通风管道的设计计算ppt课件.ppt

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1、1,第五章 通风管道的设计计算,通风管道是通风除尘和空调系统的重要组成部分。目的是在保证要求的风量分配前提下，合理确定风管布置和尺寸，使系统的初投资和运行费用综合最优。应与排风罩的设计、除尘器和通风机的选型等一起进行全面考虑，它直接影响到通风除尘和空调系统的使用效果和技术经济性能。,2,主要内容包括：风管的布置、管径的确定、管内气体流动时能量消耗的估算以及为保护通风除尘系统的正常运行所必须采用的风管附件的设置等。本章主要阐述通风管道的设计原理和计算方法。51 风管内空气流动的阻力52 管道系统的压力分布 53 通风除尘管道系统的设计计算 54 通风管道的布置及部件 55 均匀送风与均匀吸风管道

2、的设计计算,3,51 风管内空气流动的阻力,摩擦阻力：是由于空气本身的粘滞性及其与管壁间的摩擦而产生的沿程能量损失，称为或沿程阻力；局部阻力：是空气流经风管中的管件及设备时，由于流速的大小和方向变化以及产生涡流造成比较集中的能量损失。,4,511 摩擦阻力,根据流体力学原理，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：,摩擦阻力系数； u 风管内空气的平均流速，ms；空气的密度，kgm3； l 风管长度，m； Rs 风管的水力半径，m；即,5,f 管道中充满流体部分的横断面积，m2；P 湿周长，即为风管的周长，m；对于圆形风管，摩擦阻力计算公式可改写为：,圆形风管单位长度的摩擦阻力

3、（又称比摩阻）为：,D 圆形风管直径，m。得圆形风管的摩擦阻力为,6,摩擦阻力系数与空气在风管内的流动状态和风管管壁的相对粗糙度有关。在通风和空调系统中，薄钢板风管的空气流动状态大多数属于紊流光滑区到粗糙区之间的过渡区。计算过渡区摩擦阻力系数的公式很多，目前得到较广泛采用的公式为：,式中 K 风管内壁粗糙度， mm； D 风管直径， mm。,7,进行通风管道设计时，为了避免烦琐的计算，可根据公式制成各种形式的计算表或线解图。图5-1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。,8,线解图是按过渡区的值，在大气压力B0

4、101.3kPa、温度t020、空气密度0=1.204 kgm3、运动粘度015.06l0-6 m2s、管壁粗糙度K0.15mm、圆形风管等条件下得出的。当实际使用条件与上述条件不相符时，应进行修正。,图5-1 通风管道单位长度摩擦阻力线解图,9,（1）密度和粘度的修正,（2）空气温度和大气压力的修正,温度修正系数,大气压力修正系数,10,Kt和KB可直接由图5-2查得。从图5-2可以看出，在t=0100的范围内，可近似把温度和压力的影响看作是直线关系。,图5-2 温度与大气压的修正系数,11,(3)管壁粗糙度的修正,摩擦阻力系数值不仅与雷诺数Re有关，还与管壁粗糙度K有关。粗糙度增大，阻力系

5、数值增大。在通风空调工程中，常采用不同材料制作风管，各种材料的粗糙度K见下表所示,12,当风管管壁的粗糙度K0.15mm时，可先由图6-1查出Rm0，再近似按下式修正。,式中 Kr 管壁粗糙度修正系数； K 管壁粗糙度，mm； u 管内空气流通，m/s。,13,（4）矩形风管的摩擦阻力计算,为利用圆形风管的线解图或计算来计算矩形风管的摩擦阻力，需要把矩形风管断面尺寸折算成相当的圆形风管直径，即折算成当量直径，再据此求得矩形风管中的单位长度的摩擦阻力。所谓“当量直径”，就是与矩形风管有相同单位长度摩擦阻力的圆形风管直径，有流速当量直径和流量当量直径。,14,1）流速当量直径,设某一圆形风管中的空

6、气流速与矩形风管中的空气流速相等，并且两者的单位长度摩擦阻力也相等，则该圆形风管的直径就称为此矩形风管的流速当量直径，以Du表示。根据这一定义，圆形风管和矩形风管的水力半径必须相等。,15,圆形风管的水力半径为：,矩形风管的水力半径为,Du称为边长为ab的矩形风管的流速当量直径；如果矩形风管内的流速与管径为Du的圆形风管内的流通相同，两者的单位长度摩擦阻力也相等。因此，根据矩形风管的流速当量直径Du和实际流速u，由图查得的Rm值，即为矩形风管的单位长度摩擦阻力。,16,2）流量当量直径,设某一圆形风管中的气体流量与矩形风管的气体流量相等，并且单位长度摩擦阻力也相等，则该圆形风管的直径就称为此矩

7、形风管的流量当量直径，以DL表示。根据推导，流量当量直径可近似按下式计算。,在常用的矩形风管的宽、高比条件下，其误差在5%左右。,17,512 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、侧面送、吸风等），由于管道边界形状的急剧改变，引起气流中出现涡流区和速度的重新分布，从而使流动的能耗增加，这种能耗称局部阻力。,18,（1）局部阻力计算,局部阻力按下式计算式中 局部阻力系数。局部阻力系数一般通过实验方法来确定。实验时先测出管件前后的全压差（即局部阻力pz，再除以与速度u的动压，求得局部阻力系数值。有的还整理成经验

8、公式。可查有关表。,19,严格地说在管件处造成的能量损失仅仅占局部阻力损失的一部分，另一部分在管件下游一定长度的管段上消耗的，因此无法与摩擦阻力分开。为了计算方便，通常是假定局部阻力集中在管件的某一断面上，并包含了它的摩擦阻力。局部阻力在通风除尘管道和空调系统中占有较大的比例，往往占风管总阻力的4080%，因此，必须采取积极措施，把局部阻力减小到最低限度。,20,（2）一些管件的设计,在通风除尘管道设计中，对管件的制作、连接、气流的进出口、风管与风机的接口等部分，都有一定的制作要求。,21,1）风管系统的进出口,风管系统的进口处是各种形式的排风罩。在机械通风除尘系统的设计中，在保证对尘源的控制

9、效果的前提下，应尽可能考虑减少排风罩的阻力消耗。含尘气流从大气空间进入风道，在气流进口处不仅造成气流的压缩，而且产生涡流，因此为产生很大的局部阻力。几种罩口的局部阻力系数和流量系数弄列于表5-2所示。,22,表5-2 几种罩口的局部阻力系数和流量系数,23,风管系统的出口处，气流排入大气。当空气由风管出口排出时，气流在排出前具有的能量将全部损失掉。对于出口无阻挡的风管，这个能量消耗就等于动压，所以出口局部阻力系数=1；若在出口处设有风帽或其它构件时，1，风管出口的局部阻力大小等于1的部分的数值。为了降低出口动压，有时把风管系统的气流出口作成扩张角不大的渐扩管。,24,2）弯头,布置管道时，应尽

10、量取直线，减少弯头。圆形风管弯头的曲率半径一般应大于（12）倍管径，如图5-3所示；,图5-3 圆形风弯头,25,矩形风管弯头断面的长宽比（BA）愈大，阻力愈小，如图5-4；在民用建筑中，常采用矩形直角弯头，应在其中设导流片，如图5-5所示。,图5-4 矩形风管弯头 图5-5 设有导流片的直角弯头,26,27,3）三通,三通内流速不同的两股气流汇合时的碰撞，以及气流速度改变时形成涡流是造成局部阻力的原因。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。合流三通内直管的气流速度大于支管的气流速度时，会发生直管气流引射支管气流的作用，即流速大的直管气流失去能量，流速小的支管

11、气流得到能量，因而支管的局部阻力有时出现负值。同理，直管的局部阻力有时也会出现负值。但不可能同时为负值。,28,必须指出，引射过程会有能量损失，为减小三通的局部阻力，应避免出现引射现象、注意支管和干管的连接，减小其夹角，如图5-6所示。同时还应尽量使主管和干管内的流速保持相等。,图5-6 三通支管和干管的连接,29,4）管道断面的突然变化,当气流流经断面积变化的管件（如渐缩管，渐扩管），或断面形状变化的管件（如圆形变矩形或矩形变圆形等异形管）时，由于管道断面的突然变化使气流产生冲击，周围出现涡流区，造成局部阻力。为了减少损失，当风管断面需要变化时，应尽量避免采用形状突然变化的管件，如图5-7，

12、图中给出了管件制作和连接的优劣比较。,30,图5-7 管件制作和连接的优劣比较,31,5）通风机的进口和出口,要尽量避免在接管处产生局部涡流，通风机的进口和出口风管布置方法可采用图5-8所示。,图5-8 风机进出口的管道连接,32,为了使通风机运行正常，减少不必要的阻力，最好使连接通风机的风管管径与通风机的进、出口尺寸大致相同。如果在通风机的吸入口安装多叶形或插板式阀门时，最好将其设置在离通风机进口至少5倍于风管直径的地方，避免由于吸口处气流的涡流而影响通风机的效率，在通风机的出口处避免安装阀门，连接风机出口的风管最好用一段直管。如果受到安装位置的限制，需要在风机出口处直接安装弯管时，弯管的转

13、向应与风机叶轮的旋转方向一致。,33,减少局部阻力损失的途径有：, 管路布置得尽量顺直，减少弯管和断面尺寸的突然变化。弯管的曲率半径不要取得太小。 在气流汇合部分（三通处）应尽量减少气流的撞击，二股汇合气流的通度最好相等，三通交角尽量减小。 排风口气流速度尽量降低，以减少出口动压的损失。,34,513 管段阻力,对通风管道系统的阻力计算，往往以流量发生变化的管件或设备为分点，将整个系统分成若干管段分别计算阻力，在此基础上计算管道系统的总阻力。,式中 pi 各管段的阻力，Pa； pmi各段内气流的摩擦阻力，Pa； pzi各段内气流的局部阻刀，Pa 。,35,52 管道系统的压力分布,气体在风管内

14、流动，是由风管两端气体的压力差引起的，它从高压端流向低压端。气体流动的能量来自通风机，通风机产生的能量是风压。气体在流动中，要不断克服由于气流内部质点相对运动出现的切应力而作功，将一部分压能转化为热能而形成能量损失，即为管道的阻力。因为流动阻力是造成能量损失的原因，因此能量损失的变化必定反应流动压力的变化规律。研究管道系统内气体的压力分布，可以更深刻地了解气体在系统内的运动状态。,36,对于一套通风除尘系统，在风机末开动时，整个管道系统内气体压力处处相等，都等于大气压力，管内气体处于相对静止状态。开动通风机后，通风机吸入口和压出口处出现压力差，即把通风机所产生的能量传给气体，而这一能量又消耗在

15、使管内气体流动，克服沿程的各种阻力。把一套通风除尘系统内气体的动压、静压及全压的变化表示在以相对压力为纵坐标的坐标图上，就成为通风除尘系统的压力分布图，如图5-9所示。,37,图5-9 有摩擦阻力和局部阻力的风管压力分布,在通风除尘系统中，一般都用相对压力表示全压，即取大气压力为零，低于大气压力为负压，高于大气压力为正压,38,（1）点1：,1 空气入口处的局部阻力，Pa；Pd1-2 管段12的动压，Pa。,39,(2)点2,Rm1-2 管段12的比摩阻，Pa/m；p2 突然扩大的局部阻力，Pa。,40,（3）点3,（4）点4,（5）点5（风机进口）,41,（6）点1l（风管出口）,u11 风

16、管出口处空气流速,m/s；p11 风管出口处局部阻力,Pa；11 风管出口处局部阻力系数；11 包括动压损失在内的出口局部阻力系数，11（111）。,42,（7）点10,（8）点9,（9）点8,43,（10）点7,(11)点6（风机出口）,44,自点7开始，有78及712两个支管。为了表示支管712的压力分布。过0引平行于支管712轴线的00线作为基准线，用上述同样方法求出此支管的全压值。因为点7是两支管的共同点，它们的压力线必定要在此汇合，即压力的大小相等。,45,把以上各点的全压标在图上，并根据摩擦阻力与风管长度成直线关系，连接各个全压点可得到全压分布曲线。将各点的全压减去该点的动压，即为

17、各点的静压，可绘出静压分布曲线。从图5-9可看出空气在管内的流动规律为：,46, 风机的风压Pf等于风机进、出口的全压差，或者说等于风管的阻力及出口动压损失之和，即等于风管总阻力。 风机吸入段的全压和静压均为负值，在风机入口处负压最大；风机压出段的全压和静压一般情况下均是正值，在风机出口正压最大。,47, 各并联支管的阻力总是相等。如果设计时各支管阻力不相等，在实际运行时，各支管会按其阻力特性自动平衡，同时改变预定的风量分配，使排风罩抽出风量达不到设计要求，因此，必须改变风管的直径或安装风量调节装置来达到设计风量的要求。 压出段上点9的静压出现负值是由于断面9收缩得很小，使流通大大增加，当动压

18、大于全压时，该处的静压出现负值。若在断面9开孔，将会吸入空气而不是压出空气。,48,53 通风除尘管道系统的设计计算,在进行通风管道系统的设计计算前，必须首先确定各排风点的位置和排风量、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）和阻力，保证系统内达到要求的风量分配，并为选择风机和绘制施工图提供依据。,49,531 风管布置的一般原则, 除尘系统的风道布置要力求简单。风管应尽可能垂直或倾斜敷设。倾斜风管的倾斜角度（与水平面的夹角）应不个于粉尘的安息角。排除一般粉尘宜采用4060。当管道水平敷设时，要注意风管内风速的选取，防止粉尘在风管内沉积。 连接吸尘

19、用排风罩的风管宜采用竖直方向敷设。分支管与水平管或主干管连接时，一般从风管的上面或侧面接入，三通夹角宜小于30。,50, 除尘风管一般应明设，尽量避免在地下敷设。当必须敷设在地下时，应将风管敷设在地沟里。 除尘风管一般采用圆形断面。管径设计宜选用全国通用通风管道计算表中推荐的统一标准，标准中圆管直径指的是外径。 为减轻含尘气体对风机的磨损，一般应将除尘器置于通风机的吸入段。风管与通风机的连接宜采用柔性连接以减少震动，如图5-8所示。,51,532 通风除尘管道的设计计算,风管的设计计算是在系统输送的风量已定，风管布置已基本确定的基础上进行的，其目的主要是设计管道断面尺寸和系统阻力消耗，进而确定

20、需配用风机的型号和动力消耗。风管管道设计计算方法有假定流速法、压损平均法和静压复得法等几种，目前常用的是假定流速法。,52,压损平均法的特点是,将已知总作用压头按干管长度平均分配给每一管段，再根据每一管段的风量确定风管断面尺寸。如果风管系统所用的风机压头已定，或对分支管路进行阻力平衡计算，此法较为方便。,53,静压复得法的特点是,利用风管分支处复得的静压来克服该管段的阻力，根据这一原则确定风管的断面尺寸。此法常用于高速空调系统的水力计算。假定流速法的特点是先按技术经济要求选定风管的流速，再根据风管的风量确定风管的断面尺寸和阻力。假定流速法的计算步骤和方法如下：,54,（1）绘制通风系统轴侧图,

21、首先绘制通风系统轴侧图，并对各管段进行编号，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。管段长度按二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。,55,56,（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，系统阻力增大，动力消耗增加，有时还可能加速管道的磨损。流速低、阻力小，动力消耗少；但是风管断面大，材料和建造费用增加。对通风除尘系统，流速过低会造成粉尘沉积，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，对于一般的工业通风

22、除尘系统，其风速和最低风速可按表5-3和5-4确定。,57,表5-3 一般通风系统风管内的风速,58,表5-4 通风除尘管道内最低空气流速(m/s),接风速,59,（3）确定管段直径和阻力损失,根据各管段的风量和选定的流速确定各管段的管径（或断面尺寸），计算各管段的摩擦阻力和局部阻力。确定管径时，应尽可能来先用标准规格的通风管道直径，以利于工业化加工制作。,60,阻力计算应从最不利的环路（即距风机最远的排风点）开始，即以最大管路为主线进行计算。各管段的阻力为摩擦阻力和局部阻力之和。袋式除尘器和静电除尘器后风管内的风量应把漏风量和反吹风量计入。在正常运行条件下，除尘器的漏风率应不大于5。,61,

23、（4）并联管路的阻力平衡,为保证各送、排风点达到预期的风量，两并联支管的阻力必须保持平衡。对一般的通风系统，两支管的阻力差应不超过15；除尘系统应不超过10。若超过上述规定，可采用下述方法使其阻力平衡。,62,1）调整支管管径,这种方法是通过改变支管管径改变支管的阻力，来达到阻力平衡。调整后的管径按下式计算,D1 调整前的管径，mm；D1调整后的管径，mm；p1 调整前支管的气流阻力，Pa；p1要求达到支管的气流阻力，Pa。,应当指出，采用本方法时，不宜改变三通的支管直径，可在三通支管上先增设一节渐扩（缩）管，以免引起三通局部阻力的变化。,63,2）增大风量,当两支管的阻力相差不大时（如在20

24、%以内），可不改变支管管径，将阻力小的那段支管的流量适当加大，达到阻力平衡。增大后的风量按下式计算：,Q1 调整前的支管的风量，m3/s； Q1调整后的支管的风量，m3/s。 采用本方法会引起后面干管的流量相应增大，阻力也随之增大；同时风机的风量和风压也会相应增大。,64,3）阀门调节,通过改变阀门的开启度，调节管道阻力，从理论上讲是一种简单易行的方法。必须指出，对一个支管的通风除尘系统进行实际调试，是一项复杂的技术工作。必须进行反复调整、测试才能完成，达到预期的流量分配。,65,（5）计算系统的总阻力,通风除尘管道系统总的阻力损失pt，它是阻力最大的串联管线各段阻力pi之和，即,i 串联管路

25、中某一段的阻力，Pa,66,（6）选择通风机和所配用的电动机,排风罩处所需要的排风量以及输送这些气体所产生的压力消耗均由通风机提供。通风机应提供的风量Q由下式计算,Qt 通风除尘系统中各排风罩处所需的抽风量之和，m3s ； K1 通风除尘系统中风管漏风附加系数，按工业企业采暖通风和空气调节设计规范中的规定，对除尘和烟气净化系统，K11.101.15。,67,通风机应提供的风压p可由下式求得,t 风管系统的总阻力，由管遣阻力计算得到，Pa； ps 除尘器的阻力，Pa； K2 风管阻力附加系数，按工业企业采暖通风和空气调节设计规范中的规定。通风除尘系统K2=1.151.20； K3 由于通风机产品

26、的技术条件和质量标准允许比产品样本提供的数据低而应考 虑的附加系数，一般采用K3=1.08,68,现通过一例来说明通风除尘管道的设计计算过程。,例 有一通风除尘系统的管道布置、长度，吸风罩的位置、吸风量，如图5-10所示。风管用钢板制作，输送含有轻矿物粉尘的空气，气体温度为常温。该系统采用布袋式除尘器，除尘器阻力ps1200Pa。对该系统进行设计计算，并选择风机。,69,解（1）对各管段进行编号，标出管段长度和各排风点的排风量。（2）确定阻力最大的管线。本系统选择135除尘器6风机7为最大阻力管线。,70,（3）选择风管风速,根据各管段的风量及选定的流量，确定阻力最大的管线上各管段的断面尺寸和

27、单位长度摩擦阻力。根据表5-4，输送含有轻矿物粉尘的空气时，风管内最小风速为，垂直风管12m/s、水平风管14ms。考虑到除尘器及风管漏风，管段6及7的计算风量为63001.056615m3/h。,71,管段1。根据Q11500 m3/h=0.42 m3/s、u1= 14m/s，由图5-1查出管径和单位长度摩擦阻力。所选管径应尽量符合通风管道的统一规格。即选D1200mm ， Rm1 12.5 Pa/m同理确定管段3、5、6、7、2、4的管径及比摩阻，具体结果见表5-5所示。,72,表5-5 管道系统设计计算表,73,（4）各段风管内局部阻力系数的计算, 管段1设备密闭罩： =1.0（对应接管

28、动压）90弯头（RD=1.5）1个, =0.17直流三通（13）1个，=30，=0.20 合计： =1.00.170.20=1.37,74, 管段2,圆形吸气伞形罩，60， 0.0990弯头（RD1.5）1个, 0.1760弯头（RD=1.5）1个, =0.15合流三通（23）1个， 23=0.20合计： =0.090.170.150.20=0.61,75, 管段3,直流三通（35）1个， 35=-0.05管段4设备密闭罩1个， =1.090弯头（RD1.5）1个, 0.17合流三通（45）1个， 45=0.64合计： =1.00.170.64=1.81,76, 管段5,除尘器进口变径管（渐扩

29、管）除尘器进口尺寸300800mm，变径管长度500mm，,=22.7 , =0.60,77, 管段6,除尘器出口变径管（渐缩管）除尘器出口尺寸300800mm变径管长度400mm ,=25.4 , =0.1090弯头（RD1.5）2个, 0.172=0.34 风机进口渐扩管先近似选出一台风机，风机进口直径D1500 mm，变径管长度300mm，,=7.6 , =0.03,合计： =0.100.340.03=0.47,78, 管段7,风机出口渐扩管风机出口尺寸410315mm D7=420mm，0带扩散管的伞形风帽（h/D00.5）1个,=0.60合计 =0.60,79,（5）计算各管段的沿程

30、摩擦阻力和局部阻力,计算结果如下表所示。,80,（6）对并联管路进行阻力平衡, 汇合点A p1298.5 Pa , p2179.7 Pa,为使管段1、2达到阻力平衡，改变管段2的管径，增大其阻力。,81,根据通风管道统一规格，取D2”130mm。其对应的阻力为,此时仍处于不平衡状态。如继续减小管径，取D2=120mm，其对应的阻力为355.8Pa，同样处于不平衡状态。因此决定取D2 =130mm，在运行时再辅以阀门调节，消除不平衡。,82, 汇合点B,符合要求,83,（7）计算系统的总阻力,风机风量,风机风压,根据风机的风量和风压，选用C468No6.3风机，风机转速为为1600r/min皮带

31、传动；配用Y132S2Z型电动机，电动机功率为N=7.5Kw。,（8）选择风机,84,54 通风管道的布置及部件,541 风管材料和连接通风管道的断面形状有圆形和矩形两种。在同样断面积下，圆形风管周长最短，最为经济。由于矩形风管四角存在局部涡流，在同样风量下，矩形风管的阻力要比圆形风管大。在一般情况下（特别是除尘风管）都采用圆形风管，只是有时为了便于加工和建筑配合才采用矩形断面。,85,风管可以采用薄钢板、塑料板、混凝土等材料制作，需要经常移动的风管则用柔性材料制作，如金属软管、橡胶管等。薄钢板是最常用的风管材料，一般的通风系统采用厚度为0.51.5mm的钢板制作。除尘系统因管壁磨损大，采用厚

32、度为1.53.0mm钢板。对于气力输送系统或输送高浓度磨损性粉尘时，则应采取耐磨措施，特别是弯头外侧的管壁。通风管道大都采用焊接或法兰连接。为保证法兰连接的密封性，法兰间应放入衬垫，衬垫厚度为35mm。,86,村垫材料随输送气体性质和温度而不同。 输送气体温度不超过70的风管，采用浸过干性抽的厚纸垫或浸过铅油的麻辫。 除尘风管应采用橡皮垫或在于性油内煮过并涂了铅油的厚纸垫。 输送气体温度超过70的风管，必须采用石棉厚纸垫或石棉绳。 风管内外表面应涂油漆，油漆的类别及涂刷次数可参考有关资料。,87,542 通风系统的布置,（1）除尘系统形式和除尘器布置根据生产工艺、设备布置、排风量大小和生产厂房

33、条件，通风除尘系统可分为就地式分散式集中式除尘系统,88,1）就地式除尘系统,它是把除尘器直接安放在生产设备附近，就地捕集和回收粉尘，基本上不需敷设或只设较短的除尘管道。如铸造车间混砂机的插入式袋式除尘器、直接坐落在风送料仓上的除尘机组和目前应用较多的各种小型除尘机组。这种系统布置紧凑、简单、维护管理方便。,89,2）分散式除尘系统,当车间内排风点比较分散时，可对各排风点进行适当的组合，根据输送气体的性质及工作班次，把几个排风点合成一个系统。分散式除尘系统的除尘器和风机应尽量靠近产尘设备。这种系统风管较短，布置简单，系统阻力容易平衡。由于除尘器分散布置，除尘器回收粉尘的处理较为麻烦。但这种系统

34、目前应用较多。,90,3）集中式除尘系统,集中式除尘系统适用于扬尘点比较集中，有条件采用大型除尘设施的车间。它可以把排风点全部集中于一个除尘系统，或者把几个除尘系统的除尘设备集中布置在一起。由于除尘设备集中维护管理，粉尘容易收集，实现机械化处理。但是，这种系统管道长、复杂，阻力平衡困难，初投资大，因此，这种系统仅适用于少数大型工厂。,91,在布置除尘器时还应注意以下问题：, 当除尘器捕集的粉尘需返回工艺流程时，要注意不要回到破碎设备的进料端或斗式提升机的底部，以免粉尘在除尘系统内循环。最好直接回到所在设备的终料仓或者回到向终料仓送料的皮带运输机或螺旋运输机上。 干法除尘系统回收的粉料只能返回到

35、不会再次造成悬浮飞扬的工艺设备，如严格密闭的料仓和运输设备（螺旋运输机或埋刮板运输机等）。,92,（2）系统划分,划分系统时应注意以下几点： 划分系统时要考虑输送气体的性质、工作班次、相互距离等因素。设备同时运转，而粉尘性质不同时，只要允许不同的粉尘混合或者粉尘无回收价值，可合为一个系统。 应把同一生产工序中同时操作的产尘设备排风点合为一个系统。 不同的排气混合后会有燃烧或爆炸危险、或会形成毒害更大的混合物或化合物 时，不能合为一个系统。,93, 排除水蒸气的排风点不能和产尘的排风点合成一个系统，以免堵塞管道。 温湿度不同的含尘气体，当混合后可能导致管道内结露时，不宜合为一个系统。 如果排风量

36、大的排风点位于风机附近，不宜和远处的排风量小的排风点合为一个 系统。因为增加这个排风点，会使整个系统阻力增大，增加运行费用。,94,（3）风管布置, 除尘系统的风管布置应力求简单。一个系统上的排风点数量不宜过多（最好不超56个）。排风点过多，各支管阻力不易平衡。一个除尘系统的排风点较多时，为便于阻力平衡，宜采用大断面的集合管连接各支管。集合管有水平（如图5-11所示）和垂直（图5-12所示）两种。,95,水平集合管上连接的风管由上面或侧面接入，集合管的断面风速为34m/s。它适用于产尘点分布在同一层平台上，并且水平距离相距较远的场合。,图5-11水平安装的集合管1集合管；2螺旋运输机3风机；4

37、集尘箱；5卸尘阀；6排风管,96,垂直集合管上的风管从切线方向接入，集合管断面风速为610m/s，适用于产尘点分布在多层平台上，并且水平距离不大的场合。集合管还起着沉降室的作用，在其下部应设卸尘阀和粉尘输送设备。,图5-12 垂直安装集合管 1集合管；2排风管；3风机；4卸尘阀,97, 除尘风管应尽可能垂直或倾斜敷设倾斜敷设与水平面的夹角最好大于45，如图5-13所示。如果由于某种原因，风管必须水平敷设或与水平面的夹角小于30时，应果采取措施。如加大管内风速、在适当位置设置清扫孔等。,98, 排除含有剧毒、易燃，易爆物质的排风管，其正压管段一般不应穿过其他房间。穿过其它房间时，该段管道上不应设

38、法兰或阀门。 除尘器宜布置在除尘系统的风机吸入段，如布置在风机的压出段，应选用排尘风机。,99, 为了防止风管堵塞，风管的直径不宜小于表5-6中数值。,表5-6 输送粉尘不宜小于风管的直径,100, 输送潮湿空气时，需防止水蒸气在管道或袋式除尘器内凝结，管道应进行保温。管内壁温度应高于气体露点温度1020。 为了调整和检查除尘系统的参数，在支管、除尘器及风机出入口上应设置检测孔。栓测孔应设在气流平稳的直管段上，尽可能远离弯头、三通等部件，以减少局部涡流对测定结果的影响。大型的除尘系统可根据具体情况设置测量风量、风压、阻力、温度等参数的仪表。,101, 排风点较多的除尘系统应在各支管上装设插板阀

39、、蝶阀等调节风量的装置。阀门应设在易于操作和不易积尘的位置。 在一般情况下除尘系统的排风管应高出屋面0 .51.5m，排出的污染空气要利用射流使其能在较高的位置稀释，排风主管顶部不设风帽。为防止雨水进入排风主管，排风主管可按图5-14所示的方式制作安装。,102,543 风管部件,在通风除尘系统中含尘气流流速较高，局部阻力在系统总阻力中所占比重较大（有时可能达到80以上）。因此，风管部件的制作和安装应尽量减少系统的局部阻力损失。,103,544 除尘系统的防爆,当输送空气中含有可燃性粉尘或气体，同时又具备爆炸的条件时，就会产生爆炸。当排除有爆炸危险的含尘气体时，要考虑把管内气体的含尘浓度稀释到

40、爆炸极限以下，同时要消除一切引爆因素。主要措施有： 系统的风量除了满足一般的要求外，还应校核其中可燃物的浓度。 防止可燃物在通风系统的局部地点（死角）积聚。,104, 选用防爆风机，并采用直联或联轴器传动方式。 对管路系统的布置，必须将有可能蓄积静电的风管和设备可靠的接地，以消除系统中的静电。接地的方法，可利用电气设备的地线或埋在地中的金属导管和构件作为地线。当风管借法兰盘连接时，应以35mm的金属线绕过法兰盘，使两管接通，图5-15所示为设备和管道的防爆接地装置。 有爆炸危险的通风系统，应设防爆门。当系统内压力急剧升高时，靠防爆门自动开启泄压。,105,图5-15 设备和管道的防爆接地装置,

41、106,55 均匀送风与吸风管道的设计计算,根据工业与民用建筑的使用要求，通风除尘和空调系统的风管有时需要把等量的空气，沿风管侧壁的成排孔口或短管均匀送出和吸入。这种均匀进风和出风方式可使送风房间得到均匀的空气分布，而且风管的制作简单、材料节约，均匀送风和吸风管道在车间、会堂、冷库和气幕装置中广泛应用。本节主要介绍均匀送风和吸风的计算和设计方法。,107,551 均匀送风管道的设计原理,空气在风管内流动时，其静压垂直作用于管壁。如果在风管的侧壁开孔，由于孔口内外存在静压差，空气会按垂直于管壁的方向从孔口流出。静压差产生的流速为：,空气在风管内的流速为：,108,空气从孔口流出时，它的实际流速和

42、出流方向不只取决于静压产生的流速和方向，还受管内流速的影响，如图5-16所示。在管内流速的影响下，孔口出流方向要发生偏斜，实际流速为合成速度，可用下列各式计算有关数值：,图5-16 出流状态图,109,空气通过侧孔时的实际速度是uj和ud这两个分速度的合速度度u，其速度大小为：,孔口出流与风管轴线间的夹角（出流角）为,孔口实际流速：,110,孔口流出风量：, 孔口的流是系数；f 孔口在气流垂直方向上的投影面积，m2；,f0孔口面积，m2。,111,空气在孔口面积f0上的平均流速u0，按定义得：,对于断面不变的矩形送（排）风管，采用条缝形风口送（排）风时，风口上的速度分布如图5-17所示。在送风

43、管上，从始端到末端管内流量不断减小，动压相应下降，静压增大，使条缝口出口流速不断增大；在排风管上，则是相反，因管内静压不断下降，管内外压差增大，条缝口入口流速不断增大。,112,552 实现均匀送风的基本条件,从上面分析可知：对侧孔面积f0保持不变的均匀送风管，要使各侧孔的送风量保持相等，必需保证各侧孔的静压Pj和流量系数相等；要使出口气流尽量保持垂直，要求出流角接近90。下面分析如何实现上述条件。,113,（1）保持各侧孔静压相等,设一等截面送风风道，侧面上开有n个侧孔，如图618所示。根据流体力学理论，可列出截面11及nn的能量方程式：,114,由于要保持各侧孔处的静压相等，即,得：,即在

44、设计均匀送风管道时，为保持各侧孔处的静压相等，必须使首端和未端的动压差（或两侧孔间的动压差）等于风道全长上（或两侧孔间）的压力损失。,115,（2）保持各侧孔流量系数相等,侧孔的流量系数与孔口形状、出流角及孔口的相对流量Q有关，孔口的相对流量为,Q0侧孔流出流量，m3/s；Q 侧孔前风道内的流量，m3/s。,116,如图5-20所示，在60、Q=0.10.5范围内，对于锐边的孔口可近似认为0.6常数。,图5-20 锐边孔口的值,在计算中，有时要用侧孔（或短管）的局部阻力系数0来代替流量系数，它们之间的关系是,117,（3）增大出流角,风管中的静压与动压之比值愈大，气流在孔口的出流角也就愈大，出

45、流方向接近垂直；比值减小，气流会向一个方向偏斜，这时即使各侧孔风量相等，也达不到均匀送风的目的。要保持60，必须使PjPd3.0(uj/ud1.73)。在要求高的工程中，为了使空气出流方向垂直管道侧壁，可在孔口处装置垂直于侧壁的档板，或把孔口改成短管。,118,553 均匀送风风道的设计,设计均匀送风风道时，常把侧孔（或短管）按需要均匀地布置在风道的长度上，并将风道划分为若干个距离相等的管段。为简化计算，假定各侧孔的流量系数为常数；两侧孔间管段的单位长度摩擦阻力损失Rm，可用管段首端上求得的Rm来代替；对于风道上送风口处的局部阻力损失pz的计算，通常可以把侧孔看作是支管长度为零的三通。,119

46、,当空气从侧孔送出时产生两部分局部阻力，分别用通路局部阻力系数t和侧孔局部阻力系数0来表示。侧孔送风的通路局部阻力系数如表5-7所示，表中数据由实验求得，表中t值对应孔前的管内动压。从侧孔或条缝口出流时，孔口的流量系数可近似取=0.60.65。,按两侧孔之间管段首未两端的动压差等于两侧孔间管段压力损失的原则，来确定风道的截面尺寸,120,554 均匀送风风道的常见形式,常用的均匀送风管道型式很多，按其设计原理大致可分为两大类，即沿风道全长静压力不变的等静压均匀送风风道风道全长上静压变化的送风风道。（1）风道全长静压不变如图5-21a所示，沿长度方向风道的截面积是变化的，而侧孔或多缝口的面积不变

47、，所以其出风口的速度是相同的，。,121,图5-21b所示的送风风道是等截面的，即沿风道全长截面积不变，在静压箱内放入适当的阻力体，用增加管内气流流动阻力的办法，抵消由于管内动压降低而复得的静压，以达到均匀送风的目的。,图5-21 静压不变的均匀送风风道的结构形式,122,图5-21c所示的作法是使送风管道的截面积远远大于送风口的面积，把送风管道做成静压箱，使管内气流流动阻力小到忽略不计的程度，以达到稳定静压均匀送风的目的。,123,（2）风道全长上静压变化,送风管道是等截面，即沿风道全长截面积不变。由于送风口气流的流出使风道内气流流速降低而静压力沿长度方向逐渐增大，因此，把其送风侧孔或条缝口

48、的面积作成变化的，即沿长度方向逐渐变小，如图所示。,124,此时侧孔或条缝口的出风速度是不同的，气流的出流角也是变化的。严格他说，这类送风风道只能进行等量送风，无法保证出风口气流速度相等，其均匀送风的效果会差一些。另外，在送风风道或吸风风道中按需要加设适当的导流片，把风道分割成几部分，以调节送、吸风量，如图5-22所示。,125,555 均匀吸风,均匀吸风是指通过在风道侧壁上开设的孔口或条缝口，吸走等量的空气，或者通过带有分支管的排风罩排走等量的空气。均匀吸风风道的设计方法，可分为两大类，即（1）通过调节吸风口阻力或调节气流吸入口面积来调节吸气流量，作到均匀吸风。如下图所示。,126,侧孔面积

49、相等，内壁光滑的等截面吸风风道，气流速度沿气流方向逐渐加大。因此可以在吸风口上加设适当的阻力体，调节吸入口气流的速度，如图5-22a所示。采用如图5-22b所示的作法，将吸风口做成楔型条缝口或作成沿气流吸入方向吸口面积逐渐缩小的一系列孔口，调节气流入口面积以调节吸入流量。如图5-20c所示的把吸风风道截面积加大作成静压箱，作到均匀吸风。,127,（2）把风道设计成在风道全长上静压不变的等静压均匀吸风风道，如图所示。在通风机运转的情况下，风道内的全压损失沿长度方向逐渐增大，如图所示ab线。如果要使风道全长上真空度保持不变，如图所示cd线，必须使管内气流的动压沿气流前进方向逐渐降低，也就是说，使管

50、内风速逐渐降低，风道的截面积沿气流方向逐渐加大。,128,如上图所示，该风道总吸风量为Q0（m3/s），风道长度为l（m），为方便计算，将风道分为10等分，并将各截面加以编号。在计算带纵向条缝的均匀吸风风道时，可以把每段主风道都看作为支管管长为零的合流三通，假定主风道合流三通直通部分的局部阻力损失为零；对于不太长的纵向吸风条缝口，可取吸入口流量系数1，即局部阻力系数为1。,下面介绍等静压变截面等宽度纵向条缝的均匀吸风风道的设计方法。,129,根据流体力学理论，可列出截面00及1010的能量方程式为,Rmi 每段管道上的比摩阻，Pa/m； li 每段管道的长度，m。,130,由上式得到未端截面上