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通风管道沿程阻力与局部计算公式
发布时间(jiān):2020/5/25 14:24:11浏览量:
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(zhì)性及其与管壁间的摩擦而产生的(de)沿程能量损失,称为摩擦阻(zǔ)力(lì)或沿程阻(zǔ)力;另一种是空气流经风管中的管件及设(shè)备时,由于流速的大(dà)小和(hé)方向变化以及产(chǎn)生涡流造成比较集中的能量损(sǔn)失(shī),称为局部阻力。
一、 摩擦(cā)阻力
根据流体力学原理,空气在横断面形(xíng)状不变的(de)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(wèi)长度的摩擦阻力(比摩(mó)阻(zǔ))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(zài)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(guǎn)的摩擦阻力计算
我们日常用(yòng)的风阻线图是根(gēn)据圆形风管(guǎn)得出(chū)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(yuán)形风管(guǎn)直径,即折算成当量直径。再由此求得矩形(xíng)风管的单位(wèi)长度摩擦阻力。当(dāng)量直径(jìng)有流速当量直径和(hé)流量当量直(zhí)径两种;
流速当量直径(jìng):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(zhù)意其对应关系:采(cǎi)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(xū)用矩形风管中的(de)空气流量去查出阻力。
二、局部(bù)阻力
当空气流动断面变化的管(guǎn)件(jiàn)(如各种变径管、风管进出口、阀门)、流向变化的管件(弯头)流(liú)量(liàng)变化的(de)管件(jiàn)(如三通、四通、风管的(de)侧面送、排风口)都会产(chǎn)生局部阻力。
局部阻力按下(xià)式计算:
Z=ξν2ρ/2
ξ――――局部阻力系数。 局部阻(zǔ)力(lì)在通风、空调系统中占有(yǒu)较大的比例,在(zài)设计时应加以注意,为了减(jiǎn)小局部阻力,通常采用以下(xià)措施(shī):
1. 弯头 布置管道时,应尽量取直线,减少弯头(tóu)。圆形风(fēng)管弯头的(de)曲率半径一般(bān)应大于(1——2)倍管(guǎn)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(liú)汇合(hé)时的碰(pèng)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(jiē),减小其夹(jiá)角(jiǎo);还(hái)应(yīng)尽(jìn)量使支(zhī)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(jiàn)扩(kuò)管和渐缩管中心角最(zuì)好是在8——15o。
2. 三通的直管阻(zǔ)力与支管阻力(lì)要(yào)分别计算。
3. 尽量降低出风口的流速。
常见弯头(tóu)的局部阻力:
分流三通:9——24 Pa
矩形送(sòng)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(cùn)为500*400mm,流量L=1m3/s(3600m3/h),求单位长度摩擦阻力。
解(jiě):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(lù)6(通风管(guǎn)单位长度摩擦阻力线(xiàn)算(suàn)图)查得Rmo=0.62Pa/m
粗糙度(dù)修正(zhèng)系数 Kr=(Kv)^0.25=(3*5)^0.25=1.96
则该风管单位长度摩(mó)擦阻力 Rm=1.96*0.62=1.22Pa/m
问:静水压和动水压的定义具体是什么(me)?它们是如何量化计算的(特(tè)别是动水压)?
答:静水压是指管道内水处于静止状态时的压力,而动压力是指某处水流在外泄时该处的压力。动压力=静压力-该(gāi)处的总水头损失。
问(wèn):技术措施(shī)里说对于比例式减压阀,其阀后的动水压宜按静水压的80%——90%计,那(nà)动水压岂不(bú)是很大?
答:在伯努力方程(chéng)里边,某一位置,相对于某一基准的z称为位置压头, u2/2g是动压头,p/2g是静压头。全压=动压+静(jìng)压。计算按公式算(suàn),动水压增大是(shì)因为静水压的转化,正常(cháng)。水头(tóu)损失是通过这个位置的压力损失/能量损失,也可以计算,他(tā)表示的是(shì)通过前后(hòu)位置(断面)的(de)损失,应该等于两个位置(断面)的位置(zhì)压(yā)头+动压头(tóu)+静压头之差值。当然(rán),位置压头,动压头,静压头一可以实测。 总压=动压头+静压头+位置压头。