其他配套 算例:风道设计计算 [复制链接]

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京东
一.风道水力计算方法
8 f% N" y0 G: ?5 H- i
0 l) j! C2 i$ _( P5 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。 + }* B. X4 Y# ~& z$ ?4 o
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。
5 j" z& U: O; p# V9 M* o1 ~. o
. d: q, \1 R& x" `9 O/ [8 d* O& Z1.假定流速法
. \& n4 `/ h3 I# [8 M2 W) w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。
+ G1 f* }5 [4 A* `( E
# ^; |( y7 ~9 S! }2 u% ^2.压损平均法
7 k# F) f" m6 v3 W! g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。1 }$ _2 {. w5 D8 q

; O2 t+ H* P" g5 X/ \# T( `1 g3.静压复得法 8 q5 |# ?: a' ]- x, I
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。6 S9 E! ?( O7 ]. ]

! V& Z; Y* e  {2 k3 r二.风道水力计算步骤 3 F5 B. [- ]* r

! g( a7 O0 S# {# W以假定流速法为例:
. n! b; e( O) v% E8 z* M$ f2 O1.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。 & W& J$ O$ s2 O. J; l& f9 c9 o3 t
2.在计算草图上进行管段编号,并标注管段的长度和风量。 / A5 v, \$ K. R7 M2 S
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。 2 P+ ?: x0 m: `' F( ^( p6 B& W! e
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。 $ m" S3 H+ a6 }1 X* D$ F; z
4.选择合理的空气流速。
% c& R' @& h% R+ `# A1 {! k9 C% C5 f4 @: D. Y! P
风管内的空气流速可按下表确定。0 H8 Z8 n) S& ?8 [  s- o

4 L) w' h# S* Y  Z表8-3空调系统中的空气流速(m/s)3 K- z' C; R0 O) z( h- h
环保之家.jpg % s4 l5 z& D; q# c

9 o3 |2 J1 q1 u* w1 l* a! C( B" X& Z$ \
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。
( ^' {' M( b! f& K$ k通过矩形风管的风量:G=3600abυ (m3/h)
% q  L1 s; }6 c# P, q3 v" M式中:a,b—分别为风管断面净宽和净高,m。
; L% F8 m4 |1 \2 v% {4 U通过园形风管的风量:G=900πd2υ (m3/h)
% o4 w" F8 K- N3 A9 O+ K式中:d—为圆形风管内径,m。 4 [- i0 Y; u* M* u. g; P
7 t, \9 d2 X2 Z4 g6 T. r- d
6.计算风管的沿程阻力
; Z( f5 M6 A( q, V. Q8 _  R9 U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。
1 V7 Q% M1 L, L
9 M3 M3 s2 t0 v1 K7.计算各管段局部阻力 / v% B. [. R  D6 x
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。
% m4 G* Y* g; s' S" `8 S! q& m$ @: b
8.计算系统的总阻力,△P=∑(△pyl +△Pj)。 ' s% }# \* P7 o0 o
9.检查并联管路的阻力平衡情况。 / x6 r' s& |7 R- ?2 b* D& O
10.根据系统的总风量、总阻力选择风机。
! \5 n. L) h3 z# l5 {5 s: k
% j- F4 Q+ Z. E5 o7 F. |三.风道设计计算实例 6 ^' o* i/ R( g9 G# @0 s) m+ {) Q

, ^- i- ^9 k- W, U) |+ E6 F, P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。" K- s0 u% A! R3 z7 ^5 |6 G
6 I* S2 m' K6 p8 }1 D! d
环保之家1.jpg , @: f1 ]2 }5 ^' m0 H4 h

; C, v+ ?- Q+ f' l& ~# x: L8 i 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
. I/ O! ]4 d& s( Q% R9 o) m4 {4 n3 S4 {% N* p7 N2 j# l5 w
【解】
+ k$ r& _( `( T1 }! W( R6 ^; h
2 @$ X8 d1 K* I1 o( C1.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。- U7 B5 y7 Y4 T
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。
5 u- N4 l5 ^! u  F# D3.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。% _2 @7 \9 |5 w0 g0 ?
4.分段进行管道水力计算,并将结果均列入计算表中。3 d% s# p- j$ W$ ~3 w/ J% j
. [9 L, F) a  N) E( X
管段1—2:风量1500m3/h,管段长l=9m/ m2 b8 O, Z) s, F! g1 [
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:
( v% K) d7 ?- E0 M$ M      F’=1500/(3600×4)=0.104m2  h: o7 n) o, ^2 R. O
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 # g; o# W- `; g+ q6 Q5 X$ l7 Z
      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:
* m% A# H. v- j. U# b% l8 _      △Py=△py×l=0.7×9=6.3Pa
# W6 _( c9 L) F% x, x) f8 P   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。* P7 Z& _0 Z! x. W+ \
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
, o, A7 |% o/ f. r      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 , l& L0 s1 I6 e+ @( h% l
   △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
. m0 Z$ Q* t  s, I      △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
% Y: H6 S' X/ m/ `4 J      △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 ; B/ n3 `7 L. s' F! X. o
      △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 ; z, N+ t) w& j" \9 f7 `
      △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 % d. h: Z, S2 U8 H, f
      △Pj6=0.1×(1.2×5.22)/2=1.6Pa (取三通入口处流速)
" c- I* w) u: ]/ J该管段局部阻力:△Pj=△pj1+△pj2+△pj3+△pj4+△pj5 +△Pj6' S0 y$ M/ U; ~
                    =10.5+5.99+2.5+2.3+1+1.6
5 j# t7 Z4 k7 X: G5 R$ L' k, l                    =23.89Pa该管段总阻力 % Y3 L4 w5 F2 }3 p: n- M! m
      △P1-2=△Py+△Pj=6.3+23.89=30.19Pa! z$ G* c9 Z' k1 a1 o8 A
6 w7 j/ q2 `+ A4 i9 e/ @
2 o7 q1 w" n# n6 |
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:$ U% S( m& A) P) G

0 e* i* ?; T, T' F3 j+ u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 , |; i$ J/ U+ F" ?: `. p6 H
      △Py=△py×l=0.8×5=4.0Pa2 r: Q3 V$ b' K% t% G
局部压力损失计算:
( ]2 m2 I- c9 y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
- C% I5 w$ w! ]      △Pj =0.28×(1.2×6.252)/2= 6.6Pa. (取总流流速) ( D! ~% c7 J# M2 U4 L
该管段总阻力    △P2-3=△Py+△Pj=4.0+6.6=10.6Pa
( A/ K2 ^3 y+ S8 H
9 W9 Q7 B1 _6 E+ F3 K
- H' u+ o% }! G/ ?1 s) E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: ! Y) |. G9 x" D7 m/ U( K
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
* F1 W" n8 B" E3 {! a) C      △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。
% ], P/ A: d- K. R: {/ K0 z- s消声器:消声器的局部阻力给定为50Pa,即 2 }( B7 \9 n- U0 k- L' C( _  O& q; R6 W
      △pj1= 50.0Pa$ @, I: G; L- Y0 ?$ t/ m/ T
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 ; }, h& H- j# g) O
      △pj2=0.2×(1.2×6.252)/2=4.7Pa0 G4 u7 z/ E, _9 F- `( I* \4 T
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- K# d( I. d" r9 F) w" E, D$ p      △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。 0 \) X0 q9 ?8 m9 b& c7 o
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 ) |" @% H, B0 N5 S+ }# \: l% J
      υ=4500/(3600×0.315×0.36)=11m/s
# K" n7 f% n( V. ]5 q5 T渐扩管的局部阻力     △pj4=0.15×(1.2×112)/2=10.9Pa
1 ?( }( S! c0 [: `该管段局部阻力
2 c/ n6 f1 G1 }  _9 W      △Pj=△pj1+△pj2+△pj3+△pj4
2 W, N, h7 B: j* Q- b         =50.0+4.7+5.9+10.9=71.5Pa1 L' E: p+ l/ t9 N: l5 W0 \
该管段总阻力 6 b/ i; w8 _+ n2 a8 h
      △P3-4=△Py+△Pj=8.64+71.5=80.14Pa管段4—5:) j. G6 Z8 G$ f5 O/ P. |$ h& O
空调箱及其出口渐缩管合为一个局部阻力考虑,△Pj=290 Pa
# }2 w  z9 \8 P4 Q- N' T/ `该管段总阻力
) m  W, [5 h" U; v- m" ]      △P4-5=△Pj=290Pa
% @8 R: q& E* l* h* I9 U! R# m  @# D+ F( H( Z5 y& @

7 }; S( h8 H, q, y* ~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:! ~* g6 X- D- p1 l  J, k
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 " K9 x' \$ c* v, u! G1 q: K
      △Py=△py×l=0.96×6=5.76Pa
( N2 e( h+ j2 {% Y8 p& f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。
$ u( B8 @) M: Q9 I& e! W" l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
* N! X$ f4 m; [1 M: l/ ^5 [
3 h. a7 x% |4 g1 P+ C% ^△pj1=0.64×(1.2×6.252)/2=15.1Pa弯头(两个):
) ?9 H, K. @" O7 w# k7 E+ H. q8 R7 n8 k0 p0 t1 T( I. F
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 6 T1 W! x( S. K/ @* q7 v
      △pj2=0.2×(1.2×6.252)/2=4.7Pa3 g" R% K' Q* L  t
      2△pj2=4.7×2=9.4 Pa
6 t1 |4 E! x: ^: R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
' A8 ?8 j1 L% D# W) a$ q( A      υ=6.25m/s 渐缩管的局部阻力
- a4 H/ |+ E4 c: b8 \+ o* i) O+ B      △pj3=0.1×(1.2×6.252)/2=2.36Pa
; c" y8 `6 G! k; L2 A# r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 : C, n7 m6 ~2 x, W1 m
      0.63×0.5×0.8=0.252m2! Z3 R: K2 O8 E/ N' C+ u
其迎面风速为  4500/(3600×0.252)=5 m/s
4 N4 m! s! [* l" M8 Y* \! w# K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
4 x' Q+ _- \4 f: ~9 H% @      △p4=0.9×(1.2×52)/2=13.5Pa) b- r4 M/ ~. U1 X
该管段局部阻力   
! ]: S- F% {# [% X* e, ?4 i: S- k- m* ?4 B& G1 y. G. ^
    △Pj=△pj1+2△pj2+△pj3+△pj4
* b7 j$ w2 a- j6 Z         =15.1+9.4+2.36+13.5 =40.36Pa5 U3 x, I, [2 k7 q6 _; l
该管段总阻力 6 {: s* B- t/ u/ K
      △P5-6=△Py+△Pj=5.76+40.36=46.12Pa5.检查并联管路的阻力平衡
8 Z5 o5 w* E) D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 E+ Z2 K* w7 u) u9 _& I& J! k& [+ Z+ K2 M1 R' d1 v! \7 c9 y/ O+ }9 t' M
管段7—3:
! W* m3 T8 t2 B沿程压力损失 △Py=9.1 Pa
3 w/ F) u! ?4 a- t! i% @局部压力损失  △Pj=28.9 Pa- x& H. R: P* n( A: ?2 z2 V. L
该管段总阻力     △P7-3=△Py+△Pj=9.1+28.9=38Pa
; I" j- q& B+ q% N4 t* d0 f+ u9 P/ K+ Q
1 Q( g& f4 O. w, R
管段8—2:沿程压力损失   △Py=1.4 Pa
- M( n. b* c& z* R) p局部压力损失   △Pj=25.8 Pa* y/ _: s# p- |6 n( r
该管段总阻力
/ X% ^; `5 ?/ \" x# \: p      △P8-2=△Py+△Pj=1.4+25.8=27.2Pa检查并联管路的阻力平衡:8 r. B8 e+ ^$ x8 x  x
管段1—2的总阻力△P1-2=30.19Pa0 h( B- V2 ?/ l* l0 s/ A' ^+ O
管段8—2的总阻力△P8-2=27.2Pa! z% O' H; c) H6 X
      (△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
; A$ v* i; m' W( h8 a管段7—3的总阻力△P7-3=38Pa% H' F  x3 E) K7 u0 J! {; A- d
      (△P1-2-3-△P7-3)/△P1-2-3=(40.79-38)/40.79=6.8%<15%
+ Z" e4 @8 }3 b9 C% F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。" t. w- j1 H0 y2 |
+ ]6 n! ^9 k7 h9 e. P
5.计算最不利环路阻力 △P=△P1-2+△P2-3+△P3-4+△P4-5 +△P5-6
5 s( F( V; p3 f7 c& K' F! n      =30.19+10.6+80.14+290+46.12. H9 i7 L* h4 _4 J' m* `
      =457.05 Pa6 X. }( ]' F# J' t/ S* I- Q
本系统所需风机的压头应能克服457.05Pa阻力。" n6 i, Z4 B4 \/ L5 r
4 S9 y. O" J' s# H5 ^
- J; K6 [! R) S& X1 h5 q9 L( l! Q
四.风道压力损失估算法
8 C/ J& b) \1 w  h9 e9 ~" I2 v) ^8 S& l, \% L3 y6 a" i" q8 L' P: P
对于一般的空调系统,风道压力损失值可按下式估算
5 F  S, W* o4 e$ Y! `1 e      △P=△pyl(1+k)+∑△ps (Pa)
& y# Y( |- E3 p  W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 b9 ?, ~! r2 x# P# a2 \, {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。
' d& A" A4 v, Jk—局部压力损失与沿程压力损失之比值: 0 {+ _3 S9 b8 ], b
弯头、三通等局部管件比较少时,取k =1.0~1.2; + u7 a, w$ A. q! B3 I# w: k
弯头、三通等局部管件比较多时,可取到k =3.0~5.0。 4 P- A8 T# `& G
∑△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。 " A% b9 c/ l, I
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2 ^" q+ \9 Z+ z% C: k1 {" Q& F

" s2 K( u* b" N! D! ]6 z0 d 环保之家2.jpg 0 n2 g' y! c3 z% m/ |

% e$ ^% V0 }# q3 t% w5 f0 I- O  N2 ?3 C
参考取值
4 u4 }" U+ k8 v* l1 n
2 E1 ]! J& O% [2 j7 X1 } 环保之家3.jpg
% }) C0 C" M4 }6 L( I  |4 X! S8 L
2 Y. Y$ t# I3 ~, h' C/ [
. r! \$ V6 g9 i$ k6 M: V' Z- B5 J7 C' k( R, u2 B* q% ~1 P) A4 H

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