(一)变截面、出风口等静压均匀送风管道 空气在风道内流动,有静压和动压产生,风道内的气体流速用下式表示: Vd=(2Hd/γ)1/2 8-42 如果风道侧壁上开孔,当空气通过侧壁时,在气流的静压作用下,使靠近侧孔的空气产生一垂直风道的速度Vj为: Vj=(2Hj/γ)1/2 8-43 如图8-30所示,侧孔流出气流速度与风道轴线的角度α为:
|
tgα=Vj/Vd=(Hj/Hd)1/2 8-44
式中:上Hj---风道内空气的静压;Hd---风道内空气的动压;γ---风道内空气的重度。
侧孔实际出流速度为:
V=(Vd2+Vj2)1/2 8-45
从式8-44和8-45可以看出,出流实际速度的大小与孔口所在断面动压和静压的大小有关,其方向与静压和动压之比有关。静压越大(相对动压而言),α越大,即气流越接近与管壁垂直。
侧孔a*b实际流出风量
Q0=3600μf'V=3600μf0cosβV=3600μf0sinαV 8-46
式中:μ---孔口流量系数;f0---孔口面积(米2);Q0---通过孔口的风量(米3/时);f'---与速度V垂直的射流截面面积(米2)。
由于 sinα=Vj/V 8-47
将式8-47代入式8-46得: Q0=3600μf0Vj=3600μf0(2Hj/γ)1/2 8-48
或式8-48可改写成为:Q0/3600f0=μVj=V0 8-49
侧孔面积为:f0=Q0/3600V0 8-50
f0=Q0/3600μ(2Hj/γ)1/2=Q0ξ1/2/3600*1.29Hj1/2 8-50
流量系数与侧孔阻力系数的关系为:ξ0=1/μ2或μ=1/ξ01/2 8-51
为了保证均匀送风,必须满足下列条件:
第一,保证各孔口静压相等。要保持各孔口流出的风量相等,必须保持每个孔口截面上的静压相等,即两孔口间的动压降等于两孔口间压力损失,由1-2截面(如图8-31所示)的伯努利方程可得到:
Hj1+Hd1=Hj2+Hd2+H损
若Hd1-Hd2=H损
则Hj1=Hj2
第二,保持各孔口的流量系数相等。如果能保证各孔口的静压Hj相等,各孔口的流量系数μ相同,就能保证各孔口的空气流量Q0相等。ξ0和μ由实验确定,它与孔口形状、出流角α及流量比(孔口流量与孔口前流量之比,Q0/Q=q)有关。对于锐边孔口,当α≥60°时,流量比q=0.1---0.5范围内可近似取μ=0.6,如图8-32所示。
第三,增大出流角α。风道中静压与动压之比愈大,气流在孔口的出流角α也就愈大,使出流方向接近于与风道侧面垂直,该比值如减少,出流就会向一个方向偏斜。出流过于偏斜,也就达不到均匀送风的目的,如图8-33所示。
要保持α≥60°,由于式8-45可知,只要使用Vj>1.73Vd,即使Hj>3Hd。当然,最好是90°,但在实际工作中不可能做到,储粮通风中,为了使空气出流方向垂直于管壁,通常采用在孔口上盖以竹罩即加分配器罩的方法。
例1.某仓房长48米,宽18米,小麦堆高5米,粮食水分在安全标准以内,试设计一个变截面地槽,各空气分配器面积相等的等静压通风系统。
解:1、总风量Q总的确定
(1)总风量:单位通风量选取q=10m3/h.T,容重γ=0.75T/m3
Q总=A*B*h*γ*q=48*18*5*0.75*10=32400m3/h
(2)换气次数(小麦孔隙度选取40%)为:
n=24Q总/A*B*h*s=24*32400/48*18*5*40%=450次/昼夜
(3)粮堆表观风速为:
V表=Q总/3600*A*B=32400/3600*48*18=0.0104m/s
2、仓内风道布置
(1)风道布置。在仓内布置四组U型地槽风道,支风道间距为4.440米,两边支风道距墙2.220米,每条支风道上设置8个空气分配器,分配器间距为3.130米,如图8-31所示。
(2)通风途径比为:
K=5:(5+2.220)=1:1.44 符合要求。
3、地槽风道截面积的确定
(1)每个U型风道负担的风量为:
Q0=Q总/4=32400/4=8100m3/h
(2)每根支风道负担的风量为:
Q支=Q0/2=8100/2=4050m3/h
(3)每个空气分配器负担的风量为:
Q分=Q支/8=4050/8=506.25m3/h
支风道初始流速选取ω1=5m/s,则截面1-1处的动压:
Hd1=γω12/2=1.2*52/2=15Pa
(4)确定截面1-1处的面积,根据Fn=(Q支-(n-1)Q分)/3600ωn,则:
F1=(4050-(1-1)*506.25)/3600*5=0.225m2
根据F1确定截面1-1的尺寸为:a1*b1=0.45*0.50m2
(5)确定截面2-2处的面积:
计算管段1-2处的摩擦阻力。
Q2=Q支-(n-1)Q分=4050-(2-1)*506.25=3543.75m3/h
该处的管段截面为未知,近似取0.45*0.5m3,其流速当量直径为:
d2=2a1*b1/(a1+b1)=2*0.45*0.5/(0.45+0.5)=0.47m
按Q2、d2值,查金属风道的摩擦阻力线算图(图8-4),R1=0.75Pa/m,对于水泥砂浆抺面的风道△=1.5mm,查图8-5风道粗糙度修正系数C=1.275,所以管段1-2的摩擦阻力为:
H1=R1*L1*C=0.75*3.13*1.275=2.99Pa
根据q=Q分/Q支=506.3/4050=0.13,查局部阻力系数表(见附录),ξ=0.04
H局1=ξ*Hd1=0.04*15=0.6Pa
所以:H阻1-2=H1+H局1=2.99+0.6=3.59Pa
截面2-2处的动压
Hd2=Hd1-H阻1-2=15-3.59=11.41Pa
截面2-2处的风速
ω2=(2Hd2/γ)1/2=(2*1.14/1.2)1/2=4.36m/s
截面2-2处的面积
F2=(4050-(2-1)*506.25)/3600*4.36=0.226m2
截面2-2处的尺寸为:a2*b2=0.45*0.5m2