通风动力计算原理

17.1.2　通风动力计算原理

对于图17.2所示的流动系统，流体从通道任意截面1—1流到2—2，这两个截面之间的能量关系可用流体力学的伯努利方程式表示为

图17.2　任意通道示意图

如果通道内为正压时，任一截面上流体的绝对压力p等于其表压力h与大气压力b之和，即

式中：b₀为海平面的大气压力，Pa；ρ_k为空气密度，kg/m³。

锅炉烟道一般为负压，则绝对压力等于大气压力b减去其真空度s，即

由式（17.2）可得截面1—1与2—2之间的压力差

将式（17.3）分别代入式（17.1）中，得到任意两截面的总压降为

式中：Δh_lz为流体的流动阻力，Pa；Δh_js为流体的加速压降，Pa；h_zs为流体的自生通风力，Pa。

上式表明，流动阻力损失、加速压降和自生通风力三个部分组成通道内介质流动时的总压降。

锅炉烟气和空气的流动阻力损失Δh_lz可分为三项：沿程摩擦阻力Δhmc、横向冲刷管束的阻力Δh_hx和局部阻力Δh_jb。

加速压降Δh_js是由于通道截面变化或介质温度变化后，引起介质速度变化所导致的能量损失。通常认为截面变化引起的损失属于局部阻力损失，因而在Δh_js中仅考虑由温度变化引起的损失，式如

式中：θ₁，θ₂及θ_pj分别为计算管段介质的进口、出口及平均温度，℃。式中可以看出，当（θ₂－θ₁）＜0，则Δh_js＜0，即流动介质处于被冷却时，由于温度降低减小了能量损失，增大了通风的作用，如锅炉烟道中的烟气流动；当（θ₂－θ₁）＞0，则Δh_js＞0，即流动介质处于被加热时，由于温度增加而增大了能量损失，减小了通风的作用，如空气在空气预热器中的状态。在实际计算中，由于Δh_js的数值很小，通常忽略不计。

自生通风力h_zs是由通道内流动介质与外界空气的密度差和通道的高度差所产生的压头，表示为

对于锅炉烟道中的热烟气或风道中的热空气，其介质密度ρ小于外界空气的密度ρ_k，因此在气流上升的热通道中，（z₂－z₁）＞0，则Δh_zs＞0，总压降ΔH减小，即热介质上升流动可以用来克服流动阻力，自然通风方式中的烟囱就是利用这个原理来克服介质的流动阻力。反之，当热气流向下流动时，则Δh_zs＜0，总压降ΔH增大，即阻碍了介质的流动，增加了外界压头的消耗。在水平烟道中，因高度差等于零，则Δh_zs＝0，即没有自生通风力。