空调管道水力计算

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(2)阀门调节
通过改变阀门开度,调节阀门阻力,从理论 上讲是最简单易行的方法。但对一个多支管 的通风的空调管网,是一项复杂的技术工作。 必须进行反复调整、测试才能实现预期的流 量分配。
2.3.1.5 计算系统的总阻力和获得管网特性
曲线 最不利环路所有串联管段阻力(包括设备)
之和,即为管网系统的总阻力p。管网的特 性曲线为:
Pa/m
2.3.1.3 风管局部阻力计算
首先确定局部阻力系数 和它对应的特征速 度V ,然后代入(2-2-3)式计算局部阻力。
各种局部阻力系数通常查设计手册等确定。 各种设备的局部阻力或局部阻力系数,由设 备生产厂提供。
各管段摩擦阻力和局部阻力之和即为该管段 的阻力。各管段阻力计算完成后,应进行并 联管路的阻力平衡,以保证实际流量分配满 足要求。
绘制风管系统轴测图,并划分好管段,对各管 段进行编号,标注长度和风量。
通常按流量和断面变化划分管段,一条管段 内流量和管段断面不变,流量和断面二者之 一或二者同时发生变化之处是管段的起点或 终点。管段长度按管段的中心线长度计算, 不扣除管件(如三通、弯头)本身的长度。
(2)确定管内流速
管内的流速对通风、空调系统的经济性有较 大影响,对系统的技术条件也有影响。流速 高,风管断面小,占用的空间小,材料耗用 少,建造费用小;但系统阻力大,动力消耗 大,运行费用增 加,且增加噪声。若气流中
根据表2-2-3输送含有轻矿物粉尘的空气时, 风管内最小风速为,垂直风管12m/s、水平 风管14m/s.
考虑到除尘器及风管漏风,取5%的漏风
系数,管段6及7的计算量为 6300×1.05=6615m3/h.
管段1
有水平风管,初定流速为14m/s。根据 Q1=1500m/h(0.42m3/s)、V1=14m/s所选管 径按通风管道 统一规格调整为
2.3.1.4 并联管路的阻力平衡
为了保证各管路达到预期的风量,使并联支管 的计算阻力相等,称为并联管路阻力平衡。对
一般的通风系统,两支管的计算阻力差应不超 过15%;含尘风管应不超过10%。若过上述规 定,采用下述方法进行阻力平衡。
(1)调整支管管径
这种方法通过改变支管管径来调整支管阻力, 达到阻力平衡。调整后的管径按下式计算:
2.3.1.6 计算例题 [例2-3] 图2-3-2所示的通风除尘管网。风管
用钢板制作,输
送含有轻矿物粉尘的空气,气体温度为常温。
除尘器阻力Pc=1200Pa。对该管网进行水 力
计算,获得管网特性曲线。

圆形伞形罩 800m3/s
1
2
L=6m
3
5
L=3m L=4m
6
7
L=6m L=8m
L=11m
V L 1 5m / s ab 0.5 0.4
DV
2ab ab
2500 400 500 400
444mm
由V=5m/s、Dv=444mm查图2-3-1(P51)得
Rm0=0.62Pa/m
200
粗糙度修正系数
空气量m3/s
Kt KV 0.25
3 50.25 1.96 1.0
Rm Kt Rm0
(2-3-1)
Rm
D
V
2
2
(2-3-2)
式中 K---风管内壁粗糙,mm;
D---风管直径,mm.
可根据公式(2-3-1)和(2-3-2)制成的计算 图表或线算图,可供计算管道阻力时使用。
只要已知流量、管径、流速、阻力四个参数
中的任意两个,即可利用该图求得其余两个 参数。该图是按过渡区的值,在压力 B0=101.3kPa、温度t0=200C、空气密度 0=1.24kg/m3、运动粘度=15.06×10-6m2/s、 壁粗糙度K=0.15mm、圆形风管、气流与管
2ab DV a b
(2-3-Leabharlann Baidu0)
根据矩形风管的流速当量直径Dv和实际流速 V, 由图2-3-1查得的Rm即为矩形风管的单位长度 摩擦阻力。
[例] 有一表面光滑的砖砌风道(K=3mm), 横断面尺寸为500mm× 400mm,流量 L=1m3/s(3600m3/h),求单位长度摩阻力。
[解2-1] 矩道风道内空气流速
上述公式表明,管网中任一管段的有关参数变
化,都会引起整个管网特性曲线的变化,从
而改变管网总流量和管段的流量分配,这决
定了管网调整的复杂性。进一步从理论上可
以证明,
管网设计时不作好阻力平衡,完全依靠阀门
调节流量的作法难以奏效,尤其是并联管路 较多的管网。
获得管网特性曲线后即可结合动力设备(风 机)的性能曲线匹配动力设备,具体匹配方 法在第7章介绍。
Rm Kt Rm0
Pa/m
(2-3-8)
Kt KV 0.25
Kt—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。
(2-3-9)
矩形风管摩阻按当量直径计算单位长度摩擦
阻力。分流速当量直径和流量当量直径两种。
1)流速当量直径
假设某一圆形风管中的空气与矩形风管中的 空气流速相等,并且两者的单位长度摩阻力 也相等,则该圆管的 直径就称为流速当量直 径,以DV表示。据此定义可推得为:
壁间无热量交换等条件下得的。当实际条件 与上述不符时,应进行修正。
(1)密度和粘度的修正
Rm Rm0
0.91 0
0.1 0
Pa/m
(2-3-3)
式中
Rm---实际的单位长度摩擦阻力,Pa/m; Rm0---图上查出的单位长度摩擦阻力,Pa/m; ---实际的空气密度,kg/m3;
DL
1.3
a
b 0.25
200
200
空气量m3/s
0.4 0.5 0.625 1.3 0.4 0.5 0.25
0.487m
1.0
1.0
由L=1m3/S、
DL=487mm查图2-3-1得
Rm0=0.61Pa/m
0.01
0.01
Rm=1.96×0.61=1.2
0.1 0.61 RmPa/m 100
ab 0.625
DL
1.3
a
b 0.25
(2-3-11)
以流量当量直径DL和矩形风管的流量L,查 图2-3-1所得的单位长度的摩擦阻力Rm,即 为矩形风管的单位长度的摩擦阻力。
[例2-2] [例2-1]改用流量当量直径求矩形风管
单位长度摩擦阻力。
[解] 矩形风道的流量当量直径
ab 0.625
4
除尘器 风机
L=6m
1500m3/s
4000m3/s
图2-3-2 通风除尘系统的系统图
[解]:
1.对各管段进行编号,标出管段长度和风点 的排风量。
2.选定最不利环路,本系统选择1-3-5-除尘器 - 6-风机-7为最利环路。
3.根据各管段的风量及选定的流速,确定最 不利环路各管段的断面尺寸和单位长度摩擦 阻力。
S
P Q2
(2-3-14)
不计算管段阻力和管网总阻力,而先计算各 管段阻抗,再按如下串联管路的阻抗关系计 算管网阻抗,也可获得管网特性曲线。
管段i:
S
8
1
d
2di2
i
i
(2-3-15)
串联管路:
` S Si
(2-3-16)
并联管路: 1
1
S 2 Si 2
即 1 1
S
Si
(2-3-17)
D'
D
p p'
0.225
(2-3-12)
式中 D’----调整后的管径;
D---原设计的管径,mm;
p---原设计的支管阻力,Pa;
p’---要求达到的支管阻力,Pa。
应当指出,采用本方法时,不宜改变三通支管直 径,可在三通支管上先增设一节渐扩(缩)管,
以免引起三通局部阻力的变化。
p=SQ2
(2-3-13)
式中 S---管网阻抗,kg/s7;
Q---管网总流量,m3/s。
管网阻抗与管网几何尺寸及管网中的摩擦阻力 系数,局部阻力系数,流体密度有关。当这
些因素不变时,管网阻抗S为常数。根据计算

的管网总阻力和要求的总风量Q,即可用
式(2-3-14)计算管网阻抗,获得管网特性
曲线。
2.3.1.2 风管摩擦阻力计算
按管内实际流速计算阻力。阻力计算应从最 不利环路(即最长、局部阻力件最多的环路)
开始。
通风空调管道中,气流大多属于紊流光滑区到
粗糙区之间的过渡区 。可用(2-3-1)式 计算
摩擦阻力系数,再用(2-3-2)计算比摩阻Rm。
1
2
lg
K 3.71d
2.51
Re
空调系统水力计算
气体输配管网水力计算
计算之前,需先完成空气输配管网的布置,包 括系统划分;管道 布置、设备和各送排风点位置的 确定;各送风点要求的风量和要求各管段的风量也 得一一确定。
完成上述前期准备工作之后,方可按假定流速 法的基本步骤进行水力计算。 2.3.1.1 管内流速和管道断面尺寸 (1)绘制风管系统轴测图
式中KB
B 101.30.9
(2-3-6)
B----实际的大气压力,kPa。
KH
2
2
Tb T
1
(2-3-7)
T---气流绝对温度,K; Tb---管壁绝对温度,K。
(3)管壁粗糙度的修正
在通风空调正程中,常采用不同材料制作风 管,各种材料的粗糙度K见表2-3-4。
当风管管壁的粗糙度K0.15mm时,可先由 图查Rm0,再近似按下式修正。
D1=200mm:实际流速V1=13.4m3/S;由图2-31查得,Rml=12.5Pa/m。
同理可查得管段3、5、6、7的管径及比摩阻, 具体结果见表2-3-5。
4.确定管段2、4的管径及单位长度摩擦力,
见表2-3-5。
5.从阻力手册、暖通设计手册等资料查各管 段的局部阻力系数。
(1)管段1
直流三通(3 5)(见图2-3-4)根据 F3+F4=F5, =300,F4/F5=(300/380)2=0.62
Q4/Q5=4000/6300=0.634,查得35=-0.05
=-0.05
(4)管段4 设备密闭罩=1.0(对应接管动压) 900 弯头(R/D=1.5)一个=0.17 合流三通(45)(见图2-3-4)45=0.24 =1.0+0.17+0.24=1.41 (5)管段5 除尘器进口变径管(渐扩管) 除尘器出口尺寸300mm×800mm变径管长
---实际的空气运动粘度,m2/s。
(2)空气温度、 大气压力和热交换修正
Rm Kt KB KH Rm0 Pa/m
式中Kt----温度修正系数;
KB---大气压力修正系数;
KB---热交换修正系数。
Kt
273 20 273 t
0.825
(2-3-4) (2-3-5)
式中 t----实际的空气温度,oc.
0
0
民用 自然通风 及工 业辅 助建 机械通风 筑
0.5 0.5 ~1. ~0. 07
5~ 2~5 8
0.2~1.0 2~4
(3)确定各管段的断面尺寸,计算摩擦阻力 和局部阻力
根据风管的风量和选择的流速初步确定风管 断面尺寸,并适当调整使其符合通风管道统 一规格。然后,按调整好的断面尺寸计算管 内实际流速。
一般通风系统中常用的空气流速(m/s)表
`
建筑 动力类别及 干 支 室内进 室内回 新鲜空 类别 风管材料 管 管 风口 风口 气入口
工业 机械通风薄 6~ 2~8 1.5~3. 2.5~3. 5.5~6.5
建筑 钢板
14
5
5
机械通风混 4~ 2~6 1.5~3. 2.0~3. 5~6
凝土、砖 12
含有粉尘等,会增加设备和管道 的磨损。反 之,流速低,阻力小,动力消耗少;但是风 管断面大,材料和建造费用大,风管占用的 空间也增大。流速过低会使粉尘沉积而堵塞 管道。因此,
必须通过全面的技术经济比较选定合理的流 速。根据经验总结,风管内的空气流速可按 下表确定。若输送的是含尘气流,流速不应 低于其表所列的值。
=1.0+0.17+0.20=1.37 (2)管段2
圆形伞形罩=600,3=0.09 90o弯头(R/D=1.5)1个,=0.17
60o弯头(R/D=1.5)1个,=0.14
合流三通(23)(见图2-3-3)23=0.20
=0.09+0.17+0.14+0.20=0.60
(3)管段3
1.96 0.62 1.22Pa / m
0.01
0.1 0.62 Rm(Pa/m) 100
图2-3-1(P51)
2)流量当量直径
设某一圆形风管中的流量与矩形风管的流量
相等,并且单位长度摩擦阻力也相等,则该
圆管的直径就称为矩形风管的流量当量当量
直径,以DL表示。根据推导,流量当量直径 可近似按下式计算:
设备密闭罩=1.0(对应接管动压)
900 弯头(R/D=1.5)一个=0.17
直流三通(13)(见图2-3-3)根据
F1+F2=F3, =300,F2/F3=
V2,F2
(140/240)2=0.340
V1,F1
V3,F3
Q2/Q3=800/2300=0.384,
图2-3-3合流三通
查得13=0.20
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