當前位置：
在進行通風管道系統設計計算前，必須首先確定各送（排）風點的位置和送（排）風量、管道系統和凈化設備的布置、風管材料等。除塵工程設計計算的目的是，確定各管段的管徑（或斷面尺寸）和壓力損失，保證系統達到要求的風量分配，并為風機選擇和繪制施工圖提供依據。
進行通風管道系統設計計算的方法有很多，如等壓損法、假定流速法和當量壓損法等。在一般的通風系統中用的最普遍的是等壓損法和假定流速法。
等壓損法是以單位長度風管有相等的壓力損失為前提的。在已知總作用壓力的情況下，將總壓力按風管長度平均分配給風管各部分，再根據各部分的風量和分配到的作用壓力確定風管尺寸。對于大的通風系統，可利用等壓損法進行支管的壓力平衡。
假定流速法是以風管內空氣流速作為控制指標，計算出風管的斷面尺寸和壓力損失，再對各環路的壓力損失進行調整，達到平衡。這是目前最常用的計算方法。
一、通風管道系統的設計計算步驟
1．繪制通風系統軸側圖（如圖1），對各管段進行編號，標注各管段的長度和風量。以風量和風速不變的風管為一管段。一般從距風機最遠的一段開始，由遠而近順序編號。管段長度按兩個管件中心線長度計算，不扣除管件（如彎頭、三通）本身的長度。
2．選擇合理的空氣流速。風管內的風速對系統的經濟性有較大影響。流速高、風管斷面小，材料消耗少，建造費用小；但是，系統壓力損失增大，動力消耗增加，有時還可能加速管道的磨損。流速低，壓力損失小，動力消耗少；但是風管斷面大，材料和建造費用增加。對除塵系統，流速過低會造成粉塵沉積，堵塞管道。因此必須進行全面的技術經濟比較，確定適當的經濟流速。根據經驗，對于一般的通風系統，其風速可按表1確定。對于除塵系統，防止粉塵在管道內沉積所需的最低風速可按表2確定。對于除塵器后的風管，風速可適當減小。
|
一般通風系統風管內的風速（m/s)（表1） |
||||
|
風管部位 |
生產廠房機械通風 |
民用及輔助建筑物 |
||
|
鋼板及塑料風管 |
磚及混凝土風管 |
自然通風 |
機械通風 |
|
|
干管 |
6-14 |
4-12 |
0.5-1.0 |
5-8 |
|
支管 |
2-8 |
2-6 |
0.5-0.7 |
2-5 |
|
除塵通風管道內最低空氣流速（m/s)（表2） |
|||||
|
粉塵性質 |
垂直管 |
水平管 |
粉塵性質 |
垂直管 |
水平管 |
|
粉狀的粘土和沙 |
11 |
13 |
鐵和鋼（屑） |
19 |
23 |
|
耐火泥 |
14 |
17 |
灰土、砂土 |
16 |
18 |
|
重礦物粉塵 |
14 |
16 |
鋸屑、樹屑 |
12 |
14 |
|
輕礦物粉塵 |
12 |
14 |
大塊干木屑 |
14 |
15 |
|
干型砂 |
11 |
13 |
干微塵 |
8 |
10 |
|
煤灰 |
10 |
12 |
染料粉塵 |
14-16 |
16-18 |
|
濕土（2%以下水分） |
15 |
18 |
大塊濕木屑 |
18 |
20 |
|
鐵和鋼（塵末） |
13 |
15 |
谷物粉塵 |
10 |
12 |
|
棉絮 |
8 |
10 |
麻（短纖維粉塵、雜質） |
8 |
12 |
|
水泥粉塵 |
8-12 |
18-22 |
|
|
|
3．根據各管段的風量和流速確定各管段的管徑（或斷面尺寸），計算各管段的磨擦和局部壓力損失。
確定管徑時，應盡可能采用《通風設計手冊》中表6-2表6-3中所列的通風管道統一規格，以利于工業化加工制作。
壓力損失計算應從最不利的環路（即距風機最遠的排風點）開始。
對于袋式除塵器和電除塵器后的風管，應把除塵器的漏風量及反吹風量計入。除塵器的漏風率見有關產品說明書，袋式除塵器的漏風率一般為5%左右。
4．對關聯管路進行壓力平衡計算。一般的通風系統要求兩支管的壓損差不超過15%，除塵系統要求兩支管的壓損差不超過10%，以保證各支管的風量達到設計要求。
當并聯支管的壓損差超過上述規定時，可用下述方法進行壓力平衡。
（1）調整支管管徑
這種方法是通過改變管徑，即改變支管的壓力損失，達到壓力平衡。調整后的管徑按下式計算：
D′=D（ΔP/ΔP′）0.225
式中:D′---調整后的管徑, m；
D --- 原設計的管徑, m；
ΔP --- 原設計的支管壓力損失，Pa；
ΔP′---為了壓力平衡，要求達到的支管壓力損失，Pa；
應當指出，采用本方法時不宜改變三通支管的管徑，可在三通支管上增設一節漸擴（縮）管，以免引起三通支管和直管局部壓力損失的變化。
（2）增大排風量
當兩支管的壓力損失相差不大時（例如在20%以內）可以不改變管徑，將壓力損失小的那段支管的流量適當增大，以達到壓力平衡。增大的排風量按下式計算：
L′=L（ΔP′/ΔP）0.5
式中:L′---調整后的排風量, m3/h；
L --- 原設計的排風量, m3/h；
ΔP --- 原設計的支管壓力損失，Pa；
ΔP′---為了壓力平衡，要求達到的支管壓力損失，Pa；
(3)增加支管壓力損失
閥門調節是最常用的一種增加局部壓力損失的方法，它是通過改變閥門的開度，來調節管道壓力損失的。應當指出，這種方法雖然簡單易行，不需嚴格計算，但是改變某一支管上的閥門位置，會影響整個系統的壓力分布。要經過反復調節，才能使各支管的風量分配達到設計要求。對于除塵系統還要防止在閥門附近積塵，引起管道堵塞。
5．計算系統總壓力損失
6．根據系統總壓力損失和總風量選擇風機。
【例1】有一通風除塵系統如圖1所示，風管全部用鋼板制作，管內輸送含有輕礦物粉塵的空氣，氣體溫度為常溫。各排風點的排風量和各管段的長度如圖1所示。該系統采用袋式除塵器進行排氣凈化，除塵器壓力損失ΔP=1200Pa。對該系統進行設計計算。
【解】首先對各管段進行編號。查除塵器樣本，除塵器的反吹風量為1740 m3/h，除塵器漏風率按10%考慮。因此管段6和7的風量。
L6=L7（800+1500+4000）×1.1+1740=8670 m3/h
查表6-10對于輕礦物粉塵，垂直管的最低風速v=12m/s,水平管的最低風速v=14m/s。
計算各管段的局部阻力系數：
管段1設備密閉罩ζ=1.0
支流三通(θ =30?) ζ=0.18
Σζ=1+0.2+0.18=1.38
管段5 除塵器入口處變徑管的局部壓力損失忽略不計 ζ= 0
管段6 除塵器出口漸縮管（а=20?)
ζ=0.1
90?彎頭(R=1.5D) 2個ζ=0.2×2=0.4
風機入口處變徑管的局部壓力損失忽略不計 ζ= 0
Σζ=0.1+0.4=0.5
管段7 風機出口 ζ=0.1（估算）
傘形風帽 (EQ \F(h, D0)=0.4) ζ= 0.7
Σζ=0.1+0.7=0.8
全部計算在表6-12匯總列出。
通風管道計算表
|
管 段 編 號 |
流量L[m3/h（m3/ s）] |
長度L（m） |
管徑D（mm） |
流速v（m/s） |
動壓(v2/2)ρ(Pa) |
局部 阻力 系數 Σζ |
局部壓力損失Z（Pa） |
單位長度摩檫壓力損失Rm(Pa/m) |
摩檫壓力損失Rwl (Pa) |
管段壓力損失Z+Rwl (Pa) |
備注 |
|
1 |
800（0.22） |
11 |
140 |
14 |
117.6 |
1.4 |
164.6 |
18 |
198 |
363 |
|
|
3 |
2300（0.64） |
5 |
240 |
14 |
117.6 |
0.2 |
24 |
12 |
60 |
84 |
|
|
5 |
6300（1.75） |
5 |
380 |
14 |
117.6 |
|
|
5.5 |
27.5 |
27.5 |
|
|
6 |
8670（2.4） |
4 |
500 |
12 |
86.4 |
0.5 |
43 |
3 |
12 |
55 |
|
|
7 |
8670（2.4） |
8 |
500 |
12 |
86.4 |
0.8 |
69 |
3 |
24 |
93 |
|
|
2 |
1500（0.42） |
6 |
180 |
16 |
153.6 |
0.72 |
111 |
20 |
120 |
231 |
壓力不平衡 |
|
4 |
4000（1.11） |
6 |
280 |
16 |
153.6 |
1.38 |
212 |
14 |
84 |
385 |
壓力不平衡 |
|
2 |
1500（0.42） |
6 |
170 |
21 |
264 |
0.72 |
190 |
35 |
210 |
400 |
|
|
4 |
4000（1.11） |
6 |
270 |
19.5 |
228 |
1.38 |
315 |
16 |
96 |
410 |
|
|
|
除塵器壓力損失1200Pa |
|
|
||||||||
對節點A進行壓力平衡計算
ΔP1=363Pa ΔP2=231Pa
EQ \F(ΔP1-ΔP2,ΔP2)=EQ \F(363-231,231)=57%＞10%
因該處壓力不平衡，改變管段的管徑，以增大損失
D2=D2（EQ \F(ΔP,ΔP′)）0.225=180(EQ \F(231,363))0.225
=162.5(mm)
取D2=170mm
經計算(見表6-12)ΔP′2=400Pa
EQ \F(ΔP′2-ΔP1,ΔP1)=EQ \F(400-363,363)≈10%
對節點B進行壓力平平衡計算
ΔP1+ΔP3=447P a ΔP4=385Pa
EQ \F((ΔP1+ΔP3)-ΔP4,ΔP4)=EQ \F(447-385,385)=16%＞10%
改變管段4的管徑，以增大壓力損失
D4=280（EQ \F(385,447)）0.225=270(mm)
經計算(見表6-12)P′4=411Pa
