风管设计课程(修正版).ppt
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1、风管设计课程,大金(中国)投资有限公司 技术部研修课,PPT06012A,大金风管机介绍,空调机,室外空气,室外空气滤网,阀门,回风,室内,消声弯头,送风口,阀门,阀门,消声弯头,送风,回风风管,送风风管,软接头,风管系统的构成,风管的分类,风管称呼及压力范围,设计相关单位,常用压力单位帕斯卡(Pa):国际标准压力单位,表示每平方米所受的牛顿力。公斤/厘米(Kg/cm):主要用于表示空调系统内部的压力。毫米汞柱(mmHg):主要用于表示大气的压力。毫米水柱(mmH2O):主要用于表示空气流动的压力,风管设计中 主要使用的单位;也用来表示空气的阻力。,各种压力单位的换算:一标准大气压力=760m
2、mHg 10.33mH2O 1Kg/cm 0.1MPa,静压、动压和总压,这里只施加静压,全压,静压,可在这里测定动压,全压=静压+动压,静压,静压:最容易理解的话来说,急速吹气球使其膨胀起来时,虽然内部形成了大气以上的压力,但因手捏住了出气口,所以空气并不流动。1mmAq9.8010Pa,动压:空气是密度非常小的物质,不施加压力就不流动,但是此压力是很微小的。如上图所示,在使其面临空气流动的检测口处,如要制止流动就要改变压力。此压力取决于速度v。,全压:静压+动压,基本参数介绍,机外静压(排出部分+吸入部分)这里所计算的压力损失称为机外静压。所谓机内阻力是指空调机内部(盘管、滤网、外壳)的损
3、失部分。,吸入口,吹出口,全压,静压,动压,风管设计方法,等速法预先确定风管中各部位的速度(风速)并确定风管截面积尺寸的方法。虽然速度已确定,但因各部分的摩擦损失不同,还有分支部分教多的风管等因素,这一方法并不实用,所以几乎不用。用途:气动输送粉末。,等压法(等摩擦法、定压法)把每米风管的损失作为定植的方法。在确定了达到基准的损失时,对各部分的送风量就以该损失为定植,自动地形成确定风速的反复作业。在算出了风管延长至最大长度时的基准损失时,就能立即得出直管部分的损失。本方法已成为目前风管设计的主流。,静压再获得法用于现在很少见的高速风管,全压法根据Pt=Ps+Pv的既定原理,按全压基准设计的方法
4、。这是现有风管设计发中最合理的方法,已成为风管设计的主流。,风管系统设计步骤,风管设计(1),1风管内的气流速度之所以特别注意气流速度主要是为了对付噪音。如果风速高,就可使用细风管,从而节省工程费用。但是反过来增加电机的动力却不够经济。,低速风管最大值(m/s),风管设计(2)每单位长度的标准摩擦损失(等压法),历来低速风管中.送风管以0.8 1.5Pa/m(平均1.00Pa/m)为基准,回风管以0.6 1.0Pa/m(平均0.82Pa/m)为基准.这里之所以缩小回风管的风速值,除了对付噪音之外,还有风管强度上的理由.因回风管位于吸风部分,与风管相反,受到来自外部的压力,要注意减轻其负荷.,风
5、管设计(3)圆形风管对方形风管的换算,如果风量(m/h)与标准摩擦损失(Pa/m)已确定,就能从书上的”风管阻力线图”上一举读出摩擦损失、风速、圆形风管直径。一读出圆形风管直径,该尺寸就可以从圆形变为方形。此时若认为无论圆形还是方形只要截面积相同即可,那就错了。这是因为风管的外部周长不同。例如:截面积为1m的正方形风管,其边长为4m。而与其对应的圆形风管边长却为3.54m,与方形风管的正方形要差13%。这一关系随着方形风管的长边、短边之比即纵横比变得越大,成为扁平式长方形风管时,该差值也就变得越大。,风管设计(4)纵横比的设定,纵横比越大,风管的周长也就越大,会产生下列麻烦的问题:1 风管的制
6、作费用提高2 风管表面的热损失增大3 风管的压力损失增大4 在风管内部引起的偏流,还会引起风量的波动对应的方法只有减少纵横比。,理想比值:H/W=4 8 H:风管高度 W:风管宽度 圆管:r/D=1.5-2.0 r:转弯半径 D:圆管直径,主风管和分支风管的许可风速,一、通风量的确定,Q:空调设备中所需的通风量Qm/hqs:显热负荷kWCP:空气的定压比热kJ/(kg.):空气的密度kg/m CP=1.2kJ/(m.)tr:室温ts:喷出口温度,(),(),假定,()式,:送风量(m3/min),:制冷显热(),:吹出口的比体积(m3),:吹出吸入温度差(),能力下降的话会没有温度差,-(1)
7、,由(1)式得出,-(2),通风量的确定,新风量的计算,1、根据建筑物结构特点选择不同安装形式的新风换气机2、根据房间用途、面积、内部人员数量确定合适的新风量3、根据确定的新风量选择设备的规格和数量(一般取30m/h),新风负荷的计算,在现实中做设计时,新风负荷的计算往往不用在学校时用的那种方法,而用经验公式:Qo=Qs+Ql,Qs=0.29*吸取室外的空气量*温度差,Ql=720*吸取室外的空气量*绝对温度差,吸取室外的空气量=30*房间面积*人员密度,二、确定送风口的数量和分布,确定使用风动扩散型还是细长风口型,从送风量到数量和尺寸、配置。要点:仔细研究扩散半径、到达距离/风速的分布,确定
8、送风口的数量。确定每一部分的风量处理。确定风动扩散型或细长风口型的尺寸及类型(圆形、方形、细长形)。,气流组织 舒适性空调对于距地面约1.8m以内的居住空间的空气进行调节控制,保证它们维持在令人感到舒适的条件状态。送风方式 从侧壁上部的水平送风 从地面朝上送风 从天花水平送风 从天花往下送风 回风口的位置 不要设置在送风口的附近,避免气流短路,影响室内气流分布 在人员密度高的房间、吸烟室、产生臭味和粉尘的房间等处,最好将回风口设置在天花顶上,风口风速 一般来说,送风口的结构越复杂,并且送风速度越大,则发生的噪音就越大。许可的最大送风速度主要取决于其发生噪音和房间的用途决定的许可噪音级别,同理,
9、回风速度也和噪音有关,送风和回风速度的推荐值具体可见下表1和表2。,风速与人体舒适性的关系,风口的种类,壁式格栅出风口,天花线型出风口,天花扩散出风口,喷流风口,可开式百叶回风口,各种风口的设计(新风引入),通道尺寸的决定因素是通过风速。通常按2.5m/s的水平设计,通道的有效开口面积一般为65%。,各种风口的设计,扩散半径送出的空气逐渐扩展并扩散,末端的气流速度降低,余留风速为0.25m/s时的扩展半径称为最大扩散半径。同样,余留风速为0.5m/s时的扩展半径称为最小扩展半径。,P8&P31,天花扩散送风口(散流器),散流器气流为贴附(平送型)型适用于吊顶送风系统,按性能确定颈部的风速,还须
10、考虑安装的高度及场合中间叶片芯可拆卸,便于安装,调试尺寸由用户选定,壁式格栅送风口,格栅型因为是挂壁型的代表产品,通常称为万向格栅。由横向格子(风窗)吹出的气流可作上下方面的调整,纵向格子吹出的气流可作左右方向的调整。并且格子后面还附有调整风量用的风口,称为风道。到达距离从墙面吹出的空气边扩展边行进,分别称为余流风速达到0.5m/s和降低到0.25m/s时的距离。,喷流风口,各种风口的设计(喷嘴型1),要达到最远的距离,就应采取这种喷嘴型。用在剧场和大厅里,能进行远距离送风,风速达到5m/s以上。此外,为了免除产生噪音的烦恼,办公室和广播电台的播音室里应采用低风速的送风口。,各种风口的设计(喷
11、嘴型2),旋流风口具有送出旋转射流,诱导比大,风速衰减快等特点,在通风空调系统中可做大风量大温差送风以减少风口数量,可用于3米的低空间送风也可用于10米高的大面积空间送风,也是一种喷嘴型送风口,且属送风方向能上下左右变化的摇头型。适用于厨房等场所的制冷。,天花线型送风口,各种风口的设计(天花线形风口),采取在外围部分的窗上排列送风口以处理侧负荷(产生于周边区域)的方法。该方法之所以在风管的末端部分设置细长形状风口,并以同一风速送风,是为了配备一个很大的风箱,动压变成静压时需要挤出一部分气流。当然必须计算风管的压力,并预计风箱的损失。,各种风口的设计(常用风速-经济性平衡),单位:m/s,出风口
12、的确定方法,1)将居室分成正方形或长方形以了解一个格栅的区域.2)以L=3H且L=1.5S进行分割.,H,S,L,?思考题:请将教室进行分割,并确定出风口位置.,送风口的推荐风速,可开式百叶回风口,回风口,回风格栅的许可风速,三、风管通道的确定,确定连接空调机、风机和各个喷出口、各个吸入口的合理风管通道(路径),同时确定风门等附属设备的位置。,风门:可用与调节风量和阻断火灾时产生的烟消音装置:可以吸收风机和风管发生的噪音全热交换器:用于回收排气产生的热量和水分,风管的结构,风管的种类 一般分为两种,即圆形风管和矩形风管,其区别和适用场合如下表:,常见风管材料,镀锌铁板,金属保温软管,高分子材料
13、制风管,风管的保温材料 常用的保温材料有离心玻璃棉和新型高分子材料。,风管内的阻力计算方法,摩擦损失(Pa):Pf=(L/d)(V/2g)r,=摩擦系数L=风管长度:md=风管直径:mV=风速:m/sr=空气比重:kg/m(通常为1.2)g=9.8m/s,实用管内的内面粗糙度:管的种类 mm冲压管、铜管、玻璃管 0.0015氯乙烯管、聚乙烯管 0.005钢管 0.045 0.15电镀钢管 0.15生锈的钢管 0.5 1.0严重生锈的钢管 1.0 3.0,风管内的阻力包括由管壁引起的沿程阻力和伴随局部管路形状变化而产生的局部阻力。,沿程阻力(Pm)=风管长度(l)沿程摩擦损失系数(Rm),得出结
14、果,已知条件,各段风管的风量 L实 际 风 速 v断 面 当 量 直 径 D,单位长度的摩擦阻力 Rm,通风管道单位长度摩擦阻力线解图,查矩形、圆形标准风管计算表,摩擦损失系数线图(镀锌钢板),空气流量m/h风管直径cm空气流速m/s沿程摩擦损失系数mmAq/m,该图是针对:管壁粗糙度=0.18压力=1atm(101.325kPa)温度=20相对湿度=60%,返回,风管计算尺,例题(圆形风管的计算),以知:一圆型风管直径为 500mm风管内部风速为 8m/s,求:此风管内部的风量 Q风管的摩擦阻力 P,矩形风管的计算方法,矩形风管转换圆形风管的方法:,(1)从长方形风管到圆形风管的计算式:,(
15、2)圆形风管长方形风管换算表 风管设计课程P6(3)考虑到风管的摩擦阻力和强度后,发现断面最好能接近正方形,因此将纵横比定为8:1以下,最大也不能超过8:1。,D=,风管规格(国标),圆形风管(直径,mm),风管规格(国标),矩形风管(边长,mm),例题(矩形风管的计算),已知:一矩形风管 长为800mm 高为250mm风管内部风速为 8m/s,求:等效圆型直径?mm风管内部风量?Q风管内部摩擦阻力?P,250mm,800mm,例题结果,等效圆形风管直径:d=470mm,截面积=d/4=3.140.47/4=0.173m风量=截面积风速=0.173m8m/s=4982m/h,习题(圆形和矩形风
16、管的计算),0.065Pa 6400m/h0.065Pa 6120m/h 6104m/h,420,0.09 31000.095 3240 2991 3240,?思考:将圆管转换成矩形风管(按1:4),局部阻力 Pj(Pa)可按下式计算:,:局部阻力系数,可通过查资料所得;:风管内该压力损失发生处的空气流速,m/s:空气的密度,kg/m3,弯管的设计标准,弯管的曲率:圆形管 r/d=1.5 2.0矩形管 r/W=0.5 1.5长宽比 小于1:5常用1经济 r/W=1.0,弯管的设计例题,已知:H=500mmW=1000mmr=1000mm风量=8000M/h,求:1 此风管的相当长度2 此风管的
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