通风管道系统的设计计算
通风管道的设计计算沈恒根
通风管道的水力计算
计算方法(假定流速法、压损平均法、静压复得法) ✓ 假定流速法（常用）
绘制通风或空调系统轴测图，对各管段进行编号，标注长度和风量。 确定合理的空气流速 根据各风管的风量和选择的流速确定各管段的断面尺寸，计算摩擦阻力
和局部阻力。 并联管路的阻力平衡。 计算系统的总阻力 选择风机
均匀送风管道的设计计算
✓ 原理
管道内的动压和静压的转化
✓ 实现的基本条件
➢ 保持各侧孔静压相等 ➢ 保持各侧孔流量系数相等 ➢ 增大出流角
✓ 计算方法
通风管道设计中的有关问题
系统划分、风管布置、风管选择和管道定型、管道材料和保温、进、 排风口和管道防爆及防火。
通风除尘系统的运行调节
✓ 风机风量的运行调节
工业通风
第6章 通风管道的设计计算 沈恒根
风管内空气流动的阻力 风管内空气流动的压力分布 通风管道的水力计算 均匀送风管道设计计算 通风管道设计中的有关问题 通风（除尘）系统的运行调节 气力输送系统的管道计算
风管内的空气阻力
沿程阻力（摩擦阻力） 局部阻力
风管内空气流动的压力分布
阀门调节 转速调节
✓ 变风量节能控制
风机可采用变频调速控制实现节能运行 在排(烟)风机进口前的风道内安装CO气体传感器，用于检测气流
中的CO气体浓度
气力输送系统的管道计算
ห้องสมุดไป่ตู้
通风管道的设计计算
（2）流量当量直径:
设某一圆型风管中的空气流量与矩形风管的空气流量 相等，并且单位长度的摩擦阻力也相等，则该圆型风管的
直径就称为此矩形风管的流量当量直径，以 D L表示。
DL
1.3
ab0.625 ab 0.25
注意：
或
a3b3 DL 1.275 ab
查用表图时必须对应使用流量和流量当量直径或流速
K r ——管壁粗糙度修正系数；
K ——管壁粗糙度，mm；
v——管内空气流速，m/s。
4、 矩形风管的摩擦阻力计算
当量直径：与矩形风管有相同单位长度摩擦阻力的原型风 管的直径。
（1）流速当量直径:
vA
A
vA = vB RmA=RmB
vB
水力半径由必须Pm相等41Rs
（1）皮托管
（2）Ｕ形压力计 Ｕ形压力计（也称为Ｕ形水柱计），
有垂直和倾斜两种类型，它们都是 由一内径相同、装有蒸馏水或酒精 的Ｕ形玻璃管与刻度尺所构成它的 测压原理是：Ｕ形管两侧液面承受 相同压力时，液面处于同一水平； 当两侧液面压力不同时，压力大的 一侧液面下降，另一侧液面上升， 从中间的标尺即可读出压差。
解：矩形风管内空气流速 v 1 5m/s 0.50.4
矩形风管的流速当量直径 D va 2 abb25 50 0 4 04 000 00 44 m4
根据流速和直径，查附录9，得 Rm00.6P 2 a /m
粗糙度修正系数 K r K 0 .2v 53 5 0 .2 51 .96
R m K r R m 0 1 .9 0 6 .6 1 2 .2 P 2 /m a
Kt2277332t
00.825
KBB10 .30 1 .9
B ——实际的大气压力，kPa。
通风管道的设计计算
通风管道的设计计算通风管道设计计算是指在建筑物内部或者外部进行通风系统设计时，需要对通风管道进行尺寸计算、流量计算、风速计算等，以确保通风系统的正常运行和效果。
下面将介绍通风管道设计计算所需的几个主要方面。
1.通风管道尺寸计算通风管道的尺寸计算主要包括直径或截面积的计算。
在进行尺寸计算时，需要考虑通风系统的需求和通风管道的承载能力。
通风系统的需求可以根据建筑物的使用功能、面积、人员数量等进行确定。
通风管道的承载能力则需要根据材料强度、工作条件等进行估算。
2.通风管道流量计算通风管道的流量计算是指根据通风系统的需求和通风管道的设计要求，计算通风系统所需的风量。
风量的计算常用的方法有经验法、代表法和计算法。
其中计算法是最常用和科学的方法，可以结合建筑物的特点、使用功能、温度、湿度等因素进行综合计算。
3.通风管道风速计算4.通风管道阻力计算5.通风管道材料选择通风管道的材料选择是根据通风系统的需求和通风管道的使用环境来确定的。
常见的通风管道材料有金属材料如镀锌钢板、不锈钢板等和非金属材料如塑料和玻璃钢等。
选择合适的材料有助于提高通风系统的运行效果和耐久性。
除了上述几个主要方面外，通风管道设计计算还需要考虑通风系统的布局、出入口的设置、噪声和振动控制等因素。
对于复杂的建筑物和大型的通风系统，可能还需要进行风洞实验和模拟计算来验证设计的合理性和准确性。
总之，通风管道设计计算是通风系统设计中不可忽视的重要环节，通过合理的计算可以确保通风系统的正常运行，提供良好的空气质量和舒适的环境。
通风管道系统的设计计算
通风管道系统的设计计算首先，通风管道系统的设计需要根据建筑物的用途和面积确定通风需求。
通风需求的计算通常基于建筑物的使用人数、通风目标、空气质量要求等因素。
其次，需要确定通风系统的工作参数，包括通风风量、通风速度和压力损失。
通风风量与通风需求密切相关，可以根据通风需求进行估算。
通风速度则根据通风风量和通风管道的截面积来计算。
压力损失与通风管道材料、直径、长度、弯头、分支等因素有关，可以通过计算或查表确定。
然后，根据通风系统的工作参数，选择合适的通风管道材料和规格。
通风管道材料常见的有金属材料如钢板、镀锌板、铁皮等以及非金属材料如塑料管、玻璃钢管等。
在选择时，需要考虑通风系统中的气流特性、耐腐蚀性、机械强度等因素。
接下来，需要进行管道系统的布置和分支计算。
通风管道系统应合理布置，避免管道的交叉和弯曲，减少阻力和压力损失。
分支计算时需要考虑分支管道的长度、直径和弯头数量，保证通风风量的平衡和均匀分布。
最后，进行管道系统的稳定性计算和支撑设计。
通风管道系统在运行过程中需要承受气流的冲击和压力变化，因此需要进行稳定性计算，确保管道系统的结构稳定和安全。
同时，还需要设计合适的支撑结构，保证管道的固定和支撑，防止因振动或外力导致的破坏。
综上所述，通风管道系统的设计计算是一个复杂的过程，需要考虑多个因素。
通过合理的设计和计算，可以确保通风系统的正常运行，提供良好的室内空气质量。
同时，还需要对通风管道系统的运行进行监测和维护，及时发现和解决问题，保持通风系统的稳定性和效率。
通风管道工程计算规则
通风管道工程计算规则工程量计算说明（一）、薄钢板通风管道制作与安装的有关说明：1。
整个通风系统设计采用渐缩管均匀送风者，圆形风管按平均直径，矩形风管按平均周长执行相应规格项目，其人工乘以系数2。
5。
2。
镀锌薄钢板风管项目中的板材是按镀锌薄钢板编制的，如设计要求不用镀锌薄钢板者，板材可以换算,其他不变。
3。
风管导流叶片不分单叶片和香蕉形双叶片均执行同一项目.4.如制作空气幕送风管时，按矩形风管平均周长执行相应风管规格项目，其人工乘以系数3,其余不变。
5。
薄钢板通风管道制作安装项目中，包括弯头、三通、变径管、天圆地方等管件及法兰、加固框和吊托支架的制作用工，但不包括过跨风管落地支架。
落地支架执行设备支架项目.6.薄钢板风管项目中的板材，如设计要求厚度不同者可以换算，但人工、机械不变。
7。
项目中的法兰垫料如设计要求使用材料品种不同者可以换算，但人工不变.使用泡沫塑料者每千克橡胶板换算为泡沫塑料0。
125kg；使用闭孔乳胶海绵者每千克橡胶板换算为闭孔乳胶海绵0。
5kg。
（二）、净化通风管道制作安装的有关说明：1.净化通风管道制作安装子目中包括弯头、三通、变径管、天圆地方等管件及法兰、加固框和吊托支架,不包括过跨风管落地支架。
落地支架执行设备支架项目.2。
净化风管子目中的板材，如设计厚度不同者可以换算,人工、机械不变.3。
圆形风管执行矩形风管有关项目。
4.风管涂密封胶是按全部口缝外表面涂抹考虑的，如设计要求口缝不涂抹而只在法兰处涂抹者，每10m2风管应减去密封胶1.5kg和人工0。
37工日。
5.风管项目中，型钢未包括镀锌费，如设计要求镀锌时，另加镀锌费。
6.净化通风管道制作安装定额按空气洁净度100000级编制的。
（三)、不锈钢板通风管道制作安装的有关说明：1。
矩形风管执行圆形风管有关项目.2。
不锈钢吊托支架使用本章的项目。
3。
风管凡以电焊考虑的项目，如需使用手工氩弧焊者，其人工乘以系数1.238，材料乘以系数1.163，机械乘以系数1.673。
第6章 风管设计计算
薄钢板或镀锌薄钢板 Kr — 管 壁 粗 糙 度 修 正 系 数 ；
K — 管壁粗糙度； v — 管内空气流速。
矿渣石膏板
矿渣混凝土板 胶合板 砖砌体 混凝土 木板
1.0
1.5 1.0 3～ 6 1～ 3 0.2～1.0
例：有一通风系统，采用薄钢板圆形风管(Δ＝0.15mm)，已 知风量L＝3600m3/h(1m3/s)。管径D＝300mm，空气温度t＝30℃， 求风管管内空气流速和单位长度摩擦阻力。 解：查图，得v＝14m/s，Rm0＝7.7Pa/m。 查图6-2得，Kt＝0.97。 Rm＝KtRm0＝0.97×7.7＝7.47Pa/m
14 14 14 12 12 14
117.6 117.6 117.6 86.4 86.4 117.6
1.37 -0.05 0.61 0.47 0.6 0.61
161.1 -5.9 71.7 40.6 51.8 71.7
12.5 12 5.5 4.5 4.5 18
137.5 60 27.5 18 36 108
• 合流三通
v3F3
v3F3
F1+F2=F3 α=30°
v3F3
F1+F2>F3 F1=F3 α=30°
F1+F2>F3 F1=F3 α=30°
附录10 教材P244~249
如何查询局部阻力系数？
• 例1 有一合流三通，如图所示，已知 L1＝1.17m3/s(4200m3/h)，D1＝500mm，v1＝5.96m/s L2＝0.78m3/s(2800m3/h)，D2＝250mm，v2＝15.9m/s L3＝1.94m3/s(7000m3/h)，D3＝560mm，v3＝7.9m/s 分支管中心夹角α＝30°。求此三通的局部阻力。
通风管道尺寸计算
通风管道尺寸计算
通风管道尺寸的计算通常涉及以下因素:
1. 通风量和阻力要求:根据通风设备的通风量和通风管道的阻
力要求,来确定通风管道的尺寸。
2. 材料质量:通风管道材料的质量和强度会影响管道的尺寸和
流速。
通常使用的材料有不锈钢、铜、铝等。
3. 安装和使用环境:通风管道的尺寸还要考虑安装和使用环境。
例如,在寒冷的地区,通风管道可能需要附加保温措施,以延长其使用寿命。
基于这些因素,以下是通风管道尺寸的一般计算步骤:
1. 确定通风量:根据通风设备的铭牌数据和通风管道的阻力要求,计算通风管道所需的通风量。
公式为:通风量 = (4.184 * 风速) * 管道直径。
其中,风速是指空气的每秒流动速度,管道直径是指通风管道的直径。
2. 确定管道长度:根据通风量和通风管道阻力要求,确定管道的长度。
通常,管道长度应考虑安装和使用环境的限制。
3. 确定管道直径:根据通风量和通风管道阻力要求,确定管道的直径。
公式为:管道直径 = (通风量 / (
4.184 *风速)) * 风速。
其中,通风量是指每秒所需的通风量,风速是指空气的每秒流动速度。
4. 确定管道长度和宽度:根据计算得到的长度和直径,计算出管道的长度和宽度。
5. 确定通风管道的壁厚:根据管道材料和安装要求,确定通风管
道的壁厚。
6. 根据壁厚和其他要求进行设计:根据设计和安装要求,对通风管道进行设计,包括管道的布局、材料选择和尺寸确定等。
以上是通风管道尺寸计算的一般步骤,具体计算方法可能会因环境条件、设备要求等因素而有所不同。
通风管道的计算规则
通风管道的计算规则
首先，通风管道的计算需要确定通风系统的风量，即单位时间内通过管道的空气体积。
风量的计算可以根据通风目标来确定，比如为了满足建筑物的室内空气质量要求，可以根据建筑物的使用面积、人数和空气变化率等参数来计算所需的风量。
其次，通风管道的计算还需要确定风速，即空气在管道内的流速。
风速的选择通常根据通风系统的要求和管道的尺寸来确定，一般情况下，低速风道适用于室内通风系统，而高速风道适用于工业通风系统。
另外，通风管道的计算还需要考虑管道的材料选择和热损失的影响。
管道的材料通常选择耐腐蚀、阻燃和隔热性能较好的材料。
此外，管道的热损失会导致能量浪费，因此需要考虑采取绝热措施来减小热损失。
最后，通风管道的计算还需要考虑管道的布局和连接方式。
通风管道可以采取直线布局、弯管布局和分支布局等不同方式。
合理的布局和连接方式可以减少管道的阻力和能耗，并确保通风系统的正常运行。
综上所述，通风管道的计算规则主要包括确定风量和风速、考虑管道阻力和材料选择、以及合理的布局和连接方式。
通过合理的计算和设计，可以提高通风系统的效率和舒适性，实现室内空气的良好循环。
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Pm
1
4Rs
v2 l
2
（1）圆形风管的沿程阻力计算
F Rs X
对于圆形截面风管，其阻力由下式计算：
Pm
1
D
v2
l
2
单位长度的摩擦阻力又称比摩阻。对于圆形风管，由上式可知 其比摩阻为：
RmPm/l
v2
D2
（8-5）
摩擦阻力系数λ与管内流态和风管管壁的粗糙度K/D有关
f(Re， K/D )
图8-1 摩擦阻力系数λ随雷诺数和相对粗糙度的变化
设有图8-10所示的通风系统，空气进出口都有局部阻力。 分析该系统风管内的压力分布。
8.3 通风管道的水力计算
8.3.1 风道设计的内容及原则 风道的水利计算分设计计算和校核计算两类。
风道设计时必须遵循以下的原则： （1）系统要简洁、灵活、可靠；便于安装、调节、控制与维修。 （2）断面尺寸要标准化。 （3）断面形状要与建筑结构相配合，使其完美统一。
Rm(Pa/m)
2）用流量当量直径求矩形风管单位长度摩擦阻力。 矩形风道的流量当量直径
ab 0.625
D L
1.3
a
b
0.25
200
空气量m3/s
0.4 ×0.50.625 1.3 0.4 0.5 0.25
0.447 m
1.0
由L=1m3/S、DL=487mm
查图2-3-1得Rm0=0.61Pa/m Rm=1.96×0.61=1.2 Pa/m
通风除尘管道
如图，在风机4的动力作用下，排风罩（或排风口）1将室 内污染空气吸入，经管道2送入净化设备3，经净化处理达到规 定的排放标准后，通过风帽5排到室外大气中。
室外大气
1 排风罩
5 风帽
2 风管
1 排风罩
有害气体
3 净化设备
4 风机
空调送风系统
如图，在风机3的动力作用下，室外空气进入新风口1， 经进气处理设备2处理后达到 卫生标准或工艺要求后，由风 管4输送并分配到各送风口5 ，由风口送入室内。
8.2 风管内的压力分布
空气在风管中流动时，由于风管阻力和流速变化，空气的 压力是不断变化的。研究风管内压力的分布规律，有助于我们 正确设计通风和空调系统并使之经济合理、安全可靠的运行。
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。
8.2.1 动压、静压和全压
根据能量守恒定律，可以写出空气在管道内流动 时不同断面间的能量方程（伯努利方程）。
[例8-2]
有一表面光滑的砖砌风道（K=3mm），横断面尺寸为
500mm× 400mm,流量L=1m3/s(3600m3/h)，求单位
长度摩阻力。 [解] 矩道风道内空气流速 1）根据矩形风管的流速当量直径Dv和实际流速V，求矩形 风管的单位长度摩擦阻力。
VL 1 5m/s ab 0.50.4
D Va 2 a b b25 0 5 0 0 0 4 0 4 0 0 04 4 4 m m
确定风管断面尺寸时，采用通风管道统一规格。
袋式除尘器和静电除尘器后风管内的风量应把漏风量和 反吹风量计人。在正常运行条件下，除尘器的漏风率应不 大于5％
（5）计算系统的总阻力
（6）选择风机
假定流速法的特点是，先按技术经济要求选定风管的流 速，再根据风管的风量确定风管的断面尺寸和阻力。
假定流速法的计算步骤和方法如下，
1．绘制通风或空调系统轴测图，对各管段进行编号，标 注长度和风量。
管段长度一般按两管件间中心线长度计算，不扣除管件 (如三通、弯头)本身的长度。
➢ 分类：包括通风除尘管道、空调管道等。
➢ 作用：把通风进风口、空气的热、湿及净化处理设备、送(排)风 口、部件和风机连成一个整体，使之有效运转。
➢ 设计内容：风管及其部件的布置；管径的确定；管内气体流动时 能量损耗的计算；风机和电动机功率的选择。
➢ 设计目标：在满足工艺设计要求和保证使用效果的前提下，合理 地组织空气流动，使系统的初投资和日常运行维护费用最优。
❖ 圆形风管Rs´和矩形风管的水力半径Rs“必须相等。 ❖ 圆形风管的水力半径
Rs´=D/4 ❖ 矩形风管的水力半径
Rs"=ab/2（a+b） ❖ Rs´= Rs=D/4= ab/2（a+b） ❖ D= ab/2（a+b）=Dv
❖ Dv称为边长为a×b 的矩形风管的流速当量直径。如 果矩形风管内的流速与管径为Dv ，的圆形风管内的流 速相同，两者的单位长度摩擦阻力也相等。因此，根 据矩形风管的流速当量直径Dv 和实际流速v，由附录 查得的Rm 。即为矩形风管的单位长度摩擦阻力。
有关过渡区的摩擦阻力系数计算公式很多，一般采用适用三个区 的柯氏公式来计算。它以一定的实验资料作为基础，美国、日本、 德国的一些暖通手册中广泛采用。我国编制的《全国通用通风管道 计算表》也采用该公式：
12lg3.7KD 1R2.5e1
（8-7）
为了避免繁琐的计算，可根据公式（8-5）和式（8-7）制成 各种形式的表格或线算图。附录4所示的通风管道单位长度摩擦阻 力线算图，可供计算管道阻力时使用。运用线算图或计算表，只要 已知流量、管径、流速、阻力四个参数中的任意两个，即可求得其 余两个参数。
2．确定合理的空气流速
风管内的空气流速对通风、空调系统的经济性有较大 的影响。流速高，风管断面小，材料耗用少，建造费用 小，但是系统的阻力大，动力消耗增大，运用费用增加。 对除尘系统会增加设备和管道的摩损，对空调系统会增 加噪声。
3. 管道压力损失计算
阻力计算应从最不利环路开始
根据各风管的风量和选择的流速确定各管段的断面尺寸， 计算摩擦阻力和局部阻力。
P j11 2 2 Z 1g P j22 2 2 Z 2g P 1 21
Pj112 2Pj222 2P 12
2
Z2
Z1
我们可以利用上式对任一通风空调系统的压力分布进行分析
8.2.2 风管内空气压力的分布
把一套通风除尘系统内气流的动压、静压和全压的变化表 示在以相对压力为纵坐标的坐标图上，就称为通风除尘系统的压 力分布图。
几种常见的局部阻力产生的类型： １、突变
２、渐变
３、转弯处
４、分岔与会合
1
2
θ2
θ3
3
１ ３
θ1 θ2
２
（2） 三通 图8-4 三通支管和干管的连接
（3）弯管
图8-5 圆形风管弯头 （4） 管道进出口
图8-6 矩形风管弯头
图8-7 设有 导流片的直 角弯头
图8-8 风管进出口阻力
（5） 管道和风机的连接 图8-9 风机进出口管道连接
由V=5m/s、Dv=444mm查图得Rm0=0.62Pa/m
粗糙度修正系数
K t K V 0 .2 5 3 5 0 .2 5 1 . 9 6
R m K tR m0 1 .9 6 0 .6 2 1 .2 2 P a / m
空气量m3/s
200
1.0
0.01 0.1
0.62
100
1）密度和粘度的修正
R mR m 0(
0)0 .9(1
)0 .1
0
2）空气温度和大气压力的修正 RmKtKBRm0
Kt
273200.825
273t
KB(B10.3)10.9
3）管壁粗糙度的修正
RmKrRm0
[例8-1]
有一通风系统，采用薄钢板圆形风管（ K = 0.15 mm），已 知风量L＝3600 m2/h（1 m3/s）。管径D＝300 mm，空气温 度t＝30℃。求风管管内空气流速和单位长度摩擦阻力。
流体经过这些管件时，由于边壁或流量的变化，均匀流在这一 局部地区遭到破坏，引起流速的大小，方向或分布的变化，或者气 流的合流与分流，使得气流中出现涡流区，由此产生了局部损失。
多数局部阻力的计算还不能从理论上解决，必须借助于由实验 得来的经验公式或系数。局部阻力一般按下面公式确定：
Z ζ υ2ρ 2
第8章通风管道系统的设计计算
8.0 概述 8.1 风管内气体流动的流态和阻力 8.2 风管内的压力分布 8.3 通风管道的水力计算 8.4 均匀送风管道设计计算 8.5 通风管道设计中的常见问题及其处理措施 8.6 气力输送系统的管道设计计算
8.0 概 述
➢ 定义：把符合卫生标准的新鲜空气输送到室内各需要地点，把室 内局部地区或设备散发的污浊、有害气体直接排送到室外或经净化 处理后排送到室外的管道。
解：查附录4，得υ＝14 m/s， R m 0＝7.68 Pa/m
查图8-2得， K t
=0.97
RmKtRm0 =0.97×7.68 Pa/m=7.45 Pa/m
2. 矩形风管的沿程阻力计算
《全国通用通风管道计算表》和附录4的线算图是按圆形风 管得出的，在进行矩形风管的摩擦阻力计算时，需要把矩形风管 断面尺寸折算成与之相当的圆形风管直径，即当量直径，再由此 求得矩形风管的单位长度摩擦阻力。
在有的情况下， 风机的风量、风压已经确定，要 由此去确定风管的管径。
风管水力计算方法有假定流速法、压损平均法和静 压复得法等几种， 目前常用的是假定流速法。
8.3.3 风道设计的步骤 假定流速法风管水力计算的步骤。 （1）绘制通风或空调系统轴测图 （2）确定合理的空气流速 （3）根据各管段的风量和选择的流速确定各管段的断面 尺寸，计算最不利环路的摩擦阻力和局部阻力 （4）并联管路的阻力计算
Re
ห้องสมุดไป่ตู้
V
D
8.1.2 风管内空气流动的阻力
产生阻力的原因： 空气在风管内流动之所以产生阻力是因为空气是具有粘滞性
的实际流体，在运动过程中要克服内部相对运动出现的摩擦 阻力以及风管材料内表面的粗糙程度对气体的阻滞作用和扰 动作用。 阻力的分类：摩擦阻力或沿程阻力；局部阻力