(一)變截面、出風(fēng)口等靜壓均勻送風(fēng)管道 空氣在風(fēng)道內(nèi)流動(dòng),有靜壓和動(dòng)壓產(chǎn)生,風(fēng)道內(nèi)的氣體流速用下式表示: Vd=(2Hd/γ)1/2 8-42 如果風(fēng)道側(cè)壁上開孔,當(dāng)空氣通過側(cè)壁時(shí),在氣流的靜壓作用下,使靠近側(cè)孔的空氣產(chǎn)生一垂直風(fēng)道的速度Vj為: Vj=(2Hj/γ)1/2 8-43 如圖8-30所示,側(cè)孔流出氣流速度與風(fēng)道軸線的角度α為:
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tgα=Vj/Vd=(Hj/Hd)1/2 8-44
式中:上Hj---風(fēng)道內(nèi)空氣的靜壓;Hd---風(fēng)道內(nèi)空氣的動(dòng)壓;γ---風(fēng)道內(nèi)空氣的重度。
側(cè)孔實(shí)際出流速度為:
V=(Vd2+Vj2)1/2 8-45
從式8-44和8-45可以看出,出流實(shí)際速度的大小與孔口所在斷面動(dòng)壓和靜壓的大小有關(guān),其方向與靜壓和動(dòng)壓之比有關(guān)。靜壓越大(相對動(dòng)壓而言),α越大,即氣流越接近與管壁垂直。
側(cè)孔a*b實(shí)際流出風(fēng)量
Q0=3600μf'V=3600μf0cosβV=3600μf0sinαV 8-46
式中:μ---孔口流量系數(shù);f0---孔口面積(米2);Q0---通過孔口的風(fēng)量(米3/時(shí));f'---與速度V垂直的射流截面面積(米2)。
由于 sinα=Vj/V 8-47
將式8-47代入式8-46得: Q0=3600μf0Vj=3600μf0(2Hj/γ)1/2 8-48
或式8-48可改寫成為:Q0/3600f0=μVj=V0 8-49
側(cè)孔面積為:f0=Q0/3600V0 8-50
f0=Q0/3600μ(2Hj/γ)1/2=Q0ξ1/2/3600*1.29Hj1/2 8-50
流量系數(shù)與側(cè)孔阻力系數(shù)的關(guān)系為:ξ0=1/μ2或μ=1/ξ01/2 8-51
為了保證均勻送風(fēng),必須滿足下列條件:
第一,保證各孔口靜壓相等。要保持各孔口流出的風(fēng)量相等,必須保持每個(gè)孔口截面上的靜壓相等,即兩孔口間的動(dòng)壓降等于兩孔口間壓力損失,由1-2截面(如圖8-31所示)的伯努利方程可得到:
Hj1+Hd1=Hj2+Hd2+H損
若Hd1-Hd2=H損
則Hj1=Hj2
第二,保持各孔口的流量系數(shù)相等。如果能保證各孔口的靜壓Hj相等,各孔口的流量系數(shù)μ相同,就能保證各孔口的空氣流量Q0相等。ξ0和μ由實(shí)驗(yàn)確定,它與孔口形狀、出流角α及流量比(孔口流量與孔口前流量之比,Q0/Q=q)有關(guān)。對于銳邊孔口,當(dāng)α≥60°時(shí),流量比q=0.1---0.5范圍內(nèi)可近似取μ=0.6,如圖8-32所示。
第三,增大出流角α。風(fēng)道中靜壓與動(dòng)壓之比愈大,氣流在孔口的出流角α也就愈大,使出流方向接近于與風(fēng)道側(cè)面垂直,該比值如減少,出流就會向一個(gè)方向偏斜。出流過于偏斜,也就達(dá)不到均勻送風(fēng)的目的,如圖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。當(dāng)然,最好是90°,但在實(shí)際工作中不可能做到,儲糧通風(fēng)中,為了使空氣出流方向垂直于管壁,通常采用在孔口上蓋以竹罩即加分配器罩的方法。
例1.某倉房長48米,寬18米,小麥堆高5米,糧食水分在安全標(biāo)準(zhǔn)以內(nèi),試設(shè)計(jì)一個(gè)變截面地槽,各空氣分配器面積相等的等靜壓通風(fēng)系統(tǒng)。
解:1、總風(fēng)量Q總的確定
(1)總風(fēng)量:單位通風(fēng)量選取q=10m3/h.T,容重γ=0.75T/m3
Q總=A*B*h*γ*q=48*18*5*0.75*10=32400m3/h
(2)換氣次數(shù)(小麥孔隙度選取40%)為:
n=24Q總/A*B*h*s=24*32400/48*18*5*40%=450次/晝夜
(3)糧堆表觀風(fēng)速為:
V表=Q總/3600*A*B=32400/3600*48*18=0.0104m/s
2、倉內(nèi)風(fēng)道布置
(1)風(fēng)道布置。在倉內(nèi)布置四組U型地槽風(fēng)道,支風(fēng)道間距為4.440米,兩邊支風(fēng)道距墻2.220米,每條支風(fēng)道上設(shè)置8個(gè)空氣分配器,分配器間距為3.130米,如圖8-31所示。
(2)通風(fēng)途徑比為:
K=5:(5+2.220)=1:1.44 符合要求。
3、地槽風(fēng)道截面積的確定
(1)每個(gè)U型風(fēng)道負(fù)擔(dān)的風(fēng)量為:
Q0=Q總/4=32400/4=8100m3/h
(2)每根支風(fēng)道負(fù)擔(dān)的風(fēng)量為:
Q支=Q0/2=8100/2=4050m3/h
(3)每個(gè)空氣分配器負(fù)擔(dān)的風(fēng)量為:
Q分=Q支/8=4050/8=506.25m3/h
支風(fēng)道初始流速選取ω1=5m/s,則截面1-1處的動(dòng)壓:
Hd1=γω12/2=1.2*52/2=15Pa
(4)確定截面1-1處的面積,根據(jù)Fn=(Q支-(n-1)Q分)/3600ωn,則:
F1=(4050-(1-1)*506.25)/3600*5=0.225m2
根據(jù)F1確定截面1-1的尺寸為:a1*b1=0.45*0.50m2
(5)確定截面2-2處的面積:
計(jì)算管段1-2處的摩擦阻力。
Q2=Q支-(n-1)Q分=4050-(2-1)*506.25=3543.75m3/h
該處的管段截面為未知,近似取0.45*0.5m3,其流速當(dāng)量直徑為:
d2=2a1*b1/(a1+b1)=2*0.45*0.5/(0.45+0.5)=0.47m
按Q2、d2值,查金屬風(fēng)道的摩擦阻力線算圖(圖8-4),R1=0.75Pa/m,對于水泥砂漿抺面的風(fēng)道△=1.5mm,查圖8-5風(fēng)道粗糙度修正系數(shù)C=1.275,所以管段1-2的摩擦阻力為:
H1=R1*L1*C=0.75*3.13*1.275=2.99Pa
根據(jù)q=Q分/Q支=506.3/4050=0.13,查局部阻力系數(shù)表(見附錄),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處的動(dòng)壓
Hd2=Hd1-H阻1-2=15-3.59=11.41Pa
截面2-2處的風(fēng)速
ω2=(2Hd2/γ)1/2=(2*1.14/1.2)1/2=4.36m/s
截面2-2處的面積
F2=(4050-(2-1)*506.25)/3600*4.36=0.226m2
截面2-2處的尺寸為:a2*b2=0.45*0.5m2