均匀送排风设计原理讨论.doc

1、均匀送排风设计原理讨论摘要将测压原理拓展应用到均匀送排风管路的设计中，并分析了这种管路的作用机理及计算方法。 关键词 测压原理动压分量均匀送风均匀吸入 中图分类号： S611 文献标识码： A 文章编号： 0 引言 皮托管已广泛应用在各种场合的压力测量中，如果将其测压原理用于解决送排风管路的均匀出流和吸入问题，则可获得一种与传统方式不同的均匀送排风管路设计方法。 1 测压原理 在送风管路的压力测量中，图 1 中 U 形管内水柱差所显示的压差为管中全压 Pq，图 2 中所示测得的压差为静压 Pj。 而图 3 所示是一种介于上述两种情况之间的过度状态。换言之，U 形管所示的水柱是介于 Pq 与 P

2、j 之间压差 Pc。显然，Pc 之所以大于 Pj，是因为其中包含了管中部分动压。当 角在 090之间变化时，Pc 的将随 增大而趋向 Pq；也将随 的减小而趋向 Pj。 测量的过程中，即使将 U 形管的管径加大一些，图 1 压力测量的结果也不会改变。对于测量的过度状态，其测量值 Pc 随 角变化规律也依然存在（见图 4） 。 继续扩大这个 U 形管的管径， （截面不一定是圆形，可以是实际所需要的任意形状） ，直至达到实际所需送风管路出流风口的面积。于是，通过改变 来控制 Pc，可以使 Pc 达到风口出流的实际需要。 按照这个原理设计出一种特殊的局部弯头出流装置测压原理风口，并将其安装在送风管路

3、中，这样，送风管路的风口出流风量不再单纯依赖于管路横截面的变化和风口面积的变化来调整，也可以通过调整风口的 来控制这就是均匀送风管路所依据的测压原理。 2 均匀送风分析计算 图 5 是按照测压原理设计的均匀送风管路。这个管路的送风管段横截面积保持不变，且各个出流风口的面积相等。当各个风口的出流风压Ps1Psn 都相等时，管段的各风口的出流风速、风量也相等，从而，这个管段的管路送风也就是均匀的。 实际上，管段各个风口获得的风压分别是 Pc1，Pc2，Pcn。对于每个风口而言。出流风压 Ps 与入口风压 Pc 之间存在一个因角度不同的（90）弯头形成的局部阻力，管路中的弯头可以看作是一个内插式三通

4、。由于各个内插式三通的形式相似（差异仅在于角度的不同） ，故各个风口的局部阻力系数相近。在通过流量相等的条件下，其局部阻力的差异也较小。 为使讨论的问题更为简化，假定每个风口的局部弯头（内插式三通）阻力是相等的（即各风口局部阻力系数 0 相等） 。 因此，只需保证各个风口的 Pc 相等（即：Pc1= Pc2= Pc3 = = Pcn） ，即可实现各风口的均匀送风。 图 6 中，在 ox 平面上的作用力为该出口处所必须的压力 Pc。对于任一风口而言，静压 Pj 是一个无方向的标量，动压 Pd 是一个与速度方向一致的矢量。因此， 这个压力 Pc 是静压 Pj 与动压分量 Pdsin（在 ox 平面

5、法线方向的分量）所合成。即 Pc=Pj+Pdsin， （1） 由于静压 Pj 是管中全压 Pq 与动压 Pd 之差，Pj=Pq-Pd，所以 Pc=Pq-Pd（1-sin） （2） 因此，对于任意风口，有 sin=1-(Pq-Pc)/Pd （3） 对于末端第一个风口，其出口处具有的全压 P1 应与所必需的出口压力 Pc 相等（这时管中的水平风向的动压趋近于零，转换为无方向的静压成为出流压力） ，即 P1=Pc，故有 Sin1=1-(P1-Pc)/Pd1=1，1=90。 这个特性表明，末端是一个自然的测压原理风口，不需另行设置出流装置，这个特性与管路最后一个出流风口的特点是吻合的。 在管段 2 截

6、面处的全压 p2 应为 p1 与 1-2 段上的阻力损失 P2（包括局部阻力 pz 和摩擦阻力 pm）之和：即 p2=p1+p2=pc+p2。 可以推知： Sin2=1-（P2-Pc）/Pd2=1-P2/Pd2 （4） 同理 P3=P2+P3= Pc+P2+P3 Sin3=1- (P3-Pc)/Pd3=1-(P2+P3)/ Pd3 Sin4=1-(P2+P3+P4)/ Pd4 以后的各个风口可以类推，对于第 n 个风口，有 Sinn=1-/Pdn（其中 P1=0） （5） 式（5）中， 角的计算需要知道各截面处的动压 Pd 和各分段的阻力 P（局部阻力 Pz 和摩擦阻力 Pm）之和。 对于等截

7、面的均匀送风管路，其各分段风量是确定的，截面风速 v也确定的，从而各分段的动压 Pd 也是确定的，故各分段的阻力 P 可以表达为 P=v2（+） （6） 式中 空气密度，kg/m3； 局部阻力系数； 沿程摩阻系数； L0管路分段长度，m； D管直径或当量直径，m。 其中局部阻力系数 需要按管内异物扰流来计算： =1.15（1-） （7） 式中 f异物迎风面积与管截面面积之比 y异物迎风面积中心与管中心轴线间距，m； Cx迎风阻力系数，异物在管中纵向的长高比为 1 时，取值为1.76； 异物形状对管道横截面的缩小影响修正系数，取值 1.5 式（7）中，y，f 都与局部弯头在管中扬起高度相关，而这

8、个高度由 角确定。因此，各个风口出流装置的 角、局部阻力系数 ，以及各分段 P 计算，需要联立式（5）（7）逐一求解。 均匀送风管段所必需的全压即为送风管段起始处 n 截面的压力 Pn，且 Pn=Pc+Pi（8） 由设计的单个风口送风量 LO 和既定的出流风口面积 AO 可以确定出流风速 Vo，从而求出风口必要的出流风压 Pc： Pc=0V02（9） 通过式（5）（9）可以确定各个风口出留装置所必需的 角，以及送风管段所必需的的全压，从而实现测压原理均匀送风管路的设计计算。 3 均匀排风分析计算 3.1 排风管路的测压原理 与均匀送风管路相似，测压原理同样适用于均匀排风管路。在送风管路上，风口

9、出流是通过截取管中部分动压来弥补不足的出流风压。而在排风管路中的吸入风口，则可以通过截取管中部分动压，抵消吸入端过量的负压，以保持各个风口的吸入负压一致（见图 7） 。 3.2 风压分析计算 图 8 是按照测压原理设计的排风管路。在这个管路中，各个排风管段的截面积保持不变 且各个吸入风口的面积也相等。为了保证各吸入风口出的风量、风速相等，则各吸入风口处的负压 Ps 值也相等。 同样的，假设各个局部弯管处的局部阻力相等，只需保证各个风口的 Px 相等，排风管路各个风口的吸入风量就可以认为是均匀的了。 图 9 中，作用在 ox 平面上的压力为该吸口处所必需的压力 Px，而Px 则是由静压 Pj 与动压分量 Pdsin 合成，即 Px=Pj-Pdsin，故 Sin=（10） 式（10）为管路上任一吸入口所需 角的一般表达式。 对于末端第一个吸入风口，因 Px=Pj1，故 sin1=0，1=0。