某防护工程均匀送风管道设计计算分析_张红玉.pdf

第 45 卷 第 1 期2023 年 2 月防护工程POTECTIVE ENGINEEINGVol.45 No.1Feb.2023收稿日期:20220928作者简介:张红玉(1985)，女，硕士，高级工程师，主要研究方向为防护工程设计与研究。引用格式:张红玉，宋清波某防护工程均匀送风管道设计计算分析 J防护工程，2023，45(1):5360ZHANG Hongyu，SONG Qingbo Analysis on the design and computation of uniform air supply of a protective project J Protective En-gineering，2023，45(1):5360某防护工程均匀送风管道设计计算分析张红玉宋清波(中国人民解放军 32392 部队，云南 昆明 650222)摘要以某防护工程均匀送风管道设计计算为例，结合实际工程中常用的变截面和等截面送风方式，分析该长距离送风系统三通旁通管局部阻力对均匀送风计算的影响，提出以支管实际阻力计算值进行阻力平衡计算。变截面风管均匀送风计算，采用静压复得法得到的管道断面尺寸和风速不能满足工程实际应用;采用控制流速法得出的管道静压顺气流方向逐渐减小，支管阻力不平衡率不满足规范要求，需采取调节措施。等截面风管均匀送风计算，管道静压存在最小值，在限定流速范围内，支管阻力不平衡率可以通过调整风管断面尺寸达到规范要求。关键词防护工程;均匀送风;变截面管道;等截面管道Analysis on the design and computation of uniform air supply of a protective projectZHANG Hongyu，SONG Qingbo(Unit 32392 of PLA，Kunming 650222，China)AbstractTaking a protective project as example，and in conjunction with variable and constant crosssection airsupply mode commonly used in practice，this paper analyzed the influence of local resistance of bypass duct on uni-form air distribution calculation of this long distance ventilation system，and proposed a resistance balancecalculation based on the actual resistance of the branch duct For the uniform air distribution calculation of variablecross section air duct，the pipe section and speed obtained by Static egain Method cannot meet actual engineeringapplication;the static pressure of the pipeline obtained by Flow Speed Control Method decreases gradually along thedirection of airflow and adjustment measurement is needed，because the resistance unbalance rate of the branch ductcan t meet the specification requirements For the uniform air distribution calculation of constant cross section airduct，there is a minimum static pressure，and the resistance unbalance rate of the branch duct can meet the specifica-tion requirements by adjusting the duct section within the limited speed rangeKeywordsprotective engineering;uniform air supply;variable crosssection duct;constant crosssection duct均匀送风是保证送风效果的基本技术手段，在民用和工业领域的空调通风系统中广泛应用。由于均匀送风受管道结构参数、流体流动状态、风口型式、尺寸和数量等众多因素影响，工程应用中经常出现送风不均匀情况。对于大型水电站、地铁站、隧道等的送风系统，送风长度长，送风支路多且风口相距较远，送风不均匀的问题更为突出12。针对长距离送风系统送风均匀性问题，迟连铎34 对等截面和变截面送风管道静压分布进行分析，提出大阻力特性管道和小阻力特性管道概念，对风道始端风速和初速比给出推荐值。胡维撷等5 对长距离等截面多风口送风管道静压分布进行分析，通过模型试验，得出大阻力特性管道可通过调整风口开度，小阻力特性管道可通过调整风速比和送风口型式实现均匀送风。杨晚生等67 对地铁车辆内送风管道结构形式进行优化，通过在主风道两侧布置静压箱，提高防护工程2023 年和改善送风均匀性。钟星灿等8，陈丽萍等910 对送风口形式进行研究，根据测压管测压原理研制了送风均流器，通过调整风口角度控制风口的出流量，并与风阀调节均匀送风进行对比实验分析。何叶从等11 通过三维数值模拟，研究基于通风均流器的等截面通风系统主风管风速、宽高比对均匀送风的影响。刘俊12 提出一种新型嵌入式流量调节风管构件，对其流量特性及对均匀送风影响进行研究。王栋等13 利用全压送风原理，通过在风管内加设 型管，提高长距离送风管道的送风均匀性。在工程实践中，设计人员一般习惯性按照 实用供热空调设计手册 14 和 流体输配管网 15 给出的等静压均匀送风方法进行水力计算，采用变截面等风口面积或等截面等风口面积加末端调节阀门的方式进行设计。由于受到标准管道系列限制、风阀调节偏差、室内美观性、噪音控制、施工安装等因素影响，即使管道设计完全按照设计手册或教材进行，也不能保证各送风支路的风量完全达到设计要求 16。笔者通过对某类型防护工程典型送风系统进行均匀送风设计计算，分析变截面和等截面均匀送风系统的送风均匀性，为类似工程均匀送风管道设计计算提供借鉴和参考。1工程概况该工程为仓储类建筑，布局呈狭长状，层高 6m，位于地下，通过送风系统达到内部卫生要求，送风系统原理如图 1 所示。系统总送风量为 30 000m3/h，共设 16 个带短管送风口，送风短管尺寸 D400mm，长度 0.5 m，每个送风口风量为 1 875 m3/h，始端与末端送风口距离 150 m，风口间距 10 m。为保证空间有效净高和降低噪音，送风干管高度控制在550 mm 以内，风速控制在 10 m/s 以内。为满足气流组织要求，送风口选用旋流风口，风口尺寸 D400mm，喉口风速 4.65 m/s，风口静压 70 Pa。图 1送风系统原理示意图2设计原理和方法2.1设计原理根据伯努利方程，建立图 1 所示管道任意相邻断面的能量方程式如下:Pjn+Pdn+Pn (n+1)=Pj(n+1)+Pd(n+1)(1)式中:Pjn、Pj(n+1)为断面 n、n+1 的静压，Pa;Pdn、Pd(n+1)为断面 n、n+1 的动压，Pa;Pn(n+1)为断面 n至断面 n+1 的阻力损失，Pa。将式(1)变形如下:(Pd(n+1)Pdn)=(PjnPj(n+1)+Pn(n+1)(2)从式(2)可看出，断面动压差不仅要克服阻力损失，还会影响静压变化，或者说断面动压差和静压差的共同变化与断面间的阻力损失相匹配。实用供热空调设计手册 和 流体输配管网 给出的均匀送风管道计算方法都以保持管道全长上的静压不变为前提，通过水力计算使两侧孔间的动压差等于管段的阻力损失，即 Pd(n+1)Pdn=Pn(n+1)。而在工程应用中判定送风系统能够达到均匀送风要求的条件是各并联支路阻力损失不平衡率不宜超过 15%，相当于风量相差不大于 5%17。并联支路阻力损失不平衡率可以采用各节点并联支路阻力损失相对差值或节点资用压力与支管阻力损失相对差值计算，为便于分析管道压力分布情况，本文采用节点资用压力与支管阻力损失相对差值计算。2.2支管阻力损失本工程送风短管长度仅为 0.5 m，常规送风系统的水力计算常忽略短管长度，按侧孔均匀送风计算方法进行水力计算。但是，本类工程送风系统长度较长，支路较多，始末端的风速比(三通旁通管/来流干管风速)相差很大，三通旁通管局部阻力系数相差很大。初选风管尺寸，计算变截面和等截面风管三通旁通管与来流干管风速比见表 1。根据 实用供热空调设计手册 表 11.64 和表 11.11，计算三通旁通管局部阻力系数和支管阻力损失见表 2。45第 45 卷 第 1 期张红玉，等:某防护工程均匀送风管道设计计算分析表 1三通旁通管与来流干管风速比管段编号风量/(m3/h)变截面风管等截面风管宽/mm高/mm风速/(m/s)风速比宽/mm高/mm风速/(m/s)风速比121 8758004001.632.51 6005500.597.0233 7508004003.261.31 6005501.183.5345 6258004004.880.81 6005501.782.3457 50012004004.341.01 6005502.371.7569 3751 2004005.430.81 6005502.961.46711 2501 5004005.210.81 6005503.551.27813 1251 5004006.080.71 6005504.141.08915 0001 5005005.560.71 6005504.730.991016 8751 5005006.250.71 6005505.330.8101118 7501 5005506.310.71 6005505.920.7111220 6251 6005506.510.61 6005506.510.6121322 5001 6005507.100.61 6005507.100.6131424 3751 6005507.690.51 6005507.690.5141526 2501 6005508.290.51 6005508.290.5151628 1251 6005508.880.51 6005508.880.516始端30 0001 6005509.470.41 6005509.470.4表 2三通旁通管局部阻力系数和支管阻力损失支管编号风口阻力/Pa变截面风管等截面风管三通旁通管阻力系数三通旁通管阻力/Pa支管阻力/Pa三通旁通管阻力系数三通旁通管阻力/Pa支管阻力/Pa1700.323.273.20.929.379.32700.505.175.10.929.379.33701.0010.180.11.0510.680.64700.808.178.11.3013.283.25701.2412.682.61.4915.185.16701.1411.581.52.0320.690.67701.5816.086.02.5826.196.18701.3013.283.22.5826.196.19701.6817.087.03.1231.6101.610701.7117.387.33.3033.4103.411701.8518.788.73.4835.2105.212702.2