[空調]風管設計概論

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風管設計概論

一 風速法

1.          由負荷估算，計算出風口風量。(箱型機 8~10 CMM/RT)

2.          依出風口設計要求 計算出出風口數量

3.          依建議的風速表、 選擇每段風速值。

4.          由風速與風量從曲線圖查出，風管尺寸或用Q=V×A求得

5.          可由圓形管與方形管等面積圖；如此逐段計算求出方形管尺寸

6.          計算最長管段的摩擦損失(壓降)，去選擇送風機的需求靜壓、馬力。

7.          此法每管段壓損會不同，要逐段計算，來決定送風機所需求靜壓，較麻煩

二 等靜壓法【靜壓再得法】

實際上每一管段因摩擦損失會導致風速降低，故應提高風管內靜壓，使每管段有相同的靜壓，一般以長管段計算，此法常用於高速風管系統(2500~3000fpm) 。

1.          由負荷估算計算出風量。

2.          先依建議的風速表、選擇主風管風速值。

3.          風速與風量從曲線圖查出第一段風管尺寸。

4.          其它段風管尺寸，算出 L/Q 。

5.          由分歧管前風速與L/Q，從曲線圖查出分歧管後風速。

6.          利用 A=Q÷V。求出面積。

7.          在選擇送風機的需求靜壓，因歧管風速降低，風管摩擦損失減少，故送風機馬力會減少，方法設計良好時，系統風量、風速會較穩定。

三 摩擦係數法

1.          由負荷估算計算出風量(主風管風量)。風量CMM =顯熱負荷÷【 17.4×(室內溫度 - 出風口溫度)】

2.          繪製風管圖，依出風口設計要求 計算出出風口數量。L＜3H，L＜1.5W

3.          先依建議的風速表、選擇主風管風速值(以風扇出口的主風管風速為基準)

4.          由主風管風速值與風量，從曲線圖查出主風管尺寸與摩擦損失。

5.          以此摩擦損失假設每一管段皆相等。

6.          再由此摩擦損失值與風量從曲線圖查出，每一段風管尺寸。

7.          計算最長管段直管與彎管摩擦損失(壓降)，去選擇送風機的需求靜壓、馬力。

但風量平衡效果差，需要在 各分支風管加裝風量調整器，以平衡調整風量。

l          當第一出風口與最後出風口距離很長時，若用等摩擦法設計在第一出風口的壓力會過大 會引起噪音及風量的平衡，故選定尺寸時，最長風管摩擦損失要修正,就所謂靜壓再得法求之。

流程

估算出熱負荷

代入公式:

得到總風量 , 再算出每個出風口的風量。

如:有一房間 40 m² 具有3000 kcal/hr的空調負荷 房間溫度24℃與出風口溫度18 ℃

試問供風量為 CMM？

l          出風口數量

l          ?

如已知風量10000 m3/hr , 需要靜壓50 mmaq 、 動壓12 mmaq , 預設機械效率em=60%

試求風車的馬力?

Pt=Pv+Ps=12+50=65      Hp=【10000×65】÷【75×0.6×3600】=3.82 Hp

送風機的基本概念

 送風機的風量、靜壓、轉速、馬力的關係

Q= 風量  P=靜壓  N=轉速  HP=馬力

1.          N2/N1 = Q2/Q1

2.          (N2/N1)² =P2/P1

3.        (N2/N1)³ =HP2/HP1

4.          (Q2/Q1)² =P2/P1

5.          (Q2/Q1)³ = HP2/HP1

例：已知風量1,200m³/min，靜壓45mmAq轉速400rpm及動力8BHP，若轉速增加至500rpm時，其風量、風壓及相關動力之變化如何?

轉度增加比n=500/400=1.25

靜壓應為45mmAqx1.5625=70.3 mmAq   1.25²=1.5625

風量比q=1.25，風量應為1,200 m³/min x1.25=1,500 m³/min

馬力比hp=1.25³=1.953，所需馬力應為 8 x 1.953=15.6 BHP

如風量 2000CMM 改為 3000CMM(CMM:m3/min  CFM:ft3/min)

l          N2/N1=Q2/Q1=3000/2000=1.5 風車轉速增加 1.5倍

l          P2/P1=(N2/N1)² =(1.5)²=2.25 , 風量提高時則經盤管及風管壓損加大。

l          HP2/HP1= (N2/N1)³=(1.5)3=3.375 , 馬達馬力需提高3.375倍以防燒燬 , 送風機轉數增加時，其軸馬力會增加。風扇所需之軸馬力與轉速之立方成正比

若在相同風管之條件下,將輸送之風量提高一倍,則風速需增加,阻力減少

如某一送風系統 , 其送風量800 m3/min時 , 動阻力為60mmAq , 當風量減為一半400 m3/min時 , 動阻力減為多少?

(Q2/Q1)² =P2/P1

P2=60*(400/800)² =15 mmAq

風量越小 , 機外靜壓越小 , 也就是抵抗風管的摩擦損失就越小。

風管系統送風量6000m/hr，風速6m/s時摩擦損失為0.08mmAq/m，若風量改變為3000m/hr時其風速為3 m/s。

有一空調箱機外靜壓20mmWG , 機內靜壓10mmWG時 , 風量為2000 M3/hr, 若要風量提高 3000 M3/hr , 風車該如何修正?

總壓、靜壓、動壓

靜壓:指空氣施於風管避的壓力 , 與空氣流動的方向無關 。 (亦空氣在風管壓縮所產生的壓力)

動壓:指空氣在風管中流速的大小 , H=V2/2g 得知風速越快 , 動壓越大。

20 c  , 760 mmhg  之標準空氣的動壓為v2/4005。

總壓:=靜壓+動壓+位壓 。(位壓很小可忽略不計)



改變馬力或轉速來提高送風機的靜壓 , 風速不宜太高以免濺水 , 一般3.5 m/s。

風量的計算

箱型冷氣機的送風量的計算

Q=VA*3600

Q=風量(m3/hr) 、 V=風速(m/s) 、 A=有效面積(m2)=出風口的實際面積×0.8

當負荷估算完成後便知其冷凍噸 , 亦得知風量 , 為了冷氣能均勻分佈於空調間各角落須採用風管 ,要注意靜壓是否能克服風管的摩擦阻力。箱型機風量每一冷凍噸約 8-10 m3/min 其靜壓一般正面吹出為 4 mmAq  由上吹出接風管為5~11mmAq

依據每一出風口需要的風量並決定風速 設全風管之摩擦損皆相等 , 利用Q=VA的公式 , 決定每段風管的尺寸

算出風管及配件的摩擦阻力 , 此為送風機克服的機外靜壓。

送風機須要的靜壓。靜壓=送風機的機內靜壓(機內阻力) + 機外靜壓(風管及配件的摩擦阻力)。

得到送風機須要的送風機的機內靜壓 , 製造廠商都會提供參考。

風管的靜壓損失與風管直徑成反比 , 與風管長度成正比 , 而與風速的平方成正比。

風管摩擦損失

ΔP=0.03f(L/d^1.22)(V/1000)^1.82

ΔP:摩擦損”WG  F光滑程度 鍍鋅鐵皮0.9  L: ft  D:in  V:fpm

靜壓再得:

ΔP=0.75 (Vf/4000)²-(Vd/4000)²

Vf: 送風機開始風速fpm  Vd:風管內風速fpm