纺织厂空调设计 暖通专业毕业设计.doc

西安工程大学本科毕业设计(论文)84前 言在纺织工业生产过程中，空气调节起着重大作用，它提供了工艺需要的温湿度、清洁度和气流速度等条件，保证生产的正常进行的同时提高了产品的质量，也提高了生产效率。随着纺织新技术的快速发展，新工艺新设备对纺织空调工程提出了新的要求，当前世界面临的主要环境问题，如能源短缺、淡水减少、气候变暖、臭氧层破坏、沙尘暴等，都给纺织空调提出了新的问题。面对水资源匮乏，我们采用新的喷淋方法，提高热湿交换效率或采用空调用水的一水多用及废水回用以节省喷淋用水量；面对能源短缺我们采用变风量调节技术和变频变流等设备，以提高风机和水泵的生产效率；常常采用新的环保制冷剂代替氯氟烃以保护日益稀薄的臭氧层；使用吸收式制冷机和热泵；深井冬灌夏用，夏灌冬用；采用冰蓄冷技术、间接蒸发冷却技术和天然冷源等，以节约用水和保护环境，使传统的纺织空调技术，发展成为绿色空调、节能空调和智能空调。本次设计通过对细纱车间的负荷计算、系统选型、水力计算及经济技术分析，最终确定合理的空气调节方案。第1章 设计资料和参数选取1.1设计原始资料1设计地区：南昌2建筑及工艺资料：该棉纺厂细纱车间为锯齿形厂房结构，工艺区面积约5700平方米；细纱机126台，共约有5.4万纱锭。其中513型细纱机75台，502型细纱机24台 ，1506型细纱机27台 ；运转每班90人，常日班80人；照明总功率86.4kw 。 提供的图纸：细纱车间工艺平面布置图一张。3气象资料：查采暖通风与空气调节设计规范gb50019-2003。维护结构资料：参数高层建筑空调计中表2-4、2-5及民用建筑节能设计标准陕西省实施细则选择墙体及其传热系数，同时参考纺织厂空气调节。4动力资料： （1）电源：220/380伏交流电。 （2）热源：本工程设有集中锅炉房，供给0.6mpa的蒸气。 （3）冷源：自行设计冷源系统，水源为城市自来水。1.2选取室外气象参数江西省南昌市的室外气象参数如下：1.夏季室外空调计算干球温度为35.62.夏季室外空调计算湿球温度为28.33.夏季通风室外计算相对湿度61%4.冬季室外空调计算干球温度为-1.35.冬季室外空调计算相对湿度为80%6.冬季室外采暖计算干球温度为0.8 以上数据查取资料：黄翔空调工程附录四1.3选取车间温湿度参数表1-1 棉纺厂中细纱工序温湿度控制范围工序 冬季 夏季t（）（%）dt（）（%）d细纱232654599.512.53033576215.820.4 上数据选自实用纺织厂空调设计与计算手册表3细纱车间冬季最低值班温度：t18 上数据选自实用纺织厂空调设计与计算手册表8第2章 负荷计算 2.1选取维护结构传热系数2.1.1确定屋面的传热系数锯齿形的屋面材料结构自上到下如下：40mm钢筋混凝土大瓦 ，15mm厚水泥砂浆粉面 ，100mm厚沥青膨胀珍珠岩保温层 ，一毡三油隔气层 ，30mm钢筋混凝土倒槽板 ，20mm厚1:2水泥砂浆粉面。表2-1 锯齿形屋顶的结构各层材料的热工指标屋面结构自外至内材料厚度（m）导热系数w（mk）热阻r（kw）钢筋混凝土大瓦0.041.550.0258水泥砂浆粉面 0.0150.930.0163沥青膨胀珍珠岩0.100.0811.2287一毡三油隔气层0.0050.1740.0234钢筋混凝土倒槽板0.0301.5470.01981:2水泥砂浆粉面0.020.930.0215 上表数据源自纺织厂空气调节第三版表3-4室外空气与屋面接触面的传热系数为23.3wk车间内空气与屋顶内表面接触面的传热系数为8.7wk 以上数据源自实用纺织厂空调设计与计算手册表77屋顶的传热系数： 2.1.2确定天沟的传热系数表2-2 天沟各层材料热工指标材料名称（m）（wmk)r (kw)三毡四油八层做法20厚1:25水泥砂浆找平层钢筋混凝土填坡板30厚空气隔气层0.0150.0200.0200.1740.931.5470.0860.02150.01290.0300.1538100厚沥青膨胀珍珠岩保温层0.100.08141.2287一毡二油隔气层0.0050.1740.028315厚1:25水泥砂浆粉面层0.0150.930.016350厚钢筋混凝土风道顶板0.0501.5470.0323=r1.5798上表数据查自纺织厂空气调节第二版 表11-7天沟的传热系数如下： 2.1.3山墙的传热系数的确定山墙的材料结构为：240mm厚砖墙，外部涂20mm厚水泥砂浆，内部涂抹20mm厚白灰粉刷表2-4 山墙的热工指标导热热阻r（kw)传热系数k(wk)山墙0.341.97 上表数据查自 黄翔空调工程附录52.1.4天窗传热系数的确定 天窗采用两框三层玻璃,其中外层为一个框两层玻璃，内层为金属框单层玻璃外层：一个框两层玻璃， 内层：金属框单层玻璃，空气内表面放热系数 空气外表面放热系数 则天窗的传热系数k:上数据查自纺织厂空气调节第二版2.1.5天窗墙传热系数的确定表2-5 天窗墙各层材料的热工指标 材料名称材料厚度（m）导热系数w（mk）热阻r（kw）三毡四油八层做法0.0150.1740.08620厚1:25水泥砂浆找平层0.0200.930.0215120厚砖墙50号砂浆砌筑0.1200.81410.147140厚空气层0.1400.163100厚沥青膨胀珍珠岩保暖层0.100.08141.2287一毡二油隔气层0.0050.1740.028315厚1:25水泥砂浆找平层0.150.830.0163180厚砖墙50号砂浆砌筑0.180.81410.22120厚纸筋灰粉面刷白二度0.0200.6980.0283=r1.9401上表数据查自纺织厂空气调节第二版 表11-62.1.6天窗墙的传热系数为：2.2 维护结构面积计算 图2-1ade的面积厂房工艺区面积总和为： 对于前七个跨度，如下：一个坡度的坡屋面面积： 一个跨度的天窗面积（需扣除三脚架所占据的面积）：一个跨度的天窗墙面积（需加上三脚架所占据的面积）：一个跨度的天沟面积（天沟净宽为710mm）：对于最后一个跨度，如下跨度的坡屋面面积： 天窗的高度为： 此跨度的天窗面积（需扣除三脚架所占的面积）：跨度的天窗墙面积（需加上三脚架所占据的面积）：跨度的天沟面积（天沟净宽为710mm）：综上所述，该纺织厂细纱车间的各个结构的面积如下：屋面总面积为：天沟的总面积：天窗的总面积：天窗墙总面积啊：东山墙总面积：西山墙总面积：2.3 车间夏季冷负荷和冬季热负荷的计算 屋顶冷负荷，天沟冷负荷，山墙冷负荷，透过天窗玻璃进入日射得热引起的冷负荷，天窗瞬时传热冷负荷，天窗墙冷负荷，西墙壁传热量，地面传热量分别见表1-1到表1-12。 2.4 车间内热源散热量及散湿量 工艺设备散热量是纺织厂空调冷负荷的主要来源。对于纺织厂锯齿形厂房，细纱车间的散热设备主要是细纱机。 只有工艺设备在室内，而电动机不在室内时，工艺设备的散热量的计算式如下：式中：q工艺设备的实际显热散热量（w) n电动设备的每台安装功率（kw） n电动设备台数 n1电动机容量安装系数，是电动机最大实际耗功率与安装功率之比，一般取值0.7-0.9 n2电动机负荷系数，是电动机每小时平均实际耗功率与机器设计时最大实际耗功率之比，一般取值0.75-0.85 n3同时运转系数，即实际开动的机台数与车间全部机台数之比表2-18 细纱机各个参数取值型号规格铭牌功率kw负荷系数同时工作系数容量安装系数 细纱机a513系列13-15 中特纱0.85-0.950.95-0.980.7-0.9fa502系列16.9-21.1fa506系列16.9-21.1 上表所有数据均取自实用纺织厂空调设计手册续表22表2-19 工艺设备发热量计算机器名称nnq额定功率负荷kw台容量安装系数电动机负荷系数同时运转系数台数发热量（w)a513140.80.90.9775733.32fa502190.80.90.9724318.47fa506190.80.90.9727358.28细纱机的总发热量为：2.5 计算最大班人数及其发热量 纺织厂的劳动强度属于中等强度，在空调负荷计算中，按照平均每人198w计算，在计算夏季得热量时，应按照最大班人数计算，在计算冬季得热量时，应按照一个运转班人数计算。最大班人数=运转班人数+常日班人数+管理人员。有任务书知：运转每班90人，常日班80人，管理人员人数10人应该按照以下公式进行计算： 表2-20 最大班人数及其发热量计算工序一个运转班人数常日班人数管理人员人数最大班人数人员发热量（w）细纱908010180356402.6 照明设备发热量 由任务书得知照明总功率为86.4kw2.7 冬季值班采暖房屋热损失 冬季维护结构热损失为207.194kw，冬季值班采暖的室内最低温度为18，室外采暖设计温度为 0.8，室内计算温度为24.5，即：则采暖时的房屋热损失为：2.8 冷热负荷汇总 对于夏季，总冷负荷冷负荷q的构成应该为围护结构逐时最大冷负荷q1，工艺设备散热量q2，工作人员散热量q3，照明设备散热量q4的总和。即为： 表2-21 冷负荷汇总夏季冷负荷汇总表围护结构逐时最大冷负荷q1218.617kw工艺设备散热量q21410.07kw工作人员散热量q33.564kw照明设备散热量q486.4kw 夏季空气调节总冷负荷q 1707.228kw 对于冬季，冬季空气调节总冷负荷q为维护结构热负荷q1与工艺设备散热量q2，车间工作人员散热量q3，照明设备散热量q4的差值。即为： 上式的q可能为正值，也可能为负值。正值表示冬季车间缺少热，是热负荷；负值表示冬季车间内有余热，仍是冷负荷热负荷汇总表如下：表2-22 冬季热负荷汇总维护结构热负荷q1218.62kw工艺设备散热量q21410.07kw车间工作人员散热量q33.564kw照明设备散热量q486.4kw值班采暖房屋热损失150.4kw冬季空气调节总热负荷q-1195kw2.9 湿负荷对于纺织厂空调设计，细纱车间的湿负荷的来源主要是工作人员的散湿。人体的散湿量按照如下公式算：式中：w-总的人体散湿量，kgh; n-车间工作人员总人数; v-每人每小时的散湿量，gh（数据查取资料纺织厂空气调节附录表29）夏季车间散湿量为：冬季车间散湿量为：第3章 空气调节系统 夏季细纱车间的空气参数如下：室内车间干球温度3033，室内车间相对湿度57%62%，车间空气含湿量15.820.4 g/kg。依据夏季冷负荷汇总表，总得热量为1707.228kw3.1夏季空调过程的设计计算3.1.1车间体积v 取风道底面4m处为计算高度3.1.2车间热湿比由于的值很大，在i-d上作图时，可以近似的取沿等d线进行3.1.3设计条件（1） 采用一次回风系统，新风比取20%（2） 取挡水板带水量d=0.5gkg（3） 选用吸入式空调室，取风机温升t=0.5（4） 夏季处理至机器露点为95%（5） 夏季空调空气处理图（见图3-1） 图3-1空气处理流程：室外空气w与室内回风n混合后，处于c状态点，c点经过喷淋室的减湿减焓处理到k状态点，k点经过风机和管道有一个0.5的温升，处于o状态点，直接送入室内，与之混合。3.1.4送风量的计算3.1.5换气次数的校核细纱车间的换气次数n为23-28次h。纺织空调除尘节能技术表3-183.1.6车间空气平衡计算（即为风量平衡计算） 为了保证车间维持一定的正压，考虑车间正压排风量为总风量的10%,取地排风量为90%（其中车间回风量为80%）。计算如下：(1) 车间正压排风量(2) 地排风量其中：1）笛管吸棉风量：每台风量为1768 mh（每台416锭），全车间共有126台每台排风量l=4164.25=1768 mh，（细纱的排风为每锭4-4.5m）实用纺织厂空调设计手册续表53总的笛管吸棉风量为：，占总风量l的40%2）车肚排风量：，占总风量l的50%3）地排风量中部分回用，部分排出室外。(3) 回风量：(4) 排至室外风量：(5)新风量3.1.7制冷量的计算3.1.8夏季空调设计计算汇总（见表3-1） 3.2冬季空调过程的设计计算3.2.1车间热湿比 车间热湿比为3.2.2设计条件（1） 室内空气干球温度为24.5，室内相对湿度54-59%，含湿量9.5-12.5 g kg。 室外空气干球温度为-1.3，室外空气相对湿度为80%（2） 采用一次回风系统，新风比选取10%（3） 取风机温升t=0.5，机器露点为90%（4） 不考虑挡水板带水量（5） 冬季空调过程（见图3-2） 图3-2空气处理流程：室外空气状态点w与处于状态点b的回风混合到c状态点，c点经过喷水室的等焓喷淋后处于k状态点，k点经过风机和风管的温升0.5，到达k1状态点，随之送入室内。3.2.3送风量计算3.2.4换气次数的校核3.2.5车间空气平衡计算为保证车间正压，取车间正压排风量为5%，地排风量为95%（其中车间回风量为90%l）。计算如下：车间正压排风量：地排风量：其中：1笛管吸棉风量: ，占总送风量l的46.6%2车肚排风量：，占总送风量的48.4%3回风量;4排至室外风量： 注:在冬季的风量平衡中，从笛管吸棉和车肚地排带走的风量（95%l）中，有90%l作为车间回风用，有5%l经排风扇排至室外。5新风量：3.2.6预热量的计算，满足最小新风卫生需求，故对于室外新风不需要预热3.2.7再热量的计算 因为冬季计算得到的换气次数能满足卫生要求，故不需要再热器。3.2.8冬季空调设计计算汇总（见表3-2）第4章 喷水室的热工计算4.1 喷水室的分类表4-1 喷淋室的分类和优缺点分析按空气的流向卧式 空气自一侧流入，经喷淋装置喷淋后沿水平方向另一侧流出。卧式喷水室便于布置喷淋排管、挡水板，可以根据风量和热湿处理的需要灵活布置喷水室，方便风机得安装和运行，有利于运行管理和维修立式占地面积小，空气自下而上，喷水自上而下，因此空气和水的热湿交换效果更好，一般在空调室位置有限、处理风量较小的场所，辅助加湿时使用按排管的布置单级采用一套喷淋系统双级将两套喷水系统串联使用此时空调用水课分别通过两级喷淋和空气进行热湿交换，因此水的温升较高，使用的水量减少，在使空气得到较大的焓降的同时节约了用水量，特别适合于天然冷源和要求空气焓降大的场所。按空气的流速低速空气流速一般为23m/s，在采用深井水等天然冷源喷淋时宜采用低速喷水室。高速空气流速可达3.56.5m/s，若采用冷冻水喷淋可采用高速喷水室 4.2 喷水室形式的选取 由于纺织厂空气调节过程中喷淋室的固有特点:处理风量大，风速较小，喷淋排管多，机组占地面积大等，即确定选用卧式喷淋室。又由于南昌地区夏季室外湿球温度大于21，故应采用卧式二级喷淋室。根据夏季空气处理过程画空气处理过程焓湿图（见图4-1） 图4-1 根据经验选用离心喷嘴，考虑到细喷喷嘴容易因为棉絮等杂物形成堵塞，因此选用中喷喷嘴，选孔径喷水前压力，喷嘴密度为和双排对喷水室，取，由于南昌地区夏季室外计算湿球温度为28.3，高于21，故采用二级喷淋室。4.3 热工计算（1） 水气比 喷水室所需要的水气比：取水气比（2）热交换系数确定 喷水室的热交换系数：从纺织厂空气调节第二版表4-2可得到的实验公式，取，将和的值代入，可计算得的值为：（3） 喷水温度 喷水室的初温和终温：其中： （水的比热） 将，和的值代入以上两式，可算得喷水初温和喷水终温分别为： （4）每一级的喷水量：（5）喷水室的断面面积f:（6）每一级喷水室的喷嘴只数n（两排对喷）和喷水压力:a，要求每只喷嘴的喷水量为:b, 由查取纺织厂空气调节第二版表5-1得：喷嘴前需水压（7）喷水室所需要的制冷量（8） 冷源水量及循环水量 已知从冷冻站出来的冷源水温为7，考虑管路温升1，即。冷源水量：循环水量（9） 水过滤器的选型 选用jys-1-340型水过滤器，额定过水量为320360t/h，滤网目数20目/吋，冲水管直径dg25，冲水压力0.05mpa以下，冲水耗水量0.10t/h以内。4.4 喷淋方式选择 冷源水直接用于第一级喷淋，此二级喷淋式中，靠近挡水板一侧的喷淋排管为一级喷淋，冷冻水先从这里喷淋，与已经经过二级喷淋排管洗涤的空气接触，吸收其热量，升温后落入水池，再由水泵吸起，送到混合空气入口端的二级喷淋排管喷淋，与初次进入喷淋室的混合空气接触，落入水池后再由溢水口溢出或者排放，或者由回水管回流到制冷站重复利用。二级喷淋室的长度一般取6-8m。由朱斯曼诺维奇公式得到直接喷淋冷源水时的水气比为：则在新的条件下的喷水量为：4.5 热工计算表 喷水室热工计算对照汇总见表4-25 空调室的设计空调室按照夏季风量进行。本空调系统夏季总送风量为544860 m/h，分六个空调室，设置在厂房的东西两侧的辅房内。每个空调室的送风量为90810 m/h，采用吸入式空调。下面以1#空调室为例，进行设计计算。5.1 室外进风窗的计算 考虑到春秋季节可以采用全新风，故按照总风量进行计算。取经济风速为4m/s1. 面积计算进风窗设计为对开式调节钢窗，有效面积系数为0.8，所以其毛面积为：2. 选型 在气楼四面都装有百叶窗，则每面百叶窗占用面积可采用（设计成宽2000mm高1000mm），而其相应风速为进入管道后的风速，即为：45固定金属百叶进风窗的阻力系数为。纺织厂空气调节第二版附录215.2 回风窗的设计计算 夏季回风量为，其中一部分来自笛管吸棉排风，另一部分来自车肚地排风。笛管吸棉回风量可选为为：；车肚地排回风量则为：笛管吸棉端的回风窗设置：假定回风速度为，则其需要回风窗的面积为：，故此回风窗的规格设置为：2000mm1400mm同理求得，车肚排风端的回风窗所需要的面积为： 故此回风窗的规格定为：2000mm2000mm5.3 喷水室设计1. 喷水室截面积计算 由前面喷水室的计算得知，经喷水室的风速为，即截面积取截面积尺寸为2900mm3500mm，见图5-1 图5-12.喷水室的长度的确定 根据纺织厂空气调节了解到：喷水室中导流板厚度可以选用270mm，导流板前面需要留有400mm600mm的空间，第一级喷水室局导流板的距离可以为1000mm，两排喷管间距应该为1000mm，二级喷排距离一级喷排客流有500mm间距，挡水板离喷排也应该保留500mm的距离，挡水板选用4折90挡水板，厚度为270mm。详细布置见图5-2. 二级对喷喷水室布置图 图5-23.喷嘴计算（1） 喷嘴选型：由前面喷水室的热工计算可知，选用离心喷嘴，孔径，喷嘴水压力，每只喷嘴的喷水量为。（2） 喷嘴只数和密度的确定：由前面喷水室的热工计算知道，本空调室的喷水量为，每组喷水室一级喷嘴只数为，每排喷嘴只数为。喷嘴的密度为考虑到喷嘴前在实际使用后的堵塞现象，取安全系数为1.1，则实际喷嘴只数为：（3） 喷嘴布置：采用梅花形布置。计算公式如下：立管根数 立管上的支管数每排只数式中：b喷水室宽度（m） h喷水室高度（m）解上面三个方程式，得到：经取整后：。4.挡水板 选用4折90挡水板，因为本设计中取挡水板的带水量为，所以需要将挡水板间距从22mm(不带水时）放大到25mm。为了避免带水过量和安全起见，特将挡水板底部置于水位线下50mm处。5.水系统的确定（1）水系统的选择： 采用人工冷源，喷水室为二级二排对喷形式，本系统为直流式系统（2） 喷水排管的供水方式：选用上分式的供水方式。（3） 水过滤设备的选择：选用jys-1-80水过滤器，过滤水量为70-90t/h，反冲水量为0.5-2t/h。（4） 喷水管管径的计算和选择计算公式：，计算结果如下：支管：每个喷嘴的喷水量为，支管中水流速为，将以上数据代入式中求得：计算管径，故可以选用dn10钢管立管： 据喷水室的计算知：每根立管上有24个喷嘴，故每根立管的喷水量为：选取馆内经济流速为，同样可求得：计算管径为，故选取dn40横管：知一根横管上接有6根立管，所以横管流量为：，选取横管管内流速为，则计算管径为：，故可以选取管径为dn80钢管。总管：总管流量为横管流量与反冲水量之和，即为，同样可选取dn80钢管。吸水管：吸水管流量为实际喷水量与反冲水量之和，吸水管流量为：，取吸水管管内流速为。即：计算管径为，故选取dn175钢管。喷水室管径计算表见表5-1.5.4 水池及其附属设备1. 水池： 水池净长选取5m，净宽选取3m，取水池水位高度为0.70m，水池的容量为10.5m，可容许喷水时间为：，大于23min，所以符合水量的要求。2. 溢水管：取管径为一只3. 泄水管：取管径为一只4. 浮球阀补给水管：（1） 按照冬季喷淋循环水的补给量计算，由冬季空气处理过程焓湿图知：总的补水量（2） 考虑到上面计算的补给水量比较小，另外在水喷淋时候的飞溅等因素，取实际补给水量为夏季喷水量的2%计算。则：，取管内流速为，得，故取。5.5 泵的选型 每组喷水室的喷水量为，由于是二级喷淋，所以每一级喷淋都需要配备一台水泵，每台水泵的流量为，流量：在实际流量的基础上取安全系数1.1。杨程：式中：喷嘴前所需水压，则； 喷水室顶部喷嘴与水泵轴线间的垂直距离，则； 管道流动阻力，取。则： 选用水泵压力为实际所需压力的1.1倍（安全系数1.1），则选取水泵所需压力为：选取flg80-160（）型水泵，转速，电机功率15kw.5.6 加热器的计算 因本设计中不需要用到预热量和再热量，故以值班采暖加热量来计算加热器。见表5-2.第6章 车间气流组织设计计算本车间的气流组织采用上送下排双风机系统，送风道采用等截面大量风道，地排风道（即吸棉风道和车肚排风道）采用变截面的钢筋混凝土结构。6.1 送风道的设计计算6.1.1送风道的布置 总风道：为了减少风道阻力损失，充分利用有效空间，将总风道做成与送风室宽度相同，高度为高度为1.6m（包括保温层0.2m),则总风道的截面积为。故总风道的风速为：，由此可知总风道风速较低，相应风道阻力较小。支风道：本车间共有7条支风道，因为每组空调室的送风长度只占支风道全长的一半，所以每条支风道的送风量为：。6.1.2 支风道的设计计算（1） 每条风道设置72个带扩散导风叶的单面条缝型送风口，每侧36个。每个风口的风量为。条缝型送风口的紊流系数。纺织厂空气调节第二版表7-8（2） 选经济流速，初速比,送风不均匀系数（风道长度为，混凝土风道）纺织厂空气调节第二版表7-3.支风道截面尺寸的选取：由，得截面积，选取支风道截面尺寸为1600mm1350mm。.第一个出风口风速：.最后一个出风口风速：.出风口平均风速：.出风口面积：，取出风口截面尺寸为：，6.1.3 验算工作区平均风速（要求） 自由射流的计算公式，是根据实验用动量守恒定律而求得的。纺织厂通常用条缝型风口进行送风，下式为自由射流计算公式：式中：工作区平均速度； 条形送风口的紊流系数; x出风口至x断面处的距离 b条缝型送风口的宽度 最后一个出风口风速 风道地板标高为4m，在地板上有b=50mm宽的条缝型送风口，故送风口离工作区距离为，a=0.5，代入上式得：要求为：，故符合工作区平均风速要求。6.1.4 抽风现象的校核 风道实际长度，支风道截面长度为1.6m，宽度为1.35m，管道内空气温度为23.7，管内平均风速。由管道内空气温度23.7知：运动粘性系数为传热学第五版附录2矩形风道的当量直径为雷诺系数：，大于2320，故属于紊流流动。温流流动时的摩擦阻力系数可用下式：其中：管道绝对粗糙度（mm） 管道摩擦阻力系数 d管道截面当量直径 re雷诺系数本管道采用钢筋混凝土结构,故绝对粗糙度为纺织厂空气调节第二版表7-1将相关数据代入上式中得：风道末端出口所需静压为式：式中：风道末端出风口的局部阻力系数，取值为2； 空气密度，取值1.2； 管内平均风速，此处为5.25m/s；将相关数据代入式中得：进风端出风口静压用式：纺织厂空气调节第二版式7-34其中：风道末端出风口静压； 管道长度； 管道摩擦阻力系数； 进风端风速 ； 管道内空气密度，取值； 修正系数，取值；代入数据得：由此可知：因为和均大于零，故风管不会出现抽风现象，又因为和基本接近，故送风比较均匀。校核进口端第一个出风口风速:由式（式中局部阻力系数）得出：此计算结果与原设计基本相符。6.2 地排风道的设计计算在此细纱车间共布置9条地排风道，总的排风量为。其中车肚地排风道共设置6条，排风量为;笛管吸棉风道共设置3条风道，排风量为。共有6组空调系统，每组空调系统的地排风量为，设置3条风道，其中车肚排风2条，排风量为，笛管吸棉风道1条，排风量为（本系统共包含21台细纱机）6.2.1 车肚排风道的布置 在每列细纱车肚下设置两条地下通风道，他们分别设置在沿细纱车长度方向四等分两头的分点上，如图所示。每条风道的单侧风量为，每侧风道设置21个吸口（每个车肚下面一个吸口）。每个吸口的风量为。取吸口的截面尺寸为300mm400mm，有效面积为，求出吸风口的风速为 。风道截面尺寸见图6-1. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21车肚地排风道尺寸 图6-16.2.2 吸棉排风道的布置 本系统为21台细纱车，每台吸棉风量为，设置一条吸棉风道，位置在单独吸棉风机出后的下部。但是跟车肚地排管道相比，笛管吸棉管道可以做成等截面的，这个具体原因详见第7章。 第7章 空调系统的阻力计算和风机选择7.1 送风系统的阻力计算由于厂房东西两边的辅房结构有很大差异，综合考虑，西边辅房（也就是1#，2#，3#空调室）对于新风，尽在侧墙上设置进气百叶窗就可以，对于东边辅房（也就是4#，5#，6#空调室）不仅要设置排气窗和排气楼，而且要设置进气楼。下面以4#空调室为例，计算其送风阻力： 每组系统的送风量为，把系统分为若干段，各段的阻力计算如下：第一段：进风百叶窗 新风量为：气楼四面均有百叶窗，百叶窗的型号600mm800mm，45固定金属百叶窗的局部阻力系数，则风速为。故通过百叶窗的阻力为：第二段：气楼 通过气楼的风速可以选取，则气楼的截面积为： 设计气楼成正方形，则其尺寸可以定为：1500mm1500mm，气楼的长度为进风百叶窗中心至喷水室断面中心距离为：5m，气楼的当量直径为2.9m，在风速为，空气运动粘性系数时，雷诺数为： 属于紊流流动，空调室的气楼和喷水室及风道均为钢筋混凝土结构，其绝对粗糙度为，其摩擦阻力系数为则摩擦阻力为：此段局部阻力有：（1） 由百叶窗进入气楼的90转弯，其纺织厂空气调节第二版附录21（2） 气楼到喷水室，由于气楼偏离喷水室设置，故气流进入喷水室需要经过两国90转弯，其截面变化比较小，可近似采用两个90转弯的局部阻力系数进行计算，即为：（3） 气楼在调节活门处断面缩小30%，其突然缩小的，经过调节活门后又发生突然扩大，其，计算突然缩小和突然扩大阻力的相应风速应以小截面处风速计算，小截面处风速为：，则第二段总阻力第三段：喷水室 设计喷水室断面采用风速为，喷水室的断面积为：，设计喷水室断面的宽度为2.9m，高度为3.5m，故喷水室的当量直径为： ，空气流经喷水室的雷诺数为：，属于紊流流动。其摩擦阻力系数为：则摩擦阻力为：局部阻力为：（1） 喷排：喷水室内喷管前后分设四排，空气流经每排喷管的局部阻力系数，四排的局部阻力系数为：，故其局部阻力为：（2） 水苗：喷水室内喷头布置成两组对喷，每组对喷的阻力系数为，则两组对喷的阻力系数为，喷头处的水压设计为1.85bar，每组对喷用水量，设计的水气比为，则其局部阻力系数为：（3） 挡水板:挡水板采用6折120，其局部阻力系数为12.5，挡水板的有效面积约为喷水室面积的8090%，今采用挡水板的有效面积为80%，则经过挡水板的局部阻力系数为：第三段总阻力为第四段：风机段 风机选用双面进风式，型号选用4-79no.2-14e。其吸口直径为故吸口面积为1.96，两侧进风的吸口总面积为21.96=3.92。风机出口截面尺寸为2044mm1516mm，故出口面积为。在风机段的局部阻力有:(1) 风机吸入口：经由喷水室处理的空气，须经一个90转弯方能进入风机，并且截面发生变更，经由喷水室的截面变至风机吸入口的，所以有一个截面变更的90转弯局部阻力。其局部阻力系数值可采用下式进行计算：计算局部阻力时的相应风速应该为小截面处的风速，其值为：空气进入风机后在风机内的阻力是由风机的效率进行考虑的，故不必计算。（2） 风机出口后的锥形扩散：风机出口截面为，用锥角的锥形扩散管接出，在与总风道相接触的锥管截面已经扩大为（尺寸为1400mm5000mm），查取纺织厂空气调节附录21知： ，计算局部阻力时的相应风速为小截面处风速，其值为：故其局部阻力可求得如下：（3） 直角分流三通：从风机锥形管进入总风道，有一直角分流三通，由于分向两侧流量相差悬殊，故不能按照对称的直角分流三通计算，这种特殊构件的局部阻力系数须专门测定。根据经验取其，此处的相应风速为：则其局部阻力为：第四段总阻力第五段：主风道段 空气进入主风道分向两侧送风，一侧送风为，一侧为，送风量大的一侧流经主风道的长度较长，并且须分送给两根支风道，阻力较大，故应对侧进行阻力计算，此侧主风道截面为（宽3.0m，高1.4m），主风道内风速为：由风机锤形管出口至第一根支风道的中心距为4.6m，主风道的当量直径为：空气流经此管道的雷诺数为：属于紊流流动，其摩擦阻力系数为：其摩擦阻力为： 第一根支风道与第二根支风道之间距离为8.2m。第一根支风道和第二根支风道的风量为均为，支风道的截面为1600mm1350mm，支风道内空气流速为：雷诺数为：属于紊流流动。其摩擦阻力系数为：故第一根支风道与第二根支风道间的摩擦阻力为：此段局部阻力有：（1） 突然扩大：空气在流经第一根支风道时，主风道你的风速减慢，相当于一个突然扩大，查纺织厂空气调节附录21，故可以用下式求得：其局部阻力为：（2） 弯头：空气流经第二根支风道时有一个90弯头的局部阻力局部阻力系数为：它的相应风速为小截面处的风速：局部阻力为：第五段总阻力为：第六段：支风道段由支风道进风端至第一个出风口的长度为2m，支风道的当量直径为，空气在支管内流动时的雷诺数为：紊流流动，其摩擦阻力系数为：则它的摩擦阻力为：第六段的总阻力为： 空气输送至第一个出风口处，尚需保持一定的总压力，即维持管道内输送空气的动压与造成出风口风速所需要的静压。出风口所需要的静压要根据风道在第一个出风口处所选用的初速比c而定，设计初速比为，出风口的局部阻力系数(已经包括出风速度能量在内），第一个出风口静压为：第一个出风口处风管内风速也为，故动压为：第一个出风口处必须维持的正压为： 等截面送风时，在第一出风口后面的管道的摩擦阻力和局部阻力一般不必计算，这是由于在各个出风口不断送出风量后，将使得风道内风速减慢，因而动压降低，转化为静压，能量恢复，一般情况下，这种回复的静压能够克服管道阻力。所以支风道通常就不予计算，因此空调系统整个管网的阻力，为第一段至第六段所计算出的阻力之和，再加上第一个出风口处的总压力，即为整个管网所需要风机的总压力，计算如下：选用的风机风压值需要考虑1.1安全系数，故风机风压要求为，近似为.风机风量要求也要考虑1.1安全系数，故风机风量要求为。4#（5#，6#）空调室送风系统阻力汇总表计算结果汇总如表7-1 1#空调室中与4#空调室送风系统不同的地方在于新风段，1#空调室新风段的阻力计算如下： 夏季每个空调室的新风量为，但选用进风窗时应该按照过渡季节全空气系统来选择，规格为2000mm3000mm的百叶窗，其有效面积为则其风速为，45固定金属百叶窗的局部阻力系数，那么其局部阻力为从进气窗到喷淋室有一个90转弯，局部阻力系数为，此处风速为，局部阻力为：1#（2#，3#）空调室送风系统阻力汇总表见表7-27.2 送风风机的选择风机的型号，规格及各种参数如表7-1 7.3 地排系统的阻力计算 该空调排风系统共分为两种：笛管吸棉排风和车肚地排风，每组空调排风有两道车肚地排风道，一条笛管吸棉风道，因为两种排风出来的空气含尘浓度和尺寸不同，故单独设置空气过滤器和风机，排风楼。细纱车间断头吸棉管沟的设计要求与车肚地排的管道有区别，因为它的一根管沟上连接的细纱机排风口非常多，一般有20到30个，如果按照不积尘管沟设计，其每一段都要保证不低于自净风速，头尾之间的负压差异必将很大，这就不能保证每台细纱机，每个吸棉孔都具有很高的而又均匀的负压；其次，细纱断头吸棉排风中的纤尘已经被细纱机上的滤网过滤截留，尘土含量也很少，即使管沟内断面风速小于自净风速，其沉积物也不会很多，一般每半年甚至一年清扫一次即可，周期比较长，所花费的人工河费用也不大，因此细纱吸棉的管沟的设计，仅仅计算其出口，即最大风量处断面风速在8-10m/s，在确定出口断面之后，其尾端的断面，宽度可与出口断面宽度相同，高度可以适当减小，但净高不应小于600mm，便于人工清扫，这样做的好处是管沟尾端的断面风速小，因此阻力极小，可以保证同一条管沟上的各台细纱机吸风均匀，同时设置在机房的抽吸风全压也不必太大，以节约日常费用。根据上述理由，吸棉管沟可以做成等断面的，其断面面积按照出风口风量和风速为8m/s来计算，管沟一般用钢筋混凝土板封闭，在适当的位置设置人孔，以便于清扫。两种排风地排风道见排风平面图。7.3.1 车肚排风道的阻力计算（1） 车肚排风支风道各段截面尺寸和风速的确定：见表7-4（2） 车肚排风支风道各段局部和沿程阻力系数的确定，见表7-5（3） 车肚排风支风道各段局部和沿程阻力的确定，见表7-6（4） 车肚地排主风道的截面图，见图7-1 图7-1 车肚地排主风道截面图 （5） 车肚地排风主风道各个截面面积和风速的确定，见表7-7（6） 车肚地排风主风道局部阻力系数和沿程阻力系数的确定，见表7-8其中：1.矩形合流三通直管段的局部阻力计算公式为：; 2.90弯头和出口处突然扩大所引起的局部阻力系数，查取纺织厂空气调节第二版附录21； 3.车肚地排总风道的阻力计算，计算结果见表7-8.（7） 车肚地排风主风道局部阻力和沿程阻力的确定，见表7-9由此，得到车肚地排风道总的阻力损失为：7.3.2 笛管吸棉风道的阻力计算（1） 笛管吸棉支风道截面面积和风速的确定，如表7-10（2） 笛管吸棉支风道局部阻力系数和沿程阻力系数的确定，见表7-11（3） 笛管吸棉支风道局部阻力和沿程阻力的确定，见表7-12（4）笛管吸棉主风道截面尺寸，见图7-2. 图7-2 笛管吸棉主风道截面图(5) 笛管吸棉主风道截面面积和风速的确定，如表7-13(6) 笛管吸棉主风道局部阻力系数和沿程阻力系数的确定，见表7-14(7) 笛管吸棉支风道局部阻力和沿程阻力的确定，见表7-15 其中：1.矩形合流三通直管段的局部阻力计算公式为：; 2.90弯头和出口处突然扩大所引起的局部阻力系数，查取纺织厂空气调节第二版附录21； 3.车肚地排总风道的阻力计算，计算结果见表7-8. 故笛管吸棉排风管道的阻力为：7.4 滤尘室的阻力计算7.4.1 过滤器的选择 笛管排风和车肚排风除尘室的过滤器均选择为一级内吸式圆筒过滤器，具体选型见表7-16.7.4.2 风机处阻力计算a，吸口处阻力计算