管道直径设计计算步骤.docx

1、管道直径设计计算步骤管道直径设计计算步骤以假定流速法为例，其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。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。 流速低，阻力小，动力消耗少；但是风管断面大，材料和建造费用大，风管占 用的空间也增大。对除尘系统流速过低会使粉尘沉积堵塞管道。因此，必须通 过全面的技

2、术经济比较选定合理的流速。根据经验总结，风管内的空气流速可 按表 6-2-1、表 6-2-2及表 6-2-3确定。除尘器后风管内的流速可比表 6-2-3 中的数值 适当减小。表 6-2-1 一般通风系统中常用空气流速（ m/s ）支室内 xx 空干管管进风口回风口气入口 62 1.52.55.5薄钢 1483.53.5工业建筑机 6.5 板、混凝土械通讯421.5 2.0砖等561263.03.0工业辅助及 民用建筑0.50.50.2 0.7自然通风 1.01.0 类别机械通风 585224 风管材料表 6-2-2 空调系统低速风管内的空气流速部位 新风 xx总管和总干管无送、回风口的支管有送

3、、回风口的支管频率为 1000Hz时室内允许声压级（ dB） 603.5 4.04.0 4.55.0 6.06.0 8.06.0 8.07.0 12.03.0 4.05.0 7.06.0 8.02.03.03.0 5.03.0 6.0表 6-2-3 除尘风管的最小风速（ m/s） 粉尘类别粉尘名称 干锯末、小刨屑、纺织尘 木屑、刨花 干燥粗刨花、大块干木屑 潮湿粗刨花、大块湿木屑 棉絮 xx 石棉粉尘 耐火材料粉尘 粘土 石灰石 水泥 湿土（含水 2%以下） 重矿物粉尘 轻矿物粉尘 灰土、砂尘 干细型砂 xx、xx 粉 钢铁粉尘 钢铁屑 铅尘轻质干粉尘（木工磨床粉尘、烟草灰）煤尘焦炭粉尘 谷物

4、粉尘垂直风管1012141881112141314121514121617151319208111410 水平风管 1812 纤维粉尘矿物粉尘金属粉尘其它粉尘3根据各风管的风量和选择的流速，按式( 6-2-1)计算各管段的断面尺 寸，并计算摩擦阻力和局部阻力。确定风管断面尺寸时，应采用规范统一规定的通风管道规格，以利于工业 化加工制作。风管断面尺寸确定后，应按管内实际流速计算阻力。阻力计算应 从最不利环路(即阻力最大的环路)开始。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入。在正常运行条件下，除尘器的漏风率应不大于 5。4并联管路的阻力平衡调节为了保证各送、排风点达到预期的风量

5、，两并联支管的阻力必须保持平 衡。对一般的通风系统，两支管的阻力差应不超过 15，除尘系统应不超过10。若超过上述规定，可采用下述方法调节其阻力平衡。(1)调整支管管径这种方法是通过改变支管管径改变支管的阻力，达到阻力平衡。调整后的 管径按下式计算：(6-2-2)式中 D调整后的管径， mm；D 原设计的管径， mm ；P原设计的支管阻力， Pa； P要求达到的支管阻力， Pa。应当指出，采用本方法时，不宜改变三通的支管直径，可在三通支管上先 增设一节渐扩(缩)管，以免引起三通局部阻力的变化。(2)增大风量 当两支管的阻力相差不大时，例如在 20%以内，可不改变支管管径，将阻 力小的那段支管的

6、流量适当加大，达到阻力平衡。增大后的风量按下式计算：( 6-2-3)式中 L调整后的支管风量， m3/h ；L 原设计的支管风量， m3/h 。采用本方法会引起后面干管内的流量相应增大，阻力也随之增大；同时风 机的风量和风压也会相应增大。( 3)阀门调节 通过改变阀门开度，调节管道阻力，从理论上讲是一种最简单易行的方 法。必须指出，对一个多支管的通风空调系统进行实际调试，是一项复杂的技 术工作。必须进行反复的调整、测试才能完成，达到预期的流量分配。 5计算系统的总阻力。通风管道的计算一例上胶机通风管道直径为 500毫米，所配风机功率 3 千瓦，风量为 5300立方 米/每小时。现在根据经验数据

7、核算如下：本文所用符号：-空气密度，可选 1.2；Q-流量(h/m3)；-流速(m/s)；r-管道半径 (m)；D-管 道直径(m)；P-压力(Pa)；R-沿程摩擦阻力 (Pa)；L-管道长度(m)； -开平方；风机 效率取 0.79-0.82；传动效率取 0.95-1；空气与管道摩擦系数。风量的由来上胶机房，长宽高 =11.6*8.6*9（立方米） =897.84 立方米。按照常规，选用抽风机的流量应为 5.5 倍的机房容量，即 5.5*897.84=4938 立方米，取 5000立方米/小时，即在 11 分钟内室内空气会更新完毕一次，何况在上 胶区域上方装有吸尘罩，主要是排除飞溅的上胶液体

8、颗粒。二风机选型4-72-xC系列风机具有高效率、噪声低、压力曲线平稳、使用范围广等特 点，主要用于厂矿企业、体育馆、歌剧院、地下室、大小宾馆、酒楼、商场及 大型建筑的室内通风换气，降温除尘等用途，也可以与其他各类机械设备配套 作气体循环使用。输送的介质为空气和其它不自燃、对人体无害、无腐蚀性气 体；采用防爆电动机，可作为易燃挥发性气体的通风换气用，气体温度 80 ，气体内不允许有粘性物质，尘土及固体杂质 150mg/m3。为此，初步选用 4-72C 离心式通风机 3.6C-3KW-2R型号： 4-72机号： 3.6C流量： 5300 m3/h全压： 1300 pa（中压风机）功率： 3kw电

9、机：防爆型三相异步电动机，型号：YB2-100L-2【离心式风机根据其所能产生风压的大小，可分为低压 （ 1000Pa,一般用于输送空气和有害气体 ）、中压 （1000-2000Pa,用 于输送含尘气流 ）和高压 （2000Pa，通常用于加热炉鼓风 ）三 种。】三管道直径的估算流量一般为生产现场任务所决定，而合理的流速则应根据经济权衡决定， 一般气体为 1030m/s。注：一般情况下国家标准的风管风速取值范围为 V=68m/s （公司计算标准的 风管风速取值范围为 V=812m/s）风量 V=5300 m3/h3/s=1.472 m3/s;取风速 u=8m/s.则有管径D=V/（0.785u）

10、2=1.472/（0.785*8）2=0.484m=484mm.实际管径 500 毫米。（根据经验，部分通风管线的风量计算参考值类型规格（ mm）排风量 m3/h圆形风管 160578.76200904.32.72.28)可见，我们的数据与经验参考值非常接近。四电机功率的复核管道总长约 10 米，三个弯头，一个三通。在忽略自然风压时，风机 (实际 )以克服通风管网阻力 hR和风机出口动能损 失 hv ，即通风机全压 Ht=hR+hV,* # R3 l0 d5 D# I6 o4 k1 & A克服管网通风阻力的风压称为通风机的静压 HS， $ T t2 k; j6 l# x% w+ HS=hR因此

11、 Ht=HS+hV4.1 计算每米管道的沿程摩擦阻力：R=(/D)*( 2* /2)。主管直径 D =500毫米=0.5米，辅管直径毫米 =0.248米 (实测值)。(为了减少阻力，通风管道的卫生学要求如下： 管道不宜太长，在可能条件下；管径要粗，式样以圆形为佳。 管道内 壁要光滑。 管道内最适宜的风速，接近通风机处为 12-18m/s，出口处为 4- 8m/s。 管道的弯头要尽量少，两个弯头的距离要大些。当两个弯头的距离为 管径的 3 倍时，阻力大约增加 80；若为 5 倍时，则仅增加 30。 弯头弯 曲的角度要尽量呈弧形。如弯曲半径等于管直径或为 2 倍时，阻力增加 20； 若为 4-5倍

12、时，阻力增加 15；大于 6倍时，阻力几乎不增加。 分支管的半 径不得小于主管半径的。 分支管与主干管的中心夹角度尽量小，一般不超过30 度，渐扩管中心角不超过 45 度 管道尽量直立或倾斜放置，设置清扫口， 连接部分应严密不漏气，并便于检修。 管道所用材料应具有导热性小、保 温，耐腐蚀；耐火等性能。)由于因此，管道直径配比满足以上要求。注意尽量使分支管道与主干道夹 角偏小，而不是直角。R=( /D)*( 2* /2)*10=12PaR1=( / d)*( 2* /2)*2=6Pa4.2、计算 500mm 弯头摩阻，设弯头为 90 度，且半径等于 500mm,查表得0.23：R2=*(2* /

13、2)*3=27Pa计算 200mm 弯头摩阻，设弯头为 90度，且半径等于 200mm,查表得0.23：R3=*(2* /2)*1=9Pa4.3、总静压：Hs=12+6+27+9=54P，a 给静压再乘以安全系数54*1.2=65Pa因此，风机全压 ht=hs+hv=65+1300=1365 Pa4.4 风机所需功率 P(KW)计算公式为 P=Q*p/(3600*1000* 0* )1 j/ u2 w4 4 & _Q风量， m3/h ；1 e5 q* S6 x/ X6 I6 Wp风机的全风压， Pa；7 Q& m, G/ W) _ F) e6 C- g0风机的内效率，一般取 0.750.85，

14、小风机取低值、大风机取高值 # + C,T9 - E% ?2 1机械效率，1、风机与电机直联取 1；2、联轴器联接取 0.950.98；3、用三角皮带联接取 0.90.95；4、用平皮带传动取 0.85将 Q =5300 m3/h ；p=1365 Pa ; 0=0.8;1=0.92代入，得P=5300*1354/( 3600*1000*0.8*0.92 )=2.72 千瓦。说明电机功率 3 千瓦已经足够。讨论假如要要增加吸力，就要提高风速，风速的平方与风压成正比，也就是与 电机总功率成正比。如要将风速提高到 12 米/秒，保持流量不变，则所需的电 机功率为：千瓦。加大电机功率势必增加能耗，同时

15、会给管路带来大的负担，使得系统欠稳 定。按照每天工作 4 小时计，所增加的电机功率 2 千瓦的能耗为 8 度电，按照 每度电 1 元计，就是 8 元/天。一年的电费是： 12*30*8=2880 元，5 年的额外电 费就是 2880*5=14400 元。因此，从投资成本角度考虑，不建议更换较大功率电 机。何况更换后，流量并未明显增大。但有一个办法就是在电机功率不变情况下，仅仅将抽风机规格变大，从而使流量显著提高。譬如，将机号由 3.6C改为6C,电机功率仍然为 3 千瓦，但型号变为 Y100L-4.即由原先的 2 极电机变为 4 极。这样，流量最大可达到 11500 立方米每小时。即风机流量是机房容积的 12.8倍，换完整个机房所需时间为： 60 分钟/12.8=4.7分钟，即换气时间缩短为 4.7分钟，比以前缩短了约 6 分钟，抽风效率明显提高。