一.风道水力计算方法 % H2 Y7 o& _: J) ?
& Q7 R7 V- @) `. H
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。
+ ^1 t* s- V. t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。
9 i$ F& Q0 u1 m& P) ~- E, A/ z. B2 E! j
1.假定流速法
& R U) Q) G9 ^3 {6 H0 C* E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。/ t2 w& i0 o3 K% C* g+ d
L! F. x5 }* }% N h
2.压损平均法 ' R b4 G0 f: l, Y9 Q. \: L
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。% @) D: D. v0 {/ j" x5 G
2 W2 W2 y. ^0 V: f) H) b0 u9 Y3.静压复得法 * U/ q/ r9 v8 e$ q! q( r
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。
7 g% N' s5 |* r: K- D
) r9 ]' ~/ C; P* w5 D7 C! a' b二.风道水力计算步骤
% X- M: D! @- L- E4 |. S# b, k6 [/ o9 T
以假定流速法为例:
5 S$ Y7 x( D5 P8 w* A5 N- h$ n1.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。 ; F6 T9 \5 G9 D) M* v( a, ^
2.在计算草图上进行管段编号,并标注管段的长度和风量。 8 z9 B& w3 q$ Q+ w
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。 0 P3 q# C- h# ?" h- y( U
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。
0 k6 w4 \. \$ D. y0 j. z; a) ?4.选择合理的空气流速。
" u; E- P7 o* k0 z8 d5 H9 ~! r" h$ G( G, o6 g! r
风管内的空气流速可按下表确定。
; E) E/ Q8 m% {( d/ X: k- p: d5 x, w' u& t
表8-3空调系统中的空气流速(m/s)+ G; R( Z' E3 r7 V7 y
: _3 E g/ | v& ^% ]# E* j: i) j/ W0 G/ V
3 m2 i. s) `6 g/ O5.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。% `6 t$ H9 b4 m- s+ J) j
通过矩形风管的风量:G=3600abυ (m3/h)% J1 r t- S# g9 S9 Z# v5 Q6 X" [
式中:a,b—分别为风管断面净宽和净高,m。
, Z0 ^; M$ w) p* |1 v) {通过园形风管的风量:G=900πd2υ (m3/h)/ C" a! Y1 R2 G* V1 O% S8 Y
式中:d—为圆形风管内径,m。
$ l2 T" ^! l: n7 g M7 v) l0 R) B, j% p
6.计算风管的沿程阻力 9 F- a9 `* ]. ~6 m
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△py,再根据管长l,进一步求出管段的摩擦阻力损失。2 h7 x5 q3 u" g" n8 W) q/ v
9 o% p# H! a9 x6 @7.计算各管段局部阻力 9 Y& T( c$ y+ k' T2 r
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。 & C& ?! U3 \; W5 f9 V
( @% W h8 n9 ]0 {8.计算系统的总阻力,△P=∑(△pyl +△Pj)。
, N6 e" I. }4 u1 H2 m9 k( H0 e, Q( {9.检查并联管路的阻力平衡情况。 ) Y. e0 {2 V0 }- L& X3 R
10.根据系统的总风量、总阻力选择风机。: e3 z! k B& z% N5 z6 B" l/ ]: w5 H
. a, N G7 `1 Y三.风道设计计算实例
4 j8 U- \9 F0 d2 [- ]
5 X# G/ j9 w3 G' K9 ^& m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。
/ |' Z- f+ m% O H. `& w4 ]0 s9 S; X, g6 P; y
( @6 V; M* U1 D# z a3 m; r/ s7 ~: G5 R9 \* J: w/ H
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; b; o m/ `; M( z
. n4 V+ X8 q+ s, [- B% e5 r \& [【解】
0 b$ w D# u; M c: T2 e2 A0 G1 n, i; q4 w0 K& ]
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。
9 R0 n3 R7 S1 Z2.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。
7 Y& _1 z! G1 t5 c3.列出管道水力计算表,并将各管段流量和长度按编号顺序填入计算表中。* w2 u/ ^7 G0 @: q6 m( o
4.分段进行管道水力计算,并将结果均列入计算表中。
3 h" l R$ P ]; I" v' G @3 e0 d' |4 x- M
管段1—2:风量1500m3/h,管段长l=9m* ^& ?# e$ e; w2 _- g7 V: A9 F
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:
9 {" F! o- I' a1 n% L$ K F’=1500/(3600×4)=0.104m2
6 l. s( z# C( F$ ?& t; S& V3 {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 3 ^6 Z% X. x. R
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△py=0.7Pa/m,则管段1—2的沿程阻力: : ^* `; F9 h! ]( W: X! I
△Py=△py×l=0.7×9=6.3Pa
& H+ X% d' F$ D# n 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。- K7 u2 R+ V' Z: n
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
- Y* |2 X7 r y; `% j4 h1 j4 R) [. x 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 ! n1 N; @; X% h# Y3 x5 j8 j
△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 * ?1 L* T# g7 m2 Q6 z
△pj2=0.9×(1.2×4.082)/2=5.99Pa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 0 ~+ d* w6 T& e, z% } g
△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
7 q3 [5 k+ v0 e* B/ h) Z9 }# ^ △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 ) L' h1 R! b! ?" O! Z: p3 ]
△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
: Z; u# o9 E4 b( E △Pj6=0.1×(1.2×5.22)/2=1.6Pa (取三通入口处流速)
( `! z$ M* N4 F/ k4 n0 U该管段局部阻力:△Pj=△pj1+△pj2+△pj3+△pj4+△pj5 +△Pj6
# @( k _& w5 M' g# [ =10.5+5.99+2.5+2.3+1+1.6
9 y" v% |& i9 B! P5 \$ S- M =23.89Pa该管段总阻力 1 X' s. _2 `3 C# S {' M+ W
△P1-2=△Py+△Pj=6.3+23.89=30.19Pa: T7 M; T$ w' E, d6 B1 o' R
* D+ ^- n1 r. [2 f& _) d" v8 a
0 Q7 ^* v+ G+ H# }8 ]( n0 b管段2—3:风量3000m3/h,管段长l=5m,初选风速为5m/s。 沿程压力损失计算:) h! R) Z$ S$ [! \- H# Q, j1 ^
) o `2 w1 q& e7 n: \根据假定流速法及标准化管径,求得风管断面尺寸为320×500mm,实际流速为5.2m/s,查得单位长度摩擦阻力△py=0.8Pa/m,则管段2—3的沿程阻力
) P3 ]6 ?' Z# j( k: z+ @ △Py=△py×l=0.8×5=4.0Pa
" D) O" Y& X( W# p# t/ b# r; e局部压力损失计算:9 Y- j0 w4 q( a+ l; A
分叉三通:根据支管断面与总管断面之比为0.8,查附录14序号21,得ζ=0.28,则分叉三通管的局部阻力
1 _ L4 Q# G( _9 t$ F △Pj =0.28×(1.2×6.252)/2= 6.6Pa. (取总流流速)
1 j" j3 D% V% d/ j8 `该管段总阻力 △P2-3=△Py+△Pj=4.0+6.6=10.6Pa
- t! b) O; i. k. h) {- h$ e7 I3 J7 P' {% w% G* j3 y
1 ] a% D0 e) W S
管段3—4:风量4500m3/h,管段长l=9m,初选风速为6m/s。 沿程压力损失计算: 3 T0 E! z4 H/ o+ M
根据假定流速法及标准化管径,求得风管断面尺寸为400×500mm,实际流速为6.25m/s,查得单位长度摩擦阻力△py=0.96Pa/m,则管段3—4的沿程阻力
, Z# y8 h# Z* e( d# g2 Y- E( | △Py=△py×l=0.96×9=8.64Pa局部压力损失计算:该管段存在局部阻力的部件有消声器、弯头、风量调节阀、软接头以及渐扩管。6 [1 l. y- l: s9 I6 m! l9 K
消声器:消声器的局部阻力给定为50Pa,即
4 ?( e H8 X9 M" c5 Y; I% R7 w △pj1= 50.0Pa
" e* V* m0 W: k$ e弯头:根据α=90°,R/b=1.0,a/b=0.8,查附录14序号10,得ζ=0.2,弯头的局部阻力 ! C5 m0 ]2 u$ c% ^. e/ z
△pj2=0.2×(1.2×6.252)/2=4.7Pa
h3 ?5 Z$ V! {! r8 `& w, I风量调节阀:根据三叶片及全开度,查附录14序号34,得ζ=0.25,风量调节阀的局部阻力 2 x" ~; Q2 a# v* {
△pj3=0.25×(1.2×6.252)/2=5.9Pa软接头:因管径不变且很短,局部阻力忽略不计。
+ H% n t9 Q3 m0 _渐扩管:初选风机4—72—11NO4.5A,出口断面尺寸为315×360mm,故渐扩管为315×360mm~400×500mm,长度取为360mm,渐扩管的中心角α=22°,大小头断面之比为1.76查附录14序号3,得ζ=0.15,对应小头流速
! b7 D/ W& e1 l% F$ Q; @ υ=4500/(3600×0.315×0.36)=11m/s) C2 i) n+ ]# k5 i- W! E
渐扩管的局部阻力 △pj4=0.15×(1.2×112)/2=10.9Pa
4 \# M: [# ^: }该管段局部阻力
/ u3 G* u* Y \ △Pj=△pj1+△pj2+△pj3+△pj4
T5 j2 B0 P2 f/ ^ =50.0+4.7+5.9+10.9=71.5Pa
7 W, u, P9 | c该管段总阻力 / X. ?3 r' J0 ?; {, y3 M0 b
△P3-4=△Py+△Pj=8.64+71.5=80.14Pa管段4—5:
3 J' {; [# `& E1 V) ~$ }空调箱及其出口渐缩管合为一个局部阻力考虑,△Pj=290 Pa
% j; ?. a, K6 X( M6 M该管段总阻力 2 }! D: t- V7 ]$ C1 t' j8 k' d
△P4-5=△Pj=290Pa& w- K+ ]$ m4 U8 }8 x
& n% D- [2 C, T2 |# ^ [5 _+ X7 }$ E! [
管段5—6:风量4500m3/h,管段长l=6m,初选风速为6m/s。 沿程压力损失计算:
, f- z! K1 h' ^根据假定流速法及标准化管径,求得风管断面尺寸为400×500mm,实际流速为6.25m/s,查得单位长度摩擦阻力△py=0.96Pa/m,则管段5—6的沿程阻力 k" t- p! X( D2 G& s( M
△Py=△py×l=0.96×6=5.76Pa9 ]; B6 L0 b1 |4 o2 O
局部压力损失计算:该管段存在局部阻力的部件有突然扩大、弯头(两个)、渐缩管以及进风格栅。8 b E$ o3 h, Z+ }# Z7 x3 _
突然扩大:新风管入口与空调箱面积之比取为0.2,查附录14序号5,,得ζ=0.64,突然扩大的局部阻力
5 g& d6 f# ^5 m* F
& A9 D, X; q/ t△pj1=0.64×(1.2×6.252)/2=15.1Pa弯头(两个):9 \; F. c x; i# I( N1 M
$ w& z: K2 C; ?% [9 G. B8 B$ w7 J- X
根据α=90°,R/b=1.0,a/b=0.8,查附录14序号10,得ζ=0.20,弯头的局部阻力 ; N1 k, S3 i6 C) r. f: f& o, y" Y
△pj2=0.2×(1.2×6.252)/2=4.7Pa) F7 ^8 }- `/ U! @. F# P# Z# q
2△pj2=4.7×2=9.4 Pa2 O* I4 c! V. N
渐缩管:断面从630×500mm单面收缩至400×500mm,取α=<45°,查附录14序号7,得ζ=0.1,对应小头流速 8 [6 W4 C' Y0 q6 V& U4 o
υ=6.25m/s 渐缩管的局部阻力
7 @% z Z1 s$ R' z# W. J9 b5 U/ a+ O △pj3=0.1×(1.2×6.252)/2=2.36Pa* f. v* B& M. s
进风格栅:进风格栅为固定百叶格栅,外形尺寸为630×500mm,有效通风面积系数为0.8,则固定百叶格栅有效通风面积为 - s9 n5 x: o. ]0 B9 O" F
0.63×0.5×0.8=0.252m2
; d8 }9 H( L9 ] [- I6 r其迎面风速为 4500/(3600×0.252)=5 m/s
6 T7 e! U; a; t! d9 k4 i& R查附录14序号30,得ζ=0.9,对应面风速,固定百叶格栅的局部阻力
3 s4 _) [1 w1 z7 V B( F) p( U1 B △p4=0.9×(1.2×52)/2=13.5Pa
* Z1 `. t) T/ ^, B该管段局部阻力
' Q" O4 ^3 m) J- |# S0 c& \7 K6 @4 y' Q h
△Pj=△pj1+2△pj2+△pj3+△pj4 % D! r5 E1 @7 @5 a s
=15.1+9.4+2.36+13.5 =40.36Pa
; u4 a3 j4 z6 s( T& w该管段总阻力
3 \$ n3 S6 e$ R, s0 w2 K9 x △P5-6=△Py+△Pj=5.76+40.36=46.12Pa5.检查并联管路的阻力平衡
0 W( f" ^7 Y5 S9 ~用同样的方法,进行并联管段7—3、8—2的水力计算,并将结果列入表中。 6 F! g9 i# Z! V& M
$ Z7 e) Q* g2 O3 j
管段7—3:
# w$ h$ i" J# D7 [+ M沿程压力损失 △Py=9.1 Pa
! ?, u* `4 r {8 l! x, W5 ?局部压力损失 △Pj=28.9 Pa
% P/ i8 q d4 R3 ]1 O- P7 m6 K该管段总阻力 △P7-3=△Py+△Pj=9.1+28.9=38Pa9 {3 o) }7 ^ p! L, z
- F( Q1 K8 Q9 }/ I8 _# F0 F4 L% Q/ E& j
管段8—2:沿程压力损失 △Py=1.4 Pa
6 e2 U& b: U, O+ u3 X7 }: w: M局部压力损失 △Pj=25.8 Pa4 W) g! b* m# ~. l8 \2 y2 @
该管段总阻力, O. r% `; r7 e2 Z; \
△P8-2=△Py+△Pj=1.4+25.8=27.2Pa检查并联管路的阻力平衡:
6 a) t$ m; b1 \1 V+ F2 V9 q管段1—2的总阻力△P1-2=30.19Pa) _, z8 {6 q: t3 \% I
管段8—2的总阻力△P8-2=27.2Pa
" G4 h) |6 s& T# ~" s7 K q! k (△P1-2-△P8-2)/△P1-2=(30.19-27.2)/30.19=9.9%<15% 管段1—2—3的总阻力△P1-2-3=△P1-2+△P2-3=30.19+10.6=40.79 Pa
5 a: J! w2 m; F# _+ [3 |- p管段7—3的总阻力△P7-3=38Pa
0 Y5 \" h3 A& x6 a. P! s (△P1-2-3-△P7-3)/△P1-2-3=(40.79-38)/40.79=6.8%<15%" m3 a+ q7 t/ K1 y3 N6 c2 r
检查结果表明,两个并联管路的阻力平衡都满足设计要求。如果不满足要求的话,可以通过调整管径的方法使之达到平衡要求。) r8 t$ G% {5 \0 v7 ~& s
& F1 K1 A! k& y0 X5.计算最不利环路阻力 △P=△P1-2+△P2-3+△P3-4+△P4-5 +△P5-61 l1 _" w) H+ U, ~+ N( |) M1 n
=30.19+10.6+80.14+290+46.12: X1 c _: \0 i0 z+ J
=457.05 Pa' R$ _$ u7 k9 }8 _# `
本系统所需风机的压头应能克服457.05Pa阻力。
( r4 s3 U& w0 M6 U* m5 v
4 R2 P, T3 g3 M6 I* Q+ e6 R
, ?* T. C+ i) F四.风道压力损失估算法 ) ^, X3 Z# L. \
" H$ w" K) s5 d% ?* `. R/ Q对于一般的空调系统,风道压力损失值可按下式估算 / T2 C. a$ |& H" O) Q
△P=△pyl(1+k)+∑△ps (Pa)/ w7 u8 q9 L# r) {9 h( o, V
式中 △py—单位管长沿程压力损失,即单位管长摩擦阻力损失,Pa/ m。 6 ` O, T& R f6 U
l—最不利环路总长度,即到最远送风口的送风管总长度加上到最远回风口的回风管总长度,m。
* H; q5 v. w0 u' q9 }k—局部压力损失与沿程压力损失之比值: , B9 @, y6 n' ^$ p6 r
弯头、三通等局部管件比较少时,取k =1.0~1.2;
1 f/ k, @$ e- {6 q" J) x弯头、三通等局部管件比较多时,可取到k =3.0~5.0。
6 t! ^1 x" P" I$ `* t∑△ps—考虑到空气通过过滤器、喷水室(或表冷器)、加热器等空调装置的压力损失之和。
5 b/ J; z! Z. g* i4 L表8-5给出了为空调系统推荐的送风机静压值,可供估算时参考:8-5送风机静压
0 [0 g/ q6 B: y/ w/ U, q9 }& s
: L: Y2 \, P% R" z A5 o' {
! K! Q) _6 L7 l9 H* ^
, u# X- F! f0 ]. B+ P$ ]1 C* X3 q0 N0 D! o1 o
参考取值9 K; R* n4 e6 `; p( y- F5 P8 U1 x
' v7 q) f/ j. h7 }- I7 Y K
8 e7 |3 q- D6 @/ z8 h9 B; U# {
( N, |0 M% V7 Y0 u% m
. P4 t5 S9 T9 e- G$ y$ Y# ^3 h
, a% G2 _2 w4 e8 N
|
© 声明:本文仅表作者或发布者个人观点,与环保之家[2TECH.CN]无关。其原创性及陈述文字、内容、数据及图片均未经证实,对本文及其全部或部分内容、图片、文字的真实性、完整性、及时性本站不作任何保证或承诺,仅做参考并自行核实。如有侵权,请联系我们处理,在此深表歉意。
|