烟气管道阻力计算

1、第三节管道阻力空气在风管内的流动阻力有两种形式:是由于空气本身的黏滞性以及空气与管壁间的如三通、弯头等,流速式中RmP一-一RsRm4Rs2-单位长度摩擦阻力,Pa/m；风管内空气的平均流速,m/s;空气的密度,kg/m3;摩擦阻力系数；-风管的水力半径,m.(53)摩擦所产生的阻力称为摩擦阻力；另一是空气流经管道中的管件时的大小和方向发生变化,由此产生的局部涡流所引起的阻力,称为局部阻力.一、摩擦阻力根据流体力学原理,空气在管道内流动时,单位长度管道的摩擦阻力按下式计算:Rs式中D风管直径,对矩形风管m.Rsab式中a,b矩形风管的边长,2(ab)m.(5-5)因此,圆形风管的单位长度摩擦阻

2、力2Rmv-D2(5-6)摩擦阻力系数入与空气在风管内的流动状态和风管内壁的粗糙度有关.计算摩擦阻力系数的公式很多,美国、日本、德国的一些暖通手册和我国通用通风管道计算表中所采用的公式如下：1T式中K风管内壁粗糙度,Re雷诺数.2ig(3.7D2.51)ReJ(57)vdRe一(5-8)式中d-风管内空气流速,风管内径,m；-运动黏度,m2/s.m/s;在实际应用中,为了防止烦琐的计算,可制成各种形式的计算表或线解图.图计算圆形钢板风管的线解图.它是在气体压力B=101.3kPa、温度t=20C、管壁粗糙度K对圆形风管:(5-4)=0.15mm等条件下得出的.经核算,按此图查得的Rm值与?全国

3、通用通风管道计算表?查得的入/d值算出的Rm值根本一致,其误差已可满足工程设计的需要.只要风量、管径、流速、单位摩擦阻力4个参数中的任意两个,即可利用该图求得其余两个参数,计算很方便.2DX|C410X10*8X10fiXW42X104X1U3X104X103XIO3lxjo*rsiwiKXIO6X10,覆阳翁解孵墟2X001020.40,6081246单位长flE摞阻力图52圆形钢板风管计算线解图810203040SO6080例有一个10m长薄钢板风管,风量L=2400m3/h,流速u=16m/s,管壁粗糙度K=0.15mm,求该风管直径d及风管摩擦阻力R.解利用线解图52,在纵坐标上找到风

4、量L=2400m3/h,从这点向右做垂线,与流速u=16m/s的斜线相交于一点,在通过该点表示风管直径的斜线上读得d=230mm.再过该点做垂直于横坐标的垂线,在与表示单位摩擦阻力的横坐标交点上直接读得Rm=13.5Pa/m.该段风管摩擦阻力为：R=Rml=13.无论是根据?全国通用通风管道计算表?温度不等于20C,而且相差较大时,那么应对5X10Pa=135Pa,还是按图52计算风管时,如被输送空气的Ro值进行修正,修正公式如下：RmKt(5-9)式中Rm在不同温度下,实际的单位长度摩擦阻力,Pa;Rm按20c的计算表或线解图查得的单位摩擦阻力,Pa;Kt摩擦阻力温度修正系数,如图5-3所示

5、.图5一3摩擦阻力温度修正系数钢板制的风管内壁粗糙度K值一般为0.15mm.当实际使用的钢板制风管,其内壁粗糙度K值与制图表数值有较大出入时,由计算图表查得的单位摩擦阻力Rm值乘以表5-3中相应的粗糙度修正系数.表中u为风管内空气流速.表53管壁粗糙度修正系数24,'68-1214-2224我00.010.950.900.85C.8.0.75o.n1.000.950.95C.950.951.051.051.05对于一般的通风除尘管道,粉尘对摩擦阻力的影响很小,例如含尘浓度为50g/m3时,所增大的摩擦阻力不超过2%,因此一般情况下可忽略不计.二、局部阻力各种通风管道要安装一些弯头、三通

6、等配件.流体经过这类配件时,由于边壁或流量的改变,引起了流速的大小、方向或分布的变化,由此产生的能量损失,称为局部损失,也称局部阻力.局部阻力主要可分为两类：流量不改变时产生的局部阻力,如空气通过弯头、渐扩管、渐缩管等；流量改变时所产生的局部阻力,如空气通过三通等.局部阻力可按下式计算：2Z2(5-10)式中Z局部阻力,Pa;局部阻力系数,见表54;空气流速,m/s;p空气密度,kg/m3.上式说明,局部阻力与其中流速的平方成正比.局部阻力系数通常都是通过实验确定的.可以从有关采暖通风手册中查得.表54列出了局部管道部件的局部阻力系数值.在计算通风管道时,局部阻力的计算是非常重要的一局部.由于

7、在大多数情况下,克服局部阻力而损失的能量要比克服摩擦阻力而损失的能量大得多.所以,在制作管件时,如何采取举措减少局部阻力是必须重视的问题.表54常见管件局部阻力系数序号名救用冷HI断面J«部阻力暴数京f值以图内所示逋度v计算10.0280,051仇0180.01615；Q.双也M4Q.0370.83300.110.0B1o.o&g0.0GM露180,140.12.0900.230.180.15也1才1200.276前0,1?风151500.300.22.*IV1171904.330.2£0,210.1&3PCD：QD也.“0,01&.OOS6兆9.,

8、021£>.10160.054o.<mX0301.00g5091X(N46莪1式中E,Ad12.,0830.06So+u040仇.气d15031HOMa.it0.12d.鸵DL5D2.丸5.A机出口平rB*«/<>Fg1.5£+0253.03.54.0100.0B080.100.K.小a11150.1.oai0,12Q.13M140.1580.1W0.140.150.1«0.170.18Z50.150.1810.21.230.250.26300.180.253.0.3J0.33Q.35序号阳廖和也AH+Fl种cr«30&

9、quot;号都阻力箪数式：值以国内所承重度5、叫;3匕?5:00.030.050.1Q.E0.354O.S0.80,70,8ho以图内所示速度6H0.0S-1.13-G.01i30*1.EZ14,121.341,5峪2'Q.10-1.2-0.7S+0.022.887.3413,421.12.94,/20制L交-.22一.焉4+0.05十1.4z.?a46.48&rT11.4IL35羽-2*0T,Mf7L4fT2fIS*Q.521.21.892,543.30.S0T.T.83.8-2.24f.-0.91-0.36+0J40.56.祥4L18i.53&以置内闱示速度办洋,丸

10、Q10.,M+0.拥7】-Q.51T.l4,8T.8-r0.100.10.100.084-0.04-0,33十仇06i-LQ?-0.削一士山-3.6C7.M-0.2Q虫.&10.10.,13QlL6fn一丸373-3.59-8.640.334.425450.480.51b.sa+0.3!+eor-0,找-0.B!T.474*G0.50L401.<01.44L3<L孤LQ90.564-G.5J+0.J7.52L.明-Lor图厩和陷而H+F.iF*(F局部阻力黎敏其g值以班内所示的普及力,胃计算1li/Li00.030.050.1-0.20.3C.40,50.60.70.01.

11、0为.总T12一仇他一心如L醛10.5象S4九4Q.10-1.22T.M-Q.78Q.053.007.M13.9露.口3L90*20-L54T.K*L25-0.950.12L423.004,867.05丸50班4招-2,0<-1.821.69-L嵋f66pO,IC0.70L4B£,243.i03.955.%.50TM7.8.T60-2.24I卜口.腾0.24-0.3C0,781.2&1.60工18CKUI用内所示逑度内计算G.060.000.OfiO.C50.05d5SH1.6音一丸人-5.13_1_11'vs0.1.d揶0.10012C.11-G.15A7-L

12、55T71T7113H0*200.20Q.230.300.3Q0.翦.04-0.33-0.85-1,527.4.-3.42Q.330.37.,42第480.4B*500.40q.n-0.12-fllSC-1*01-L»60-3.100.501301,301.271,27中.1.100,90+CLOm-0.2CT.68-1.S2.【以图内所示意度计算序号用厚和断面局部阻力系数Kf值鼠困内所示速度如计算8NfO010203040皿00如80113450.050.050.50.30J0.21.0L0QT&&在$2,5/后公0401.S74543.5沈810875030*13

13、1005049302&1600.350J6D1K80®oooCOCOcooo4000而一例的甘甘敷RM0韩仇口5也加1hG0.100.2在30.40.50.60,7.,日口,9rig第板JLcb胆形风雷曾津351«北生骞06.*睛0.4<0.17&Q65Q5事附.A蛔魅风曾1$344.517,88.124.022.0B.95a豺0.290序号名邦由播靶麻面疑部风力系狼41像以国内所示速度小计算下面通过分析几种常见管件产生局部阻力的原因,提出减少局部阻力的方法.1.三通图54为一合流三通中气流的流动情况.流速不同的1、2两股气流在集合时发生碰撞,以及气流

14、速度改变时形成涡流是产生局部阻力的原因.三通局部阻力的大小与分支管中央夹角、三通断面形状、支管与总管的面积比和流量比即流速比有关.图5-4合流三通中气流流动状态为了减少三通局部阻力,分支管中央夹角.应该取得小一些,一般不超过30.只有在安装条件限制或为了平衡阻力的情况下,才用较大的夹角,但在任何情况下,都不宜做成垂直的“T形三通.为了防止出现引射现象,应尽可能使总管和分支管的气流速度相等,即按U3=o1=02来确定总管和分支管的断面积.这样,风管断面积的关系为：F3=F1+F2.2,弯头当气流流过弯头时见图55,由于气流与管壁的冲击,产生了涡流区I;又由于气流的惯性,使边界层脱离内壁,产生了涡

15、流区n.两个涡流区的存在,使管道中央处的气流速度要比管壁附近大,因而产生了旋转气流.涡流区的产生和气流的旋转都是造成局部阻力的原因.图55弯头中气流流动状况实验证实,增大曲率半径可以使弯头内的涡流区和旋转运动减弱.但是弯头的曲率半径也不宜太大,以免占用的空间过大,一般取曲率半径R等于弯头直径的12倍.在任何情况下,都不宜采用90.的“P形直角弯头.3.渐缩或渐扩管渐缩或渐扩管的局部阻力是由于气流流经管件时,断面和流速发生变化,使气流脱离管壁,形成涡流区而造成的.图56是渐扩管中气流的流动状况,图56渐扩管中气流流动状况实验证实,渐缩或渐扩管中央角.越大,涡流区越大,能量损失也越大.为了减少渐缩

16、、渐扩管的局部阻力,必须减小中央角a,缓和流速分布的变化,使涡流区范围缩小.通常中央角.不宜超过45°.三、系统阻力整个通风除尘系统的阻力称为系统阻力,它包括吸尘罩阻力、风管阻力、除尘器阻力和出口动压损失4部分.四、通风管道的压力分布A和出口C处局部阻图5-7所示为一简单通风系统,其中没有管件、吸尘罩和除尘器,假定空气在进口力很小,可以忽略不计,系统仅有摩擦阻力.3,BC图57仅有摩擦阻力的风管压力分布按以下步骤可以说明该风管压力分布.1定出风管中各点的压力.风机开动后,空气由静止状态变为运动状态.由于风管断面不变,所以各点断面的空气流速相等,即动压相等.各点的动压分布分别为：点A全

17、压口5"大气压力=.动压小产竽静压H储=点B全压空气从点A流至点B时要克服风管的摩擦阻力,所以点B的全压即风机吸入口的全压为：Hq日=式中Rm风管单位长度摩擦阻力,Pa/m;li从点A至点B的风管长度,m.动座口皿=等=月3静压=一RJ-吟£r从上式可得日辿一Hj,=RA?5-11?由式(511)可以看出,当风管内空气流速不变时,风管的阻力是由降低空气的静压来克服的.点C动压口加当空气排入大气时,这一能量便全部消失在大气中,称为风管出口动压损失.静压取=大气压力=0全压H贰jHh+H茂=Hdc=点B'空气由点B'流至点C需要克服摩擦阻力Rml2,所以：全压=良&动压"叫=4静压=Hxd-KESZt-=Rm为(2)把以上各点的数值在图上标出,并连成直线,即可绘出压力分布图.如图57所示.风机产生的风压H