电厂烟风道异型件阻力系数的数值计算方法

第三节 管道阻力空气在风管内的流动阻力有两种形式：一是由于空气本身的黏滞性以及空气与管壁间的摩擦所产生的阻力称为摩擦阻力；另一是空气流经管道中的管件时(如三通、弯头等)，流速的大小和方向发生变化，由此产生的局部涡流所引起的阻力，称为局部阻力。

一、摩擦阻力根据流体力学原理，空气在管道内流动时，单位长度管道的摩擦阻力按下式计算：ρλ242v R R s m ⨯= (5—3)式中 Rm ——单位长度摩擦阻力，Pa ／m ；υ——风管内空气的平均流速，m ／s ；ρ——空气的密度，kg ／m 3；λ——摩擦阻力系数；Rs ——风管的水力半径，m 。

对圆形风管：4D R s = (5—4)式中 D ——风管直径，m 。

对矩形风管)(2b a ab R s += (5—5)式中 a ，b ——矩形风管的边长，m 。

因此，圆形风管的单位长度摩擦阻力ρλ22v D R m ⨯= (5—6)摩擦阻力系数λ与空气在风管内的流动状态和风管内壁的粗糙度有关。

计算摩擦阻力系数的公式很多，美国、日本、德国的一些暖通手册和我国通用通风管道计算表中所采用的公式如下：)Re 51.27.3lg(21λλ+-=D K(5—7)式中 K ——风管内壁粗糙度，mm ；Re ——雷诺数。

υvd =Re (5—8)式中 υ——风管内空气流速，m ／s ；d ——风管内径，m ；ν——运动黏度，m 2／s 。

在实际应用中，为了避免烦琐的计算，可制成各种形式的计算表或线解图。

图5—2是计算圆形钢板风管的线解图。

它是在气体压力B ＝101．3kPa 、温度t=20℃、管壁粗糙度K ＝0．15mm 等条件下得出的。

经核算，按此图查得的Rm 值与《全国通用通风管道计算表》查得的λ／d 值算出的Rm 值基本一致，其误差已可满足工程设计的需要。

只要已知风量、管径、流速、单位摩擦阻力4个参数中的任意两个，即可利用该图求得其余两个参数，计算很方便。

图5—2 圆形钢板风管计算线解图[例] 有一个10m长薄钢板风管，已知风量L＝2400m3／h，流速υ＝16m／s，管壁粗糙度K＝0．15mm，求该风管直径d及风管摩擦阻力R。

烟道阻力计算：烟道总长度为30米，包括四个弯头，一个换热器，一个炉膛风压调整阀，其中换热器内径变为1200mm。

烟囱高度为25米。

烟道截面积为：0.25平方米，换算直径为0.56m。

烟道中存在着一个烟道闸门，冷风吸入量按30%计算，实际烟气量为3900NM3/H，此时烟气流速=4.33NM/S。

环形炉出口烟气温度为1100℃，经换热后的温度为868℃，经过一道闸门后的温度为667℃，烟道的平均温度降为5.5℃，共计24米烟道，其总温度降为132度，至烟囱入口处的温度为535℃。

烟道内的平均温度为=0.5*（535+868）=701℃烟气的动压头（1立方米烟气流动时具有的动能）=0.5*4.332*1.32*(1+535/273)=36.6Pa几何压力：=3*9.8*（1.32-1.293）=0.8Pa共有五个弯头，局部阻力系数=5*0.85=4.25，局部动力阻力损失=4.25*36.6=156Pa摩擦阻力损失=0.06*（30+24）/0.56*36.6=212Pa。

合计阻力=0.8+156+212=369Pa烟囱抽力计算：h=24*9.8*(-273*1.293/(273+20)-273*1.32/(273+450))-0.5*4.33^2*1.32*(273+300)/273-0.03*24/(1.3*0.53)*0. 5*4.33^2*1.32*(273+450)/273=-460Pa烟囱入口处的压力为：-460Pa;保证炉膛内的压力为：+30Pa。

烟道阻力损失为：369Pa富裕压力为：369+30-460=-61Pa，能够满足使用的要求。

由于密度的变化以及烟气流通截面积的扩大，换热后的密度变化，换热器内为负压，但换热器与烟气接触的不锈钢板其与空气面接触的温度为390度，与烟气接触面的温度为960度，其强度能够满足-91Pa的要求，为保证其强度，加大助燃空气的换热效率，在空气夹层焊接螺旋状的加强肋，作用一是加强不锈钢板的强度，作用二改变夹层内空气的流动状态，加强空气与钢板之间的换热交换，增强热交换的效果。

一风机参数1单台风机风量（m 3/min）23（m 3/s）0.383333（m 3/h）13802风压 Kpa 58.83n运转风机数量24D管道直径 m 0.25风管长度1 m15风管长度2 m10风管长度3 m26A管道有效面积 m 20.0314二摩擦阻力ʋ=V/A 24.41614V风机总风量（m 3/h） 2.76E+0338Rm’=RmK t38K t 见右表2风管摩擦阻力修正前修正后风管摩擦阻力1 Pa570570风管摩擦阻力2 Pa380380风管摩擦阻力3 Pa7676合计 Pa10261026三局部阻力Z局部阻力 Paξ 局部阻力系数查下表ʋ空气流速 m/s24.41614ρ空气密度 kg/m 31.205ξ1 弯头0.18个数5ξ2 弯头0.15个数2ξ3 三通个数3Z 1 Pa323.2611Z 2 Pa107.7537Z 3 Pa 0为了减少三通局部阻力，分夹角,应该取得小一些，一般不超过30°。

只有在安装条件限制或为了平衡阻力的情况下，才用较大的夹角，但在任何情况下，都不宜做成垂直的“T”形三通。

为了避免出现引射现象，应尽可能使总管和分支管的气流速度相等，即按υ3＝υ1=υ2来确定总管和分支管的断面积。

这样，风管断面积的关系为：F3＝F1+F2。

风机管道阻力计算ʋ风管内空气的平均流速 m/s查右侧图表得单位长度摩擦阻力Rm （Pa）图表条件：气体压力101.3kPa，温度20℃、管壁粗糙度0.15mm。

被输送空气温度与20℃相差较大时需对Rm修正。

22ρυξ=Z绝对压力空气温度空气密度绝对压力空气温度空气密度Mpa 摄氏度Kg/m3Mpa 摄氏度Kg/m30.125 1.1691 1.42516.3670.225 2.3381 1.52517.5370.325 3.5073 1.62518.7060.425 4.6764 1.72519.875力，分支管中心取得小一些，一般不超过在安装条件限制或为了平况下，才用较大的夹角，况下，都不宜做成垂直的通。

烟道改造阻力数值分析
根据工艺图纸，按照实际尺寸，经Fluent软件分析后得出下列相关分析报告：
以上三图是按100%进风量计算，得出实际压损（包括烟道摩擦损失等）为：第一图（烟道进口），707Pa，917 Pa
第二图（中间弯管段），457.5Pa
第三图（风机前进风口），62.7Pa
总阻力：917+457.5+62.7=1437.2 Pa
以上三图是按75%进风量计算，得出实际压损（包括烟道摩擦损失等）为：第一图（烟道进口），707Pa，
第二图（中间弯管段），302.4Pa
第三图（风机前进风口），38Pa
总阻力：707+302.4+38=1047.4Pa
改造后，增加中间弯管段管道大小，弯管改为直管，风速降低明显，压损降低明显，但进风口，风机进口前端管路没有改变，此段压损不变，以上三图是按100%进风量计算，得出实际压损（包括烟道摩擦损失等）为：
第一图（烟道进口），687.5Pa，
第二图（中间弯管段），180.5Pa
第三图（风机前进风口），62.7Pa
总阻力：687.5+180.5+62.7=930.7Pa
注：风机前三通没有尺寸，未作分析，压降未计入烟道总压损。

烟风道及典型零部件阻力系数的计算方法宋国辉;宋红伟;唐璐;王本亮【期刊名称】《邵阳学院学报（自然科学版）》【年(卷),期】2016(000)003【摘要】探讨了烟风道摩擦阻力系数计算问题。

给出了烟风动力粘度计算式及相关参数。

通过计算结果分析,梳理了烟风道摩擦阻力系数计算条件：(1)雷诺数Re<2000；(2)2000≤Re<4000,或用于计算光滑工程管,或相对粗糙度时；(3)4000≤Re且有相对粗糙度。

上述三种条件分别使用一个计算式即可。

另外,通过数据拟合,给出了7种烟风道常见弯头的局部阻力系数计算式。

上述计算式便于计算机编程。

%The calculation of frictional resistance coefficient of air and flue gas ducts was studied and analyzed. The calculation equation and related parameters of dynamic viscosity of air and flue gas were presented. Though analysis of calculation results,the application conditions of frictional resistance coefficient cal-culation formulas was classified into three types:( 1 ) Reynolds number Re<2000; ( 2 ) 2000≤Re<4000 , or for smooth engineering pipe, or for the condition without relative roughness; ( 3 ) 4000≤Re and with relative roughness. Each condition only uses one formula. Additionally,the calculation correlations of local resistance co-efficients of 7 bends were proposed by data fitting. And the above-mentioned formulas are easy to be applied in computer programming.【总页数】7页(P33-39)【作者】宋国辉;宋红伟;唐璐;王本亮【作者单位】中国能源建设集团江苏省电力设计院有限公司，江苏南京，211102;江苏徐矿综合利用发电有限公司，江苏徐州，221137;苏州热工研究院有限公司，江苏苏州，215004;邵阳学院机械与能源工程系，湖南邵阳，422000【正文语种】中文【中图分类】TK212.+3【相关文献】1.电厂烟风道异型件阻力系数的数值计算方法 [J], 王有锋;姜武;张辉;虞维平2.介绍几种低阻力系数的烟风道部件 [J], 刘洪亮3.1000 MW机组烟风道90°收缩弯头阻力特性分析 [J], 祁轩;胡小彪;张志强4.风道摩擦阻力系数的简易计算方法 [J], 张世科;于龙江5.矩形烟风道加固肋计算方法的探讨 [J], 钱成绪因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。