第五章管道系统设计 (1)课件

1、主要内容：主要内容：管道系统压力损失计算管道系统压力损失计算管道系统布置及部件管道系统布置及部件管道保温、防腐和防爆管道保温、防腐和防爆第第5 5章章 净化系统管道设计净化系统管道设计一、管道系统压力损失计算一、管道系统压力损失计算（一）管道内气体流动的压力损失（一）管道内气体流动的压力损失摩擦摩擦压力损失和局部局部压力损失o 摩擦压力损失（沿程压力损失）是由于气体本身的粘滞性及其与管壁间的摩擦而产生的压力损失。o 局部压力损失是由于气体流经管道系统中某些局部构件时，由于流速大小和方向改变形成涡流而产生的压力损失。o 二者之和即为管道的总压力损失。（一）管道内气体流动的压力损失（一）管道内气体

2、流动的压力损失o 摩擦压力损失摩擦压力损失R Rm m-比压损，比压损，PaPam m；l l直管段长度，直管段长度，m m；摩擦压损系数，是摩擦压损系数，是ReRe和管道相对粗糙度（和管道相对粗糙度（K/d)K/d)的函数；的函数；v v管道内气体的平均流速，管道内气体的平均流速，m/sm/s；管道内气体的密度，管道内气体的密度，kg/mkg/m3 3R Rs s-水力半径，水力半径，m m（流体流经管道的截面积（流体流经管道的截面积A A 与管道湿周与管道湿周X X之比，即：之比，即： R Rs s=A/X=A/X）242lmsvpllRR摩阻系数的确定摩阻系数的确定：1 1、层流区、层流

3、区R Re e20002000eR642 2、临界区、临界区R Re e=2000-4000=2000-400030025.0eR3 3、紊流区、紊流区R Re e4000400025.06811.0dKRedKRe7 .351.2lg21u 值的确定值的确定 DKRe7 .351.2lg21uRm值的计算和修正制成图表，已知制成图表，已知流量、管径、流速、阻力流量、管径、流速、阻力四个参数四个参数中两个，可查得其余两个，是在一定条件下得出中两个，可查得其余两个，是在一定条件下得出22000vDRmRm值的计算和查取（标准状态下）：222vdRm返回R Rm m值的修正：值的修正：（1 1）密

4、度、运动粘度的修正）密度、运动粘度的修正1 .0091.000mmRR（2 2）温度、大气压和热交换修正）温度、大气压和热交换修正212TTKbH式中HBtmmKKKRR0825.027320273tKt9 .03 .101BKB25.0KvKkkmmKRR0（3 3）管壁粗糙度的修正）管壁粗糙度的修正KHBtmmKKKKRR1 .0091.000u 矩形风管的摩擦阻力计算矩形风管的摩擦阻力计算主要考虑当量直径的确定，有主要考虑当量直径的确定，有流速当量流速当量直径和直径和流量当量流量当量直径直径. .如果某一圆形管道中的空气流速与已知的矩形管道中的空气流如果某一圆形管道中的空气流速与已知的矩

5、形管道中的空气流速相等速相等, 并且单位管长的摩擦阻力也相等并且单位管长的摩擦阻力也相等, 则该圆形管道的直径则该圆形管道的直径就称为已知的矩形风管的就称为已知的矩形风管的等速当量直径等速当量直径。 以Dv表示流速当量直径：Dv=2ab/(a+b)。如果某一圆形管道中的空气流量与已知的矩形管道中的流量相如果某一圆形管道中的空气流量与已知的矩形管道中的流量相等等, 并目单位管长的摩擦阻力也相等并目单位管长的摩擦阻力也相等, 那么那么, 这一圆形管道的直这一圆形管道的直径就称为此矩形管道的等流量当量直径或流量当量直径。径就称为此矩形管道的等流量当量直径或流量当量直径。以Dq表示流量当量直径,Dq=

6、1.265(ab)0.6/(a+b)0.2。 以上式中：a、b为矩形风管的截面的高与宽。解：解：v1/(0.4 0.5)=5 m/s Dv=2ab/(a+b)=444mm查图查图2-3-1 得得Rm00.62Pa/mKr=(3 5)0.25=1.96Rm=1.96 0.62=1.22 Pa/m25.0625.0)()(3 .1baabDL例6-1有一表面光滑的砖砌风道（有一表面光滑的砖砌风道（K K3mm3mm），断面），断面500400mm，L1m3/s，求Rm（2 2）流量当量直径）流量当量直径baabDv2（1）流速当量直径例2 同例1解：v1/(0.4 0.5)=5 m/s DL=1.

7、3(ab)0.625/(a+b)0.25=478mm查图2-3-1 得Rm00.61Pa/mKr=(3 5)0.25=1.96Rm=1.96 0.61=1.2Pa/m（一）管道内气体流动的压力损失（一）管道内气体流动的压力损失o 局部压力损失局部压力损失n 局部阻力主要可分为两类：局部阻力主要可分为两类：o 流量不改变时产生的局部阻力，如空气通过弯头、渐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；扩管、渐缩管等；o 流量改变时所产生的局部阻力，如空气通过三通等。流量改变时所产生的局部阻力，如空气通过三通等。 22WuP在计算通风管道时，局部阻力的计算是非常重要的一部分。在计算

8、通风管道时，局部阻力的计算是非常重要的一部分。因为在大多数情况下，克服局部阻力而损失的能量要比克服因为在大多数情况下，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，如何采取措施减少局部阻力是必须重视的问题。采取措施减少局部阻力是必须重视的问题。 局部压力损失局部压力损失o 在通风除尘管网中在通风除尘管网中, , 连接部件很多连接部件很多, , 因此局部阻力较大因此局部阻力较大, , 为了减少系统运行的能耗为了减少系统运行的能耗, , 在设计管网系统时在设计管网系统时, , 应尽可应尽可能降低管网的局部阻力能降

9、低管网的局部阻力. . 降低管网的局部阻力可采取以降低管网的局部阻力可采取以下措施下措施: :o (1) (1) 避免风管断面的突然变化避免风管断面的突然变化; ;o (2) (2) 减少风管的转弯数量减少风管的转弯数量, , 尽可能增大转弯半径尽可能增大转弯半径; ;o (3) (3) 三通汇流要防止出现引射现象三通汇流要防止出现引射现象, , 尽可能做到各分尽可能做到各分支管内流速相等支管内流速相等. . 分支管道中心线夹角要尽可能小分支管道中心线夹角要尽可能小, , 一一般要求不大于般要求不大于3030; ;o (4) (4) 降低排风口的出口流速降低排风口的出口流速, , 减少出口的动

10、压损失减少出口的动压损失; ;o (5) (5) 通风系统各部件及设备之间的连接要合理通风系统各部件及设备之间的连接要合理, , 风管风管布置要合理布置要合理. .（一）管道内气体流动的压力损失（一）管道内气体流动的压力损失o 空气流动总阻力空气流动总阻力()lwppp o 管内压力分布管内压力分布o 分析管内压力分布的目的是了解管内压力的分分析管内压力分布的目的是了解管内压力的分布规律布规律, , 为管网系统的设计和运行管理提供依为管网系统的设计和运行管理提供依据据. . 分析的原理是风流的能量方程和静压、动分析的原理是风流的能量方程和静压、动压与全压的关系式压与全压的关系式. .气体管网压

11、力分布图气体管网压力分布图 o 主要结论：主要结论：o (1) (1) 风机的风压等于风管的阻力和出口动压损风机的风压等于风管的阻力和出口动压损失之和失之和; ;o (2) (2) 风机吸入段的全压和静压都是负值风机吸入段的全压和静压都是负值, , 风机风机入口处的负压最大入口处的负压最大; ; 风机压出段的全压和静压风机压出段的全压和静压都是正值都是正值, , 在出口处正压最大在出口处正压最大; ;o (3) (3) 各分支管道的压力自动平衡各分支管道的压力自动平衡. .（一）管道内气体流动的压力损失（一）管道内气体流动的压力损失（一）管道内气体流动的压力损失（一）管道内气体流动的压力损失o

12、管道系统的总压力损失等于各串连部分压力损失之和。管道系统的总压力损失等于各串连部分压力损失之和。o风机的全压等于管道系统的总压力损失（包括出口处的动风机的全压等于管道系统的总压力损失（包括出口处的动压）。压）。o风机吸入段的全压和静压均为负值。如吸入段管道发生损风机吸入段的全压和静压均为负值。如吸入段管道发生损坏，会使管道外的气体渗入管道内。坏，会使管道外的气体渗入管道内。o风机压出段的全压和静压一般均为正值。若压出段管道发风机压出段的全压和静压一般均为正值。若压出段管道发生损坏，会使管道内的气体逸出。图中断面生损坏，会使管道内的气体逸出。图中断面6 6出现负压是一出现负压是一个特例，在过程中

13、如果没有特殊需要，应尽量加以避免。个特例，在过程中如果没有特殊需要，应尽量加以避免。o当管道的断面增大时，气体的流速会减少，这时气体的动当管道的断面增大时，气体的流速会减少，这时气体的动压会转换为静压，反之亦然。压会转换为静压，反之亦然。 （二）管道系统的设计计算（二）管道系统的设计计算o 在进行通风管道系统的设计计算前，必须首先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。化设备的布置、风管材料等。o 设计计算的目的是确定各管段的管径设计计算的目的是确定各管段的管径( (或断面尺或断面尺寸寸)

14、 )和阻力，保证系统内达到要求的风量分配，和阻力，保证系统内达到要求的风量分配，为风机选择和绘制施工图提供依据。为风机选择和绘制施工图提供依据。 （二）管道系统的设计计算（二）管道系统的设计计算o （1 1）确定各抽风点位置和风量、净化装置、风机和其）确定各抽风点位置和风量、净化装置、风机和其他部件的型号规格、风管材料等。他部件的型号规格、风管材料等。o （2 2）绘制通风系统平面图、高程图和）绘制通风系统平面图、高程图和轴侧图轴侧图，对各管，对各管段进行编号，标注各管段的长度和风量。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。一般从距风机最以风量和风速不变的风管为一

15、管段。一般从距风机最远的一段开始，由远而近顺序编号。管段长度按两个管远的一段开始，由远而近顺序编号。管段长度按两个管件中心线的长度计算，不扣除管件件中心线的长度计算，不扣除管件( (如弯头、三通如弯头、三通) )本身本身的长度。的长度。（二）管道系统的设计计算（二）管道系统的设计计算o （3 3）选择合理的空气流速。）选择合理的空气流速。n 风管内的风速对系统的经济性有较大影响。n 流速高、风管断面小、材料消耗少、建造费用低；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。n 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。n 对除尘系统，流速过低会造成粉尘沉积，堵

16、塞管道。n 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系统，其风速可按表51确定。对于除尘系统，防止粉尘在管道内沉积所需的最低风速可按表52确定。对于除尘器后的风管，风速可适当减小。 （二）管道系统的设计计算（二）管道系统的设计计算（二）管道系统的设计计算（二）管道系统的设计计算（二）管道系统的设计计算（二）管道系统的设计计算o (4)(4)根据各管段的风量和选定的流速确定各管段的管径根据各管段的风量和选定的流速确定各管段的管径( (或断或断面尺寸面尺寸) )，计算各管段的摩擦阻力和局部阻力。阻力计算应从，计算各管段的摩擦阻力和局部阻力。阻力计算应从最不利

17、的环路最不利的环路( (即距风机最远的排风点即距风机最远的排风点) )开始。开始。n对于袋式除尘器和电除尘器后的风管，应把除尘器的对于袋式除尘器和电除尘器后的风管，应把除尘器的偏风量偏风量及反吹风及反吹风量计入。除尘器的量计入。除尘器的漏风率漏风率见有关的产品说明书，袋式除尘器的偏风率见有关的产品说明书，袋式除尘器的偏风率一般为一般为5 51010。n对于除尘管道，为防止积尘堵塞，管径不得小于下列数值对于除尘管道，为防止积尘堵塞，管径不得小于下列数值: :输送细粉尘（筛分和研磨的细粉），输送细粉尘（筛分和研磨的细粉），d80mm;d80mm;输送较粗粉尘（木屑），输送较粗粉尘（木屑），d100

18、mm;d100mm;输送粗粉尘（有小块物），输送粗粉尘（有小块物），d130mmd130mm。n确定管道断面尺寸时，尽量采用全国通用通风管道的统一规格，以利确定管道断面尺寸时，尽量采用全国通用通风管道的统一规格，以利于工业化加工制作。于工业化加工制作。（二）管道系统的设计计算（二）管道系统的设计计算o (5)(5)风管断面尺寸确定后，按管内实际流速计算压损。压损风管断面尺寸确定后，按管内实际流速计算压损。压损计算应从最不利环路（压损最大的）开始。计算应从最不利环路（压损最大的）开始。o (6)(6)对并联管路进行阻力平衡。一般的通风系统要求两支管对并联管路进行阻力平衡。一般的通风系统要求两支管

19、的阻力差不超过的阻力差不超过1515，除尘系统要求两支管的阻力差不超，除尘系统要求两支管的阻力差不超过过1010，以保证各支管的风量达到设计要求。，以保证各支管的风量达到设计要求。n 当并联支管的阻力差超过上述规定时，可用下述方法进当并联支管的阻力差超过上述规定时，可用下述方法进行阻力平衡。行阻力平衡。n 调整支管管径调整支管管径n 增大排放量增大排放量n 增加支管阻力增加支管阻力 （二）管道系统的设计计算（二）管道系统的设计计算调整支管管径。这种方法是通过改变管径，即改变支管的阻调整支管管径。这种方法是通过改变管径，即改变支管的阻力，达到阻力平衡的。调整后的管径按下式计算力，达到阻力平衡的。

20、调整后的管径按下式计算 D调整后的管径，m； D原设计的管径，m； p原设计的支管阻力，Pa； p为了平衡阻力，要求达到的支管阻力，Pa。o 采用本法时不宜改变三通支管的管径，可在三通支管上增设一节渐扩(缩)管，以免引起三通支管和直管局部阻力的变化。225. 0)/(ppDD（二）管道系统的设计计算（二）管道系统的设计计算o 增大排风量。当支管的阻力相差不大时增大排风量。当支管的阻力相差不大时( (例如在例如在2020以内以内) )，可以不改变管径，将阻力小的那段支管的流量适当增大，以可以不改变管径，将阻力小的那段支管的流量适当增大，以达到阻力平衡。增大的排风量按下式计算。达到阻力平衡。增大的

21、排风量按下式计算。Q Q=Q=Q（p/p/p)p)0.5o 增加支管阻力。阀门调节是最常用的一种增加局部阻力的增加支管阻力。阀门调节是最常用的一种增加局部阻力的方法，它是通过改变阀门的开度，来调节管道阻力的。方法，它是通过改变阀门的开度，来调节管道阻力的。n应当指出，这种方法虽然简单易行，不需严格计算，但是改变某一支应当指出，这种方法虽然简单易行，不需严格计算，但是改变某一支管上的阀门位置，会影响整个系统的压力分布。要经过反复调节，才管上的阀门位置，会影响整个系统的压力分布。要经过反复调节，才能使各支管的风量分配达到设计要求。能使各支管的风量分配达到设计要求。n对于除尘系统还要防止在阀门附近积

22、尘，引起管道堵塞。对于除尘系统还要防止在阀门附近积尘，引起管道堵塞。 （二）管道系统的设计计算（二）管道系统的设计计算o （7 7）计算管道系统的总压力损失。）计算管道系统的总压力损失。o （8 8）根据系统的总风量、总压损选择通风机和电动机。）根据系统的总风量、总压损选择通风机和电动机。n 通风机的风量按下式计算：通风机的风量按下式计算：Q Q0 0= =（1+K1+K1 1）Q Q （m m3 3/h)/h)K1考虑系统漏风所附加的安全系数。一般管道取K=0.1；除尘管道取n 通风机的分压按下式计算：通风机的分压按下式计算：p管道计算的总压力损失；K2考虑管道计算误差及系统漏风等因素所采用

23、的安全系数。一般管道取K=0.10.15，除尘管道取K=0.10.150，p0，T0通风机性能表中给出的标定状态的空气密度、压力、温度。，p，T运行工况下进入风机时的气体密度、压力和温度。000220(1(1)TppKKpTpp（二）管道系统的设计计算（二）管道系统的设计计算o 计算出分解的总风量Q0和风压p0后，即可按照通风机产品样本给出的性能曲线或表格选择所需通风机的型号规格。o 所需电动机的功率Ne可按下式计算：K电动机备用系数。对于通风机，电机功率为25kW时取1.2，大于5kW时取1.5；对于引风机取1.3；1通风机全压效率，可由通风机样本中查得，一般为0.5 0.7；2机械传动效率

24、，对于直连传动为1，联轴器传动为0.98，皮带传动为0.95。006123.6 10()eQNp KkW风机的选型与使用风机的选型与使用o 风机的分类n 按风机的作用原理分类：离心式，轴流式，贯流式。离心分前向、后向、径向o 前向：压力系数高、效率低o 后向：效率高、压力系数低o 径向：不宜黏附粉尘n 按风机的用途分类 ：一般用途，排尘风机 ，防爆风机 ，防腐风机 ，消防用排烟风机，屋顶风机，高温风机风机的选型与使用风机的选型与使用风机的性能参数：样本和产品铭牌上通常标出的性能参数是风机的性能参数：样本和产品铭牌上通常标出的性能参数是风机在标定状态下得出的数据。风机在标定状态下得出的数据。o

25、对于通风机，是按大气压力对于通风机，是按大气压力101.325kPa101.325kPa，空气温度，空气温度t=20t=20，空气密度为空气密度为1.2kg/m1.2kg/m3 3 ；o 对于电站锅炉引风机，大气压力对于电站锅炉引风机，大气压力101.325kPa 101.325kPa ，空气温度，空气温度 t=140 t=140 ，空气密度为，空气密度为 0.85kg/m0.85kg/m3 3 ；o 对于工业锅炉引风机，大气压力对于工业锅炉引风机，大气压力B=101.325kPa B=101.325kPa ，空气温，空气温度度t=200 t=200 ，空气密度为，空气密度为 0.745kg/

26、m0.745kg/m3 3 。o 当使用条件与标定条件不同时，应对各性能参数进行修正。当使用条件与标定条件不同时，应对各性能参数进行修正。在选择风机时，应注意风机性能参数的标定状态。在选择风机时，应注意风机性能参数的标定状态。风机的选型原则风机的选型原则 o 了解国内风机的生产和产品质量情况，如风机品种、规格了解国内风机的生产和产品质量情况，如风机品种、规格和特殊用途，以及产品质量、后续服务等情况综合考察。和特殊用途，以及产品质量、后续服务等情况综合考察。o 根据输送气体性质不同，选择不同用途的风机。如输送易根据输送气体性质不同，选择不同用途的风机。如输送易燃易爆气体的应选防爆型风机；输送煤粉

27、的应选择煤粉风燃易爆气体的应选防爆型风机；输送煤粉的应选择煤粉风机；输送有腐蚀性气体的应选择防腐风机；在高温场合工机；输送有腐蚀性气体的应选择防腐风机；在高温场合工作或输送高温气体的应选择高温风机；输送浓度较大的含作或输送高温气体的应选择高温风机；输送浓度较大的含尘气体应选用排尘风机等。尘气体应选用排尘风机等。o 在风机样本给出的标定条件下，根据样本参数选择风机型在风机样本给出的标定条件下，根据样本参数选择风机型号。风机选择应使工作点处在高效率区域，即不应低于风号。风机选择应使工作点处在高效率区域，即不应低于风机最高效率的机最高效率的9090。同时还要注意风机工作的稳定性。当。同时还要注意风机

28、工作的稳定性。当出现有两种以上的风机可供选择时，应优先考虑效率较高、出现有两种以上的风机可供选择时，应优先考虑效率较高、机号较小、调节范围较大的一种。机号较小、调节范围较大的一种。 风机的选型原则风机的选型原则 o 当风机配用的电机功率75kW时，可不设预启动装置。当排送高温烟气或空气而选择离心锅炉引风机时，应设预启动装置及调节装置，以防冷态运转时造成过载。o 对有消声要求的通风系统，应首先考虑低噪声风机，例如效率高、叶轮圆周速度低的风机，且使其在最高效率点工作；还要采取相应的消声措施，如装设专用消声设备。风机和电机的减震措施，一般可采用减震基础，如弹簧减震器或橡胶减震器等。o 在选择风机时，

29、应尽量避免采用风机并联或串联工作。当风机联合工作时，应尽可能选择同型号同规格的风机并联或串联工作；当采用串联时，第一级风机到第二级风机之间应有一定的管路联结。通风管道的设计计算通风管道的设计计算水力计算步骤（假定流速法）水力计算步骤（假定流速法）o 计算前，完成管网布置，确定流量分配计算前，完成管网布置，确定流量分配 绘草图，编号绘草图，编号 确定流速确定流速 确定管径确定管径 计算各管段阻力计算各管段阻力 平衡并联管路平衡并联管路 计算总阻力，计算管网特性曲线计算总阻力，计算管网特性曲线 根据管网特性曲线，选择动力设备根据管网特性曲线，选择动力设备水力计算步骤（平均压损法）水力计算步骤（平均

30、压损法）o 计算前，完成管网布置，确定流量分配计算前，完成管网布置，确定流量分配 绘系统图，编号，标管段绘系统图，编号，标管段L和和Q，定最不利环，定最不利环路。路。 根据资用动力，计算其平均根据资用动力，计算其平均Rm。 根据根据Rm和各管段和各管段Q，确定其各管段管径。，确定其各管段管径。 确定各并联支路的资用动力，计算其确定各并联支路的资用动力，计算其Rm 。 根据各并联支路根据各并联支路Rm和各管段和各管段Q，确定其管径。，确定其管径。水力计算步骤（静压复得法）水力计算步骤（静压复得法）o计算前，完成管网布置计算前，完成管网布置确定管道上各孔口的出流速度。确定管道上各孔口的出流速度。计

31、算各孔口处的管内静压计算各孔口处的管内静压Pj和流量。和流量。 顺流向定第一孔口处管内流速、全压和管道尺寸。顺流向定第一孔口处管内流速、全压和管道尺寸。计算第一孔口到第二孔口的阻力计算第一孔口到第二孔口的阻力P12。计算第二孔口处的动压计算第二孔口处的动压 Pd2。计算第二孔口处的管内流速，确定该处的管道尺寸。计算第二孔口处的管内流速，确定该处的管道尺寸。以此类推，直到确定最后一个孔口处的管道断面尺寸。以此类推，直到确定最后一个孔口处的管道断面尺寸。例6-5 如图所示通风管网。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。除尘器阻力为1200Pa，对该管网进行水力计算，并获得管网特

32、性曲线。返回 对各管段进行编号，标出管段长度和各排风点对各管段进行编号，标出管段长度和各排风点的排风量。的排风量。 选定最不利环路，本系统选择选定最不利环路，本系统选择1-3-5-1-3-5-除尘器除尘器- -6-6-风机风机-7-7为最不利环路。为最不利环路。 根据各管段的风量及选定的流速，确定最不利根据各管段的风量及选定的流速，确定最不利环路上各管段的断面尺寸和单位长度摩擦阻力。环路上各管段的断面尺寸和单位长度摩擦阻力。 根据表根据表2-3-32-3-3，输送含有轻矿物粉尘的空气时，输送含有轻矿物粉尘的空气时，风管内最小风速为：垂直风管风管内最小风速为：垂直风管12m/s12m/s，水平风

33、管，水平风管14m/s14m/s。 考虑到除尘器及风管漏风，取考虑到除尘器及风管漏风，取 5 5的漏风系数，的漏风系数，管段管段 6 6及及 7 7的计算风量为的计算风量为 63006300* *1.051.05 6615m6615m3 3h h。 返回管段管段1 1 水平风管，初定流速为水平风管，初定流速为14m/s14m/s。根据。根据 Q Ql l 1500m1500m3 3/h/h（0.42m0.42m3 3/s/s）、）、v v1 1= 14m/s= 14m/s所选管径按通所选管径按通风管道统一规格调整为：风管道统一规格调整为：D D1 1200mm200mm；实际流速；实际流速v

34、v1 113.4m/s13.4m/s；由图；由图2-3-12-3-1查得，查得，R Rm1m1=12.5Pa/m=12.5Pa/m 同理可查得管段同理可查得管段3 3、5 5、6 6、7 7的管径及比摩的管径及比摩阻，具体结果见表阻，具体结果见表2-3-52-3-5。. .确定管段确定管段2 2、4 4的管径及单位长度摩擦力，见的管径及单位长度摩擦力，见表表2-3-52-3-5。. .计算各管段局部阻力计算各管段局部阻力例如：例如：继续420410*315420返回.计算各管段的沿程阻力和局部阻力(见表2-3-5)对并联管路进行阻力平衡：继续 图返回计算系统总阻力，获得管网特性曲线最不利环路所

35、有串联管路1-3-5-6-7阻力之和。kgQPS53822538 QP 继续返回1返回2一、设计原理继续静压产生的流速为：静压产生的流速为：jjpv2空气在风管内的流速为：空气在风管内的流速为：DDpv2空气从孔口出流时的流速为：空气从孔口出流时的流速为：sinjvv 如图所示：出流角为如图所示：出流角为：DjDjPPvvtg返回孔口出流风量：jjpfvvvfvffvL236003600sin360036000000由上式得f0上的平均流速v0为：jjpvfLv23600000继续返回o 风口的流速分布如图风口的流速分布如图：（矩形送风管断面不变）（矩形送风管断面不变）v*要实现均匀送风可采取

36、的措施（如图）要实现均匀送风可采取的措施（如图） 1、设阻体；、设阻体； 2、改变断面积；、改变断面积； 3、改变送风口断面积；、改变送风口断面积； 4、增大、增大F，减小，减小f0。继续返回二、实现均匀送风的基本条件二、实现均匀送风的基本条件：保持各侧孔静压、流量系数相等保持各侧孔静压、流量系数相等, 增大出流角。增大出流角。1、保持各侧孔静压、保持各侧孔静压Pj相等；相等；2、保持各侧孔流量系数相等； 与孔口形状、流角以及L0/L= 有关，当大于600， 一般等于0.60L3、增大出流角，大于600，接近900。返回三、直流三通局部阻力系数和侧孔流量系数直流三通局部阻力系数和侧孔流量系数1

37、、直流三通局部阻力系数：由直流三通局部阻力系数：由L0/L查表查表2-3-6；2、侧孔、侧孔流量系数流量系数=0.60.65；四、四、均匀送风管道计算方法均匀送风管道计算方法确定侧孔个数、侧孔间距、每个孔的风量计算侧孔面积计算送风管道直径和阻力继续返回五、如图所示：总风量为如图所示：总风量为8000m3/h的圆形均匀送风管的圆形均匀送风管道采用道采用8个等面积的侧孔均匀送风，孔间距为个等面积的侧孔均匀送风，孔间距为1.5M，确定其孔口面积、风管各断面直径及总阻力确定其孔口面积、风管各断面直径及总阻力。 继续解：1、确定孔口平均流速确定孔口平均流速v0，062. 05 . 4360088000/

38、5 . 400fsmv注意：注意：把每一段起始断面的动压作为该管段的平把每一段起始断面的动压作为该管段的平均动压，并假设均动压，并假设、为常数，将产生一定误差，但为常数，将产生一定误差，但在工程实际是允许的。在工程实际是允许的。二、管道系统布置及部件二、管道系统布置及部件o （一）管道系统布置（一）管道系统布置o 管道系统的划分管道系统的划分n 可采用统一系统：同一生产线上同时产生的污染物便于可采用统一系统：同一生产线上同时产生的污染物便于统一集中回收处理的；污染物性质相同的；统一集中回收处理的；污染物性质相同的；污染物性质污染物性质不同，但生产设备同时运转且相对集中，并且允许不同不同，但生产

39、设备同时运转且相对集中，并且允许不同污染物混合或污染物无回收价值的。污染物混合或污染物无回收价值的。n 不可采用统一系统：污染物混合后会引起燃烧或爆炸危不可采用统一系统：污染物混合后会引起燃烧或爆炸危险，或形成毒性更大的污染物的；险，或形成毒性更大的污染物的；污染气流混合后会引污染气流混合后会引起管道内结露和堵塞的；起管道内结露和堵塞的；因粉尘或气体性质不同，会影因粉尘或气体性质不同，会影响回收或净化效率的；响回收或净化效率的；排风量大的收集点位于风机附近，排风量大的收集点位于风机附近，不宜与远处风量小的收集点合为一个系统的不宜与远处风量小的收集点合为一个系统的；生产设备；生产设备操作制度不一

40、致情况不宜合为一个系统。操作制度不一致情况不宜合为一个系统。管道系统的划分管道系统的划分o当车间内不同地点有不同的送、排风要求，或车间面积较大，送、当车间内不同地点有不同的送、排风要求，或车间面积较大，送、排风点较多时，为便于运行管理，常分设多个送、排风系统。除排风点较多时，为便于运行管理，常分设多个送、排风系统。除个别情况外，通常是由一台风机与其联系在一起的管道及设备构个别情况外，通常是由一台风机与其联系在一起的管道及设备构成一个系统。系统划分的原则：成一个系统。系统划分的原则：o1空气处理要求相同、室内参数要求相同的，可划为同一系统。空气处理要求相同、室内参数要求相同的，可划为同一系统。o

41、2同一生产流程、运行班次和运行时间相同的，可划为同一系统。同一生产流程、运行班次和运行时间相同的，可划为同一系统。o3对下列情况应单独设置排风系统：对下列情况应单独设置排风系统：o（1）两种或两种以上的有害物质混合后能引起燃烧或爆炸；）两种或两种以上的有害物质混合后能引起燃烧或爆炸；o（2）两种有害物质混合后能形成毒害更大或腐蚀性的混合物或化）两种有害物质混合后能形成毒害更大或腐蚀性的混合物或化合物；合物；o（3）两种有害物质混合后易使蒸汽凝结并积聚粉尘；）两种有害物质混合后易使蒸汽凝结并积聚粉尘；o（4）放散剧毒物质的房间和设备。）放散剧毒物质的房间和设备。o 4除尘系统的划分应符合下列要求

42、：除尘系统的划分应符合下列要求：o （1）同一生产流程、同时工作的扬尘点相距不大）同一生产流程、同时工作的扬尘点相距不大时，宜合为一个系统；时，宜合为一个系统；o （2）同时工作但粉尘种类不同的扬尘点，当工艺）同时工作但粉尘种类不同的扬尘点，当工艺允许不同粉尘混合回收或粉尘无回收价值时，也可允许不同粉尘混合回收或粉尘无回收价值时，也可合设一个系统；合设一个系统；o （3）温湿度不同的含尘气体，当混合后可能导致）温湿度不同的含尘气体，当混合后可能导致风管风结露时，应分设系统。风管风结露时，应分设系统。o 5如排风量大的排风点位于风机附近，不宜和远如排风量大的排风点位于风机附近，不宜和远处排风量小

43、的排风点合为同一系统。增设该排风点处排风量小的排风点合为同一系统。增设该排风点后会增大系统总阻力。后会增大系统总阻力。 管道系统的划分管道系统的划分（一）管道系统布置（一）管道系统布置o 管网配置管网配置o 管网配置的一个重要问题是要实现各支管间的压力平衡，以管网配置的一个重要问题是要实现各支管间的压力平衡，以保证各吸气点达到设计风量，实现控制污染物扩散的效果。保证各吸气点达到设计风量，实现控制污染物扩散的效果。o 为保证多分支管系统管网中各支管间压力平衡，常用的管网布置有以下三种方式：n干管配管方式。特点：管网布置紧凑，占地少，投资省，施工方便，干管配管方式。特点：管网布置紧凑，占地少，投资

44、省，施工方便，应用较广泛。但各支管间压力计算繁琐，增加设计的工作量。应用较广泛。但各支管间压力计算繁琐，增加设计的工作量。n个别配管方式。吸尘（气）点多的管网系统，可采用大断面的集合个别配管方式。吸尘（气）点多的管网系统，可采用大断面的集合管连接各分支管，集合管内流速度不宜超过管连接各分支管，集合管内流速度不宜超过3 36m/s6m/s。对于除尘系统，。对于除尘系统，集合管还能起初净化作用，但管底应设清除积灰的装置。集合管还能起初净化作用，但管底应设清除积灰的装置。n环状配管方式（对称性管网布置方式）。对于支管多喝复杂管网系环状配管方式（对称性管网布置方式）。对于支管多喝复杂管网系统，支管间压

45、力易于平衡，但会带来管路较长、系统阻力增加等问统，支管间压力易于平衡，但会带来管路较长、系统阻力增加等问题。题。管道布置的一般原则管道布置的一般原则o 管道敷设分明装和暗设，应尽量明装，以便检修；管道敷设分明装和暗设，应尽量明装，以便检修；o 管道应尽量集中成列，平行敷设，尽量沿墙或柱敷设；管道应尽量集中成列，平行敷设，尽量沿墙或柱敷设；o 管道与梁、柱、墙、设备及管道之间应留有足够距离，以管道与梁、柱、墙、设备及管道之间应留有足够距离，以满足施工、运行、检修和热胀冷缩的要求。满足施工、运行、检修和热胀冷缩的要求。一般间距不应小于100150mm，管道通过人行横道时，与地面净距不得小于2m，横

46、过公路时不应小于4.5m，横过铁路时于轨面净距不得小于6m；o 对于给水和供汽管道，水平敷设时应有一定的坡度，以便对于给水和供汽管道，水平敷设时应有一定的坡度，以便于放气、放水、疏水和防止积尘；于放气、放水、疏水和防止积尘；o 捕集含有剧毒、易燃、易爆物质的管道系统，其正压段一捕集含有剧毒、易燃、易爆物质的管道系统，其正压段一般不应穿过其他房间。穿过其他房间时，该段管道上不易般不应穿过其他房间。穿过其他房间时，该段管道上不易设法兰或阀门。设法兰或阀门。 除尘管道布置原则除尘管道布置原则o 除尘管道布置除应遵守以上原则外，还应满足以下要求：n 管道力求顺直，保证气流通畅。管道力求顺直，保证气流通

47、畅。n 当必须水平敷设时，要有足够的流速以防止积尘；对易当必须水平敷设时，要有足够的流速以防止积尘；对易产生积灰的管道，必须设置清灰孔。产生积灰的管道，必须设置清灰孔。n 为减轻风机磨损，特别当气体含尘浓度较高时（为减轻风机磨损，特别当气体含尘浓度较高时（3g/m3g/m3 3) )，应将净化装置设在风机的吸入段。应将净化装置设在风机的吸入段。n 分支管与水平管或倾斜主干管连接时，应从上部或侧面分支管与水平管或倾斜主干管连接时，应从上部或侧面接入。接入。n 三通管的夹角一般不大于三通管的夹角一般不大于3030。n 当有几个分支管汇合于同一主干管时，汇合点最好不设当有几个分支管汇合于同一主干管时

48、，汇合点最好不设在同一断面上在同一断面上n 输送气体中含磨蚀性强的粉尘时，在局部压力损失较大输送气体中含磨蚀性强的粉尘时，在局部压力损失较大的地方应采用防磨措施，并在设计中考虑到管件的检修的地方应采用防磨措施，并在设计中考虑到管件的检修方便。方便。高温烟气管道的设计高温烟气管道的设计o 管道布置应力求平直畅通、管道短、附件少且管道的气管道布置应力求平直畅通、管道短、附件少且管道的气密性要好；密性要好；o 高温烟气的热量应尽量充分利用；高温烟气的热量应尽量充分利用；o 经余热利用后的烟气温度一般仍很高，还应对管道进行经余热利用后的烟气温度一般仍很高，还应对管道进行保温处理，使管道壁面温度高于管内

49、气体露点温度的保温处理，使管道壁面温度高于管内气体露点温度的10102020，以防止内壁结露，在有人工作的地方保温层，以防止内壁结露，在有人工作的地方保温层外表面温度不得大于外表面温度不得大于60 60 ，以避免烫伤；，以避免烫伤；o 高温烟气管道必须考虑管道热膨胀补偿问题；高温烟气管道必须考虑管道热膨胀补偿问题；高温烟气管道的设计o 水平烟道烟气流向应和水平烟道的坡度相反，接近水平烟道烟气流向应和水平烟道的坡度相反，接近烟囱的水平烟道的坡度一般不小于烟囱的水平烟道的坡度一般不小于3 3；o 管道尽量采用地上敷设，但必须采用地下敷设时，管道尽量采用地上敷设，但必须采用地下敷设时，管道底部应高于

50、地下水位，并应考虑清灰、防水和管道底部应高于地下水位，并应考虑清灰、防水和排水措施；排水措施；o 在可能出现凝结水的管段及湿式除尘器后的管段和在可能出现凝结水的管段及湿式除尘器后的管段和风机下方，应安装排水装置；风机下方，应安装排水装置；o 管道系统中必须采取防爆措施。管道系统中必须采取防爆措施。高温烟气的冷却o 烟气体积流量减小。降低高温烟气的温度，会使烟气体积明显减小，从而可以减小净化设备和风机的规格，降低设备投资。 o 高温烟气冷却有利于气体的吸收和吸附处理。 o 高温烟气冷却有利于回收高温烟气中的热量，可以节省能源。 o 高温烟气冷却可提高净化系统的安全性。 高温烟气冷却形式o 直接冷

51、却n 吸风直接冷却 n 喷雾直接冷却 o 间接冷却 n 间接自然风冷n 间接机械风冷 n 间接水冷 低温烟气加热o 由于烟温过低，不利于烟气的抬升。 o 由于烟气中含湿量过高，会造成引风机腐蚀和扇叶沾灰，影响引风机的安全运行。 o 由于烟气中还含有少量的SO2，而此温度在烟气的露点以下，这样的烟气进入后续管道和烟囱，会对后续系统造成很大的腐蚀。 低温烟气加热形式o 热烟气间接加热 o 蒸汽加热 o 电加热 （二）管道和部件（二）管道和部件o 管道材料管道材料n 一般有砖、混凝土、炉渣石膏板、钢板、木板、石棉板、硬聚乙烯板等。n 连接需要移动风口的管道要有各种软管，如金属软管、塑料软管、橡胶管、

52、帆布管等。n 实际使用时应根据要求和就地取材的原则选用。n 由于钢板制作的管道具有坚固、耐用、造价低、易于制作安装等一系列优点，是最常用的管道材料o 常用的钢板有普通薄钢板和镀锌钢板两种。o 应根据气体性质，并考虑到适应强度的要求，选用不同厚度的钢板制作。（二）管道和部件（二）管道和部件o 管道断面形状选择管道断面形状选择n 有圆形和矩形两种。有圆形和矩形两种。n 在相同断面积时圆形管的压损小些，材料省些。在相同断面积时圆形管的压损小些，材料省些。n 矩形管道不仅有效断面积小，而且其四角的涡流是造成压矩形管道不仅有效断面积小，而且其四角的涡流是造成压力损失、噪声、振动的原因。力损失、噪声、振动

53、的原因。n 圆形管道较小时比较容易制作，便于保温。圆形管道较小时比较容易制作，便于保温。n 但圆形管道系统的放样、加工较矩形管道困难，布置时不但圆形管道系统的放样、加工较矩形管道困难，布置时不宜与建筑协调，明装时不易布置得美观。宜与建筑协调，明装时不易布置得美观。n 当管径较小，管内流速高时，大都采用圆形管道，如除尘当管径较小，管内流速高时，大都采用圆形管道，如除尘系统。系统。n 有关实验资料表明，输送高温烟气时矩形管道的强度较圆有关实验资料表明，输送高温烟气时矩形管道的强度较圆形管道高。而且，当管道断面尺寸大时，为了充分利用建形管道高。而且，当管道断面尺寸大时，为了充分利用建筑空间，有时也采

54、用矩形管道。筑空间，有时也采用矩形管道。（二）管道和部件（二）管道和部件o 管道连接n 管道系统大都采用焊接或法兰连接。管道系统大都采用焊接或法兰连接。n 为了保证法兰连接的密封性，法兰间应加衬垫，衬垫厚为了保证法兰连接的密封性，法兰间应加衬垫，衬垫厚度为度为3 35mm5mm，垫片应与法兰齐平，不得凸入管内。衬垫，垫片应与法兰齐平，不得凸入管内。衬垫材料随输送气体性质和温度而不同：材料随输送气体性质和温度而不同：o 输送气体温度不超过70的风管，采用浸过干性油的厚纸垫或浸过铅油的麻辫。o 除尘风管应采用橡胶垫或石棉绳。o 输送气体温度超过70 的风管，必须采用石棉厚纸或石棉绳。n 高温烟气管

55、道，为保证系统密闭性，尽量采用焊接方式。高温烟气管道，为保证系统密闭性，尽量采用焊接方式。以焊接为主的管道系统，应设置足够数量的法兰。穿过以焊接为主的管道系统，应设置足够数量的法兰。穿过墙壁或挡板的那段管道不宜有焊缝或法兰。墙壁或挡板的那段管道不宜有焊缝或法兰。（二）管道和部件（二）管道和部件o 排气筒设置n 净化系统的排气筒一般应高出周围建筑物3m。n 排气筒高度及排气速度和温度要有利于气体高空扩散稀释，排气筒顶部一般不设风帽。n 为防止雨水进入，可设置偏心弯头或排水口。（二）管道和部件（二）管道和部件o 管道系统部件管道系统部件o （1 1）异形管件）异形管件包括包括弯头、三通、变径管弯头

56、、三通、变径管等等n 异形管件产生的局部压力损失，在管道系统总压力损失异形管件产生的局部压力损失，在管道系统总压力损失中所占的比重比较大。中所占的比重比较大。n 为了减少系统的局部压力损失，异形管件的制作和安装为了减少系统的局部压力损失，异形管件的制作和安装应符合设计规范要求。应符合设计规范要求。n 弯管的曲率半径可按管径的弯管的曲率半径可按管径的1 11.51.5倍设计倍设计n 三通夹角宜采用三通夹角宜采用15-4515-45n 变径管的扩散角一般大于变径管的扩散角一般大于1515n 对于除尘系统，为防止含尘气流改向时对异形管件的磨对于除尘系统，为防止含尘气流改向时对异形管件的磨损，其弯头、

57、三通迎风面管壁厚度可按其管壁厚的损，其弯头、三通迎风面管壁厚度可按其管壁厚的1.51.52 2倍设计，也可采用耐磨材料衬垫。倍设计，也可采用耐磨材料衬垫。（二）管道和部件（二）管道和部件o （2 2）阀门）阀门n 按用途可分为调节阀门和启动阀门n 按其控制方式，可分为手动、电动、气动或远距离控制等o 手动阀门一般用于管网系统压力平衡调节o 电动阀门常用于风机启动、系统风量控制等。n 对于多分支管道系统，为合理调节各分支管压力平衡，应在各分支管上装设插板阀、蝶阀等调节阀门。（二）管道和部件（二）管道和部件o （3）测孔n 测孔用于测定风量、风压、温度、污染物浓度等n 为检测净化系统的排放和净化效

58、率，需在净化装置进出口设置测孔n 为测试风机性能参数，需在风机进出口设置测孔n 对于多分支管路，为调节管网压力平衡，需在各支管设置测孔n 测试断面选择在气流稳定的直管段，应尽可能设在异形测试断面选择在气流稳定的直管段，应尽可能设在异形管件后大于管件后大于4 4倍管径或异形管件前大于倍管径或异形管件前大于2 2倍管径的直管段倍管径的直管段上，以减少局部涡流的影响上，以减少局部涡流的影响n 对于水平安装的除尘管道，不宜在其底部设测孔，以免对于水平安装的除尘管道，不宜在其底部设测孔，以免管内积灰进入测试仪器，造成误差或引起堵塞。管内积灰进入测试仪器，造成误差或引起堵塞。（二）管道和部件（二）管道和部

59、件o （4 4）清灰孔）清灰孔n 除尘管道系统中容易产生涡流死角部位以及水平安装的管道端部，应设置清灰孔或人孔，以便于及时清灰，防止管道堵塞n 清灰孔的大小可视清灰方式而定，孔径一般为100300mmn 人孔孔径一般为600mmo （5 5）检修平台）检修平台n 在设有阀门、测孔、清灰孔、人孔等需要点检和维修的管件处，当操作人员于接近时，应设置检修操作平台。（二）管道和部件（二）管道和部件o （6 6）管道加固筋）管道加固筋n 直径较大的管道，在制作及安装过程中，为避免发生较大变形，必须设置管道加固筋，一般采用偏钢或型钢制作。n 对于圆形管道当管径700mm，壁厚500mm时，各面应做对角线凸

60、棱加固。（二）管道和部件（二）管道和部件o （7 7）管道支、吊架）管道支、吊架n 选用和设计支、吊架，必须考虑其强度和刚度，保证管网的稳定性，避免产生过大的弯曲应力，满足管道热位移和热补偿的要求。n 在安全可靠的前提下，尽量采用较简单的结构，以节省钢材，方便施工。（二）管道和部件（二）管道和部件o 管道热补偿管道热补偿n 高温烟气管道系统，当烟气及周围环境温度发生变化时，因管道的热胀冷缩而产生一定应力。当应力超过管道系统的承受极限时，就会造成破坏。o （1）管道热伸长计算、L=（T1-T2）L （mm）L管道由于温度变化引起的伸缩量，mm管材的线膨胀系数，对于普通碳素钢可取0.012mm/(