直流式通风系统课程设计

1、刖言直流式空调系统就是采用直流调速技术的空调系统，也就是我们通俗地称为 直流变频空调。直流式空调系统是百分之百地使用新风的系统，具有空气质量好, 含氧量高的有点，但不足的是缺好能大。本设计针对特定的直流式空调系统，进 行通风管道的设计，设计内容包括管道摩擦阻力、局部阻力计算，管道压力分布 分析计算，管道尺寸计算，均匀送风管道的计算等。以及根据通风机风量、风压、 功率、效率来正确选择通风机。使该直流式空调系统达到节能高效的目的。关键词：直流式空调系统；风道设计；通风机选择。第一章绪论1.1选题意义1.2设计概况1.3设计题目第二章风道设计2.1风道设计的原则2.2风道设计的基本任务2.3沿程压力损失的基本计算公式2.4局部压力损失的基本计算公式 第三章风道设计计算的方法与步骤 3.1风道水力计算方法 3.1.1假定流速法 3.2风道水力计算步骤 第四章管道计算 第五章通风机选择第一章绪论1.1选题意义众所周知，我国的电网电压为220伏、50赫兹，在这种条件下工作的空调 称之为“定频空调”。由于供电频率不能改变，传统的定频空调的压缩机转速基 本不变，依靠不断地开、停”压缩机来调整室内温度，

2、其一开一关之间容易造成 室温忽冷忽热，并消耗较多电能。而与之相比的“变频空调”变频器改变压缩机供 电频率，调节压缩机转速，依靠压缩机转速的快慢达到控制室温的目的，室温波 动小、电能消耗少，其舒适度得到较大提高。运用变频控制技术的变频空调，可 根据环境温度自动选择制热、制冷和除湿运转方式，使居室在短时间内迅速达到 所需要温度，并在低转速、低能消耗状态下以较小的温差波动，实现了快速、节 能和舒适控温效果。直流变频压缩机转子采用稀土永磁材料制作而成，其工作原理为：定子产生旋转 磁场与转子永磁磁场直接作用，实现压缩机运转。可以通过改变送给电机的直流 电压来改变电机的转速，直流变频压缩机不存在定子旋转磁场对转子的电磁感应 作用，克服了交流变频压缩机的电磁噪音与转子损耗，具有比交流变频压缩机效 率高与噪音低特点，直流变频压缩机效率比交流变频压缩机高10%-30%，噪音 低5分贝-10分贝。直流式空调由室外引入新风，经过温湿度处理，送入室内， 由于室内的环境，这部分的空气，温湿度发生变化，不能满足室内环境的要求， 再把这部分空气排出室内。1.3设计题目直流式空调系统，已知每个风口的风量为1500m3

3、/h，空气处理装置的阻力（过 滤器50Pa，表冷器150Pa，加热器70Pa，空气进出口及箱体内附加阻力35Pa） 为305Pa；空调房间内的正压为10Pa，管道材料为镀锌钢板。设计风道尺寸并计 算选择通风机。图1某直流式空调系统第二章风道设计2.1风道设计的原则进行风道设计时应统筹考虑经济、实用两条基本原则。2.2风道设计的基本任务1. 确定风管的断面形状，选择风管的断面尺寸。2. 计算风管内的压力损失，最终确定风管的断面尺寸，并选择合适的通风机。风管的压力损失AP由沿程压力损失APy和局部压力损失APj两部分组成：AP=APy+AP.(Pa)2.3沿程压力损失的基本计算公式沿程压力损失是由于空气本身的粘滞性及其与管壁间的摩擦而产生的沿程能量损失， 又称为摩擦阻力损失。长度为l(m)的风管沿程压力损失可按下式计算：APy=Apyl(Pa)Apy一单位管长沿程压力损失，也称为单位管长摩擦阻力损失，Pa/ m。Apy=入 /dexu2p/2(Pa)式中p一空气密度，标准状况下p=1.2kg/m3；u一风管内空气的平均流速，m/s；de一风管的当量直径，m，圆形风管的当量直径de=d，d为

4、风管直径；矩形风管的当量直径de=2ab/(a+b)，a、b分别为矩形风管的两个边长；入一摩擦阻力系数：1/入=-2log(K/3.71 de+2.51/Re”入)式中K一风管内壁的当量绝对粗糙度，各种材料的粗糙度如下表：8-2各种材料的粗糙度表风管材料粗糙度(mm)薄钢板或镀锌薄钢板0.150.18塑料板0.010.05矿渣石膏板1.0矿渣混凝土板1.5胶合板1.0砖砌体36混凝土13木板0.21.0根据题目选择粗糙度为0.15-0.18的镀锌钢板Re-雷诺数：Re=ude/vv空气的运动粘度，标准状况下，v=15.06x10-6m2/s。局部压力损失APj是空气流经风管中的管件及设备时，由于流速的大小和方向变化以及 产生涡流而造成比较集中的能量损失。风管的局部压力损失计算公式如下：AP= Z xu2p/2(Pa)式中 Z一局部阻力系数；uZ与之对应的断面流速。影响局部阻力系数Z的主要因素有：管件形状、壁面粗糙度以及雷诺数。附录1中载 有各种各样管件的局部阻力系数Z计算表，可供设计时选用。第三章风道设计计算的方法与步骤3.1. 风道水力计算方法风道的水力计算是在系统和设备布置、风管材

5、料、各送、回风点的位置和风量均已确 定的基础上进行的。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。3.1.1. 假定流速法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。3.2风道水力计算步骤以假定流速法为例：1 .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。2. 在计算草图上进行管段编号，并标注管段的长度和风量。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。3. 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. 选择合理的空气流速。风管内的空气流速可按附表2、附表3确定。图S-L削题计算用图卜甬叶风口； H-多叶湄节阿U 琴叶调节阀,D一百叶风口】F-ifi风机r 皿一空气处理箱第四章管道计算解【1）根据图A1所小的管道布宣及各管道的长度，确定计算的最不利管路为12345-3）根

6、掘各管段的风量及迭定的流速确定各管段曲断而尺寸井计算该管段的廖擦阻力 H扃部阻力如卜：管段1乏摩擦阻力计算：取管内流速v/=4一命即饥 姻管道断而境为:l IJ500,心 2fib=0.134打4_0 x WfrOO取断而尺寸为320X320mm,则实际而枳为0 102m3,故实际茹速-按流速气量直箝D-32蛔 及实际流速 TOTnV知查摩擦阻力线游国福单位长度摩 擦阳力Rm1.2=0.7Pa.;mT故该管段的摩擦阻方为乙削一广Rm-X h_2=（L7 X A63Pm归部阻力计算=白,叶风口：取MUT均风速为3一。加孔 则风口而积为=0.139 in2,取，国LI3 一。x 彻 n尺寸AJ 45tmmX32ammr实际-均流速为。,粉mS 查扃部阻力系数表，顼活动百叶凤曰出 威时威部阻力系数【=3.5d村阮的管有潦速在有质而积为就）时为289匝&=3.6m炽渐扩管：甲.而扩.大的淅扩管，其面积比为0.130.102=1.36,近似为15 削在扩散角为10时其用部阻力.系数=0.1b 封向流速为4一。7讪&-风量说节用多叶倒：按0全开时四叶阀查局部阻力系数表/得4 =0.83。弯.头：方

7、形如 弯头，b/h=1.0, R/b=l 时， =0.29.分流三通的直迎管：分流前管段的流量为30(Xhns/h,取流速为5.知/,选定管道断而为500mmX320mm (宽X高)。实际流速为夕2砧由此查局部阻方系数表内 对 矩形分 流三迪，求出WL=5： Fi/F=0.102/0.139=0.643插值得=0.1,对应总管流速管段23 摩擦阻力按5.2m/s：当量直役DiuMr22L=o.39m (390mm),查摩捺 0.5 + 0.32阻力线解图得 R.m2.3=0.8Pa/m. APm2.3=0.8X 5=4.0Paa矩形分义分流三迥；先确定总管的而积，已知风:量为4500mVh设流速为6Ws,选定管道断而为63QmmX320mm, 际蒲魂为6.2m/s求文管与总管的面枳比FVF= 5 x 32 0.63 x 0.32= 0.79。经插值的得【=0.27,管段34 巳知管内流速为6,2 nVs,求当量直径Dv= 2x 0 62 x0 32 =0.422m (422mm)。 0.62 + 0.32查摩撩阻力线解图得RmM=1.0Pa/m,变径弯头变换断面尺寸为500mmX400

8、mm后，单位 摩阻仍无大变化，故管段3-4的总摩擦阻力为Pmx=l XWPae弯头：为变断而尺寸的90弯头，近似按等断面矩形弯,头计算，取R/b=L0, b/h=1.0 得 C =0.29风量调节阀：全开时口=0；叶片数n=4,查凡部阻力.系数表，得(=0.83。风机出曰渐扩管：由于未正式选定风机蛰号，可暂设风量利估计压头相近的风机并查出 其出口断面尺寸。如用4-72-1 lNo.4.5A其出口断而尺寸为360mmX315mm,则渐扩管两端面尺寸为360m*ttX315WM500mmX400tnmf耿管长为380rttim则中心角约为20。， 两断而面积比2上=*=1.76。查局部阻力.系数表得I =0J4o对成动压按风机出 500.36 X 0.315口断而流速计算。空气处理装置4-5 (包括进出口部件阻力在内)；总阻为已知。管段5-6；单位长度摩擦阻力Rm= Rmj_4=1.0Pa/m,故摩擦阻力 PiiK6=l X6=6Pa.新风百叶风格：取有效面和为&0% ,选用叫速为5m/s则箕而积 仁 45OT =(j.3i25ni2 /尺寸为630 X 500则风U实际平均速度为 5x

9、0.8 X 箱00u=4Ws0查局部阻力系数表,得 =0.9对应平均风速的动压。0 .63 x 0.5 x S6M渐编管；断而 63(mmX500mm 单面收缩至400mmX 500mm,当a =Oe 时，了 =0,82。弯头(两个)：90 , R/b-1.0, b/hmO.75 时,=023).支管的阻力平衡汁算=管段73：此段所有的直管部分，风口，调书阀和弯头等均与管段12的管仲具有相同 的摩擦阻力系数及局部阻力奈数，但分叉三通及渐编管的局部阻力系数需要计算。分又三迥=F/Fi=320X320/630X320=0.5,.故 =0304： 减缩管=a =20 , =0-1 o管BL 8-2：同管段7.3,只需计算分流三通的痢部阻力.系数。分流三通，条件向管段1-2的直通局部阻力系数汁算，=0.42.将上列各管段的阻力计算结果，列入专门设计的计算表内经绕汁得：PZ742Pa Py44.8Pa47 42 44 R故不平衡率为=5.5%,满足要求。为改善两管段的平衡性/可利用调节阀调整a47 .42对管段1-3与7.3间的不平衡率则有：Pi.3=57-62PaPm=55-03P&故不平衡率为 竺竺二竺=4.5%345弟的阻力之利，即44S.?Pa,

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