在進(jìn)行通風(fēng)管道系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算前，必須首先確定各送（排）風(fēng)點(diǎn)的位置和送（排）風(fēng)量、管道系統(tǒng)和凈化設(shè)備的布置、風(fēng)管材料等。除塵工程設(shè)計(jì)計(jì)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(tǒng)達(dá)到要求的風(fēng)量分配，并為風(fēng)機(jī)選擇和繪制施工圖提供依據(jù)。

進(jìn)行通風(fēng)管道系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算的方法有很多，如等壓損法、假定流速法和當(dāng)量壓損法等。在一般的通風(fēng)系統(tǒng)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(zhǎng)度風(fēng)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(fēng)管長(zhǎng)度平均分配給風(fēng)管各部分，再根據(jù)各部分的風(fēng)量和分配到的作用壓力確定風(fēng)管尺寸。對(duì)于大的通風(fēng)系統(tǒng)，可利用等壓損法進(jìn)行支管的壓力平衡。

假定流速法是以風(fēng)管內(nèi)空氣流速作為控制指標(biāo)，計(jì)算出風(fēng)管的斷面尺寸和壓力損失，再對(duì)各環(huán)路的壓力損失進(jìn)行調(diào)整，達(dá)到平衡。這是目前最常用的計(jì)算方法。

一、通風(fēng)管道系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算步驟

1．繪制通風(fēng)系統(tǒng)軸側(cè)圖（如圖1），對(duì)各管段進(jìn)行編號(hào)，標(biāo)注各管段的長(zhǎng)度和風(fēng)量。以風(fēng)量和風(fēng)速不變的風(fēng)管為一管段。一般從距風(fēng)機(jī)最遠(yuǎn)的一段開(kāi)始，由遠(yuǎn)而近順序編號(hào)。管段長(zhǎng)度按兩個(gè)管件中心線(xiàn)長(zhǎng)度計(jì)算，不扣除管件（如彎頭、三通）本身的長(zhǎng)度。

2．選擇合理的空氣流速。風(fēng)管內(nèi)的風(fēng)速對(duì)系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性有較大影響。流速高、風(fēng)管斷面小，材料消耗少，建造費(fèi)用??；但是，系統(tǒng)壓力損失增大，動(dòng)力消耗增加，有時(shí)還可能加速管道的磨損。流速低，壓力損失小，動(dòng)力消耗少；但是風(fēng)管斷面大，材料和建造費(fèi)用增加。對(duì)除塵系統(tǒng)，流速過(guò)低會(huì)造成粉塵沉積，堵塞管道。因此必須進(jìn)行全面的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，確定適當(dāng)?shù)慕?jīng)濟(jì)流速。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)于一般的通風(fēng)系統(tǒng)，其風(fēng)速可按表1確定。對(duì)于除塵系統(tǒng)，防止粉塵在管道內(nèi)沉積所需的最低風(fēng)速可按表2確定。對(duì)于除塵器后的風(fēng)管，風(fēng)速可適當(dāng)減小。

3．根據(jù)各管段的風(fēng)量和流速確定各管段的管徑（或斷面尺寸），計(jì)算各管段的磨擦和局部壓力損失。

確定管徑時(shí)，應(yīng)盡可能采用《通風(fēng)設(shè)計(jì)手冊(cè)》中表6-2表6-3中所列的通風(fēng)管道統(tǒng)一規(guī)格，以利于工業(yè)化加工制作。

壓力損失計(jì)算應(yīng)從最不利的環(huán)路（即距風(fēng)機(jī)最遠(yuǎn)的排風(fēng)點(diǎn)）開(kāi)始。

對(duì)于袋式除塵器和電除塵器后的風(fēng)管，應(yīng)把除塵器的漏風(fēng)量及反吹風(fēng)量計(jì)入。除塵器的漏風(fēng)率見(jiàn)有關(guān)產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)，袋式除塵器的漏風(fēng)率一般為5%左右。

4．對(duì)關(guān)聯(lián)管路進(jìn)行壓力平衡計(jì)算。一般的通風(fēng)系統(tǒng)要求兩支管的壓損差不超過(guò)15%，除塵系統(tǒng)要求兩支管的壓損差不超過(guò)10%，以保證各支管的風(fēng)量達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

當(dāng)并聯(lián)支管的壓損差超過(guò)上述規(guī)定時(shí)，可用下述方法進(jìn)行壓力平衡。

（1）調(diào)整支管管徑

這種方法是通過(guò)改變管徑，即改變支管的壓力損失，達(dá)到壓力平衡。調(diào)整后的管徑按下式計(jì)算：

D′=D（ΔP/ΔP′）0.225

式中:D′---調(diào)整后的管徑,  m；

D     ---   原設(shè)計(jì)的管徑,   m；

ΔP    ---   原設(shè)計(jì)的支管壓力損失，Pa；

ΔP′---為了壓力平衡，要求達(dá)到的支管壓力損失，Pa；

應(yīng)當(dāng)指出，采用本方法時(shí)不宜改變?nèi)ㄖЧ艿墓軓?，可在三通支管上增設(shè)一節(jié)漸擴(kuò)（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(fēng)量

當(dāng)兩支管的壓力損失相差不大時(shí)（例如在20%以?xún)?nèi)）可以不改變管徑，將壓力損失小的那段支管的流量適當(dāng)增大，以達(dá)到壓力平衡。增大的排風(fēng)量按下式計(jì)算：

L′=L（ΔP′/ΔP）0.5

式中:L′---調(diào)整后的排風(fēng)量, m3/h；

L     ---   原設(shè)計(jì)的排風(fēng)量, m3/h；

ΔP     ---   原設(shè)計(jì)的支管壓力損失，Pa；

ΔP′---為了壓力平衡，要求達(dá)到的支管壓力損失，Pa；

(3)增加支管壓力損失

閥門(mén)調(diào)節(jié)是最常用的一種增加局部壓力損失的方法，它是通過(guò)改變閥門(mén)的開(kāi)度，來(lái)調(diào)節(jié)管道壓力損失的。應(yīng)當(dāng)指出，這種方法雖然簡(jiǎn)單易行，不需嚴(yán)格計(jì)算，但是改變某一支管上的閥門(mén)位置，會(huì)影響整個(gè)系統(tǒng)的壓力分布。要經(jīng)過(guò)反復(fù)調(diào)節(jié)，才能使各支管的風(fēng)量分配達(dá)到設(shè)計(jì)要求。對(duì)于除塵系統(tǒng)還要防止在閥門(mén)附近積塵，引起管道堵塞。

5．計(jì)算系統(tǒng)總壓力損失

6．根據(jù)系統(tǒng)總壓力損失和總風(fēng)量選擇風(fēng)機(jī)。

【例1】有一通風(fēng)除塵系統(tǒng)如圖1所示，風(fēng)管全部用鋼板制作，管內(nèi)輸送含有輕礦物粉塵的空氣，氣體溫度為常溫。各排風(fēng)點(diǎn)的排風(fēng)量和各管段的長(zhǎng)度如圖1所示。該系統(tǒng)采用袋式除塵器進(jìn)行排氣凈化，除塵器壓力損失ΔP=1200Pa。對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。

【解】首先對(duì)各管段進(jìn)行編號(hào)。查除塵器樣本，除塵器的反吹風(fēng)量為1740 m3/h，除塵器漏風(fēng)率按10%考慮。因此管段6和7的風(fēng)量。

L6=L7（800+1500+4000）×1.1+1740=8670 m3/h

查表6-10對(duì)于輕礦物粉塵，垂直管的最低風(fēng)速v=12m/s,水平管的最低風(fēng)速v=14m/s。

計(jì)算各管段的局部阻力系數(shù)：

管段1設(shè)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(jì)  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(gè)ζ=0.2×2=0.4

風(fēng)機(jī)入口處變徑管的局部壓力損失忽略不計(jì)  ζ= 0

Σζ=0.1+0.4=0.5

管段7  風(fēng)機(jī)出口   ζ=0.1（估算）

傘形風(fēng)帽 (EQ \F(h, D0)=0.4) ζ= 0.7

Σζ=0.1+0.7=0.8

全部計(jì)算在表6-12匯總列出。

通風(fēng)管道計(jì)算表

對(duì)節(jié)點(diǎn)A進(jìn)行壓力平衡計(jì)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(jīng)計(jì)算(見(jiàn)表6-12)ΔP′2=400Pa

EQ \F(ΔP′2-ΔP1,ΔP1)=EQ \F(400-363,363)≈10%

對(duì)節(jié)點(diǎn)B進(jìn)行壓力平平衡計(jì)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(jīng)計(jì)算(見(jiàn)表6-12)P′4=411Pa