通风管道设计计算

通风管道系统的设计计算在进行通风管道系统的设计计算前，必须首先确定各送（排）风点的位置和送（排）风量、管道系统和净化设备的布置、风管材料等。设计计算的目的是，确定各管段的管径（或断面尺寸）和压力损失，保证系统内达到要求的风量分配，并为风机选举和绘制施工图提供依据。进行通风管道系统水力计算的方法有很多，如等压损法、假定流速法和当量压损法等。在一般的通风系统中用得最普遍的是等压法和假定流速法。等压损法是以单位长度风管有相等的压力损失为前提的。在已知总作用压力的情况下，将总压力按风管长度平均分配给风管各部分，再根据各部分的风量和分配到的作用压力确定风管尺寸。对于大的通风系统，可利用等压损法进行支管的压力平衡。假定流速法是以风管内空气流速作为控制指标，计算出风管的断面尺寸和压力损失，再对各环路的压力损失进行调整，达到平衡。这是目前最常用的计算方法。一、通风管道系统的设计计算步骤800m/h31500m/h31234000m/h34除尘器657图6-8通风除尘系统图一般通风系统风倌管内的风速（m/s）表6-10风管部位生产厂房机械通风民用及辅助建筑物钢板及塑料风管砖及混凝土风道自然通风机械通风干管6~144~12~5~8支管2~82~6~2~5除尘通风管道最低空气流速（m/s）表6-11粉尘性质垂直管水平管粉尘性质垂直管水平管粉状的粘土和砂耐火泥重矿物粉尘轻矿物粉尘干型砂煤灰湿土（2%以下水分）铁和钢（尘末）棉絮水泥粉尘111414121110151388~1213171614131218151018~22铁和钢（屑）灰土、砂尘锯屑、刨屑大块干木屑干微尘染料粉尘大块湿木屑谷物粉尘麻（短纤维粉尘、杂质）19161214814~1618108231814151016~182012121、绘制通风系统轴侧图（如图6-8），对个管段进行编号，标注各管段的长度和风量。以风量和风速不变的风管为一管段。一般从距风机最远的一段开始。由远而近顺序编号。管段长度按两个管件中心线的长度计算，不扣除管件（如弯头、三通）本身的长度。2、选择合理的空气流速。风管内的风速对系统的经济性有较大影响。流速高、风管断面小，材料消耗少，建造费用小；但是，系统压力损失增大，动力消耗增加，有时还可能加速管道的磨损。流速低，压力损失小，动力消耗少；但是风管断面大，材料和建造费用增加。对除尘系统，流速多低会造成粉尘沉积，堵塞管道。因此必须进行全面的技术经济比较，确定适当的经济流速。根据经验，对于一般的通风系统，其风速可按表6-10确定。对于除尘系统，防止粉尘在管道内的沉积所需的最低风速可按表6-11确定。对于除尘器后的风管，风速可适当减小。3、根据各管段的风量和选定的流速确定各段管径（或断面尺寸），计算各管段的摩擦和局部压力损失。确定管径时，应尽可能采用表6-2表6-3中所列的通风管道统一规格，以利于工业化加工制作。压力损失计算应从最不利的环路（即距风机最远的排风点）开始。对于袋式除尘器和电除尘器后的风管，应把除尘器的漏风及反吹风量计入。除尘器的漏风滤见有关的产品说明书，袋式除尘器的漏风率一般为5%左右。4、对并联管路进行压力平衡计算。一般的通风系统要求两支管的压损差不超过15%，除尘系统要求两支管的压损差不超过10%，以保证各支管的风量达到设计要求。当并联支管的压力损失差超过上述规定时，可用下述方法进行压力平衡。（1）调整支噶管径这种方法是通过改变管径，即改变直管的压力损失，达到压力平衡。调整后的管径按下式计算225.0PPDD式中D——调整后的管径，m；D——原设计的管径，m；P——原设计的支管压力损失，Pa；P——为了压力平衡，要求达到的支管压力损失，Pa。应当指出，采用本方法时不宜改变三通支管的管径，可在三通支管上增设一节渐扩（缩）管，以免一起三通支管和直管局部压力损失的变化。（2）增大排风量当两支管的压力损失相差不大时（例如在20%以内），可以不改变管径，将压力损失小的那段支管的流量适当增大，以达到压力平衡，增大的排风量按下式计算：5.0PPLL式中L——调整后的排风量，m3/h；L——原设计的排风量，m3/h；P——原设计的支管压力损失，Pa；P——为了压力平衡，要求达到的支管压力损失，Pa。（3）增加支管压力损失阀门调节是最常用的一种增加局部压力损失的方法，它是通过改变阀门的开度，来调节管道压力损失的。应当指出，这种方法虽然简单易行，不需严格计算，但是改变某一支管上的阀门位置，会影响整个系统的压力分布。要经过反复调节，才能使各支管的风量分配达到设计要求。对于除尘系统还要防止在阀门附近积尘，引起管到堵塞。5、计算系统总压力损失。6、根据系统总压力损失和总风量选择风机。【例6-3】有一通风除尘系统如图6-8所示，风管全部用钢板制作，管内输送含有轻矿粉尘的空气，气体温度为常温。各排风点的排风量和个管段的长度如图6-8所示。该系统采用袋式除尘器进行排气净化，除尘器压力损失P=1200Pa。对该系统进行设计计算。【解】首先对各管段进行编号。查除尘器样本，除尘器的反吹风量为1740m3/h，除尘器漏风率按10%考虑。因此管段6和7的风量。hmLL376867017401.140001500800查表6-10对于轻矿物粉尘，垂直管的最低风速smv12，水平管的最低风速smv14。计算各管段的局部阻力系统：管段1设备密闭罩0.1支流三通（030）18.038.118.02.01管道5除尘器入口处变径管的局部压力损失忽略不计0管段6除尘器出口渐缩管（020）1.090°弯头（R=）2个4.022.0风机入口处变径管的局部压力损失忽略不计05.04.01.0管段7风机出口估算1.0伞形风帽7.04.00Dh8.07.01.0全部计算结果在表6-12汇总列出。除尘通风管道最低空气流速（m/s）表6-12编号流量L[m3/h（m3/s）]长度l（m）管径D（mm）流速v（m/s）动压22v（Pa）局部阻力系数局部压力损失Z（Pa）单位长度摩擦压力损失wR（Pa/m）摩擦压力损失lRw（Pa）管段压力损失Z+lRw（Pa）备注13567800（）2300（）6300（）8670（）8670（）115548140240380500500141414121224436918123319860122436384559321500（）61801611120120231压力不平衡44000（）6280162121484385压力不平衡21500（）6170212641903521040044000（）62702283151696410除尘器压力损失1200Pa对节点A进行压力平衡计算aPP3631aPP2312%10%57231231363221PPP因该处压力不平衡，改变管段2的管径，以增大压力损失mmPPDD5.162363231180225.0225.022取mmD1702经计算（见表6-12）aPP4001%10363363400112PPP对节点B进行压力平衡计算aPPP44731aPP3854%10%163853854474431PPPP改变管段4的管径，以增大压力损失mmD270447385280225.04经计算（见表6-12）aPP4114%10%7.8411411447该除尘系统的总压力损失aPP1859120093555.2784400二、通风除尘系统风管压力损失的估算在绘制通风除尘系统的施工图前，必须按上述方法进行计算，确定各管段的管径和压力损失。在进行系统的方案比较或申报通风除尘系统的技术改造计划时，只需要对系统的总压力损失作粗略的估算。根据经验的积累，某些通风除尘系统的压力损失如表6-13所示，供参考，表中所列的风管压损包括排风罩的压损不包括净化设备的压损。通风除尘系统风管压损估算值表6-13系统性质管内风速（m/s）风管长度（m）排风点个数估算压力损失（Pa）一般通风系统一般通风系统锌槽排风炼钢电炉（1~5t）炉盖罩除尘系统木工机床除尘系统砂轮机除尘系统破碎、筛分设备除尘系统破碎、筛分设备除尘系统混砂机除尘系统落砂机除尘系统14148~1218~2016~1816~1818~2018~2018~2016~1830505050~605040503030~40152个以上4个以上2623≤32~41300~350350~400500~6001200~1500（标准状态）1200~14001100~14001200~15001000~14001000~1400500~600