通风管道的设计计算

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1、第6章通风管道的设计计算本章内容提要及重点§1水力计算基础§2通风管路水力计算§3管道内的压力分布§4均匀送风管道设计计算§5通风管道设计中的有关问题第一节水力计算基础本节重点：摩擦阻力与局部阻力的概念比摩阻的概念与线算图的使用局部阻力系数的查询一、摩擦阻力空气在横断面形状不变的管道内流动时的摩擦阻力按下式计算：摩擦阻力或沿程阻力是风管内空气流动时，由于空气本身的粘性及其与管壁间的摩擦而引起的沿程能量损失。对圆形风管：式中Δ—风管内壁凸起的高度，mm。　　柯式公式不仅适用于紊流过渡区，而且也适用于紊流光滑管区和紊流粗糙

2、管区。　　为了避免繁琐的计算，可根据式(1)和式(2)制成各种表或线解图，教材附录9(P243)就是一种线解图，可用于计算管道通风阻力。摩擦阻力系数λ与管内的流态Re和风管管壁的粗糙度Δ/D有关，λ＝f(Re,Δ/D)。　　通风工程中常用柯列布鲁克(Colebrook)公式计算摩擦阻力系数，柯式公式为通风管道单位长度摩擦阻力线算图教材P243流速管径附录6所示的线解图，可供计算管道阻力时使用。只要已知流量、管径、流速、阻力四个参数中的任意两个，即可利用该图求得其余的两个参数。1、密度和粘度修正Pa/m2、空气温度和大

3、气压力修正Kt和KB也可直接由图查得。3、管壁粗糙度的修正风管材料粗糙度/mm薄钢板或镀锌薄钢板0.15～0.18塑料板0.01～0.05矿渣石膏板1.0矿渣混凝土板1.5胶合板1.0砖砌体3～6混凝土1～3木板0.2～1.0各种材料的粗糙度Δ当风管管壁的粗糙度Δ≠0.15mm时，可按下式修正。例：有一通风系统，采用薄钢板圆形风管(Δ＝0.15mm)，已知风量L＝3600m3/h(1m3/s)。管径D＝300mm，空气温度t＝30℃，求风管管内空气流速和单位长度摩擦阻力。解：查图，得v＝14m/s，Rm0＝7.7Pa/m

4、。　　查图6-2得，Kt＝0.97。Rm＝KtRm0＝0.97×7.7＝7.47Pa/m二、矩形风管的摩擦阻力附录6是按圆形管道得出的，对于矩形管道需先把矩形断面折算成当量直径。所谓当量直径，是指与矩形风管有相同单位长度摩擦阻力的圆形风管的直径，分流速当量直径和流量当量直径。1.流速当量直径DV2.流量当量直径DL注意：利用当量直径求矩形风管阻力时，要注意其对应关系：采用流速当量直径时，必须用流速去查比摩阻采用流量当量直径时，必须用流量去查比摩阻三.局部阻力当风流的方向和断面大小发生变化或通过管件设备时，由于在边界急剧

5、改变的区域出现旋涡区和流速的重新分布而产生的阻力称为局部阻力。当空气流过断面变化的管件(如各种变径管、风管进出口、阀门)、流向变化的管件（弯头）和流量变化的管件(如三通、四通、风管的侧面送、排风门)都会产生局部阻力。ζ由实验测定，并整理成经验公式，见附录10（P244）突然扩大突然缩小渐扩管渐缩管附录10教材P244伞形罩圆形弯头矩形弯头附录10教材P244合流三通附录10教材P244~249F1+F2>F3F1=F3α=30°v3F3v3F3v3F3F1+F2=F3α=30°F1+F2>F3F1=F3α=30°如何查询

6、局部阻力系数？例1有一合流三通，如图所示，已知L1＝1.17m3/s(4200m3/h)，D1＝500mm，v1＝5.96m/sL2＝0.78m3/s(2800m3/h)，D2＝250mm，v2＝15.9m/sL3＝1.94m3/s(7000m3/h)，D3＝560mm，v3＝7.9m/s分支管中心夹角α＝30°。求此三通的局部阻力。解：按附录7(P245)列出的条件，计算下列各值L2/L3＝0.78/1.94＝0.4F2/F3＝(D2/D3)2＝(250/560)2＝0.2经计算F1＋F2≈F3根据F1＋F2＝F3及L

7、2/L3＝0.4、F2/F3＝0.2查得支管局部阻力系数ζ2＝2.7直管局部阻力系数ζ1＝－0.73支管的局部阻力Pa直管的局部阻力Pa为什么局部阻力系数会出现负值？两股气流在汇合过程中的能量损失一般是不相同的，它们的局部阻力应分别计算，对应有两个阻力系数。　　当合流三通内直管的气流速度大于支管的气流速度时，直管会引射支管气流，即流速大的直管气流失去能量，流速小的支管气流得到能量，因而支管的局部阻力有时出现负值。这称为引射现象。解决的办法：尽可能做到各分支管内流速相等，防止出现引射现象。例2已知L2/L3＝0.2，F2

8、/F3＝0.25F1＋F2＝F3，α＝30°查ζ1和ζ2ζ1=0.24，ζ2=-0.25思考已知L2/L3＝0.347，F2/F3＝0.34F1＋F2＝F3，α＝30°如何查ζ1和ζ2？线性插值法减小局部阻力的措施(1)避免风管断面的突然变化用渐缩或渐扩管代替突然缩小或突然扩大。(2)减少风管的转弯数量，尽可能增大转