风道设计计算的方法与步骤

风道设计计算的方法与步骤

评论(3)浏览(1777)[转帖]2010-7-23 15:03:56

§8.3 风道设计计算的方法与步骤

一．风道水力计算方法

风道的水力计算是在系统和设备布置、风管材料、各送、回风点的位置和风量均已确定的基础上进行的。

风道水力计算方法比较多，如假定流速法、压损平均法、静压复得法等。对于低速送风系统大多采用假定流速法和压损平均法，而高速送风系统则采用静压复得法。

1．假定流速法

假定流速法也称为比摩阻法。这种方法是以风道内空气流速作为控制因素，先按技术经济要求选定风管的风速，再根据风管的风量确定风管的断面尺寸和阻力。这是低速送风系统目前最常用的一种计算方法。

2．压损平均法

压损平均法也称为当量阻力法。这种方法以单位管长压力损失相等为前提。在已知总作用压力的情况下，取最长的环路或压力损失最大的环路，将总的作用压力值按干管长度平均分配给环路的各个部分，再根据各部分的风量和所分配的压力损失值，确定风管的尺寸，并结合各环路间的压力损失的平衡进行调节，以保证各环路间压力损失的差值小于15%。一般建议的单位长度风管的摩擦压力损失值为0.8~1.5Pa/m。该方法适用于风机压头已定，以及进行分支管路压损平衡等场合。

3．静压复得法

静压复得法的含义是，由于风管分支处风量的出流，使分支前后总风量有所减少，如果分支前后主风道断面变化不大，则风速必然下降。风速降低，则静压增加，利用这部分“复得”的静压来克服下一段主干管道的阻力，以确定管道尺寸，从而保持各分支前的静压都相等，这就是静压复得法。此方法适用于高速空调系统的水力计算。

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二．风道水力计算步骤

以假定流速法为例:

1．确定空调系统风道形式，合理布置风道，并绘制风道系统轴测图，作为水力计算草图。

2．在计算草图上进行管段编号，并标注管段的长度和风量。

管段长度一般按两管件中心线长度计算，不扣除管件（如三通、弯头）本身的长度。

3．选定系统最不利环路，一般指最远或局部阻力最多的环路。

4．选择合理的空气流速。

风管内的空气流速可按下表确定。

表8-3空调系统中的空气流速（m/s）部位

低速风道

高速风道

推荐风速

最大风速

推荐风速

最大风速

居住

公共

工业

居住

公共

工业

新风入口

风机入口

风机出口

主风道

水平支风道

垂直支风道

送风口

2.5

3.5

5~8

3.5~

4.5

3.0

2.5

1~2

4.0

6.5~10 5~6.5 3.0~4.5 3.0~3.5 1.5~3.5

2.5

5.0

8~12

6~9

4~5

4.0

3~4

4.0

4.5

8.5

4~6

3.5~

4.0 3.25~4 2.0~3.0

4.5

5.0

7.5~11 5.5~8 4.0~6.5 4.0~6.0 3.0~5.0

6.0

7.0

8.5~14 6.5~11 5~9

5~8

3~5

3.0

8.5 12.5 12.5

10

4.0

5.0

16.5

25

30

22.5

22.5

5．根据给定风量和选定流速，逐段计算管道断面尺寸，然后根据选定了的风管断面尺寸和风量，计算出风道内实际流速。

通过矩形风管的风量:G=3600abυ (m3/h)

式中:a，b—分别为风管断面净宽和净高，m。

通过园形风管的风量:G=900πd2υ (m3/h)

式中:d—为圆形风管内径，m。

6．计算风管的沿程阻力

根据风管的断面尺寸和实际流速，查阅查阅附录13或有关设计手册中《风管单位长度沿程压力损失计算表》求出单位长度摩擦阻力损失△p y，再根据管长l，进一步求出管段的摩擦阻力损失。

7．计算各管段局部阻力

按系统中的局部构件形式和实际流速υ，查阅附录14或有关设计手册中《局部阻力系数ζ计算表》取得局部阻力系数ζ值，再求出局部阻力损失。

8．计算系统的总阻力，△P=∑（△p y l +△P j）。

9．检查并联管路的阻力平衡情况。

10．根据系统的总风量、总阻力选择风机。

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三．风道设计计算实例

某公共建筑直流式空调系统，如图所示。风道全部用镀锌钢板制作，表面粗糙度K=0.15mm。已知消声器阻力为50Pa，空调箱阻力为290 Pa，试确定该系统的风道断面尺寸及所需风机压头。

图中:A.孔板送风口600×600；B.风量调节阀；C.消声器；D.防火调节法；

E.空调器；

F.进风格栅

[解]

1．绘制系统轴测图，并對各管段进行编号，标注管段长度和风量。

2．选定最不利环路，逐段计算沿程压力损失和局部压力损失。本系统选定管段1—2—3—4—5—6为最不利环路。

3．列出管道水力计算表8-4，并将各管段流量和长度按编号顺序填入计算表中。

4．分段进行管道水力计算,并将结果均列入计算表8-4中。

管段1—2:风量1500m3/h，管段长l=9m

沿程压力损失计算:初选水平支管空气流速为4m/s，风道断面面积为: F’=1500/(3600×4)=0.104m2

取矩形断面为320×320mm的标准风管，则实际断面积F=0.102m2，实际流速

υ=1500/（3600×0.102）=4.08m/s

根据流速4.08m/s，查附录13，得到单位长度摩擦阻力△p y=0.7Pa/m,则管段1—2的沿程阻力:

△P y=△p y×l=0.7×9=6.3Pa

局部压力损失计算:该管段存在局部阻力的部件有孔板送风口、连接孔板的渐扩管、多叶调节阀、弯头、渐缩管及直三通管。

孔板送风口:已知孔板面积为600×600mm，开孔率（即净孔面积比）为0.3，则孔板面风速为

υ=1500/（3600×0.6×0.6）=1.16m/s

根据面风速1.16m/s和开孔率0.3，查附录14序号35，得孔板局部阻力系数

ζ=13，故孔板的局部阻力

△pj1=13×(1.2×1.162)/2=10.5Pa

渐扩管:渐扩管的扩张角α=22.5°，查附录14序号4，得ζ=0.6，渐扩管的局部阻力

△pj2=0.9×(1.2×4.082)/2=5.99P a

多叶调节阀:根据三叶片及全开度，查附录14序号34，得ζ=0.25，多叶调节阀的局部阻力

△pj3=0.25×(1.2×4.082)/2=2.5Pa

弯头:根据α=90°，R/b=1.0，查附录14序号9，得ζ=0.23，弯头的局部阻力△pj4=0.23×(1.2×4.082)/2=2.3Pa

渐缩管:渐缩管的扩张角α=30°<45°,查附录14序号7，得ζ=0.1，渐缩管的局部阻力

△pj5=0.1×(1.2×4.082)/2=1Pa

直三通管:根据直三通管的支管断面与干管断面之比为0.64，支管风量与总风量之比为0.5，查附录14序号19，得ζ=0.1，则直三通管的局部阻力

△P j6=0.1×(1.2×5.22)/2=1.6Pa （取三通入口处流速）该管段局部阻力:△P j=△pj1+△pj2+△pj3+△pj4+△pj5+△P j6

=10.5+5.99+2.5+2.3+1+1.6

=23.89Pa