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单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单元,6,通风系统 风道的设计计算,【,知识点,】,风道中流动阻力计算方法及各项修正；流速控制法进行风道设计计算的方法与步骤；均匀风道设计计算；风道中空气压力分布规律，风道压力分布图的绘制方法；,风道的定型化、风道断面形状和材料的选择要求；风道布置、系统划分的基本原则和防火防爆的技术措施；通风工程施工图的构造与要求。,【,学习目标,】,掌握风道中流动阻力计算方法及各项修正；掌握流速控制法进行风道设计计算的方法与步骤；掌握均匀风道设计计算；理解风道中空气压力分布规律，风道压力分布图的绘制方法；掌握风道的定型化、风道断面形状和材料的选择要求；掌握风道布置、系统划分的基本原则和防火防爆的技术措施；掌握通风空调工程施工图的构造与要求，能识读和绘制通风工程施工图。,通风管道是通风和空调系统的重要组成部分，设计计算目的是，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。通风管道系统的设计直接影响到通风空调系统的使用效果和技术经济性能。,目 录,6.1,6.2,6.3,6.4,6.5,6.6,通风空调施工图,风道设计中的有关问题,风道压力分布,均匀送风管道设计计算,风道的水力计算,风道阻力,6.1,风道阻力,根据流体力学可知，空气在管道内流动，必然要克服阻力产生能量损失。,空气在管道内流动有两种形式的阻力，即摩擦阻力和局部阻力。,6.1.1,摩擦阻力,由于空气本身的粘滞性和管壁的粗糙度所引起的空气与管壁间的摩擦而产生的阻力称为摩擦阻力。,克服摩擦阻力而引起的能量损失称为摩擦阻力损失，简称沿程损失。,空气在横断面不变的管道内流动时，沿程损失可按下式计算,（,6.1,）,6.1,风道阻力,式中,风道的沿程损失，,Pa,；,摩擦阻力系数；,风道内空气的平均流速，,m/s,；,空气的密度，,kg/m,3,；,风道的长度，,m,；,风道的水力半径，,m,；,=,（,6.2,）,管道中充满流体部分的横断面积，,m,2,；,湿周，在通风系统中即为风管周长，,m,。,单位长度的摩擦阻力，也称比摩阻，为,6.1,风道阻力, Pa/m,（,6.3,）,（,1,）圆形风管的沿程损失,对于圆形风管,= =,式中,风管直径。,则圆形风管的沿程损失和单位长度沿程损失分别为, Pa,（,6.4,）, Pa/m,（,6.5,）,6.1,风道阻力,摩擦阻力系数 与风管管壁的粗糙度和管内空气的流动状态有关，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。通常，高速风管的流动状态也处于过渡区。只有流速很高表面粗糙的砖、混凝土风管流动状态才属于粗糙区。因此，对于通风和空调系统中，空气流动状态多处于紊流过度区。在这一区域中 用下式计算,（,6.6,）,式中,风管内壁的当量绝对粗糙度，,mm,；,雷诺数。,=,（,6.7,）,式中,风管内流体（空气）的运动粘度，,m,2,/s,。,6.1,风道阻力,在通风管道设计中，为了简化计算，可根据公式（,6.5,）和式（,6.6,）绘制的各种形式的线算图或计算表进行计算。附录,6.1,为风管单位长度沿程损失线算图，附录,6.2,为圆形风管计算表。只要知道风量、管径、比摩阻、流速四个参数中的任意两个，即可求出其余的两个参数。附录,6.1,和附录,6.2,的编制条件式：大气压力为,101.3 kPa,，温度为,20,，空气密度为,1.2 kg/m,3,，运动粘度为,15.0610,-6,m,2,/s,，管壁粗糙度,k=0.15 mm,，当实际使用条件与上述条件不同时，应进行修正。, 大气温度和大气压力的修正,Pa/m,（,6.8,）,式中,实际使用条件下的单位长度沿程损失，,Pa/m,；,温度修正系数；,大气压力修正系数；,线算图或表中查出的单位长度沿程损失，,Pa/m,。,6.1,风道阻力,=,（ ）,0.825,（,6.9,）,=,（ ）,0.9,（,6.10,）,式中,实际的空气温度，；,实际的大气压力，,kPa,。,和 也可直接由,图,6.1,查得。,6.1,风道阻力,图,6.1,温度和大气压力曲线,6.1,风道阻力,绝对粗糙度的修正,通过空调工程中常采用不同材料制成的风管，各种材料的绝对粗糙度见,表,6.1,.,(6.11),式中,粗糙度修正系数。,=,（ ）,0.25,（,6.12,）,管内空气流速，,m/s,。,6.1,风道阻力,【,例,6.1】,已知太原市某厂已通风系统采用钢板制圆形风道，风量,L=1000 m,3,/h,，管内空气流速,v=10 m/s,，空气温度,t=80,，求风管的管径和单位长度的沿程损失。,解 由附录,6.1,查得：,D=200 =6.8 Pa/m,，太原市大气压力：,B=91.9 kPa,由图,6.1,查得：,=0.86,，,=0.92,所以，,= =0.860.926.8=5.38 Pa/m,（,2,）矩形风管的沿程损失,风管阻力损失的计算图表市根据圆形风管绘制的。当风管截面为矩形时，需首先把矩形风管断面尺寸折算成相当于圆形风管的当量直径，再由此求出矩形风管的单位长度摩擦阻力损失。,当量直径就是与矩形风管有相同单位长度沿程损失的圆形风管直径，它分为流速当量直径和流量当量直径两种。,6.1,风道阻力,管道材料,K,（,mm,）,管道材料,K,（,mm,）,薄钢板和镀锌钢板,0.150.18,胶合板,1.0,塑料板,0.010.05,砖管道,36,矿渣石膏板,1.0,混凝土管道,13,矿渣混凝土板,1.5,木版,0.21.0,各种材料的粗糙度 表,6.1,6.1,风道阻力,流速当量直径,假设某一圆形风管中的空气流速与矩形风管中的空气流速相等，且两风管的单位长度沿程损失相等，此时圆形风管的直径就称为该矩形风管的流速当量直径，以,Dv,表示圆形风管水力半径,（,6.13,）,矩形风管水力半径,（,6.14,）,式中,矩形风管的长度和宽度。,6.1,风道阻力,根据式（,6.3,），当流速与比摩阻均相同时，水力半径必相等,则有,=,=,（,6.15,）, 流量当量直径,假设某一圆形风管中的空气流量与矩形风管中的空气流量相等，且两风管的单位长度沿程损失也相等，此时圆形风管的直径就称为该矩形风管的流量当量直径，以,DL,表示：,圆形风管流量,6.1,风道阻力,=,= ,矩形风管流量,=,令,=,则,=1.265,（,6.16,）,6.1,风道阻力,必须说明，利用当量直径求矩形风管的沿程损失，要注意其对应关系；当采用流速当量直径时，必须采用矩形风管内的空气流速去查沿程损失；当流量当量直径时，必须用矩形风管中的空气流量去查单位管长沿程损失。这两种方法得出的,矩形风管比摩阻是相等的,。,为方便起见，附录,6.3,列出了标准尺寸的钢板矩形风管计算表。制表条件同附录,6.1,、附录,6.2,，这样即可直接查出对应矩形风管的单位管长沿程损失，但应注意表中的,风量是按风道长边和短边的内边长得出的。,6.1,风道阻力,【,例,6.2】,有一钢板制矩形风道，,K=0.15 mm,，断面尺寸为,500250 mm,，流量为,2700 m,3,/h,，空气温度为,50,，求单位长度摩擦阻力损失。,解一 矩形风管内空气流速,= m/s,流速当量直径,= = m,由,=6 m/s,，,=330 mm,，查附录,6.1,得,=1.2 Pa/m,由图,6.1,查得,t=50,时，,=0.92,所以,= =0.921.2=1.1 Pa/m,6.1,风道阻力,解二 流量当量直径,=1.265 =1.265 m,由,L=2700 m,3,/h,，,=384 mm,查附录,6.1,得,=1.2 Pa/m,所以,= =0.921.2=1.1 Pa/m,解三 利用附录,6.3,，查矩形风道,500250 mm,当,=6 m/s,时，,L=2660m,3,/h,，,=1.08 Pa/m,当,=6.5m/s,时，,L=2881m,3,/h,，,=1.27 Pa/m,由内插法求得：,当,L=2700 m,3,/h,时，,=6.09m/s,，,=1.12 Pa/m,则,= =1.120.92=1.03 Pa/m,6.1,风道阻力,6.1.2,局部阻力,风道中流动的空气，当其方向和断面的大小发生变化或通过管件设备时，由于在边界急剧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，克服局部阻力而引起的能量损失称为局部阻力损失，简称局部损失。,局部损失按下式计算,= Pa,（,6.17,）,式中,局部损失，,Pa,；,局部阻力系数。,局部阻力系数通常用实验方法确定，附录,6.4,中列出了部分管件的局部阻力系数。在计算局部阻力时，一定要注意 值所对应的空气流速。,6.1,风道阻力,在通风系统中，局部阻力所造成的能量损失占有很大的比例，甚至时主要的能量损失，为减小局部阻力，以利于节能，在设计中应尽量减小局部阻力。通常采用以下措施：,（,1,）布置管道时，应力求管线短直，减少弯头。圆形风管弯头的曲率半径一般应大于（,12,）倍管径，见,图,6.2,。矩形风管弯头的长宽比愈大，阻力愈小，应优先采用，见,图,6.3,。必要时可在弯头内部设置导流叶片，见,图,6.4,，以减小阻力。应尽量采用转角小的弯头，用弧弯代替直角弯，如,图,6.5,所示。,（,2,）避免风管断面的突然变化，管道变径时，尽量利用渐扩、渐缩代替突扩、,突缩。其中心角最好在,810,，不超过,45,，如,图,6.6,。,（,3,）管道和风机的连接要尽量避免在接管处产生局部涡流，如,图,6.7,所示。,6.1,风道阻力,图,6.2,圆形风管弯头,6.1,风道阻力,图,6.3,矩形风管弯头,6.1,风道阻力,图,6.4,导流叶片,6.1,风道阻力,图,6.5,几种矩形弯头的局部阻力系数,6.1,风道阻力,图,6.6,渐扩管内的空气流动,6.1,风道阻力,图,6.7,风机进出口的管道连接,6.1,风道阻力,（,4,）三通的局部阻力大小与断面形状、两支管夹角、支管与总管的截面比有关，为减小三通的局部阻力，应尽量使支管与干管连接的夹角不超过,30,，如,图,6.8,所示。当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，有时支管的局部阻力出现负值，同样直管的局部阻力也会出现负值，但不可能同时出现负值。为避免引射时的能量损失，减小局部阻力，如,图,6.9,，应使 ，即,F,1,+ F,2,=F,3,，以避免出现这种现象。,6.1,风道阻力,图,6.8,风管进口,6.1,风道阻力,图,6.9,三通支管和干管的连接,6.1,风道阻力,（,5,）风管的进、出口：气流流出时将流出前的能量全部损失掉，损失值等于出口动压，因此可采用渐扩管（扩压管）来降低出口动压损失。,图,6.10,所示，空气进入风管会产生涡流而造成局部阻力，可采取措施减少涡流，降低其局部阻力。,6.1.3,总阻力,摩擦阻力与局部阻力之和总阻力，克服摩擦阻力和局部阻力而引起的能量损失称为称总阻力损失。,= +,（,6.18,）,式中,管段总阻力损失，,Pa,。,6.1,风道阻力,图,6.10,合流三通,6.2,风道的水力计算,6.2.1,风道布置设计原则,风管布置直接影响通风、空调系统的总体布置，与工艺、土建、电气、给排水、消防等专业关系密切，应相互配合、协调。,（,1,）布置中应使风管少占建筑空间并妨碍生产操作，常沿着墙、柱、楼板屋梁或屋架敷设，安装在支架或吊架上；,（,2,）除尘风管应尽可能垂直或倾斜敷设，倾斜时与水平面夹角最好大于,45,。如必须水平敷设或倾角小于,30,时，应采取措施，如加大流速、设清洁口等。,（,3,）当输送含有蒸汽、雾滴的气体时，应有不小于,0.005,的坡度，并在风管的最低点和风机底部设水封泄液管，注意水封高度应满足各种运行情况的要求。,6.2,风道的水力计算,（,4,）有爆炸危险厂房的排风管道及排除有爆炸危险物质的风管，不应穿越防火墙，其他风管不宜穿过防火墙和不燃性楼板等防火分隔物，如必须穿过时，应在穿过处设防火阀。在防火阀两侧,2m,范围内的风管及保温材料，应采用不燃材料。风管穿过处的缝隙应用防火材料封堵。,（,5,）可燃气体管道、可燃液体管道和电线、排水管道等，不得穿越风管的内腔，也不得沿风管的外壁敷设。可燃气体管道和可燃气体管道，不应穿过风机室。,（,6,）风管内设有电加热器时，电加热器前后各,800mm,范围内的风管和穿过设有火源等容易起火房间的风管及保温材料均应采用不燃材料。,6.2,风道的水力计算,（,7,）风管上应设必需的调节和测量装置（如阀门、压力表、温度计、测定孔和采样孔等）或预留安装测量装置的接口，且应设在便于操作和观察的地点。,（,8,）风管的布置应力求顺直，避免复杂的局部管件。弯头、三通等管件要安排得当，与风管的连接要合理，以减少阻力和噪声。,（,9,）对于排除有害气体和含有粉尘的通风系统，其风管的排风口宜采用锥形风帽或防雨风帽,6.2,风道的水力计算,6.2.2,风道水力计算方法,风管水力计算的方法主要有以下三种：,（,1,）等压损法,该方法是以单位长度风道有相等的压力损失为前提条件，在已知总作用压力的情况下，将总压力值按干管长度平均分配给各部分，再根据各部分的风量确定风管断面尺寸，该法适用于风机压头已定及进行分支管路阻力平衡等场合。,（,2,）假定流速法,该方法是以技术经济要求的空气流速作为控制指标，再根据风量来确定风管的断面尺寸和压力损失，目前常用此法进行水利计算。,6.2,风道的水力计算,（,3,）静压复得法,该方法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，此法适用于高速风道的水力计算。,6.2.3,流速控制法计算方法和步骤,（,1,）绘制系统轴测示意图，并对各管段进行编号，标注长度和风量。通常把流量和断面尺寸不变的管段划为一个计算管段。,6.2,风道的水力计算,（,2,）确定合理的气流速度,风管内的空气流速对系统有很大的影响。流速低，阻力小，动力消耗少，运行费用低，但是风管断面尺寸大，耗材料多，建造费用大。反之，流速高，风管段面尺寸小，建造费用低，但阻力大，运行费用会增加，另外还会加剧管道与设备的磨损。因此，必须经过技术经济分析来确定合理的流速，,表,6.2,、,表,6.3,列出了不同情况下风管内空气流速范围。,（,3,）由风量和流速确定最不利环路各管段风管断面尺寸，计算沿程损失、局部损失及总损失。计算时应首先从最不利环路开始，即从阻力最大的环路开始。确定风管断面尺寸时，应尽量采用通风管道的统一规格。,6.2,风道的水力计算,建筑物类别,管道系统的部位,风速,靠近风机处的极限流速,自然通风,机械通风,辅助建筑,吸入空气的百叶窗,01.0,24,1012,吸风道,12,26,支管及垂直风道,0.51.5,25,水平总风道,0.51.0,58,近地面的进风口,0.20.5,0.20.5,近顶棚的进风口,0.51.0,12,近顶棚的排风口,0.51.0,12,排风塔,11.5,36,工业建筑,材料薄钢板,总管,614,支管,28,室内进风口,1.53.5,室内回风口,2.53.5,新鲜空气入口,5.56.5,砖、矿渣、石棉水泥、矿渣混凝土,412,26,1.53.0,2.03.0,56,工业管道中常用的空气流速（,m/s,） 表,6.2,6.2,风道的水力计算,风速（,m/s,）,部 位,低速风管,高速风管,推荐风速,最大风速,推荐,最大,居住,公共,工业,居住,公共,工业,一般建筑,新风入口,2.5,2.5,2.5,4.0,4.5,6,3,5,风机入口,3.5,4.0,5.0,4.5,5.0,7.0,8.5,16.5,风机出口,58,6.510,812,8.5,7.511,8.514,12.5,25,主风道,3.54.5,56.5,69,46,5.58,6.511,12.5,30,水平支风道,3.0,3.04.5,45,3.54.0,4.06.5,59,10,22.5,垂直支风道,2.5,3.03.5,4.0,3.254.0,4.06.0,58,10,22.5,送风口,12,1.53.5,34.0,2.03.0,3.05.0,35,4,空调系统中的空气流速（,m/s,） 表,6.3,6.2,风道的水力计算,（,4,）其余并联环路的计算,为保证系统能按要求的流量进行分配，并联环路的阻力必须平衡。因受到风管断面尺寸的限制，对除尘系统各并联环路间的压损差值不宜超过,10%,，其他通风系统不宜超过,15%,。若超过时可通过调整管径或采用阀门来进行调节。调整后的管径可按下式确定,= mm,（,6.19,）,式中,调整后的管径，,mm,；,原设计的管径，,mm,；,原设计的支管阻力，,Pa,；,要求达到的支管阻力，,Pa,。,6.2,风道的水力计算,需要指出的是，再设计阶段不把阻力平衡的问题解决，而一味的依靠阀门开度的调节。对多支管的系统平衡来说是很困难的，需反复调整测试。有时甚至无法达到预期风量分配，或出现再生噪声等问题。因此，我们一方面加强风管布置方案的合理性，减少阻力平衡的工作量，另一方面要重视在设计阶段阻力平衡问题的解决。,6.2,风道的水力计算,（,5,）选择风机,考虑到设备、风管的漏风和阻力损失计算的不精确，选择风机的风量，风压应按下式考虑,m,3,/h,（,6.20,）,Pa,（,6.21,）,式中,风机的风量，,m,3,/h,；,系统总风量，,m,3,/h,；,风机的风压，,Pa,；,系统总阻力，,Pa,；,风量附加系数，除尘系统,=1.11.5,；一般送排风系统,=1.1,；,风压附加系数，除尘系统,=1.151.20,；一般送排风系统,=1.11.15,。,6.2,风道的水力计算,当风机在非标准状态下工作时，应按公式（,6.22,）、（,6.23,）对风机性能进行换算，再以此参数从风机样本上选择风机。,（,6.22,）,（,6.23,）,【,例,6.3】,如,图,6.11,所示的机械排风系统，全部采用钢板制作的圆形风管，输送含有有害气体的空气,( =1.2 m,3,/kg),，气体温度味常温，圆形伞形罩的扩张角为,60,，合流三通分支管夹角为,30,，带扩压管的伞形风帽,h/D0=0.5,，当地大气压力为,92 kPa,，对该系统进行水力计算。,6.2,风道的水力计算,解,1,对管段进行编号，标注长度和风量，如图示。,2,确定各管段气流速度，查表,6.2,有：工业建筑机械通风对于干管,=614 m/s,；对于支管,=28 m/s,。,3,确定最不利环路，本系统,为最不利环路。,4,根据各管段风量及流速，确定各管段的管径及比摩阻，计算沿程损失，应首先计算最不利环路，然后计算其余分支环路。,如管段,根据,=1200 m,3,/h, =614 m/s,查附录,6.2,可得出管径,=220 mm, =9 m/s, =4.5 Pa/m,查图,6.1,有,=0.91,，则有,=0.914.5=4.1 Pa/m,= =4.113=53.3 Pa,也可查附录,6.2,确定管径后，利用内插法求出： 、 。,同理可查出其余管段的管径、实际流速、比磨阻，计算出沿程损失，具体结果见表,6-4,。,6.2,风道的水力计算,图,6.11,机械排风系统图,6.2,风道的水力计算,5,计算各管段局部损失,如管段，查附录,6.4,有：圆形伞形罩扩张角,60,，,=0.09,，,90,弯头,2,个，,=0.152=0.3,，合流三通直管段，见图,6.12,。,+ =30,，查得,=0.76,，,=0.09+0.3+0.76=1.15,6.2,风道的水力计算,其余各管段的局部阻力系数见,表,6.5,。,= =1.15 =55.89 Pa,同理可得出其余管段的局部损失，具体结果见,表,6.4,。,6,计算各管段的总损失，结果见,表,6.4,。,6.2,风道的水力计算,流量,管段,长度,管径,流速,比摩阻,比摩阻修正系数,实际比摩阻,局部阻力系数,沿程,损失,局部损失,管段总,损失,管段编号,(m,3,/h),(m),(mm),(m/s),(Pa/m),(Pa/m),动压,P,d,(Pa),(Pa),(Pa),(Pa),备注,最不利环路,1,1200,13,220,9,4.5,0.91,4.1,48.6,1.15,53.3,55.89,109.2,2,2100,6,280,9.6,3.9,0.91,3.55,55.3,0.81,21.3,44.79,66.1,3,3400,6,360,9.4,2.7,0.91,2.46,53,1.08,14.76,57.24,72.0,4,4900,11,400,10.6,3,0.91,2.73,67.4,0.3,30.03,20.22,50.3,5,4900,15,400,10.6,3,0.91,2.73,67.4,0.6,40.95,40.44,81.4,分支环路,6,900,9,200,8,4.1,0.91,3.73,38.4,0.03,33.57,1.2,35.1,与平衡,7,1300,9,200,11.9,9.5,0.91,8.7,85,0.64,78.3,54.4,132.7,与,+,平衡,8,1500,10,200,13.0,11,0.91,10,101.4,1.26,100,127.8,227.8,与,+,平衡,9,900,9,160,12.3,13,0.91,11.83,90.8,0.03,106.4,2.7,109.1,阻力平衡,通风管道水力计算表 表,6.4,6.2,风道的水力计算,6.2,风道的水力计算,7,检查并联管路阻力损失的不平衡率,（,1,）管段和管段,不平衡率为,调整管径,取,=160 mm,查附录,6.2,，得,=160 mm,，,=12.3 m/s,，,=13 Pa/m,= =0.9113=11.83 Pa/m,+ =0.058 m,2,=0.062 m,2,+ ,mm,6.2,风道的水力计算,查附录,6.4,，合流三通分支管阻力系数为,-0.21,，,（见表,6.6,）。,阻力计算结果见表,6.5,，,=109.1 Pa,不平衡率为 ,满足要求。,（,2,）管段与管段,+,不平衡率为 ,若将管段调至,=180 mm,，不平衡率仍然超过 ， 因此采用,=200 mm,，用阀门调节。,6.2,风道的水力计算,（,3,）管段与管段,+,不平衡率,满足要求。,8,计算系统总阻力,=379 Pa,9,选择风机,风机风量,=1.14900=5390 m3/h,风机风压,Pa,，可根据 、 查风机样本选择风机，电动机。,6.3,均匀送风管道设计计算,在通风系统中，沿风管侧壁的若干孔口或短管，均匀地把等量的空气送入室内，这种送风方式称为均匀送风。均匀送风可以使房间得到均匀的空气分布，且风道制作简单，节省材料，因此应用得比较广泛，在车间、候车室、影院、冷库等场所都可以看到均匀送风管道。,均匀送风管道由两种形式，一种是送风管的断面逐渐减小而孔口面积相等；另一种是送风管道断面不变而孔口面积不相等。,6.3,均匀送风管道设计计算,6.3.1,均匀送风管道设计原理,风管内流动的空气，具有动压和静压。空气本身的运动速度取决于平行风道轴线方向动压的大小，而作用于管壁的压力则是静压。,（,1,）空气通过侧孔的流速,若在风道侧壁开孔，由于孔口内外的静压差，空气就会沿垂直于管壁的方向孔口流出，这种单纯由风道内外静压差所造成的空气流速为,= m/s,（,6.24,）,式中,由静压差造成的空气流速，,m/s,；,风道内空气的静压，,Pa,。,6.3,均匀送风管道设计计算,在动压作用下，风道内的空气流速为,= m/s,（,6.25,）,式中,由动压造成的空气流速，,m/s,；,风道内空气的动压，,Pa,。,因此，如,图,6.13,所示，空气的实际流速示 和 的合成流速，它不仅取决于静压产生的流速和方向，还受管内流速的影响。孔口出流方向要发生偏斜。实际流速可用速度四边形表示为,=,（,6.26,）,6.3,均匀送风管道设计计算,将式（,6.24,）和式（,6.25,）代入后可得,= m/s,（,6.27,）,式中,风道内的全压，,Pa,。,空气实际流速与风道轴线的夹角称为出流角，其正切为,（,6.28,）,均匀送风管道的设计，应使出口气流方向尽量与管壁面垂直，即要求 角尽量大一些。通过侧孔风量和平均速度,m3/h,（,6.29,）,6.3,均匀送风管道设计计算,式中,孔口的流量系数；,孔口面积，,m2,；,孔中在气流垂直方向上的投影面积，,m2,。,空气通过侧孔时的平均流速 为,=,（,6.30,）,（,2,）实现均匀送风的条件,由式（,6.28,）可看出，要使各等面积的侧孔送出的风量相等，就必须保证各侧孔的静压和流量系数均相等；要使出口气流尽量保持垂直，就要使出流角接近,90,：,6.3,均匀送风管道设计计算,图,6.13,侧孔出流示意图,6.3,均匀送风管道设计计算,保持各侧孔静压相等,列出如,图,6.14,所示风道断面,1,、,2,的能量方程式,+ = + +,（,6.31,）,要使两侧孔静压相等，就必须使,- =,（,6.32,）,由此可见，两侧孔间静压相等的条件使两侧孔间的动压降等于两侧孔间的阻力。, 保持各侧孔流量系数相等,流量系数 与孔口形状、出流角 和孔口的相对流量即孔口,送风量 和孔口前风道内风量之比）等因素有关，它是由实验确定的。对于锐边的孔口，在 ,60,，,=0.10.5,范围内，为简化计算，可近似取,=0.6,。,6.3,均匀送风管道设计计算,增大出流角,出流角越大，出流方向越接近于垂直，均匀送风性能也越好。为此一般要求保持 ,60,，即,1.73,， ,3.0,。,如果需要使气流方向尽可能地垂直于风道轴线，可在孔口处加设导向叶片或把孔口改为短管。,（,3,）侧孔送风时的局部阻力系数,通常，可以把侧孔看作时支管长度为零的三通。当空气从侧孔送出时，产生两种局部阻力，即直通部分的局部阻力和侧孔局部阻力。,6.3,均匀送风管道设计计算,直通部分的局部阻力系数可用下式计算,侧孔送风口的流量系数一般近似取为,=0.6,0.65,，局部阻力系数取为,2.37,。,（,6.33,）,6.3.2,均匀送风管道设计方法,均匀送风管道计算的任务是在侧孔个数、间距及每个侧孔送风量确定的基础上，计算侧孔的面积、风管断面及管道的阻力。为简化计算，假定侧孔流量系数和摩擦系数均为常数，且把两侧孔间管段的平均动压以管段首端的动压来代替。下面通过例题说明均匀送风管道计算的方法和步骤。,6.3,均匀送风管道设计计算,【,例,6.4】,如,图,6.15,所示的薄钢板圆锥形侧孔均匀送风道。总送风量为,7200 m3/h,，开设,6,个等面积的侧孔，孔间距为,1.5 m,，试确定侧孔面积、各断面直径及风道总阻力损失。,解,1,计算静压速度 和侧孔面积,设侧孔平均流速,=4.5 m/s,，孔口流量系数,=0.6,，则侧孔静压流速,= m/s,侧孔面积,取侧孔的尺寸高,宽：,250300 mm,m,2,6.3,均匀送风管道设计计算,图,6.14,均匀送风管道侧孔示意图,6.3,均匀送风管道设计计算,图,6.15,均匀送风管道,6.3,均匀送风管道设计计算,2,计算断面,1,处流速和断面尺寸,由 ,60,，即 ,1.73,的原则确定断面,1,处流速,= m/s,取,=4 m/s,，断面,1,动压,= Pa,断面,1,直径,m,6.3,均匀送风管道设计计算,3,计算管段,1,2,的阻力损失,由风量,L=6000 m,3,/h,，近似以,=800 mm,作为平均直径，查附录,6.1,得,=0.14 Pa/m,沿程损失,Pa,空气流过侧孔直通部分的局部阻力系数,局部损失,管段,1,2,总损失,= + =0.21+0.096=0.306 Pa,=,6.3,均匀送风管道设计计算,4,计算断面,2,处流速和断面尺寸,根据两侧孔间的动压降等于两侧孔间的阻力可得,Pa,断面,2,流速,= m/s,断面,2,直径,m,6.3,均匀送风管道设计计算,5,计算管段,2,3,的阻力,由风量,L=4800 m,3,/h,，,=730 mm,查附录,6.1,得,=0.14 Pa/m,沿程损失,= =0.141.5=0.21 Pa,局部损失,=0.35 Pa,总损失,= + =0.21+0.13=0.34 Pa,6,按上述步骤计算其余各断面尺寸，计算结果见,表,6.6,。,6.3,均匀送风管道设计计算,6.3,均匀送风管道设计计算,7,计算风道总阻力,因风道最末端的全压为零，因此风道总阻力应为断面,1,处具有的全压，即,Pa,6.4,风道压力分布,空气在风道中流动时，由于风道内阻力和流速的变化，空气的压力也在不断地发生变化。下面通过,图,6.16,所示的单风机通风系统风道内的压力分布图来定性分析风道内空气的压力分布。,压力分布图的绘制方法是取一坐标轴，将大气压力作为零点，标出各断面的全压和静压值，将各点的全压、静压分别连接起来，即可得出。图中全压和静压的差值即为动压。,系统停止工作时，通风机不运行，风道内空气处于静止状态，其中任一点的压力均等于大气压力，此时，整个系统的静压、动压和全压都等于零。,系统工作时，通风机投入运行，空气以一定的速度开始流动，此时，空气在风道中流动时所产生的能量损失由通风机的动力来克服。,6.4,风道压力分布,图,6.16,风管压力分布示意图,6.4,风道压力分布,从图中可以看出，在吸风口处的全压和静压均比大气压力低,入口外和入口处的一部分静压降转化为动压，另一部分用于克服入口处产生的局部阻力。,在断面不变的风道中，能量的损失时由摩擦阻力引起的，此时全压和静压的损失时相等的,如管段,1,2,、,3,4,、,5,6,、,6,7,和,8,9,。,在收缩段,2,3,，沿着空气的流动方向，全压值和静压值都减小了，减小值也不相等，但动压值相应增加了。,6.4,风道压力分布,在扩张段,7,8,和突扩点,6,处，动压和全压都减小了，而静压则有所增加，即会产生所说的静压复得现象。,在出风口点,9,处，全压的损失与出风口形状和流动特性有关，由于出风口的局部阻力系数可大于,1,、等于,1,或小于,1,，所以全压和静压变化也会不一样。,在风机段,4,5,处可看出，风机的风压即是风机入口和出口处的全压值，等于风道的总阻力损失。,6.5,风道设计中的有关问题,6.5.1,系统划分,由于建筑物内不同的地点有不同的送排风要求，或面积较大、送排风点较多，为了运行管理，常需分设多个系统，通常一台风机与其联系在一起的管道及设备构成一个系统。系统的划分应当本着运行维护方便，经济可靠为主要原则系统划分的原则是：,（,1,）空气处理要求相同或接近、同一生产流程且运行班次和时间相同的，可划为一个系统。,（,2,）以下情况需单设排风系统；, 两种或两种以上的有害物质混合后能引起燃烧、爆炸，或形成毒害更大、腐蚀性的混合物或化合物；, 两种有害物质混合后易使蒸气凝结并积聚粉尘；, 放散剧毒的房间和设备。,6.5,风道设计中的有关问题,（,3,）对除尘系统还应考虑扬尘点的距离，粉尘是否回收，不同种粉尘是否可以混合回收，混合后的含尘气体是否有结露可能等因素来确定系统划分。,（,4,）排风量大的排风点位于风机附近，不宜和远处排风量小的排风点合为同一系统。,6.5.2,风道材料、形状、规格及设计,（,1,）材料,风管材料要求坚固耐用、表面光滑、防腐蚀性好、易于制造和安装，且不产生表面脱落等特点。常用主要有以下两大类：,6.5,风道设计中的有关问题,金属薄板, 普通薄钢板 具有良好的加工性能和结构强度，其表面易生锈，应刷油漆进行防腐。, 镀锌钢板 由普通钢板镀锌而成，由于表面镀锌，可起防锈作用，一般用来制作不受酸雾作用的潮湿环境中的风管。, 铝及铝合金板 加工性能好，耐腐蚀。摩擦时不宜产生火花，常用于通风工程的防爆系统。, 不锈钢板 具有耐锈耐酸能力，常用于化工环境中需耐酸耐腐蚀的通风系统。, 塑料复合钢板 在普通薄钢板表面喷上一层,0.2,0.4mm,厚的塑料层，常用于防尘要求较高的空调系统和,-10,70,温度下耐腐蚀系统的风管。,通风工程中常用的钢板厚度是,0.5,4mm,6.5,风道设计中的有关问题,非金属材料, 硬聚氯乙烯塑料板 适用于有酸性腐蚀作用的通风系统，具有表面光滑、制作方便等优点。但不耐高温、不耐寒，只适用于,0,60,的空气环境，在太阳辐射作用下，易脆裂。, 玻璃钢 无机玻璃钢管是以中碱玻璃纤维作为增强材料，用十余种无机材料科学地配成粘结剂作为基体，通过一定的成型工艺制作而成。具有质轻、高强、不燃、耐腐蚀、耐高温、抗冷融等特性。,玻璃钢风管与配件的壁厚应符合,表,6.7,的规定。,保温玻璃钢风管可将管壁制成夹层，夹层厚度根据设计而定。夹心材料可采用聚苯乙烯、聚氨酯泡沫塑料、蜂窝纸等。以及金属软管、橡胶管等安装快捷的风管材料。砖、混凝土等材料的风管主要用于与建筑配合的场合，多用于公共建筑。,6.5,风道设计中的有关问题,圆形风管直径或矩形风管长边尺寸,壁厚,圆形风管直径或矩形风管长边尺寸,壁厚,200,250,400,500,600,1.0,1.5,1.5,2.0,2.0,2.5,800,1000,1250,2000,2.5,3.0,3.0,3.5,玻璃钢风管与配件的壁厚 （,mm,） 表,6.7,6.5,风道设计中的有关问题,（,2,）形状、规格及设计,常用的有矩形和圆形两种断面，圆风管强度大、阻力小、节省材料、保温方便、但构件制作较困难，不易与建筑、结构配合。矩形风管在民用建筑、低速风管系统方面应用更多些。,为了避免矩形风道阻力过大，其宽高比宜小于,4,，最大不应超过,10,，在建筑空间允许的条件下，愈接近,1,愈好。,考虑到最大限度的利用板材，加强建筑安装的工厂化生产，在设计、施工中应尽量按附录,6.5,选用国家统一规格。,而在除尘系统的风管，宜采用明设的圆形钢制风管，其最小直径，不应小于以下数值：细矿尘、木材粉尘,80mm,；较粗粉尘、木屑,100mm,；粗粉尘、粗刨花,130mm,。,6.5,风道设计中的有关问题,6.5.3,风道阀门,通风空调系统中的阀门主要用于启动风机、关闭风道、风口，调节管道内空气量，平衡阻力以及在防排烟中控制火灾烟气等使用。风阀安装于风机出口的风道上、主干风道上、分支风道上或空气分布器之前等位置。常用的阀门有蝶阀、多叶调节阀、插板阀、止回阀、防火阀、排烟防火阀。,（,1,）蝶阀如,图,6.17,所示，多用于风道分支处或空气分布器前端。转动阀板的角度即可改变空气流量。蝶阀使用较为方便，但严密性较差。,（,2,）调节阀如,图,6.18,所示，一般用于空调、通风系统管道中，用来调节支管的风量。该阀分为手动和电动两种，电动可以自动控制调节风量与自控系统配套。,6.5,风道设计中的有关问题,图,6.17,蝶阀构造示意图,6.5,风道设计中的有关问题,（,a,） （,b,）,图,6.18,调节阀,（,a,）手动调节阀；（,b,）电动调节阀,6.5,风道设计中的有关问题,（,3,）插板阀如,图,6.19,所示，多用于风机出口或主干风道处作开关。通过拉动手柄来调整插板的位置即可改变风道的空气流量，其调节效果好，但占用空间大。,（,4,）止回阀如,图,6.20,所示，安装在空调、通风系统风道内，保证在风机停止运行时，防止气流倒流。使用止回阀时风道内的风速应大于,8m/s,。,（,5,）防火阀如,图,6.21,所示，是通风空调系统中的安全装置，保证在火灾发生时能立即关闭，切断气流，避免火灾从风道中传播蔓延。防火阀其关闭方式采用温感易熔件，易熔件熔断点,70,。当火灾发生时，气温升高，达到熔点，易熔片熔化断开，阀板自行关闭，将系统气流切断。,6.5,风道设计中的有关问题,（,6,）排烟防火阀如,图,6.22,所示，由阀体、排烟阀操作器、,280,温感装置、开启弹簧和关闭弹簧等部分组成。一般安装在排烟管道上，平时处于关闭状态，手动开启或接到消防中心信号依靠开启弹簧阀门开启进行排烟，一旦排烟管中温度达到,280,时，,280,温感装置动作，依靠关闭弹簧将阀门关闭起防火作用。,6.5,风道设计中的有关问题,图,6.19,插板阀,6.5,风道设计中的有关问题,图,6.20,止回阀,6.5,风道设计中的有关问题,图,6.21,防火阀,6.5,风道设计中的有关问题,图,6., 排烟防火阀,6.5,风道设计中的有关问题,6.5.4,风道保温,在通风空调系统中，为提高冷、热量的利用率，避免不必要的冷、热损失，保证通风空调系统运行参数，应对通风空调风道进行保温。此外，当风道送冷风时，其表面温度可能低于或等于周围空气的露点温度，使其表面结露，加速传热，同时也对风道造成一定腐蚀，基于此也应对风道进行保温。,保温材料主要有软木、聚苯乙烯泡沫塑料（通常为阻燃型）、超细玻璃棉、玻璃纤维保温板、聚氨酯泡沫塑料和石板等，导热系数大都在,0.12W/(m),以内，保温风管的传热系数一般控制在,1.84,W/(m),以内。,6.5,风道设计中的有关问题,通常保温结构有四层：,（,1,）防腐层：涂防腐漆或沥青；,（,2,）保温层：粘贴、捆扎、用保温钉固定；,（,3,）防潮层：包塑料布、油毛毡、铝箔或刷沥青，以防潮湿空气或水分进入保温层内，破坏保温层或在其内部结露，降低保温效果；,（,4,）保护层：室内可用玻璃布、塑料布、木版、聚合板等作保护，室外管道应用镀锌铁皮或铁丝网水泥作保护。,6.5,风道设计中的有关问题,6.5.5,通风系统的防火防爆,（,1,）通风系统防火,通风空调系统发生火灾时，风道是极易传播烟气，使烟气从着火区蔓延到非着火区，甚至安全疏散通道，因此在工程设计时采取以下可靠的防火措施。, 垂直排风管道应采取防止回流的措施。如厨房、浴室和厕所的排风管与竖井风道连接时，可在支管上安装止回阀；, 必要部位设置防火阀如。风道穿越防火分区的隔板或楼板、穿越通风空调机房及重要的房间隔墙处、穿越变形缝处风管的两侧；,6.5,风道设计中的有关问题,严格选取设备及风管材料。通风系统的设备及风管应采用不燃材料制成，管道和设备的保温材料、消声材料和胶黏剂应为不燃材料或难燃材料，风道内设有电加热器时，风机应与电加热器联锁，电加热器应设无风断电保护装置；, 合理布置通风系统。尽量使风道不穿越防火分区，通风空调系统竖向不宜超过五层。,（,2,）通风系统防爆,通风系统发生爆炸是空气中的可燃物含量达到了爆炸浓度极限，同时遇到电火花、金属碰撞引起的火花或其他火源而造成的。因此，在设计有爆炸危险的通风系统时，应注意以下几点：,6.5,风道设计中的有关问题,空气含有易燃、易爆物质的房间，为了防止风机停机后，易燃、易爆物质从风管倒流，引起燃烧爆炸事故，其送、排风系统采用相应得防爆型通风设备，风管应考虑导除静电的接地措施；, 当风机设在单独隔离开的通风机房内，且在送风干管上设有防火阀及止回阀时，由于可以防止危险物质倒流到风机内，此时可采用普通型通风设备；, 空气中含有易燃、易爆物质的房间，其空气不应循环使用，且应独立的通风系统；, 系统风量除满足通风空调需求外，还应校核可燃物浓度，若处于爆炸浓度极限范围时，则应加大风量。, 在爆炸危险的通风系统，应设防暴门。当系统内压力急剧升高时，靠防爆门自动开启泄压。,6.6,通风空调施工图,6.6.1,通风空调施工图的组成,通风空调系统施工图包括目录、设计施工说明、平面图、剖面图、系统图、详图及主要设备材料表等。,为了查阅方便，施工图中应有图纸目录。图纸目录包括图纸的组成、名称、张数、图纸顺序等。,（,1,）设计施工说明,设计主要参数、主要设计气象资料和通风空调房间的设计条件；,通风空调系统的划分与组成；,通风空调系统的运行情况；,风管、风阀与防火阀安装使用说明；,管道、设备的防腐及保温做法；,设备的调试与试运行。,6.6,通风空调施工图,（,2,）平面图,平面图表示通风空调设备、管道的平面布置及与建筑物的尺寸关系，一般包括以下内容。,风机、电动机等设备的位置、形状轮廓及设备型号；,空调机组、风管、风口、调节阀等设备与部件的定位尺寸、风管尺寸，用符号注明送、回风口的空气流动方向；,剖面图的剖面位置及其编号。,（,3,）剖面图,剖面图主要反映管道及设备在垂直方向的布置及尺寸关系，横纵向管道的连接，管道、附件和设备的标高等。,（,4,）系统图,系统图主要表示管道在空间的布置及交叉情况，它可以直观地反映管道之间的上下、前后、左右关系。图中应注有通风空调系统的编号、管道断面尺寸、设备名称及规格型号等；,6.6,通风空调施工图,（,5,）详图,详图主要表示管道、构件的加工制作及设备安装要求等，如通风空调管件的展开下料，管道吊、托、支架制作，管道的保温，风机减振基础等设备的安装。常可选用国家标准图。,设备材料表应明确设备、附件的型号规格、主要性能参数及数量以及材料的性能要求、数量等。,6.6,通风空调施工图,6.6.2,通风空调施工图的绘制要求,绘制施工图是施工图设计阶段的重要环节，它直接体现设计者成果，也施工的主要依据。施工图的图幅、标题栏、线条、符号、尺寸标注、文字、比例、系统与设备的表达方式等要严格符合有关规定、统一技术条例及制图规定，图面表达与计算要一致，施工图的深度应能保证通风空调系统施工质量。,（,1,）平面图,管道和设备布置平面图应以直接正投影法绘制，按假想除去上层楼板后俯视规则绘制，否则应在相应垂直剖面图中表示平剖面的剖切符号，剖视的剖切符号应由剖切位置线，投射方向线及编号组成，剖切位置线和投射方向线均应以粗实线绘制。,6.6,通风空调施工图,用于通风空调系统设计的建筑平面图，应用细实线绘出建筑轮廓线和与通风空调有关的门、窗、梁、柱、平台等建筑构配件，并标明相应定位轴线编号、房间名称、平面标高。常采用绘图比例为,1,：,100,。,（,2,）剖面图,剖面图，应在平面图基础上尽可能选择反映系统全貌的部位垂直剖切后绘制。断面的剖切符号用剖切位置线和编号表示。管道不宜用单线绘制，并注明管道、设备标高。常采用绘图比例为,1,：,100,。,6.6,通风空调施工图,（,3,）系统图,系统图是以轴测投影法绘制，宜采用与相应的平面图一致的比例，按正等轴测或正面斜二测得投影规则绘制。管道系统图的基本要素应与平、剖面图相对应。系统图可用单线绘制，图中的管线重叠、密集处，可采用断开画法，断开处宜以相同的小写拉丁字母表示，也可用细虚线连接。
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