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风管的设计有哪些方面的考虑!

更新时间:2019-05-13
作者:管理员
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    风管的设计,除了需要考虑用途以外,还需要针对摩擦阻力和局部阻力做对应的措施。摩擦阻力会降低风管的排风量,而且对于流动的空气会产生粘滞性,而局部阻力则会影响到空气流速大小,并产生涡流,造成较集中式的能量损失。


郑州通风管道


    一、 摩擦阻力

    根据流体力学原理,空气在横断面形状不变的管道内流动时的摩擦阻力按下式计算:

    ΔPm=λν2ρl/8Rs

    对于圆形风管,摩擦阻力计算公式可改写为:

    ΔPm=λν2ρl/2D

    圆形风管单位长度的摩擦阻力(比摩阻)为:

    Rs=λν2ρ/2D

    以上各式中

    λ――――摩擦阻力系数

    ν――――风管内空气的平均流速,m/s;

    ρ――――空气的密度,Kg/m3;

    l ――――风管长度,m

    Rs――――风管的水力半径,m;

    Rs=f/P f――――管道中充满流体部分的横断面积,m2;

    P――――湿周,在通风、空调系统中既为风管的周长,m;

    D――――圆形风管直径,m。

    矩形风管的摩擦阻力计算

    我们日常用的风阻线图是根据圆形风管得出的,为利用该图进行矩形风管计算,需先把矩形风管断面尺寸折算成相当的圆形风管直径,即折算成当量直径。再由此求得矩形风管的单位长度摩擦阻力。当量直径有流速当量直径和流量当量直径两种;

    流速当量直径:Dv=2ab/(a+b)

    流量当量直径:DL=1.3(ab)0.625/(a+b)0.25

    在利用风阻线图计算是,应注意其对应关系:采用流速当量直径时,必须用矩形 中的空气流速去查出阻力;采用流量当量直径时,必须用矩形风管中的空气流量去查出阻力。

    二、局部阻力

    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)都会产生局部阻力。

    局部阻力按下式计算:

    Z=ξν2ρ/2

    ξ――――局部阻力系数。 局部阻力在通风、空调系统中占有较大的比例,在设计时应加以注意,为了减小局部阻力,通常采用以下措施:

    1. 弯头 布置管道时,应尽量取直线,减少弯头。圆形风管弯头的曲率半径一般应大于(1——2)倍管径;矩形风管弯头断面的长宽比愈大,阻力愈小;矩形直角弯头,应在其中设导流片。

    2. 三通 三通内流速不同的两股气流汇合时的碰撞,以及气流速度改变时形成的涡流是造成局部 阻力的原因。为了减小三通的局部阻力,应注意支管和干管的连接,减小其夹角;还应尽量使支管和干管内的流速保持相等。

    在管道设计时应注意以下几点:

    1. 渐扩管和渐缩管中心角最好是在8——15o。

    2. 三通的直管阻力与支管阻力要分别计算。

    3. 尽量降低出风口的流速。

    常见弯头的局部阻力:

    分流三通:9——24 Pa

    矩形送出三通:6——16Pa

    渐缩管:6——12Pa

    乙字弯:50——198Pa

    例:有一表面光滑的砖砌风管(粗糙度K=3mm),断面尺寸为500*400mm,流量L=1m3/s(3600m3/h),求单位长度摩擦阻力。

    解:矩形风管内空气流速:v=1/(0.5*0.4)=5m/s

    矩形风管的流速当量直径:Dv=2ab/(a+b)=2*500*400/(500+400)=444mm

    根据v=5m/s、Dv=444mm由附录6(通风管单位长度摩擦阻力线算图)查得Rmo=0.62Pa/m

    粗糙度修正系数 Kr=(Kv)^0.25=(3*5)^0.25=1.96

    则该风管单位长度摩擦阻力 Rm=1.96*0.62=1.22Pa/m