烟气管道阻力计算Word文档格式.docx
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λ——摩擦阻力系数;
Rs——风管的水力半径,m。
对圆形风管:
(5—4)
式中D——风管直径,m。
对矩形风管
(5—5)
式中a,b——矩形风管的边长,m。
因此,圆形风管的单位长度摩擦阻力
该段风管摩擦阻力为:
R=Rml=13.5×
10Pa=135Pa
无论是按照《全国通用通风管道计算表》,还是按图5—2计算风管时,如被输送空气的温度不等于20℃,而且相差较大时,则应对R。
值进行修正,修正公式如下:
(5—9)
式中
——在不同温度下,实际的单位长度摩擦阻力,Pa;
Rm——按20℃的计算表或线解图查得的单位摩擦阻力,Pa;
Kt——摩擦阻力温度修正系数,如图5—3所示。
图5—3摩擦阻力温度修正系数
钢板制的风管内壁粗糙度K值一般为0.15mm。
当实际使用的钢板制风管,其内壁粗糙度K值与制图表数值有较大出入时,由计算图表查得的单位摩擦阻力Rm值乘以表5—3中相应的粗糙度修正系数。
表中υ为风管内空气流速。
表5—3管壁粗糙度修正系数
对于一般的通风除尘管道,粉尘对摩擦阻力的影响很小,例如含尘浓度为50g/m3时,所增大的摩擦阻力不超过2%,因此一般情况下可忽略不计。
二、局部阻力
各种通风管道要安装一些弯头、三通等配件。
流体经过这类配件时,由于边壁或流量的改变,引起了流速的大小、方向或分布的变化,由此产生的能量损失,称为局部损失,也称局部阻力。
局部阻力主要可分为两类:
①流量不改变时产生的局部阻力,如空气通过弯头、渐扩管、渐缩管等;
②流量改变时所产生的局部阻力,如空气通过三通等。
局部阻力可按下式计算:
(5—10)
式中Z——局部阻力,Pa;
ξ——局部阻力系数,见表5—4;
υ——空气流速,m/s;
ρ—空气密度,kg/m3。
上式表明,局部阻力与其中流速的平方成正比。
局部阻力系数通常都是通过实验确定的。
可以从有关采暖通风手册中查得。
表5—4列出了部分管道部件的局部阻力系数值。
在计算通风管道时,局部阻力的计算是非常重要的一部分。
因为在大多数情况下,克服局部阻力而损失的能量要比克服摩擦阻力而损失的能量大得多。
所以,在制作管件时,如何采取措施减少局部阻力是必须重视的问题。
表5—4常见管件局部阻力系数
下面通过分析几种常见管件产生局部阻力的原因,提出减
少局部阻力的办法。
1.三通
图5—4为一合流三通中气流的流动情况。
流速不同的1、2两股气流在汇合时发生碰撞,以及气流速度改变时形成涡流是产生局部阻力的原因。
三通局部阻力的大小与分支管中心夹角、三通断面形状、支管与总管的面积比和流量比(即流速比)有关。
图5—4合流三通中气流流动状态
为了减少三通局部阻力,分支管中心夹角。
应该取得小一些,一般不超过30°
。
只有在安装条件限制或为了平衡阻力的情况下,才用较大的夹角,但在任何情况下,都不宜做成垂直的“T”形三通。
为了避免出现引射现象,应尽可能使总管和分支管的气流速度相等,即按υ3=υ1=υ2来确定总管和分支管的断面积。
这样,风管断面积的关系为:
F3=F1+F2。
2.弯头
当气流流过弯头时(见图5—5),由于气流与管壁的冲击,产生了涡流区Ⅰ;
又由于气流的惯性,使边界层脱离内壁,产生了涡流区Ⅱ。
两个涡流区的存在,使管道中心处的气流速度要比管壁附近大,因而产生了旋转气流。
涡流区的产生和气流的旋转都是造成局部阻力的原因。
图5—5弯头中气流流动状况
实验证明,增大曲率半径可以使弯头内的涡流区和旋转运动减弱。
但是弯头的曲率半径也不宜太大,以免占用的空间过大,一般取曲率半径R等于弯头直径的1~2倍。
在任何情况下,都不宜采用90°
的“Г”形直角弯头。
3.渐缩或渐扩管
渐缩或渐扩管的局部阻力是由于气流流经管件时,断面和流速发生变化,使气流脱离管壁,形成涡流区而造成的。
图5—6是渐扩管中气流的流动状况,
图5—6渐扩管中气流流动状况
实验证明,渐缩或渐扩管中心角。
越大,涡流区越大,能量损失也越大。
为了减少渐缩、渐扩管的局部阻力,必须减小中心角α,缓和流速分布的变化,使涡流区范围缩小。
通常中心角。
不宜超过45°
三、系统阻力
整个通风除尘系统的阻力称为系统阻力,它包括吸尘罩阻力、风管阻力、除尘器阻力和出口动压损失4部分。
四、通风管道的压力分布
图5—7所示为一简单通风系统,其中没有管件、吸尘罩和除尘器,假定空气在进口A和出口C处局部阻力很小,可以忽略不计,系统仅有摩擦阻力。
图5—7仅有摩擦阻力的风管压力分布
按下列步骤可以说明该风管压力分布。
(1)定出风管中各点的压力。
风机开动后,空气由静止状态变为运动状态。
因为风管断面不变,所以各点(断面)的空气流速相等,即动压相等。
各点的动压分布分别为:
[点A]
[点B]
全压空气从点A流至点B时要克服风管的摩擦阻力,所以点B的全压(即风机吸入口的全压)为:
式中Rm——风管单位长度摩擦阻力,Pa/m;
l1——从点A至点B的风管长度,m。
由式(5—11)可以看出,当风管内空气流速不变时,风管的阻力是由降低空气的静压来克服的。
[点C]
当空气排入大气时,这一能量便全部消失在大气中,称为风管出口动压损失。
[点B′]
空气由点B′流至点C需要克服摩擦阻力Rml2,所以:
(2)把以上各点的数值在图上标出,并连成直线,即可绘出压力分布图。
如图5—7所示。
风机产生的风压Hf等于风机进、出口的全压差,即
从风管压力分布图和计算结果可以给人们以下启示。
①风机产生的风压等于风管的阻力及出口动压损失之和,亦即等于系统阻力。
换句话说,系统的阻力是由风机产生的风压来克服的。
对于包括有管件、吸尘罩和除尘器的复杂系统,系统阻力中还包括这些部件和设备的阻力。
②风机吸入段的全压和静压都是负值,风机压出段的全压和静压一般情况下均是正值。
因此,风管连接处不严密时,会有空气漏人和逸出。
前者影响吸尘效果,后者影响送风效果或造成粉尘外逸。
——化学工业出版社,2004年5月
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