风道设计计算的方法与步骤.docx
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风道设计计算的方法与步骤
风道设计计算的方法与步骤(带例题)
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。
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)
高速风道
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=3600abu(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=900冗d2u(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厶py,再根据管长I,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u,查阅附录14或有关设计手
册中《局部阻力系数Z计算表》取得局部阻力系数Z值,再求出局部
阻力损失。
8.计算系统的总阻力,△P=E(△pyl+△Pj)。
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。
、
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600X600;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
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/(3600X4)=0.104m2
取矩形断面为320X320mm的标准风管,则实际断面积F=0.102m2,实际流速
u=1500/(3600X0.102)=4.08m/s根据流速4.08m/s,查附录13,
得到单位长度摩擦阻力厶py=0.7Pa/m,贝憎段1—2的沿程阻力:
△Py=△pyXl=0.7X=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600X300mm,幵孔率(即净孔面积比)
为0.3,则孔板面风速为
u=1500/(3600X0.6X.6)=1.16m/s根据面风速1.16m/s和幵孔率
0.3,查附录14序号35,得孔板局部阻力系数Z=13故孔板的局部阻力
△pj1=13X(1.2X.162)/2=10.5Pa渐扩管:
渐扩管的扩张角a=22.5;
查附录14序号4,得Z=0.6渐扩管的局部阻力
△pj2=0.9凡1.2X.082)/2=5.99Pa多叶调节阀:
根据三叶片及全
幵度,查附录14序号34,得Z=0.25多叶调节阀的局部阻力
△pj3=0.25X(1.2>4.082)/2=2.5Pa弯头:
根据a=90°R/b=1.0,
查附录14序号9,得Z=0.23弯头的局部阻力
△pj4=0.23X(1.2X.082)/2=2.3Pa渐缩管:
渐缩管的扩张角
a=30°<45查附录14序号7,得Z=0.1渐缩管的局部阻力
△pj5=0.1>1.2X4.082)/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Z=0.1则直三通管的局部阻力
△Pj6=0.1X(1.2Xj.22)/2=1.6Pa(取三通入口处流速)
该管段局部阻力:
△Pj=△pj1+△pj2+△pj3+△pj4+△pj5+△Pj6=10.5+5.99+2.5+2.3+1+1.6
=23.89Pa该管段总阻力
△P1-2=△Py+△Pj=6.3+23.89=30.19Pa
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:
根据假定流速法及标准化管径,求得风管断面尺寸为320X500mm,
实际流速为5.2m/s,查得单位长度摩擦阻力△py=0.8Pa/m,贝憎段2—3
的沿程阻力
△Py=△pyx|=0.8>5=4.0Pa
局部压力损失计算:
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Z=0.28则分叉三通管的局部阻力
△Pj=0.28><1.2>6.252)/2二6.6Pa.(取总流流速)
该管段总阻力△P2-3=△Py+△Pj=4.0+6.6=10.6Pa
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:
根据假定流速法及标准化管径,求得风管断面尺寸为400X500mm,
实际流速为6.25m/s,查得单位长度摩擦阻力△py=0.96Pa/m,贝憎段
3—4的沿程阻力
△Py=△py>1=0.96刈=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。
消声器:
消声器的局部阻力给定为50Pa,即
△pj1=50.0Pa
弯头:
根据a=90°R/b=1.0,a/b=0.8,查附录14序号10,得Z=0.2弯头的局部阻力
△pj2=0.2>1.2>6.252)/2=4.7Pa
风量调节阀:
根据三叶片及全幵度,查附录14序号34,得Z=0.25
风量调节阀的局部阻力
△pj3=0.25X(1.2>.252)/2=5.9Pa软接头:
因管径不变且很短,局部阻力忽略不计。
渐扩管:
初选风机4—72—11NO4.5A,出口断面尺寸为315X360mm,
故渐扩管为315X360mm~40B500mm,长度取为360mm,渐扩管的中心角a=22,大小头断面之比为1.76查附录14序号3,得Z=0.15对
应小头流速
u=4500/(3600X0.315X).36)=11m/s
渐扩管的局部阻力△pj4=0.15X(1.2X12)/2=10.9Pa
该管段局部阻力
△Pj=△pj1+△pj2+△pj3+△pj4
=50.0+4.7+5.9+10.9
=71.5Pa
该管段总阻力
△P3-4=△Py+△Pj=8.64+71.5=80.14Pa管段4—5:
空调箱及其出口渐缩管合为一个局部阻力考虑,△Pj=290Pa
该管段总阻力
△P4-5=△Pj=290Pa
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:
根据假定流速法及标准化管径,求得风管断面尺寸为400X500mm,
实际流速为6.25m/s,查得单位长度摩擦阻力△py=0.96Pa/m,贝憎段
5—6的沿程阻力
△Py=△pyXl=0.96X5=5.76Pa
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。
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Z=0.64突然扩大的局部阻力
△pj1=0.64X(1.2>6.252)/2=15.1Pa弯头(两个):
根据a=90°
R/b=1.0,a/b=0.8,查附录14序号10,得Z=0.20弯头的局部阻力
△pj2=0.2X1.2X5.252)/2=4.7Pa
2△pj2=4.7X2=9.4Pa
渐缩管:
断面从630X500mm单面收缩至400X500mm,取a=<45°,
查附录14序号7,得Z=0.1对应小头流速
u=6.25m/s渐缩管的局部阻力
△pj3=0.1X1.2X5.252)/2=2.36Pa
进风格栅:
进风格栅为固定百叶格栅,外形尺寸为630X500mm,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
0.63X).5X0.8=0.252m2
其迎面风速为4500/(3600X0.252)=5m/s
查附录14序号30,得Z0.9,对应面风速,固定百叶格栅的局部阻
力
△p4=0.9X(1.2X2)/2=13.5Pa
该管段局部阻力△Pj=△pj1+2△pj2+△pj3+△pj4
=15.1+9.4+2.36+13.5
=40.36Pa
该管段总阻力
△P5-6二△Py+△Pj=5.76+40.36=46.12Pa5.检查并联管路的阻
力平衡
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8-4中。
管段7—3:
沿程压力损失△Py=9.1Pa
局部压力损失△Pj=28.9Pa
该管段总阻力△P7-3=△Py+△Pj=9.1+28.9=38Pa
管段8—2:
沿程压力损失△Py=1.4Pa
局部压力损失△Pj=25.8Pa
该管段总阻力
△P8-2=△Py+△Pj=1.4+25.8=27.2Pa检查并联管路的阻力平
衡:
管段1—2的总阻力厶P1-2=30.19Pa
管段8—2的总阻力厶P8-2=27.2Pa
(△P1-2-△P8-2)/△P1-2=(30.19-27.2)/30.19=9.9%<15%
管段1—2—3的总阻力△P1-2-3二△P1-2+△
P2-3=30.19+10.6=40.79Pa
管段7—3的总阻力厶P7-3=38Pa
(△P1-2-3-△P7-3)/△P1-2-3二(40.79-38)/40.79=6.8%<15%
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。
5.计
算最不利环路阻力△P=△P1-2+△P2-3+△P3-4+△P4-5+△P5-6
=30.19+10.6+80.14+290+46.12
=457.05Pa
本系统所需风机的压头应能克服457.05Pa阻力。
8-4管道水力计算
表
四.风道压力损失估算法
对于一般的空调系统,风道压力损失值可按下式估算
△P=△pyl(1+k)+"△ps(Pa)
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。
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
k—局部压力损失与沿程压力损失之比值:
弯头、三通等局部管件比较少时,取k=1.0〜1.2;
弯头、三通等局部管件比较多时,可取到k=3.0〜5.0。
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。
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
掺厝道表
空调系统类别
凤机静压值(卩“
小型空调系统(空调服务面积300iri2以內)中型空调系统(空调服务面积知0血2以内)大型空调系统C空调服务面枳大于2Q00ir2)高速送风系统〔空调服务面枳2000m2以内)高速送风系统C空调服务面积大于2000^2)
400^00
600*750
650^1000
1000^1500
1500^2500-劭
值表
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