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第五章 通风管道的设计计算.


vm
2

1 n hvi n i 1
• 4.热式风速仪
• 包括热球风速仪、热线风速仪等,其原理是通过热敏 感元件因风速变化引起其温度变化而使其电性参数改变, 从而实现对风速的测定。
第二节 风管内风流的阻力
• 摩擦阻力
由于空气本身的粘滞性及其与管壁间的摩擦而产生的 沿程能量损失,称为摩擦阻力或沿程阻力。
• 局部阻力
空气流经风管中的管件及设备时,由于流速的大小和 方向变化以及产生涡流造成比较集中的能量损失,称为局 部阻力。
一、摩擦阻力
1.摩擦阻力计算式
1 v2 Pm l 4 Rs 2
摩擦阻力系数;
Rs 风管的水力半径,m。
f Rs P
f—管道中充满流体部分的横断面积, P—湿周,在通风、空调系统中即为风管的周长,m。
学表达式。流体运动所具有的能量包括内能U和机械能E,而机械 能包括流体的静压能P,动压能ρυ2/2和位势能Zρg,即
由于与外界发生热交换及对外界做功,其能量就 要发生变化,根据热力学第一定律即有
式中 U1、U2——分别为断面1、2流体的内能; E1、E2——分别为断面l、2流体的机械能; q——流体与外界交换的热量; h——流体对外界所做的功。
0.625 ab DL 1.3 a b0.25
DL 表示。

3 3 a b 5 DL 1.27 ab
应用时注意对应关系。
二、局部阻力
v2 Z 2
—局部阻力系数。
在通风除尘管网中, 连接部件很多, 因此局部阻
力较大, 为了减少系统运行的能耗, 在设计管网系统
• 在房间内或风道内的空气,不论它是否流动,对其周围壁面都 产生垂直于壁面的压力,称为空气的静压力。
• 绝对静压 :以绝对零压作为基准的静压,用Pj表示 。 j • 相对静压:以当地大气压力为基准的静压 ,用 P表示 。
Pj
当地大气压
绝对真空 绝对静压与相对静压


• •
不同标高的大气,其静压也不同。随着高度的升高,
P1
u12
2
P2
2 u 2
2
h12
对于垂直或倾斜管道:
P1
u12
2
P2
2 u 2
2
h12
应用:阻力测定、通风机压力测定、分析通风管道 的压力分布情况
四、空气压力的测定
• 通风工程中空气压力测定包括:空气绝对压力测定和空气 相对压力测定。 • 1.空气绝对压力的测定 • 绝对压力的测定,通常使用水银气压计和空盒气压计。 • (1)水银气压计 (2)空盒气压计
第五章 通风管道的设计计算
设计计算的目的:在保证要求的风量 分配前提下,合理确定风管布置和尺寸,使 系统的初投资和运行费用综合和最优。
第一节 风管内风流的压力及能量方程
一、风管内风流的压力
通风中的空气压力也叫风流压力(简称为风压),它是表示 运动空气所具有的能量,它包括静压、动压和全压。
• 1.静压
2、 空气温度和大气压力的修正
Rm Kt K B Rm0
Kt
——温度修正系数;
K B ——大气压力修正系数。
273 20 K t 273 t
0.825
K B B 101.3
0.9
B ——实际的大气压力,kPa。
也可以通过查图确定修正系数。
• 例6-1 兰州市某厂有一通风系统,风管用薄钢板制作。
时, 应尽可能降低管网的局部阻力.
• 降低管网的局部阻力可采取以下措施: • (1) 避免风管断面的突然变化; (2) 减少风管的转弯数量, 尽可能增大转弯半径; • (3) 三通汇流要防止出现引射现象, 尽可能做到各 分支管内流速相等. 分支管道中心线夹角要尽可能小,
一般要求不大于30°;
• • (4) 降低排风口的出口流速, 减少出口的动压损失; (5) 通风系统各部件及设备之间的连接要合理, 风 管布置要合理.
2ab D Dv a b
• 例6-2 有一表面光滑的砖砌风管(K=3mm),断面尺寸为 500*400mm,流量L=1m3/s(3600m3/h),求单位长度摩擦阻力。
1 5m / s 解:矩形风管内空气流速 v 0. 5 0. 4
矩形风管的流速当量直径
Dv
2ab 2 500 400 444m m a b 500 400
Rm K t K B Rm0 0.82 0.8311 7.6Pa / m
• 3 管壁粗糙度的修正
Rm Kr Rm0
Kr Kv
0.25
K r ——管壁粗糙度修正系数; K ——管壁粗糙度,mm;
v
——管内空气流速,m/s。
各种材料的粗糙度K
风管材料 薄钢板或镀锌薄钢板 塑料板 矿渣石膏板 矿渣混凝土板 胶合板 砖砌体 混凝土 木板 粗糙度(mm) 0.15~0.18 0.01~0.05 1.0 1.5 1.0 3 ~6 1 ~3 0.2~1.0
三、 通风管道的阻力特性
1、通风管道的阻力特性系数
v2 P Pm Z ( ) D 2
P (
l
l
D
)

2F
2
L2
K (
l
D
)

2F
2
Pa S 2 / m6 K:阻力特性系数,
2
P KL
2、并联分支管道的风量分配 如果设计时并联支管的阻力并不相等,实际运行时, 风量将如何分配?
绝对粗糙度:K 相对粗糙度:K/d 薄钢板风管的空气流动状态大多属于过渡区,则:
流动状态:
1
2.51 K 2 lg 3.7 D Re
Rm
v2
D 2
1
2.51 K 2 lg 3.7 D Re
制成线解图或计算表,则已知流量、管径、流速、阻力四个参量中的两 个,即可求得其余两个参量。 线解图是按过渡区的λ值,在压力B0=101.3kPa、温度t0=20℃、空气密度 ρ0=1.204kg/m3、运动粘度v0=15.06×10-6 m2/s、管壁粗糙度K=0.15mm、圆 形风管等条件下得出的。当实际使用条件下上述条件不相符时,应进行修 正。 熟悉附录6 通风管道单位长度摩擦阻力线算图。
4、 矩形风管的摩擦阻力计算
当量直径:与矩形风管有相同单位长度摩擦阻力的 原型风管的直径。 (1)流速当量直径:
1 v2 Pm l 4 Rs 2
D 4
圆形风管的水力半径 : Rs ' 矩形风管的水力半径:Rs''

ab 2a b
R R
' s
'' s
D ab 4 2a b
风流压力测定
二、风管内风流的流速
由于流体具有粘性,在管道内流动时产生内摩擦,
使得同一断面上各点的流速各不相等。 平均流速:根据流量相等原则所确定的均匀流速, 称为断面平均流速。 工程上所指的管道流速就是这个断面的平均流速。
一般所说的断面动压或全压,指平均风速所对应的 动压或全压。
• 三、风管内风流运动的能量方程 • 能量方程是能量守恒原理在气体流动中的具体表现形式和数
已知风量L=1500m3/h(0.417m3/s),管内空气流 速 v 12 m/s ,空气温度t=100℃。求风管的管径和单位长 度摩擦阻力。
• 解:兰州市大气压力 B 82.5kPa
有附录6查出 D=200mm, 由图6-1查出
Rm0 11Pa / m
K t 0.82
K B 0.83
圆形风管
f D 2 D 因为 Rs P 4 D 4
所以
1 v2 Pm l D 2
v2
D 2
圆形风管单位长度的摩擦阻力(又称比摩阻)为:
Rm
2.摩擦阻力系数
与空气在风管内流动状态和风管管壁的粗糙度有关。
vd Re 管壁的粗糙度:
• (3)单管倾斜压力计
• 为了提高测量精度,可 采用倾斜U形压力计。设倾斜U形压力 计的倾斜角度为α,两侧液面差为L (mm),则所测压力差为H
(mmH2O),即所测压力P(Pa)为:
• P=ρgH =ρgLsinα • 式中 ρ——U形管中液体的密度(kg/m3); • P——所测压力,Pa; • g——重力加速度,m/s2。
• (4)补偿式微压计
五、风速测定
• 1.空气示踪法
• 空气示踪法是把有色烟雾(称为示踪气体)释放于运动的 空气中,根据示踪气体在一定时间t内的距离L,即可计算 出风速大小u为:

u=L/t
• 常用的示踪气体有氯化铵(NH4Cl),六氟化硫(SF6)等。 SF6比较稳定,适用于通风模拟试验。
• 2、机械风表与电子风表
根据流速和直径,查附录6,得 粗糙度修正系数 K r Kv
0.25
Rm0 0.62Pa / m
3 5
0.25
1.96
Rm K r Rm0 1.96 0.62 1.22Pa / m
• (2)流量当量直径:
设某一圆型风管中的空气流量与矩形风管的空气流量相 等,并且单位长度的摩擦阻力也相等,则该圆型风管的直 径就称为此矩形风管的流量当量直径,以
平均风速与风量测算
(1)各点分别测定法
1 2 n 1 n Vm hvi vi n i 1 n i 1
式中:hvi、vi —— 第i测点的速压、风压; n —— 测点数;
—— 空气密度。
(2)多点联合测定法,即将各皮托管所有静压端相连,所有全压
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