑的一段導管管段中無其他導管匯入與匯出沿管段設有不會改變管徑的管段配件根據(jù)上遊端〔管首〕配件分類：氣罩〔對外開放吸氣口〕：0進1出擴縮管〔改變不同管段間的管徑〕：1進1出合流〔叉管、歧管〕：2進1出排氣機〔風扇〕：每套系統(tǒng)只有一個出口：每套系統(tǒng)只有一個，無導管其他接頭〔空氣清淨裝置等〕：1進1出管段一樣管徑的一段導管57各類管段管段配件管首配件其他管段合流管段氣罩管段擴縮管段各類管段管段配件管首配件其他管段合流管段氣罩管段擴縮管段58各類管段排氣機管段其他管段不計算管首配件的壓損管首配件壓損計算方式：給定壓損值給定壓損係數(shù)出口管段無導管，但要計算管首壓損各類管段排氣機管段其他管段不計算管首配件的壓損管首配件壓損計59配件壓力損失係數(shù)的計算方式給定壓損值：DTPorDSP給定壓損係數(shù)

C：DTP=CVP注意：壓損係數(shù)的定義根據(jù)配件的幾何形狀，使用ACGIH經(jīng)驗公式全壓靜壓動壓配件壓力損失係數(shù)的計算方式給定壓損值：DTPorDSP全60注意：壓損係數(shù)的定義以擴張管為例：進口風速

v1=12.0m/s進口管徑

d1=0.10m出口管徑

d2=0.12m進口全壓TP1=-100mmAq出口全壓TP2=-120mmAq12注意：壓損係數(shù)的定義以擴張管為例：1261注意：壓損係數(shù)的定義出口風速：v2=v1(d1/d2)2=(12.0)(0.1/0.12)2=8.33m/s進口動壓VP1=(v1/4.04)2=(12.0/4.04)2=8.82mmAq出口動壓VP2=(8.33/4.04)2=4.25mmAq進口靜壓SP1=TP1–VP1=-100–8.82=-108.8mmAq出口靜壓SP2=TP2–VP2=-120–4.25=-124.3mmAq注意：壓損係數(shù)的定義出口風速：v2=v1(d1/d2)262如何定義壓損係數(shù)1212SP-108.8-124.3VP8.824.25TP-100-120用

TP

還是

SP？用

VP1

還是

VP2？DSP=SP1–SP2=15.5mmAq一部份動壓轉(zhuǎn)換成靜壓，形成

staticgainDTP=TP1–TP2=20mmAq反映能量損失如何定義壓損係數(shù)1212SP-108.8-124.3VP8.63各種壓損係數(shù)用VP1

與

DTP：

F=(TP1–TP2)/VP1=2.27用VP2

與

DTP：

F=(TP1–TP2)/VP2=4.71用VP1

與

DSP：

F=(SP1–SP2)/VP1=0.51用VP2

與

DSP：

F=(SP1–SP2)/VP2=1.06不同技術手冊定義不同ASHRAE

慣用ACGIH氣罩ACGIH

使用

SP

的設計表各種壓損係數(shù)用VP1與DTP：F=(TP1–64再舉一個氣罩的例子氣罩後方導管風速

v2=10.0m/s該處TP2=-5.0mmAq氣罩前方TP1=SP1=VP1=0VP2=(10.0/4.04)2=6.13mmAqSP2=TP2–VP2=-11.1mmAq用

DTP與VP2=(0+5)/6.13=0.81用

DSP與VP2=11.1/6.13=1.8112ACGIH

使用

SP

的設計表：accelerationfactor再舉一個氣罩的例子氣罩後方導管風速v2=10.0m/65動壓真正的定義VP=rv2/2公制單位：PaorN/m2技職教育的用法，在1atm20℃〔r=1.2kg/m3〕時：VP=(v/4.04)2VP(mmAq)、v(m/s)VP=(v/4005)2VP(inAq)、v(fpmorft/min)空氣密度導管內(nèi)平均風速動壓真正的定義VP=rv2/2空氣密度導管內(nèi)平均風速66管段壓力損失的計算方法DTP=DSP=r

(L/d)fVP對平直導管而言，兩端VP相同，故無差別管段全長管徑DarcyFactor：用根據(jù)Moodydiagram曲線建立經(jīng)驗公式管段壓力損失的計算方法DTP=DSP=r(L/d)67MoodyDiagramMoodyDiagram68局部排氣裝置導管設計程式設計理念課件69Churchill近似公式r=1.2kg/m3（20°C）m=1.78178×10-5Pa-sChurchill近似公式r=1.2kg/m3（2070局部排氣裝置導管設計程式設計理念課件71粗糙度

e材料e(m)玻璃、塑膠0（光滑）銅、鉛1.5×10-6鋼、熟鐵4.6×10-5軟鐵（光面塗層）1.2×10-4軟鐵（未光面塗層）2.4×10-4混凝土1.2×10-4鉚鐵1.8×10-3粗糙度e材料e(m)玻璃、塑膠0（光滑）銅、鉛1.5×72局部排氣裝置導管設計程式設計理念課件73局部排氣裝置導管設計程式設計理念課件74局部排氣裝置導管設計程式設計理念課件75局部排氣裝置導管設計程式設計理念課件76局部排氣裝置導管設計程式設計理念課件77局部排氣裝置導管設計程式設計理念課件78如何決定壓損係數(shù)自行測試〔壓力計，建議採用〕廠商提供資訊經(jīng)驗公式或圖表〔最後手段〕如何決定壓損係數(shù)自行測試〔壓力計，建議採用〕79風速壓力損失風量壓力損失動壓壓力損失DP=CVPv=Q/ADP=Kv2VP=rv2/2風速壓力損失風量壓力損失動壓壓力損失DP=CVPv=Q/80如何決定氣罩風量法令要求：控制風速與抑制濃度要求作業(yè)人員個人採樣煙霧測試或追蹤氣體方法：測試〔建議採用〕圖表或經(jīng)驗公式如何決定氣罩風量法令要求：控制風速與抑制濃度要求81局部排氣裝置導管設計程式設計理念課件82局部排氣導管設計根本要求每一氣罩風量須高於需求值每一導管風速須高於搬運風速〔由此決定最大管徑〕其他考慮因素：導管內(nèi)物質(zhì)濃度風速上限：靜電、管壁摩耗、物料損失程式中無法列入考量局部排氣導管設計根本要求每一氣罩風量須高於需求值程式中無法列83如何決定搬運風速污染物愈濕黏搬運風速愈大程式中可設定容許餘裕如何決定搬運風速污染物搬運風速程式中可設定容許餘裕84導管中的平衡原則相當於電路學中的Kirchhof’sLaw風量平衡〔質(zhì)量守恆〕Q3=Q1+Q2123導管中的平衡原則相當於電路學中的Kirchhof’sLa85分流問題分流問題86導管中的平衡原則壓力平衡：沿不同路徑所計算得相匯點處的TP或SP應一樣〔能量守恆〕123AB導管中的平衡原則壓力平衡：沿不同路徑所計算得相匯點處的TP87管徑?jīng)Q定方式給定管徑根據(jù)各管段搬運風速決定最大管徑搬運風速是導管風速下限值，由所需搬運的物質(zhì)決定檔板平衡法〔blastgatebalance〕：管徑=由搬運風速所定的最大值決定檔板所需要的壓損，使相匯兩管段累積〔含上遊〕壓損一致導管平衡法調(diào)整管徑使相匯兩管段累積壓損一致或在一定範圍內(nèi)管徑?jīng)Q定方式給定管徑88ACGIH設計法—導管平衡給定

Q1給定

Q2計算

v1、DSP1與最大管徑計算

v2、DSP2與最大管徑DSP較低側(cè)增加

Q

直到兩側(cè)

DSP相同=>增加壓損增加

Q1也可以降低

Q2

使兩側(cè)

DSP相同=>會使

Q2

低於需求值ACGIH設計法—導管平衡給定Q1給定Q2計算v1、89ACGIH設計法—導管平衡給定

Q1給定

Q2計算

v1、DSP1與最大管徑計算

v2、DSP2與最大管徑必要時降低DSP較低側(cè)管徑=>減少

Q的增加量，但會增加

v也可以增加另側(cè)管徑=>會使另側(cè)

v

低於搬運風速ACGIH設計法—導管平衡給定Q1給定Q2計算v1、90ACGIH設計法—檔板平衡給定

Q1給定

Q2計算

v1、DSP1與最大管徑計算

v1、DSP2與最大管徑以檔板增加DSP較低側(cè)壓損=>無需調(diào)整

Q

與

vACGIH設計法—檔板平衡給定Q1給定Q2計算v1、91ACGIH設計平衡法ACGIH設計平衡法92局部排氣裝置導管設計程式設計理念課件93設計範例空氣密度r

=1.2kg/m3導管摩擦損失因數(shù)f=0.0243肘管壓力損失係數(shù)Fe=0.22氣罩壓力損失係數(shù)Fh=0.85設計範例空氣密度r=1.2kg/m394A-E4︰最大導管斷面積A：Q/v=8.5/60/23=0.006159m2最大管徑：(4A/p)1/2=0.089m選取d=0.08m導管面積A：pd2/4=0.005027m2風速v：Q/A=8.5/60/0.005027=28.18m/s動壓VP=rv2/2=(1.2)(28.182)/2=476Pa導管壓損係數(shù)：f×L/d=(0.024)(11.6/0.08)=3.52加上其他壓損係數(shù)得SF：4.81（3.52+2Fe+Fh=3.52+(2)(0.22)+0.85=4.81）本導管全壓損失：SF×VP=(4.81)(476Pa)=2290Pa導管末端全壓：0–2290Pa=-2290Pa導管末端靜壓：SP=TP–VP=-2290–476=-2766Pa（or-(4.81+1)(476)）SFVPaccelerationfactorA-E4︰最大導管斷面積A：Q/v=8.5/60/2395B-E4︰如前述…選取d：0.08m本導管靜壓損失係數(shù)：