一种均匀送风的低流动阻力管道装置及设计方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种均匀送风的低流动阻力管道装置及设计方法，所述装置包括主管道、三通和分支管道。所述主管道沿长度方向的横截面高度是逐渐减小的，以保证各个分支管道处送风量均匀；所述三通进出口连接处的面为曲面，且曲面的形式为圆弧面，用于减少主管道内的流动阻力。本发明专利技术所公开的送风管道装置能够实现均匀送风，且具有流动阻力低的优点。

A low flow resistance pipeline device with uniform air supply and its design method

The invention discloses a low flow resistance pipe device for uniform air supply and a design method thereof. The device comprises a main pipe, a tee and a branch pipe. The cross-section height of the main pipe along the length direction is gradually reduced to ensure uniform air supply at each branch pipe; the surface at the junction of the inlet and outlet of the tee is a curved surface, and the form of the curved surface is a circular surface, which is used to reduce the flow resistance in the main pipe. The air supply pipe device disclosed in the invention can realize uniform air supply and has the advantages of low flow resistance.

【技术实现步骤摘要】
一种均匀送风的低流动阻力管道装置及设计方法
本专利技术属于空调送风控制
，更具体地，涉及一种均匀送风的低流动阻力管道装置及设计方法。
技术介绍
随着社会的发展，工业科技和人类生活对环保节能要求逐渐增加，自然通风已不能满足现代工艺和人类生活的要求。生活区的送风不均匀会导致人的舒适感下降，工业上的送风不均匀则会影响生产效率。对于送风管道，送风量的大小取决于送风口的静压的大小，要保证各个送风口的送风量均匀，则需保证每个送风口的静压相同，也就是，相邻两个送风口之间的动压之差等于这两个送风口之间的摩擦压力损失与局部压力损失之和。对于一般的送风管道，其沿主管道方向的横截面积一般都是不变的，这样的送风管道不能保证各个送风口的送风量均匀。除此之外，随着送风距离的增加，沿主管道方向的送风阻力会逐渐增大，动压衰减也会增大，也会增加各个送风口的不均匀性。如今许多大型商场、住宅、工厂所采用的送风管道均不能满足均匀送风，因此，现有技术有待发展和改进。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于，针对现有技术送风不均匀、流动阻力大的缺陷，提供一种均匀送风的低流动阻力管道装置与设计方法。本专利技术解决技术问题所采用的技术方案如下：一种均匀送风的低流动阻力管道装置，包括主管道，若干三通，若干分支管道；所述主管道与分支管道的截面为方形或圆形；所述主管道与分支管道通过三通连接起来；所述主管道沿长度方向的横截面的高度（横截面为圆形则表示直径）是逐渐减小的；所述三通有四个面为曲面；所述三通曲面的形式为圆弧面；所述三通曲面的半径分别为20.05D（D为三通与主管道相连横截面的水力直径），0.2d（d为三通与分支管道相连横截面的水力直径），3.47d和8.4d；所述三通的横截面积大于传统三通的横截面积；所述三通的尺寸是根据主管道和分支管道的高度设计的；所述各个分支管道的横截面均相同；管内流体在各个分支管道的出射角不小于。一种均匀送风的低流动阻力管道装置与设计方法，其中，所述方法包括（以方形截面为例）：步骤1：确定送风流体的物性参数（包括密度和粘度），管道的材料；根据管道的总体积流率，所需的三通数量，计算出每个排风口的体积流率；步骤2：根据每个排风口所需的体积流率以及分支管道的横截面积计算出每个排风口的送风速度，据此计算出第一个三通静压驱动的速度；根据总体积流率、第一个三通沿主管道方向横截面的尺寸计算出第一个三通动压驱动的速度，然后计算出射角，该出射角需不小于；步骤3：计算出第一个三通与第二个三通之间的摩擦压力损失、局部压力损失；根据计算出来的摩擦压力损失、局部压力损失以及第一个三通的动压计算出第二个三通的动压；根据动压和动压驱动的速度的关系，计算第二个三通动压驱动的速度；根据流过第二个三通主管道的体积流率和第二个三通动压驱动的速度计算出第二个三通沿主管道方向的横截面的尺寸，据此计算出第二个三通沿主管道方向的横截面的高度；步骤4：用步骤2、3类似的方法，计算出余下各个三通沿主管道横截面的高度。本专利技术的设计原理：在一个送风管道中，根据压力守恒，在第i个分支管道与i+1个分支管道处，压力的关系由下列公式（1）表示：（1）其中表示第i个分支管道处的动压，表示第i个分支管道处的静压，\*MERGEFORMAT表示第i个分支管道与第i+1个分支管道间的摩擦压力损失，\*MERGEFORMAT表示第i个分支管道与第i+1个分支管道间的局部压力损失。要保证各个排风口的送风量均匀，则需\*MERGEFORMAT，公式（1）可简化为公式（2）：\*MERGEFORMAT（2）对于钢制成的管道，公式（2）左边的值要远大于右边的值，因此要保证均匀送风则需要使主管道的横截面积逐渐减小。本专利技术提供的一种均匀送风的低流动阻力管道设计方法，与现有方法相比，具有以下优点和有益效果：（a）将三通的表面设计成为圆弧形的曲面可以增加三通的横截面积，通过增加三通的横截面积可以减小横截面各个方向上的速度梯度，从而减小管道的送风阻力。此外，利用弧面技术可以节省成本；（b）该管道的主管道沿长度方向横截面的高度逐渐减小，保证各个分支管道处的静压压降都相同，因此各个分支管道处的排风量都相同，从而实现了均匀送风。附图说明图1是本专利技术送风管道装置的结构示意图。图2是本专利技术送风管道装置的主视图。图3是本专利技术三通的结构示意图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案、优点更加清晰，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行详细书名。本实施例提供了根据一种均匀送风的低流动阻力管道设计方法设计的管道装置，如图1、2所示，它由主管道1，若干分支管道2和若干三通3组成。所述主管道1沿长度方向上的高度逐渐减少，所述三通3的形状是根据主管道1沿长度方向的高度设计的。在设计该管道装置的过程中，经历了以下几个步骤：步骤1：确定管道进口处流体的温度T，流体的种类及该温度下流体的动力粘度\*MERGEFORMAT、密度\*MERGEFORMAT，确定管道的材料；根据管道的总体积流率\*MERGEFORMAT，所需的三通数量n，计算出每个排风口的体积流率\*MERGEFORMAT；确定相邻两个三通之间的距离L，第一个三通入口处横截面的宽度W，高度H1，每一个三通沿分支管道的横截面的宽度w，高度h。步骤2：由下列公式（3）、（4）确定每一个三通沿分支管道的平均速度：（3）（4）由下列公式（5）确定第一个三通处静压驱动的速度，其中表示流动系数:（5）第一个三通出动压驱动的速度、动压分别由下列公式（6）、（7）确定：（6）（7）流体在第一个三通处沿分支管道的出射角由下列公式（8）确定，出射角要不小于60°：（8）步骤3：第一个三通和第二个三通之间流体体积流率由下列公式（9）表示：（9）第一个三通和第二个三通之间的摩擦压力损失由下列公式（10）表示：（10）其中表示摩擦阻力系数，表示两个三通之间的距离，是第一个三通沿主管道横截面的水力直径，是管道内流体的密度，表示动压驱动的速度。摩擦阻力系数、水力直径分别由下列公式（11）、（12）表示：（11）（12）其中表示粗糙度，可根据管道材料确定，表示雷诺数，可由下列公式（13）表示：（13）第一个三通与第二个三通之间的局部压力损失由下列公式（14）确定，其中表示第一个三通与第二个三通之间的局部阻力系数：（14）第二个三通处的动压可由公式（15）计算出来：（15）第二个三通处动压驱动的速度可由下列公式（16）计算出来（16）第二个三通沿主管道横截面的高度可由下列公式（17）计算出来：（17）步骤4：用步骤2、3类似的方法，计算出余下各个三通沿主管道横截面的高度。所述三通的结构如图3所示：该分流三通有一个进口和两个出口，三通有四个表面为曲面，且曲面的形式为圆弧。曲面1是半径为20.05D（D为三通与主管道相连横截面的水力直径）的圆弧，曲面2是半径为0.2d（d为三通与分支管道相连横截面的水力直径）的圆弧，曲面3是半径为3.47d的圆弧，曲面4是半径为8.4d的圆弧。\*MERGEFORMAT分别为\*MERGEFORMAT。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种均匀送风的低流动阻力管道装置及设计方法，其特征在于，所述装置包括主管道、三通和分支管道；所述三通将主管道和分支管道连接起来；所述三通有四个面为曲面；所述主管道与分支管道的横截面可以是方形或圆形；所述一种均匀送风的低流动阻力管道设计方法包括以下几个步骤：步骤1：确定送风流体的物性参数（包括密度和粘度），管道的材料；根据管道的总体积流率，所需的三通数量，计算出每个排风口的体积流率；步骤2：根据每个排风口所需的体积流率以及分支管道的横截面积计算出每个排风口的送风速度，据此计算出第一个三通静压驱动的速度；根据总体积流率、第一个三通沿主管道方向横截面的尺寸计算出第一个三通动压驱动的速度，然后计算出射角，该出射角需不小于；步骤3：计算出第一个三通与第二个三通之间的摩擦压力损失、局部压力损失；根据计算出来的摩擦压力损失、局部压力损失以及第一个三通的动压计算出第二个三通的动压；根据动压和动压驱动的速度的关系，计算第二个三通动压驱动的速度；根据流过第二个三通主管道的体积流率和第二个三通动压驱动的速度计算出第二个三通沿主管道方向的横截面的尺寸，据此计算出第二个三通沿主管道方向的横截面的高度；步骤4：用步骤2、3类似的方法，计算出余下各个三通沿主管道横截面的高度。...

【技术特征摘要】
1.一种均匀送风的低流动阻力管道装置及设计方法，其特征在于，所述装置包括主管道、三通和分支管道；所述三通将主管道和分支管道连接起来；所述三通有四个面为曲面；所述主管道与分支管道的横截面可以是方形或圆形；所述一种均匀送风的低流动阻力管道设计方法包括以下几个步骤：步骤1：确定送风流体的物性参数（包括密度和粘度），管道的材料；根据管道的总体积流率，所需的三通数量，计算出每个排风口的体积流率；步骤2：根据每个排风口所需的体积流率以及分支管道的横截面积计算出每个排风口的送风速度，据此计算出第一个三通静压驱动的速度；根据总体积流率、第一个三通沿主管道方向横截面的尺寸计算出第一个三通动压驱动的速度，然后计算出射角，该出射角需不小于；步骤3：计算出第一个三通与第二个三通之间的摩擦压力损失、局部压力损失；根据计算出来的摩擦压力损失、局部压力损失以及第一个三通的动压计算出第二个三通的动压；根据动压和动压驱动的速度的关...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶为标，李聪，聂昌达，徐顺生，
申请(专利权)人：湘潭大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43