通风系统的设计及计算手册

东莞国通通风设备有限公司 聂福坚

一、 通风机基础知识

通风机是用于输送气体的机械，从能量的观点来 ，它是把原动机的机械能转变为气体能量的一种机械。通常把产生的压力小于或等于14700Pa以下者为通风机。按型式可分为：离心通风机、轴流通风机、混流通风机。

二、 通风机的主要性能参数：

流量、压力、转速 、功率及效率是表示通风机性能的主要参数，称为通风机的性能参数。

A. 流量：单位时间内流经通风机的气体容积，称为流量（又称风量）。常用单位为m³/s（米³/秒）、m³/min（米³/分钟）、m³/h（米³/小时）。

B. 压力：通风机的压力是指升压（相对于大气的压力），即气体在通风机内压力的升高值，或者说是通风机进出口处气体压力之差。它有静压、动压、全压之分。性能参数是指通风机的全压（它等于通风机出口与进口全压之差）。单拉为Pa（帕斯卡）。

C. 转速 ：通风机转子旋转速度的快慢将直接影响通风机的流量、压力、效率。单位为每分钟转数即rpm。

D. 轴功率：驱动通风机所需要的功率N称为轴功率，或者说是单位时间内传递给通风机轴有能量，单位为kw（千瓦）。

E. 效率：通风机在把原动机的机械能传给气体的过程中，要克服各种损失，其中只有一部分是有用功。常用效率来反映损失的大小，效率高，即损失小。从不同的角度出发有不同效率。

三、风机与系统的匹配基本原理、常见问题及原因分析

1、 系统

空气系统简单地说，包括风机及与其进口或出口或两者都连接的管路。较为复杂的空气系统包括风机、管网、空气控制调节风门、冷却管、加热管、过滤器、扩散器、消声器和导向叶片等。风机是本系内给气体以能量，用以克服其它部件的流动阻力的一个组成部分。

2、系统与风机匹配的基本原理

每个空气系统对气流都有一个流动阻力和附加阻力，如果已精确地确定系统阻力,并提供了理想的进出口工况；当空气系统设定一个流量QA时，那么选择风机时的压力就必须达到满足系统阻力的要求，当风机安装在系统时，风机所产生的全压的一部分即静压用于克服管网系统的阻力，全压的其余部分消耗在气流从管网出口时所具有的动能上；风机会产生设计流量QA。（如图1所示）。如果没有精确地计算系统阻力或进出口工况不理想，那么就不能得到理想的设计性能（如图2所示）；当系统阻力大于设计压力P时，风机的实际流量小于设计流量，达不设计要求；当系统阻力小于设计压力P时，风机的实际流量大于设计流量，超出设计要求；风机的电机会有超载运行的危险。

图1、2

四、 厨房抽油烟风机选型知识：

1、厨房抽油烟风量的确定：

（1）、以厨房的炒炉炉头数和蒸柜数量计算风量：一般每个炒炉炉头和蒸柜数量取2000-2500m³/h计算。

例：厨房的炒炉炉头数为：4个和蒸柜数量：2个。

风机的抽风量为：Q=（4+2）X2500=15000m³/h

（2）、以烟罩的长度计算风量：一般每米烟罩取2000-2500m³/h计算。

例：厨房烟罩总长度为5米。

风机的抽风量为：Q=5X2500=12500m³/h

2、 主风管风速的确定：

风管风速既要考虑系统的运行费用，又要考虑不要因风速太大而对周围的环境产生噪声干扰，抽油烟风管风速一般取8-15m/s。

3、 风管断面形状的选择

风管断面形状有圆形和矩形两种。两者相比：在相同断面积时，圆形风管的阻力小；材料省，强度较大；圆形风管直径较小时比较容易制造。但圆形管件的放样、制作较矩形风管困难，布置时不易与建筑结构配合，明装时不易布置美观。建议直径断面积≤0.07m²(即直径≤300mm)时选用圆形断面，直径断面积＞0.07m²时选用矩形断面。

矩形风管宽高比最大为8：1。但自1：1到8：1的表面积要增加60%。因此设计风管时，除特殊情况外，宽高比愈接近于1愈好，可以节省动力及制造和安装费用。适宜的宽高比在3以下。

4、 烟罩吸口的位置和尺寸的确定

烟罩吸口的位置应设置在炒炉的正上方，考虑吸风口的风速与主风管的风速相等，故烟罩吸口的长宽尺寸一般设置为：250X300mm，最大不能超过：300X300mm。

5、 风机与风管安装的注意事项

（1）、通风机与风管连接，在通风机进风口两倍叶轮直径长度范围内不能有弯头或其它管道截面发生突然变化，因通风机进风不顺畅而会造成通风机的性能异常。

（2）、通风机与风管连接，在通风机出风口两倍叶轮直径长度范围内不能有弯头或其它管道截面发生突然变化，会因在出风口处产生涡流而引起管道阻力急剧增加而导致通风机的风量下降。

（3）通风机进出风口与风管连接有弯头时推荐连接方式（图3）

6、 抽油烟系统风管的阻力计算

风管内沿空气流动的阻力有两种，一种是由于空气本身的粘滞性及其与管壁间的摩擦而产生的沿程能量损失，称为摩擦阻力；另一种是空气流经风管中的管件及设备时，由于流速的大小和方向变化以及产生涡流造成比较集中的能量损失，称为局部阻力。

a) 摩擦阻力

风管摩擦阻力用Hm表示，单位长度的摩擦阻力用hm表示，hm称为比摩损。

摩擦阻力按下式计算

Hm=hmxL （mmH₂O）

式中： L——风管的长度，单位：m。

hm——可直接由附图1比摩损图解图查出。

注：附图1比摩损图解图是按圆形风管得出的，为利用该图进行矩风管计算，需先将矩形风管断面折算成相当的圆形风管直径，即折算成当量直径。再由此查得矩形风管的单位长度摩擦阻力。

矩形风管的当量直径：

D_V=2ab/（a+b） mm

式中： a——矩形风管的宽度，单位：mm。

b——矩形风管的高度，单位：mm。

b) 局部阻力

当空气流过断面变化的管件（如各种变径管、风管进出口、阀门）、流向变化的管件（弯头）和流量变化的管件（如三通、四通、风管的侧面送、排风口）都会产生局部阻力。

局部阻力按下式计算：

Hju=ξυ²（ρ /2 ）（ Pa）

式中：ξ——局部阻力系数，可直接由附图2查出。

υ——计算局部阻力部份风管内的风速，单拉：m/s。

ρ——风管内的气体密度，一般取1.2kg/m³。

7、 厨房抽油烟系统的设计计算实例：

有一如下图所示的厨房抽油烟系统。风管用钢板制造，输送蒸气和油烟，气体温度为常温。该系统釆用静电式油烟静化器，油烟静化器的阻力为250Pa。对该系统进行计算，确定主风管尺寸和选择风机型号。

已知：1、烟罩8米，共的6外炒炉，1个蒸炉长度为2米。

2、静电式油烟静化器1个，油烟静化器的阻力为250Pa。

3、风管总长度为：（8+50+25+3+35+50）=171米。

4、连接风管共有90度弯头3个。

解：

1、 确定抽风量

根据烟罩长度计算抽风量，每米烟罩的抽风量取值为：Qi=2500m³/h

总抽风量：∑Q =8X2500=20000 m³/h

2、 确实风管风速

根据抽油烟风管风速一般取v=8-15m/s

这里选取计算风速为：v=12 m/s

3、 确定主风管尺寸

风管截面计算公式：A=Q/（3600v） m²

计算主风管尺寸

A=20000/（3600X12）=0.46 m²

选用矩形风管：0.6X0.8=0.68 m²

主风管的实际风速: V=20000/（3600X0.68）=11.5m/s

4、 计算主风管的摩擦阻力

计算矩形主风管的当量直径：

D_V1=2ab/（a+b）=2X0.6X0.8/（0.6+0.8）=0.685m=685 mm

根据当量直径685mm和风管风速V=11.5 m/s查附图1比摩损图解图得:hm=0.25 mmH₂O

主风管长度为:L=171m

主风管的摩擦阻力：Hm1=0.25x171=42.75mmH₂OX9.81Pa=419Pa

5、 计算局部阻力

查得局部阻力系数ξ

90°矩形弧管头: h/D=1.3 R/D=0.8时 ξ=0.6

计算1个90°矩形弧管头弯头局部阻力:

Hju=ξV²（ρ /2 ）

=0.6X11.5²X（1.2/2）=47.5 Pa

计算3个90°矩形弧管头弯头局部阻力:

3X47.5=142.5Pa

6、 计算系统总阻力

系统总阻力∑H=摩擦阻力Hm+局部阻力Hju+油烟静化器的阻力

=419+142.5+250

=811 Pa

7、 选择风机参数

风机风量： Q ≥1.2∑Q=1.2X20000=24000 m³/h

风机静压: Pt≥1.2∑H=1.2x811=973 Pa

8、选型风机:

1、G3-48-8E/18.5kw 700rpm

风量：Q=24500 m³/h 全压：P=1197Pa 静压：Pt=1067Pa

2、DTJ-BF -630/15kw 1500rpm

风量：Q=29250 m³/h 全压：P=1153Pa 静压：Pt=1061Pa

附图1 比摩损图解图