谈通风管道局部阻力计算方法

谈通风管道局部阻力计算方法 谈通风管道局部阻力计算方法

胡宝林

在通风除尘与气力输送系统中,管道的局部阻力主要在弯头、变径管、三通、阀门等管件与重杂物分离器、供料器、卸料器、除尘器等设备上产生。由于管件形状与设备结构的不确定性以及局部阻力的复杂性,目前许多局部阻力系数还不能用公式进行计算,只能通过大量的实验测试阻力再推算阻力系数,并制成表格供设计者查询。例如在棉花加工生产线上,常规的漏斗形重杂物分离器压损为300Pa左右,离心式籽棉卸料器压损为400Pa左右,这些都就是实测数据,由于规格结构不同差异也会很大,所以仅供参考。只有一些常见的形状或结构比较确定的管件及设备可通过公式计算阻力系数,例如弯头、旋风除尘器等。局部阻力就是管道阻力的重要组成部分,一个R?4D 90°弯头的阻力相当于2、5～6、5m的直管沿程阻力。由于涉及到局部阻力的管件种类繁多,不便一一列举,因此,本文以弯头等常用管件为例重点讨论在纯空气下与带料运行时的局部阻力系数的变化及局部阻力计算方法。

一、纯空气输送时局部阻力与系数 1、局部阻力

当固体边界的形状、大小或者两者之一沿流程急剧变化,流体的流动速度分布就会发生变化,阻力大大增加,形成输送能量的损失,这种阻力称为局部阻力。在产生局部损失的地方,由于主流与边界分离与漩涡的存在,质点间的摩擦与撞击加剧,因而产生的输送能量损失比同样长的直管道要大得多,局部阻力与物料的密度及速度的平方成正比,局部阻力计算公式:

Hj???Hd?????22

式中:Hj—局部阻力,Pa;

?—局部阻力系数,实验取得或公式计算; Hd—动压,Pa;

?—空气密度,1、205kg/m3(20°℃); ?—空气流速,m/s

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2、阻力系数

阻力系数的确定有两种方法,一就是查表法,二就是公式法。

查表法:许多管件或设备都具有特殊的形状或结构,阻力系数难以用理论公式计算,只能通过测试阻力后再反推阻力系数。为了便于查询与参考,通过大量的实验已经制成了查询表。例如表一所示的就就是常见规格圆形管道弯头的局部阻力系数查询表。表中的数据都就是实测数据。

弯头阻力系数查询表

表一 R ζ α° 15 30 60 75 90 120 150 180 0、058 0、044 0、037 0、033 0、029 0、024 0、016 0、110 0、081 0、069 0、061 0、054 0、038 0、030 0、180 0、140 0、120 0、100 0、091 0、064 0、051 0、205 0、160 0、135 0、115 0、105 0、073 0、058 0、230 0、180 0、150 0、130 0、120 0、083 0、066 0、270 0、200 0、170 0、150 0、130 0、100 0、076 0、300 0、220 0、190 0、170 0、150 0、110 0、084 0、330 0、250 0、210 0、180 0、160 0、120 0、092 D 1、5D 2D 2、5D 3D 6D 10D 公式法:弯头、旋风除尘器都具有比较规范的结构与形状,可以根据其主要结构参数通过公式进行计算,计算方法如下:

(一)弯头阻力系数:??0.008?0.75?R????D?0.6

式中:?—弯曲角,°;

R—曲率半径,mm; D—管道直径,mm。 (二)旋风除尘器阻力系数:??K?A?D 2Dp?h?h1

式中: ?—除尘器的局部阻力系数; K—系数,20～40,一般取30; A—除尘器进口截面积,m2;

谈通风管道局部阻力计算方法

Dp—排风管直径,m; h—直筒高,m;

h1—锥筒高,m。

计算结果与实测结果基本一致,如表二所示。

弯头阻力系数表(公式计算)

表二 R ζ α° n 15 30 60 75 90 120 150 180 1、0 1、5 2、0 2、5 0、035 0、059 0、100 0、118 0、135 0、167 0、198 0、227 3、0 6、0 10、0 n=R/D 0、061 0、048 0、040 0、103 0、080 0、068 0、172 0、135 0、114 0、204 0、160 0、135 0、234 0、183 0、154 0、290 0、227 0、191 0、343 0、269 0、226 0、393 0、308 0、259 0、032 0、021 0、015 0、053 0、035 0、026 0、089 0、059 0、043 0、105 0、070 0、051 0、121 0、080 0、059 0、150 0、099 0、073 0、177 0、117 0、086 0、203 0、134 0、099 二、物料输送时局部阻力系数附加

前面介绍的公式中的局部阻力系数就是按纯空气流动时计算的,当输送物料时,因物料的浓度影响加剧了局部阻力,因此要按输送浓度附加阻力系数,研究还发现,对于供料器、管道的三通、变径管等阻力系数基本可按纯空气再附加计算,?j??1????。对于卸料器与除尘器,在器内的物料与灰尘的运动,就是靠惯性进行的,无需附加压损。但就是对于弯头,它除了取决于物料性质、气流速度、弯曲角度及曲率半径外,由于物料在转弯的同时受物料重力等影响,还与弯头的空间走向有关。即使弯头的规格完全相同,但空间走向不同则阻力系数也会不同,基本走向如图一所示。