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2023-08-20
通风机管网及其特性-建筑及空调风机的工程设计、使用与维修
【摘要】：根据工作情况的不同，有的通风机只有进口管网，有的通风机只有出口管网。如果把工作场所当作管网的一部分，一并计算其静阻力，则式（6-2）中Δpg一项不存在，于是该式所表示的管网特性即为狭义的管网特性。K值表征了管网的特性，称为“管网特性系数”。今后除特殊指明外，提到的管网及管网特性都是指狭义的管网及管网特性。有了R与qV的对应关系，就可按照上述过程求出管网特性系数K，并绘出管网特性曲线。
通风机一般都是与管网联在一起进行工作的。也有不连接管网的，例如安装在墙壁上的排风扇等。
所谓管网是指与通风机连接在一起的、气流流经的通风管道，包括隧道、井巷、峒室房间，以及管道上的阀门、除尘器、消声器等附件的总称。
图6-1是通风机在管网中工作的示意图。安装在通风机进风口前的管网叫做进口管网，安装在通风机出风口后的管网叫做出口管网。根据工作情况的不同，有的通风机只有进口管网，有的通风机只有出口管网。如果进、出风口都有管网，称为联合管网。
工作场所可以在通风机的进风口以前，也可以在通风机的出风口以后。如果通风机只有进口管网而无出口管网，则可以把通风机的出风口定义为排气口；如果通风机有出口管网，且出口管网直接通向大气，则把出口管网的出口定义为排气口；如果通风机的出口接有工作场所，气体经工作场所排向大气，则把工作场所的出口定义为排气口。
图6-1 通风机在管网中工作的示意图
1—进口管网 2—通风机 3—出口管网
通风机在管网中工作时，首先要克服管网的阻力；其次还要维持工作场所所需要的工作压力；同时还要保持在排气口有一定的排气速度。管网阻力及工作场所的工作压力，都是需要通风机克服的静压力；排气口的排气速度，则需要通风机克服动压。它们对于通风机本身来说都是一种损失。因此管网的总损失如下：
式中，R为管网总损失（Pa）；Rj为进口管网静阻力（Pa）；Rc为出口管网静阻力（Pa）；Δpg为工作场所的工作压力（Pa）；ρ为气体的密度（kg/m3）；vd为排气口的气流速度（m/s）；
为排气口的动压（Pa）。
式（6-1）反映了管网的损失特性，故称为管网特性方程。
管网静阻力是一种静压损失，所以无论是进口管网静阻力还是出口管网静阻力，均只计及它的绝对值。管网静阻力又是由管网中各部件的静阻力所决定的，因此式（6-1）又可写成：
式中，δRi为管网中各部件的静阻力（Pa）；ptF为通风机全压（Pa）。
如果工作场所的工作压力为恒定值，不随风量的改变而改变，则式（6-2）所表示的特性为广义的管网特性。
事实上在许多情况下，工作场所的工作压力也是由工作场所的静阻力所决定，它随风量的改变而改变。如果把工作场所当作管网的一部分，一并计算其静阻力，则式（6-2）中Δpg一项不存在，于是该式所表示的管网特性即为狭义的管网特性。
狭义的管网特性方程为
众所周知，管网中各部件静阻力的大小与其阻力系数成正比，与所通过的气流平均速度的平方成正比，而气流平均速度又是由风量和流通面积所决定的。因此，对于认为介质是不可压缩的通风系统而言，上式可写成：
式中，ξi为各部件的静阻力系数；ρi为通风系统进口的气体密度；qVj为风量；Ai为各部件的流通面积；Ad为排气口面积；K为管网特性系数。
当管网一定（除指管网系统、管内径、管长不变外，尚指阀门开度、管内壁相对粗糙度、风道中障碍物等均不变）时，式中K就是一个定值。管网改变后K值也随之而变。K值表征了管网的特性，称为“管网特性系数”。
很显然，式（6-3）是一条二次抛物线。把它用图形表示出来，就是通风机的管网特性曲线。K值越大则曲线越陡，说明管网的阻力损失也越大。反之亦然。同时还必须指出，K值是一个有量纲的量，其数值随压力、风量、气体密度、流通面积等所采用的量纲不同而不同。图6-2为广义的管网特性曲线。图6-3为狭义的管网特性曲线。
图6-2 广义的管网特性曲线
图6-3 狭义的管网特性曲线
在大多数通风系统中，对工作场所的工作压力没有特殊要求，它也不是恒定值，通常把工作场所看成是管网的一部分，一并计算其静阻力，或者根本不计，这样的管网就构成狭义的管网。今后除特殊指明外，提到的管网及管网特性都是指狭义的管网及管网特性。
通过对通风系统管网中各部件静阻力的计算，就可得到当某一定的风量通过该系统时，管网的总静阻力，加上该风量下该系统排气口的动压，就得到该管网的总损失R，于是按照式（6-3）就可计算出该管网的特性系数K=R/q2V。有了管网特性系数值，就可计算出任意风量下管网的总损失，在一定比例尺的qV-R平面坐标图上，找出这样的对应点，把这些点光滑地连接起来，就得到该管网的特性曲线。
用户应制作管网特性曲线作为选用通风机的依据。通风机在某一风量下所能达到的全压ptF，应等于该风量下管网的总损失R，这样通风机才能稳定地工作。
常常遇到这样的情况：用户已经有了现成的管网而不知道管网的特性，而要查找资料重新计算管网特性却十分麻烦又不太精确，因而无法绘制管网特性曲线。这时可以任意找来一台通风机安装在系统中运行，测出当时通风机的风量qV和全压ptF，则该系统在该风量下的管网总阻力R就等于风机的全压ptF。有了R与qV的对应关系，就可按照上述过程求出管网特性系数K，并绘出管网特性曲线。
管网阻力是一种压力损失，因此在设计管网时应尽量减小管网阻力，这对于节约能源、降低消耗大有好处。
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2023-08-20
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2023-08-20
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2023-08-20
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