8.1.5管道阻力计算
1．阻力计算公式
风管系统阻力应为管道的摩擦阻力与局部阻力之和：
L?2??P?(????)?K0 (8-3)
Dn2式中：
λ—气体与管道间的摩擦阻力系数，清洁空气入值一般为0.02～0.04，对含尘气体管道，当含尘浓度≥50g/m3时，需校正：
表8-4 校正系数
含尘浓度（g/m3） 校正系数 L—风管长度，m； ＜50 1.0 ≥50 1.01 100 1.02 150 1.03 ξ—管件及变径点阻力系数，见附录12； v—风管中气体流速，m/s；
ρ—空气密度，kg/m3，20℃时ρ=1.29； K0—阻力附加系数，K0=1.15~1.20；
Dn—风管直径，m；非圆管道一般折算成等速当量直径de后，按圆形管道方式计算：
de?式中：
de—等速当量直径，m； a，b—矩形风管的边长，m。 2．摩擦阻力系数λ计算
2ab (8-4) a?b管道内摩擦阻力系数λ值与介质流动状态、雷诺数Re及管壁粗糙度κ等因素有关，对于钢板焊接的管道其摩擦系数λ计算如下：
（1） λ=式中：
λ—摩擦阻力系数，见表8-6，8-7；
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1.42 (8-5)
Qlg(1.274××κ)2υQ—管内气体流量，m3/h； υ—管内气体流速，m/s；
κ—管壁粗糙度，mm，一般取κ=0.1mm。κ值详见表8-5。
表8-5 κ值
管道类别 新无缝或镀锌钢管 轻度腐蚀的无缝钢管 重度腐蚀的无缝钢管 （2） ??绝对粗糙度κ（mm） 0.01～0.05 0.2～0.3 0.6～0.7 1d(2lge?1.742) (8-6)
?式中：
de—当量直径，m； κ—管壁粗糙度，m。
表8-6 摩擦阻力系数λ值 摩擦阻管壁粗当量直管壁粗力系数λ糙度 径de（m） 糙度 值 0.1 0.023 0.2 0.020 κ=0.0002 0.3 0.018 0.4 0.017 0.5 0.016 κ=0.0004 0.1 0.028 0.2 0.023 κ=0.0004 0.3 0.021 0.4 0.020 0.5 0.019 表8-7 管道有内衬的λ值 当量直径de(mm) 焊接的钢烟气管 <200 0.025 0.021 200～400 0.018 400～800 >800 0.015 摩擦阻力系数λ值 0.018 0.017 0.016 0.015 0.014 0.013 0.012 0.0117 0.0115 当量直径de（m） 0.6 0.7--0.8 0.9--1.0 1.5 2.0 2.5--3.0 3.5--4.0 4.5 5.0 焊接的钢煤粉管 0.028 0.023 0.020 0.017 3．局部阻力系数ξ值
该系数指动压头单位的局部损失数，是由于气流经各种管件（三通、弯头、变异管、阀门等）流向变换、冲击或流速变化而引起的压力损失。清洁气体局部系数按附录12选取，但带粉尘的局部阻力系数应加以修正，修正
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公式如8-7。
ξF=ξ0(1+κJ×μ) (8-7)
式中：
ξ0—清洁气体局部阻力系数，见附录12； ξF—带粉尘的气体局部阻力系数； κJ—根据测试确定系数，取0.8～1.0； μ—气体混合物浓度，kg/kg。
4．阻力平衡计算
水泥厂除尘管道设计时，个别车间有多个收尘点（如包装车间），形成多个支管路，而这些支管与总干管交汇处压力必须达到平衡，以保证各点收尘效果。
平衡阻力一般有两种方法：一种是在管道设计时通过改变管径、弯头曲率半径或改变风量达到阻力平衡；另一种是投产前在现L =5.2m1场进行逐点测试，以每支管阀门开度大小来求阻力平Q =1045m/h31衡。此法比较繁琐，难以达到平衡，最好事先在设计中v =15m/s1ξ1=0.55使阻力达到平衡，计算方法如下：
5.3h0/=2m①当支管与总管交汇处压力差>20%时，改变阻力
0ξ58s=/ m2Q8m大的管径，降低流速，以达到阻力平衡。
1=5. 42=υ 2L例：总管长度L1=5.2m，如图8-1示，风量Q1=1045m3/h，风速v1=15m/s，局部阻力系数ξ1=0.5，支管长度L图8-1 管
2=4.5m，风量Q2=850m3/h，风速v2=18m/s，局部阻力系数ξ2=0.55
计算：由Q1、v1查附录12知：
当量阻力系数λ1/d1=0.11，动压头υ2ρ/2=135Pa，管径d1=160mm。 总管阻力：
2?p1?(?1d?L1?)??1??12?(0.11?5.2?0.5)?135?144.7Pa 支管阻力：由Q2、v2查附录12知：当量阻力系数λ2/d2=0.14，动压头v2ρ/2=194.4Pa，管径d2=130mm。
?P?22?(d?Lv2?2???2)?(0.14?4.5?0.55)?194.4?229.4Pa 22支管阻力：阻力差：（229.4－144.7）/229.4=36%>20% 对支管管径d2进行调整
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图
d2'=d（2ΔP20.225229.40.225 ) =130×()=130×1.11=144.3mmΔ?1144.7取值为145mm 重新查附录12计算：
d2'=145mm，Q2=850m3/h，υ2数为14.5m/s，λ2/d2=0.14，υ2ρ/2=126.15Pa。 ΔP2=（0.12×4.5+0.55）×126.15=137.5Pa阻力差：
144.7-137.5?4.9%<5% （达到平衡）
144.7②当静压差<20%时，管径不变，将阻力小的支管风量适当增加，加以修正，达到阻力平衡。
Q??Q阻力大的支管压力 阻力小的支管压力两支管静压差<5%，可以认为达到阻力平衡。阻力平衡计算是比较繁琐的工作，应该耐心，反复计算，并进行调整。
8.2管道重量计算
8.2.1圆形风管
G1?1.2?7.85???D?L?? （8-8） 式中：
G1—风管重量，kg； D—管径，m； L—风管长度，m； δ—风管壁厚，mm；
1.2—系数（考虑法兰加固圈等重量）； 7.85—厚1mm面积1m2钢板重量。
D2D1D2D1L图8-2 外形图
8.2.2保温材料
根据保温材料种类，密度及保温层厚度，计算保温层重量。
22G2???V???0.785(D1—D2)?L
（8-9）
式中：
G2—保温层重量，kg；
γ—保温材料密度，kg/m3；
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V—保温材料体积，m3； D1—保温后管径，m； D2—保温前管径，m； L—风管实际长度，m。
8.2.3风管内积灰
风管内积灰重量，可按风管布置形状及倾斜度来考虑，按经验计算时按下列情况确定：
一般，水平管道，按其管道容积1/3计；倾斜管道<45°，按其管道容积1/4计；倾斜管道45~70°，按其管道容积1/10计；倾斜管道>70°，积灰可以不予考虑。
8.2.4事故荷载系数
生产中为安全起见，应增加安全系数。一般，安全系数取1.2~1.3。
8.3膨胀节选型计算
8.3.1膨胀节的作用
热风管道在正常生产时，受管内热风的影响而产生膨胀，而与其相连接的设备、风管支座，一般都固定在常温状态下的土建基础上，当受高温影响时，风管热膨胀产生的巨大应力传递到设备和支座上，轻则导致设备动作不灵，支座变形，重责损坏设备和土建基础。为了保证生产正常进行，在热风管道的适当位置通常都安装有膨胀节，以吸收热膨胀量。
1．金属膨胀节构造及用途
金属膨胀节种类较多，水泥厂常用的是U型波纹管膨胀节。该膨胀节由厚度0.8~1.0mm的不锈钢板（1Cr18Ni9Ti或0Cr18Ni19Ti）压制而成，一般为U形断面，波纹管两端与短管焊接，内外筒间隙吸收轴向膨胀时的自由运动，波纹内填充耐高温的保温层，以防波纹管磨损及热量散失。不同的金属膨胀节有高低温之分，适用不同的压力范围。U型波纹管膨胀节耐高温、高压、使用寿命长，但价格高，单个使用只能吸收轴向膨胀量，若需要吸收径向膨胀量，只能用两个膨胀节加中间节来吸收，但增加了费用。此种膨胀
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