一．风道水力计算方法
: h6 e% n; H, ?1 @) Q
( E- b5 l- M+ Y" [( `3 N风道的水力计算是在系统和设备布置、风管材料、各送、回风点的位置和风量均已确定的基础上进行的。
. s# w6 Y; t+ t E+ |' }3 x# g+ J风道水力计算方法比较多，如假定流速法、压损平均法、静压复得法等。对于低速送风系统大多采用假定流速法和压损平均法，而高速送风系统则采用静压复得法。+ |# h7 f9 y. [3 D U( R1 f
+ o; i5 ]# o4 r8 j
1．假定流速法 + l3 c7 E/ B& e
假定流速法也称为比摩阻法。这种方法是以风道内空气流速作为控制因素，先按技术经济要求选定风管的风速，再根据风管的风量确定风管的断面尺寸和阻力。这是低速送风系统目前最常用的一种计算方法。. ]9 z) s" h, R5 e5 d4 I" c
. G5 Z1 R- A: j
2．压损平均法
. ?* l) `, w1 k/ x压损平均法也称为当量阻力法。这种方法以单位管长压力损失相等为前提。在已知总作用压力的情况下，取最长的环路或压力损失最大的环路，将总的作用压力值按干管长度平均分配给环路的各个部分，再根据各部分的风量和所分配的压力损失值，确定风管的尺寸，并结合各环路间的压力损失的平衡进行调节，以保证各环路间压力损失的差值小于15%。一般建议的单位长度风管的摩擦压力损失值为0.8~1.5Pa/m。该方法适用于风机压头已定，以及进行分支管路压损平衡等场合。( B: B( e1 [. q; W9 F
/ K8 @- I, |6 c; {4 j3．静压复得法 $ U+ D8 u+ r2 c' {/ T; i/ p8 f
静压复得法的含义是，由于风管分支处风量的出流，使分支前后总风量有所减少，如果分支前后主风道断面变化不大，则风速必然下降。风速降低，则静压增加，利用这部分“复得”的静压来克服下一段主干管道的阻力，以确定管道尺寸，从而保持各分支前的静压都相等，这就是静压复得法。此方法适用于高速空调系统的水力计算。& `6 m4 h7 M1 t
0 H0 {1 ]+ Y) s
二．风道水力计算步骤 6 _, [" u' R( z3 K
# F9 A1 \; D# z4 H以假定流速法为例：
( k9 [1 ^- j4 z7 i. L7 R; V+ G1．确定空调系统风道形式，合理布置风道，并绘制风道系统轴测图，作为水力计算草图。
# j& O3 D+ _/ G, t9 r$ M) d2．在计算草图上进行管段编号，并标注管段的长度和风量。 6 ^: C; i! u# }5 E1 s
管段长度一般按两管件中心线长度计算，不扣除管件（如三通、弯头）本身的长度。
n9 G/ O0 e" a3 P; c3．选定系统最不利环路，一般指最远或局部阻力最多的环路。
4 R" B+ N( Q/ M; q' z4．选择合理的空气流速。 + |& P. A4 C; n5 A
: B% x3 D2 Q( S% l' J) i
风管内的空气流速可按下表确定。( ?" X# c: H' V5 ]( W6 |; V9 R
0 b! n. A6 V/ P f表8-3空调系统中的空气流速（m/s）
! W) c6 ^+ m; l8 c$ S2 o4 _
2 s9 P6 Z: L' X2 T# L/ h
9 n8 U# e4 [6 R8 C9 W0 [1 g. h1 ?" y2 b& J, {
5．根据给定风量和选定流速，逐段计算管道断面尺寸，然后根据选定了的风管断面尺寸和风量，计算出风道内实际流速。9 i6 p7 H3 T/ K/ F$ {
通过矩形风管的风量：G=3600abυ (m3/h)" R, `1 x4 D% p: @& `
式中：a，b—分别为风管断面净宽和净高，m。 . P5 \1 a3 S+ z/ z$ q
通过园形风管的风量：G=900πd2υ (m3/h)
8 _+ v0 ]6 O1 P( l式中：d—为圆形风管内径，m。
# G3 @7 i% F; B# b: F9 }. \ p% S, F9 b' c% s8 q
6．计算风管的沿程阻力 ' t" l7 T; s/ ^- }, x L/ t
根据风管的断面尺寸和实际流速，查阅查阅附录13或有关设计手册中《风管单位长度沿程压力损失计算表》求出单位长度摩擦阻力损失△py，再根据管长l，进一步求出管段的摩擦阻力损失。2 I% N: V/ o/ o3 g W/ I% H" s
7 B- \. B+ t e/ [+ a
7．计算各管段局部阻力 4 z0 H. v& c1 m( L3 T; k
按系统中的局部构件形式和实际流速υ，查阅附录14或有关设计手册中《局部阻力系数ζ计算表》取得局部阻力系数ζ值，再求出局部阻力损失。 , x/ Z7 ]: s3 {6 Y; J$ t8 |
+ G( n- B% M. t: r" O1 y: K
8．计算系统的总阻力，△P=∑（△pyl +△Pj）。 7 q" D0 M! r7 z) o3 T0 L6 n
9．检查并联管路的阻力平衡情况。 % ^) p. r7 M# r+ w3 S7 ?- Q
10．根据系统的总风量、总阻力选择风机。) a0 m0 f- w" `" i( k" N
+ t& r, M; W6 z( W! x
三．风道设计计算实例 ! i8 f/ w' z3 L, {& i: z i
' U$ h( \; l$ u1 `1 d; r% y0 y
某公共建筑直流式空调系统，如图所示。风道全部用镀锌钢板制作，表面粗糙度K=0.15mm。已知消声器阻力为50Pa，空调箱阻力为290 Pa，试确定该系统的风道断面尺寸及所需风机压头。
9 e# S8 W% y; K; r+ d2 b! r/ A8 t' H6 v- L: j! V
. q% u/ C% R- q! o6 l# _, B: B* U+ H: J& L4 @" N
图中：A.孔板送风口600×600；B.风量调节阀；C.消声器；D.防火调节法；E.空调器；F.进风格栅
5 `* W, @' n4 q) t' j
8 J1 x9 v; N' }/ e9 l2 `【解】
5 H H) S: s" Z+ h& J0 b
4 i- e9 M0 ~; a" b4 k# ]$ b m0 o1．绘制系统轴测图，并對各管段进行编号，标注管段长度和风量。
$ F' \0 v, x# i" c/ R2．选定最不利环路，逐段计算沿程压力损失和局部压力损失。本系统选定管段1—2—3—4—5—6为最不利环路。! \+ A6 Q/ R/ b% ~& O
3．列出管道水力计算表，并将各管段流量和长度按编号顺序填入计算表中。8 A' {8 g+ [) _3 `
4．分段进行管道水力计算,并将结果均列入计算表中。
1 Q* M$ ^ r/ x! K! |
# k8 G# I, P0 ~9 O管段1—2：风量1500m3/h，管段长l=9m3 F' [/ z, S, k$ p d; M- U( H$ n
沿程压力损失计算：初选水平支管空气流速为4m/s，风道断面面积为：: B4 i5 C' o# d g9 ^
F’=1500/(3600×4)=0.104m2$ z1 Z `9 E# Y- q
取矩形断面为320×320mm的标准风管，则实际断面积F=0.102m2，实际流速
+ \4 ?0 q( p3 _) U υ=1500/（3600×0.102）=4.08m/s根据流速4.08m/s，查附录13，得到单位长度摩擦阻力△py=0.7Pa/m,则管段1—2的沿程阻力： 5 l$ J) x0 ^/ _8 R
△Py=△py×l=0.7×9=6.3Pa
$ a- k% R8 u, u 局部压力损失计算：该管段存在局部阻力的部件有孔板送风口、连接孔板的渐扩管、多叶调节阀、弯头、渐缩管及直三通管。( w: { I* \% F% Z" [2 _+ v
孔板送风口：已知孔板面积为600×600mm，开孔率（即净孔面积比）为0.3，则孔板面风速为
+ N2 w; i) ^/ @9 l3 P υ=1500/（3600×0.6×0.6）=1.16m/s根据面风速1.16m/s和开孔率0.3，查附录14序号35，得孔板局部阻力系数ζ=13，故孔板的局部阻力
! m& R! o0 T) s L$ ^ △pj1=13×(1.2×1.162)/2=10.5Pa渐扩管：渐扩管的扩张角α=22.5°，查附录14序号4，得ζ=0.6，渐扩管的局部阻力
$ G) X( q( ^* {- O; U4 r( g/ V △pj2=0.9×(1.2×4.082)/2=5.99Pa多叶调节阀：根据三叶片及全开度，查附录14序号34，得ζ=0.25，多叶调节阀的局部阻力
( D( k* F" X2 A' N1 f! v1 [ △pj3=0.25×(1.2×4.082)/2=2.5Pa弯头：根据α=90°，R/b=1.0，查附录14序号9，得ζ=0.23，弯头的局部阻力 : x9 m* [3 _ F1 M4 C
△pj4=0.23×(1.2×4.082)/2=2.3Pa渐缩管：渐缩管的扩张角α=30°<45°,查附录14序号7，得ζ=0.1，渐缩管的局部阻力
5 ^0 z u s- L2 g! B! Z3 f △pj5=0.1×(1.2×4.082)/2=1Pa直三通管：根据直三通管的支管断面与干管断面之比为0.64，支管风量与总风量之比为0.5，查附录14序号19，得ζ=0.1，则直三通管的局部阻力
, N- y/ m* o* w1 f4 r& U( ~ △Pj6=0.1×(1.2×5.22)/2=1.6Pa （取三通入口处流速） # t3 h( k4 l# S& u: G
该管段局部阻力：△Pj=△pj1+△pj2+△pj3+△pj4+△pj5 +△Pj6
) H, w8 f; g- D: e =10.5+5.99+2.5+2.3+1+1.6+ e* @$ y& N4 x7 X
=23.89Pa该管段总阻力 ) u( v" W+ o6 v
△P1-2=△Py+△Pj=6.3+23.89=30.19Pa% N) U3 Y! P" E, Z) C: V
3 w6 H. ~% b& f$ f) J7 v( w3 t% @" [' n2 o, Q# o8 [3 j
管段2—3：风量3000m3/h，管段长l=5m，初选风速为5m/s。 沿程压力损失计算：! H" {1 j6 u! {% v- }6 Q
C/ B8 C( l: |) z+ B7 B
根据假定流速法及标准化管径，求得风管断面尺寸为320×500mm，实际流速为5.2m/s，查得单位长度摩擦阻力△py=0.8Pa/m,则管段2—3的沿程阻力 ; I5 P2 K3 z! m/ ?6 U" X, i
△Py=△py×l=0.8×5=4.0Pa
1 x1 K2 e8 n5 s" r6 a8 n% J局部压力损失计算：/ c8 s: [: q: e5 [4 N0 x
分叉三通：根据支管断面与总管断面之比为0.8，查附录14序号21，得ζ=0.28，则分叉三通管的局部阻力 % |9 E4 c6 Y G/ j
△Pj =0.28×(1.2×6.252)/2= 6.6Pa. （取总流流速） * O: Q% |5 b6 Y; O. x
该管段总阻力 △P2-3=△Py+△Pj=4.0+6.6=10.6Pa
$ L$ C# }( n) f* e( {; n1 m: C& r9 c) ]' z8 k9 A9 |0 m* x8 Y5 R
% v6 m# M. o% Y& o9 B2 x0 k, [, [
管段3—4：风量4500m3/h，管段长l=9m，初选风速为6m/s。 沿程压力损失计算：
1 q5 `; o$ D4 q6 S* H根据假定流速法及标准化管径，求得风管断面尺寸为400×500mm，实际流速为6.25m/s，查得单位长度摩擦阻力△py=0.96Pa/m,则管段3—4的沿程阻力
8 L6 p7 M. I. D: @+ N) b △Py=△py×l=0.96×9=8.64Pa局部压力损失计算：该管段存在局部阻力的部件有消声器、弯头、风量调节阀、软接头以及渐扩管。$ b% P6 U( b5 i. R# v
消声器：消声器的局部阻力给定为50Pa，即
, ?/ l' f0 a9 j △pj1= 50.0Pa2 G* @3 L0 H2 V. Q4 N, S( x
弯头：根据α=90°，R/b=1.0，a/b=0.8,查附录14序号10，得ζ=0.2，弯头的局部阻力
7 b7 k# v) a1 }9 o# G: `7 y* i △pj2=0.2×(1.2×6.252)/2=4.7Pa
. k3 q0 U1 e2 V3 a风量调节阀：根据三叶片及全开度，查附录14序号34，得ζ=0.25，风量调节阀的局部阻力
3 t) L; n! r7 E M- y0 H △pj3=0.25×(1.2×6.252)/2=5.9Pa软接头：因管径不变且很短，局部阻力忽略不计。 6 E% K3 t, U7 Q, G2 l
渐扩管：初选风机4—72—11NO4.5A，出口断面尺寸为315×360mm，故渐扩管为315×360mm~400×500mm，长度取为360mm，渐扩管的中心角α=22°，大小头断面之比为1.76查附录14序号3，得ζ=0.15，对应小头流速
& `+ m! J7 _- N/ C+ ^ υ=4500/（3600×0.315×0.36）=11m/s" `7 A2 a6 K# P _" k; z+ ^
渐扩管的局部阻力 △pj4=0.15×(1.2×112)/2=10.9Pa
% B8 H: m0 W6 L1 R( Z# P该管段局部阻力
; e9 n( W' n* i$ i$ w* Z2 M6 |1 m. K2 o △Pj=△pj1+△pj2+△pj3+△pj4 ) P' R5 ~* S& ]8 I& I) N( ?+ @
=50.0+4.7+5.9+10.9=71.5Pa
' a/ W% L7 @" [9 y2 v& ~9 P该管段总阻力 ; T$ b) }3 d' R. P) n
△P3-4=△Py+△Pj=8.64+71.5=80.14Pa管段4—5：: t7 z7 y, q9 }! p& b0 C
空调箱及其出口渐缩管合为一个局部阻力考虑，△Pj=290 Pa
3 x+ i, m# H- _- I, {该管段总阻力 ; Y, T# w5 ]: `% u! N) v$ B
△P4-5=△Pj=290Pa
% v& c- C R7 L) S
) y0 r" \& @1 W+ R/ m" T/ y; u! Q) n6 `, d0 @6 z* l, N
管段5—6：风量4500m3/h，管段长l=6m，初选风速为6m/s。 沿程压力损失计算：
5 R" i% W& o9 t9 A; g# H V; ^% M根据假定流速法及标准化管径，求得风管断面尺寸为400×500mm，实际流速为6.25m/s，查得单位长度摩擦阻力△py=0.96Pa/m,则管段5—6的沿程阻力 G# v w, Z: \, X; Y/ C
△Py=△py×l=0.96×6=5.76Pa
7 D1 ]. ^$ o# ?1 P; O7 o3 p局部压力损失计算：该管段存在局部阻力的部件有突然扩大、弯头（两个）、渐缩管以及进风格栅。! U* t h1 b: s
突然扩大：新风管入口与空调箱面积之比取为0.2，查附录14序号5，，得ζ=0.64，突然扩大的局部阻力 3 k( o" j1 r! @- x
2 U" ^. K- C) ~3 `) B$ c△pj1=0.64×(1.2×6.252)/2=15.1Pa弯头(两个)：
9 ~; y$ {) ^/ i G/ c9 p1 ]; o3 b5 `
根据α=90°，R/b=1.0，a/b=0.8,查附录14序号10，得ζ=0.20，弯头的局部阻力
: S7 a+ Y6 P$ ` △pj2=0.2×(1.2×6.252)/2=4.7Pa
! B/ y) C4 I# l/ E 2△pj2=4.7×2=9.4 Pa* i1 V8 M7 R: v0 g
渐缩管：断面从630×500mm单面收缩至400×500mm，取α=<45°,查附录14序号7，得ζ=0.1，对应小头流速
8 d6 w2 q" K# B) w( q0 }( i υ=6.25m/s 渐缩管的局部阻力
: ?' h$ p V0 k" W △pj3=0.1×(1.2×6.252)/2=2.36Pa
2 ^2 A. T8 R8 S进风格栅：进风格栅为固定百叶格栅，外形尺寸为630×500mm，有效通风面积系数为0.8，则固定百叶格栅有效通风面积为 ' e6 K# g& C: o4 |. ~: @) t
0.63×0.5×0.8=0.252m25 i S# _0 }0 r
其迎面风速为 4500/（3600×0.252）=5 m/s' c; {* e, e* f% x U: e
查附录14序号30，得ζ=0.9，对应面风速，固定百叶格栅的局部阻力
- ]1 R& k6 F" n: C △p4=0.9×(1.2×52)/2=13.5Pa
/ F. ?. G. q# Q8 n0 W- T该管段局部阻力
2 a, c/ l7 l/ E& m6 M' m0 g$ i
# T$ i7 [" B/ u7 m) `& { △Pj=△pj1+2△pj2+△pj3+△pj4 % V5 C! t, C' T% E" w+ B
=15.1+9.4+2.36+13.5 =40.36Pa! c; B! c4 {, d1 x: t
该管段总阻力 9 {% R, h" _" P; ]& Z& y4 M
△P5-6=△Py+△Pj=5.76+40.36=46.12Pa5．检查并联管路的阻力平衡 a3 L" W, F' Z1 v6 g
用同样的方法，进行并联管段7—3、8—2的水力计算，并将结果列入表中。 ; Q+ l( Y% @* U; y+ i1 O. Y ~
4 @2 S0 K4 ? E( n管段7—3：
) E* n* f; {% H; g2 l' _) V沿程压力损失 △Py=9.1 Pa
, B. c9 F- s9 u7 I5 @; P局部压力损失 △Pj=28.9 Pa5 T9 w! X% W/ S
该管段总阻力 △P7-3=△Py+△Pj=9.1+28.9=38Pa
, e( P6 m; q3 {) v2 x
' F& e) g! w X* D: D2 N, j
, p$ T4 r- H. }( t% C- S; I管段8—2：沿程压力损失 △Py=1.4 Pa
; l2 {3 {5 H: [4 F4 {* m% S! V局部压力损失 △Pj=25.8 Pa
- b( O; f6 |5 e该管段总阻力+ t; K/ k8 K; l/ c N! y, e7 ^4 x
△P8-2=△Py+△Pj=1.4+25.8=27.2Pa检查并联管路的阻力平衡：! K7 t4 P: ~# C+ w" Y' W
管段1—2的总阻力△P1-2=30.19Pa
: r2 ~: ]9 Y. l& e管段8—2的总阻力△P8-2=27.2Pa# v8 ^% _& b" l
（△P1-2-△P8-2）/△P1-2=（30.19-27.2）/30.19=9.9%<15% 管段1—2—3的总阻力△P1-2-3=△P1-2+△P2-3=30.19+10.6=40.79 Pa
; o, }( c4 K+ U$ j/ H管段7—3的总阻力△P7-3=38Pa% W3 m8 G# a7 a1 w' |" F- K' g, l) I
（△P1-2-3-△P7-3）/△P1-2-3=（40.79-38）/40.79=6.8%<15%
5 S/ F6 o4 {& l& U检查结果表明，两个并联管路的阻力平衡都满足设计要求。如果不满足要求的话，可以通过调整管径的方法使之达到平衡要求。9 c- A1 g) @+ M* |
" o0 F( U% p3 w& v- ^5．计算最不利环路阻力 △P=△P1-2+△P2-3+△P3-4+△P4-5 +△P5-64 N* _' z% A0 v9 x' S
=30.19+10.6+80.14+290+46.12" H/ v3 o: t& w- E0 j
=457.05 Pa
7 x- k( w& H4 a; o; ^本系统所需风机的压头应能克服457.05Pa阻力。
: y1 `0 F5 F0 a9 \$ f: d6 ?1 [- V
- O9 P, q2 }% x* H6 F( o; U四．风道压力损失估算法 ' U$ }, \$ o+ e4 W. T9 {
( I$ S& j& g0 |
对于一般的空调系统，风道压力损失值可按下式估算 $ F8 N8 @8 ^$ Q! {' p. ~3 V
△P=△pyl（1+k）+∑△ps (Pa)
! x9 X3 j) M+ o$ M9 S式中 △py—单位管长沿程压力损失，即单位管长摩擦阻力损失，Pa/ m。
8 b9 `. N6 h* ?1 sl—最不利环路总长度，即到最远送风口的送风管总长度加上到最远回风口的回风管总长度，m。
: O7 e8 |5 J! E X6 ]3 Ik—局部压力损失与沿程压力损失之比值：
/ P. e" b# [$ R. S! c* v弯头、三通等局部管件比较少时，取k =1.0~1.2； 6 h, t6 c5 _2 x; [. y
弯头、三通等局部管件比较多时，可取到k =3.0~5.0。
) H$ r4 D1 V/ Z! Q∑△ps—考虑到空气通过过滤器、喷水室（或表冷器）、加热器等空调装置的压力损失之和。
: |& z0 |; q4 N- ^表8-5给出了为空调系统推荐的送风机静压值，可供估算时参考：8-5送风机静压
7 J6 S0 Y. V* I' e0 `% G
8 H* C, K, c4 x U
, q% f* Z) L/ w5 P& m- K8 Y( l3 a+ p. p9 z) ~! m! B* m# i: w0 N$ r: |
& q) |, \/ J2 L. B/ s0 O* ?参考取值' ~! |9 ^0 Y" d7 |5 @- r
) v/ `9 D& \- v m; u D
0 B6 U" N* r, _7 U9 X
* X' F7 o2 j% c b: g% z* N8 t0 K
/ m4 s: R& }+ E. p8 _
7 A3 X# ~5 i5 [! t4 x |
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[前沿观察]污水处理工艺未来发展方向及其应![[专题]地下水环境监测与场调](data/attachment/block/7e/7e1fa705da6a9adb9ce03177247f05a2.jpg)
[专题]地下水环境监测与场调
基于碳源捕获及碳源改向的污水处理能源自给
分享：污水处理厂托管运营方案
专题：2021年度环保安全事故