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风管阻力计算

责任编辑: 人气:315 发表时间:2016-05-24 11:25:26

对于空调通风专业来说,我们最终的目的是让整个系统达到或接近设计及业主的要求。对于整套空调系统而言主要应该把握几个关键的参数:风量、温度、湿度、洁净度等。可见无论空调是否对新风做处理,我们送到房间的风量是一定要达到要求。否则别的就更不用考虑了。管道内风量主要是由风管内阻力影响的。

风管内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,称为摩擦阻力或沿程阻力;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。下边为标准工况且没有扰动的情况下的计算,如实际不是标准工况且有扰动需要进行修正。

一:摩擦阻力(沿程阻力)计算

摩擦阻力(沿程阻力)计算一:(公式推导法)

 根据流体力学原理,无论矩形还是圆形风管空气在横断面形状不变的管道内流动时的摩擦阻力(沿程阻力) 按下式计算:ΔPm=λν2ρL/2D

以上各式中 :

ΔPm———摩擦阻力(沿程阻力),Pa。

λ————摩擦阻力系数【λ根据流体不同情况而改变不具有规律性,不可用纯公式计算, 只能靠实验得到许多不同状态的半经验公式:

其中最常用的公式为: 《K-管壁的当量绝对粗糙度,mm(见表1-1);D-风管当量直径,mm(见一下介绍) ;Re雷诺数判断流体流动状态的准则数,(见表1-1);其实λ一般由莫台图所得,见图】

 

类别

材料

新装风管K值

旧用风管K值

新装风管Re

旧用风管Re

新装风管λ

旧用风管λ

通风

 镀锌板(常用)

0.15

0.17

8×104

2×104

查图

查图

材料

K值范围

Re值范围

λ值范围

镀锌板

0.15-0.18

8×103 -9×104

0.017-0.034

PVC、PP板

0.01-0.05

5×104 -4×106

0.010-0.025

玻璃钢板、

0.2-0.3

6×103 -6×104

0.024-0.045

 

ν————风管内空气的平均流速,m/s; 【其中ν=Q/F;Q为管内风量m3/SF为管道断面积M2  ;其中矩形风管F=a×b;圆形风管F=πD2 /4,一般设计也直接选风速见表1-2】

表1-2     一般通风系统中常用空气流速(m/s)

类   别

风管材料

干管

支管

室内进风口

室内回风口

新空气入口

工业建筑通风

薄钢板

6--14

2--8

1.5—3.5

2.5—3.5

5.5--6.5

 

ρ————空气的密度,Kg/m3;【在压力B0=101.3kPa、温度t0=20℃、一般情况下取ρ=1.205Kg/m3; 见表1-3】

表1-3     标准大气压、不同温度下的空气密度(

温度(

密度(Kg/m3)

温度(

密度(Kg/m3)

0

1.239

35

1.146

5

1.270

40

1.128

10

1.248

50

1.093

15

1.226

60

1.060

20

1.205

70

1.029

25

1.185

80

1.000

30

1.165

90

0.973

 

L ——— 风管长度,m 【横断面形状不变的管道长度】

D———风管的当量直径,m; 【矩形风管流速当量直径: ;流量当量直径:;圆形风管D为风管直径】

摩擦阻力(沿程阻力)计算二:(比摩阻法)

 由以上计算看出计算V和D较容易而计算λ难度很大,所以我们选择查表更合适快捷。

风管单位长度的摩擦阻力(比摩阻)为: Rs=λν2ρ/2D

摩擦阻力(沿程阻力)计算公式可改写为: ΔPm= Rs×L

为了便于工程设计计算, 人们对Rm的确定已作出了线解图, 设计时只需根据管内 【(风量Q、流量当量直径DL、管壁粗糙度K)或(流速V、流速当量直径DV管壁粗糙度K)由线解图上即可查出Rm值,  

摩擦阻力(沿程阻力)计算三:(综合摩擦阻力系数法)

由 :摩擦阻力(沿程阻力):ΔPm=λν2ρL/2D 

风管内空气的平均流速ν=Q/F,m/s;

综合摩擦阻力系数K=λρL/2DF2   N·S2/m8

则摩擦阻力(沿程阻力):ΔPm= KM× Q2   采用此计算式更便于管道系统的分析及风机的选择,因此,在管网系统运行分析与调节计算时,多采用该计算式。


二:局部阻力计算

当空气流动断面变化的管件(如各种变径管、风管进出口、阀门)、流向变化的管件(弯头)流量变化的管件(如三通、四通、风管的侧面送、排风口)由于流动方向、速度、风量的改变而产生局部漩涡和撞击,也要产生阻力、损失能量称为局部损失。一般由实验测出管件前后的全压差即局部阻力。

局部阻力计算:                   ΔPm=ξν2ρ/2

式中  ξ——局部阻力系数(由于通风、空调系统中空气的流动都处于自模区,局部阻力系数ξ只取决于管件的形状,一般不考虑相对粗糙度和雷诺数的影响)。局部阻力系数一般用实验方法确定。有的还整理成经验公式,但必须注意ξ值所对应的气流速度。

常见的几种局部损失系数:

1》断面突然收缩及突然扩大公式:ξ=0.5η(1-A/A

管件名称

局部阻力系数

面积比性能值A/A

0.01

0.1

0.2

0.4

0.6

0.8

0.9

1.0

突然扩大

ξ

0.93

0.81

0.64

0.36

0.16

0.04

0.01

0

突然缩小

ξ

0.5

0.47

0.45

0.34

0.25

0.15

0.09

0

 

2》管道入口公式:ξ=0.5+0.303sinα+0.226sin2α

 

管件名称

状态情况

局部阻力系数一般取值

斜角入口

边缘光滑

ξ=0.2

直角入口

边缘尖锐

ξ=0.5

圆角入口

边缘及其光滑

ξ=0.05-0.1

 

3 》流入静止大容器的管道入口和弯管的局部阻力系数

 

管件名称

计算公式

局部阻力系数一般取值

流入静止大容 器管道入口

ξ=(1-A/A2

1.0

半S折管

ξ=0.946 sin2 (α/2)+0.205sin4 (α/2)

0.05-0.99

圆滑弯管

ξ={0.131+0.163 (D/R)2.5 }2α/π


 

4》其他局部阻力系数

名称

性能

性能参数对应的局部阻力计算

90度弯头

公式

ξ=0.131+0.163   (D/R)2.5

D/R

0.2

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1.0

1.2

1.4

1.6

1.8

2.0

ξ

0.13

0.14

0.15

0.16

0.18

0.21

0.24

0.29

0.44

0.66

0.98

1.41

1.9

逐渐扩大

公式

ξ=λ{1-(1-A/A2}/8sin(α/2)+K(1-A/A

α

2

4

6

8

10

12

14

16

20

23




ξ

0.02

0.05

0.07

0.10

0.14

0.18

0.22

0.27

0.39

0.65




逐渐缩小

公式

ξ=λ{1-(1-A/A2}/8sin(α/2)

ξ

ξ=0.005-0.05一般取0.01

风阀

开度

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%




ξ

200

65

20

16

8.3

4

1.8

0.85

0.48

0.3




三通

型式

T型分流三通

T型汇流三通

Y型分流三通

Y型汇流三通

ξ

2.0

3.0

1.0

2.0

不同消声系列产品的η值

 

材料名称

η值

备注

材料名称

η值

备注

复合阻抗消声器

0.73

平均值

双层微孔板消声器

0.99

平均值

复合阻抗消声弯头

0.074

平均值

单层微孔板消声弯头

0.067

平均值

复合阻抗短壁消声弯头

0.060

平均值

双层微孔板消声弯头

0.079

平均值


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