第11章風管設計

1、11.2風管的沿程壓力損失11.2.1 沿程壓力損失的基本計算公式1. 風量（1） 通過圓形風管的風量通過圓形風管的風量L（m3/h）按下式計算：L=900d2V （11.2-1）式中d風管內徑，m；V管內風速，m/s。（2） 通過矩形風管的風量通過矩形風管的風量L（m3/h）按下式計算： L=3600abV （11.2-2）式中 a，b風管斷面的凈寬和凈高，m。2. 風管沿程壓力損失風管沿程摩擦損失（Pa），可按下式計算： （11.2-3）式中 單位管長沿程摩擦阻力，Pa/m； l風管長度，m。3. 單位管長沿程摩擦阻力單位管長沿程摩擦阻力，可按下式計算： （11.2-4）式中 摩擦阻力系數(shù)

2、； 空氣密度，kg/m3； 風管當量直徑，m； 對于圓形風管： 對于非圓形風管： (11.2-5) 例如，對于矩形風管： 對于扁圓風管： F風管的凈斷面積，m2；P風管斷面的濕周，m；a矩形風管的一邊，m；b矩形風管的另一邊，m；A扁圓風管的短軸，m；B扁圓風管的長軸，m。4.摩擦阻力系數(shù)摩擦阻力系數(shù)，可按下式計算： （11.2-6）式中 K風管內壁的絕對粗糙度，m； 雷諾數(shù)： （11.2-7） 運動粘度，。11.2.2 沿程壓力損失的計算風管沿程壓力損失的確定，有兩種方法可以選擇。第一，按上述諸公式直接進行計算；第二，查表計算：可以按規(guī)定的制表條件事先算就單位管長沿程摩擦阻力，并編成表格供隨

3、時查用，當已知風管的計算長度為時，即可使用式（11.2-3）算出該段風管的沿程壓力損失（Pa）了。下面僅介紹與計算表有關的內容。1. 制表條件（1）風管斷面尺寸 風管規(guī)格取自國家標準通風與空調工程施工質量驗收規(guī)范（GB 50243) 。（2） 空氣參數(shù) 設空氣處于標準狀態(tài)，即大氣壓力為101.325kPa，溫度為20，密度，運動粘度。（3） 風管內壁的絕對粗糙度 以作為鋼板風管內壁絕對粗糙度的標準。其他風管的內壁絕對粗糙度見表11.2-1.風管內壁的絕對粗糙度 表11.2-1絕對粗糙度K（mm）粗糙等級典型風管材料及構造0.03光滑潔凈的無涂層碳鋼板；PVC塑料；鋁0.09中等光滑鍍鋅鋼板縱向

4、咬口，管段長1200mm0.15一般鍍鋅鋼板縱向咬口，管段長760mm0.90中等粗糙鍍鋅鋼板螺旋咬口；玻璃鋼風管3.00粗糙內表面噴涂的玻璃鋼風管；金屬軟管；混凝土 2.單位長度沿程壓力損失的標準計算表 （1）鋼板圓形風管單位長度沿程壓力損失計算 鋼板圓形風管單位長度摩擦阻力，可直接查表11.2-2。 注：除塵風管單位長度沿程壓力損失計算表見第9章。 （2）鋼板矩形風管單位長度沿程壓力損失計算 鋼板矩形風管單位長度摩擦阻力，可直接查表11.2-3。 除塵風管單位長度沿程壓力損失計算，可查第9章表9.4-17“除塵風管計算表”。 3.標準計算表的套用 （1）異形斷面風管的套用 非標準斷面的金屬

5、風管，使用標準計算表的步驟如下： 1）算出風管的凈斷面積F（m2）； 2）根據(jù)風管的凈斷面積F和風管的計算風量，算出風速V（m/s）； 3）按公式（11.2-5）求出風管當量直徑de（m）； 4）最后，根據(jù)風速V和當量直徑de查圓形風管標準計算表，得出該非標準斷面風管的單位長度摩擦阻力。 （2）絕對粗糙度的修正對于內壁的當量絕對粗糙度的風管，其單位長度摩擦阻力值，可以先查風管標準計算表，之后乘以表11.2-4給出的修正系數(shù)。絕對粗糙度的修正系數(shù) 表11.2-4風速（m/s）下列絕對粗糙度（mm）時的修正系數(shù)0.030.090.150.93.020.95111.201.5030.951.251.

6、6040.901.301.70571.351.808120.851.401.85131.451.9014160.800.901.95 （3）空氣狀態(tài)的修正當風管內的空氣處于非標準狀態(tài)時，風管單位長度摩擦阻力實際值的確定方法是：先由計算表查出的風管單位長度摩擦阻力的標準值，然后再乘以的修正系數(shù)，其中為實際狀態(tài)下的空氣密度，可近似按下式確定： （11.2-8）式中 Pb實際大氣壓，kPa； t風管內的空氣溫度，。4沿程壓力損失的簡化計算在使用手算法或者使用Excel電子表格計算風管的沿程壓力損失時，由于摩擦阻力系數(shù)計算式（11.2-6）是超越方程，只能通過迭代運算近似求解，很不方便，此時可考慮使用

7、能夠直接求解的簡化計算公式。下列近似公示適用于內壁絕對粗糙度為m的鋼板風管： (11.2-9) （11.2-10）對于內壁絕對粗糙度的風管，其單位長度摩擦阻力值，應先按式（11.2-10）進行計算，之后再根據(jù)該風管的實際粗糙度乘以表11.2-4給出的修正系數(shù)。11.3 風管的局部壓力損失11.3.1 局部壓力損失 當空氣流經(jīng)風管系統(tǒng)的配件及設備時，由于氣流流動方向的改變，流過斷面的變化和流量的變化而出現(xiàn)渦流時產(chǎn)生了局部阻力，為克服局部阻力而引起的能量損失，成為局部阻力損失，并按下式計算： (11.3-1)式中 局部阻力系數(shù)； V風管內部局部壓力損失發(fā)生處的空氣流速，m/s； 空氣密度，kg/m

8、3。通風、空調風管系統(tǒng)中產(chǎn)生局部阻力的配件，主要包括空氣進口、彎管、變徑管、三（四）通管、風量調節(jié)閥和空氣出口等。大多數(shù)配件的局部阻力系數(shù)值是通過實驗確定的。選用局部阻力系數(shù)計算局部壓力損失時，必須采用實驗時所對應的流速和動壓（）。需要說明的是，局部壓力損失沿著風管長度上產(chǎn)生，不能將它從摩擦損失中分離出來。為了簡化計算，假定局部壓力損失集中在配件的一個斷面上，不考慮摩擦損失。只有對長度相當長的配件才必須考慮摩擦損失。通常，利用在丈量風管長度時從一個配件的中心線量到下一個配件的中心線的辦法，來計算配件的摩擦損失。對于那些靠得很近的（間距小于6倍水力直徑）成對配件，進入后面一個配件的氣流流型與用來

9、確定局部壓力損失的氣流流型的條件有所不同。出現(xiàn)這種情況時，就無法利用這個阻力系數(shù)數(shù)據(jù)。11.3.2 局部阻力系數(shù)通風空調風管系統(tǒng)常用配件的局部阻力系數(shù)見表11.3-1.對于進風口、彎管、變徑管和出風口等配件的局部阻力系數(shù)，在計算局部壓力損失時，應采用標有L/Fo或Vo箭頭處斷面的流速和相應的動壓；對于斷面面積不相等的配件，如果有需要，可利用以下公式將局部阻力系數(shù)從一個斷面o換算成斷面i： （11.3-2）式中 VO、Vi分別代表斷面o和斷面i的流速，m/s。對于合流三通和分流三通，在計算直通管（或旁通管）的局部壓力損失時，均采用總管斷面的流速和相應的動壓。 直通管的局部阻力 旁通管的局部阻力

10、式中 分別代表直通管和旁通管的局部阻力系數(shù)； VC總管的流速，m/s。工程上為了計算方便，不用總管的流速和相應的動壓，而是直接用直通管（或旁通管）的動壓來計算局部阻力，因此，需要對直通管（或旁通管）的局部阻力系數(shù)按以下公式進行換算： （11.3-3）式中 相對于被計算斷面的局部阻力系數(shù)； 相對于總管動壓的直通管局部阻力系數(shù)（)或旁通管局部阻力系數(shù)（）。必須指出，在表11.3-1中，不論是合流三（四）通還是分流三（四）通，直通管或旁通管的局部阻力系數(shù)均按公式（11.3-3）進行過換算（除非表上另有說明），因此，在計算三（四）通直通管（或旁通管）的局部壓力損失時，只需將直通管的（或旁通管的）乘以直

11、通管的動壓（或旁通管的動壓）即可。11.5 風管的水力計算11.5.1 水力計算方法簡述目前，風管的水力計算方法有壓損平均法、假定流速法、靜壓復得法和T計算法（T-Method）等幾種。1. 壓損平均法（又稱等摩阻法）是以單位長度風管具有相等的摩擦壓力損失為前提的，其特點是，將已知總的作用壓力按干管長度平均分配給每一管段，再根據(jù)每一管段的風量和分配到的作用壓力，確定風管的尺寸，并結合各環(huán)路間壓力損失的平衡進行調整，以保證各環(huán)路間的壓力損失的差額小于設計規(guī)范的規(guī)定值。這種方法對于系統(tǒng)所用的風機壓頭已定，或對分支管路進行壓力損失平衡時，使用起來比較方便。2. 假定流速法是以風管內空氣流速作為控制指

12、標，這個空氣流速應按照噪聲控制、風管本身的強度，并考慮運行費用等因素來進行設定。根據(jù)風管的風量和選定的流速，確定風管的斷面尺寸，進而計算壓力損失，再按各環(huán)路的壓力損失進行調整，以達到平衡。按照設計規(guī)范的規(guī)定，對于并聯(lián)環(huán)路壓力損失的相對差額，不宜超過下列數(shù)值： 一般送、排風系統(tǒng) 15% 除塵系統(tǒng) 10%3. 靜壓復得法（參見11.6.3）至于T計算法，是一種風管優(yōu)化計算法，詳見文獻4。對于低速機械送（排）風系統(tǒng)和空調風系統(tǒng)的水力計算，大多采用假定流速法和壓損平均法；對于高速送風系統(tǒng)或變風量空調系統(tǒng)風管的水力計算宜采用靜壓復得法。工程上為了計算方便，在將管段的沿程（摩擦）阻力損失和局部阻力損失這兩

13、項進行疊加時，可歸納為表11.5-1所列的3種方法。將與進行疊加時所采用的計算方法 表11.5-1計算方法名稱基本關系式備注單位管長壓力損失法（比摩阻法）管段的全壓損失 管段全壓損失，Pa；單位管長沿程摩擦阻力，Pa/m用于通風、空調的送（回）風和排風系統(tǒng)的壓力損失計算，是最常用的方法當量長度法風管配件的當量長度管段的全壓損失 Pa常見用靜壓復得法計算高速風管或低速風管系統(tǒng)的壓力損失。提供各類常用風管配件的當量長度值當量局部阻力法（動壓法）直管段的當量局部阻力系數(shù)管段的全壓損失 Pa常見用于計算除塵風管系統(tǒng)的壓力損失，計算表中給出長度l=1m時的和動壓值11.5.2 通風、空調系統(tǒng)風管內的空氣

14、流速 1.一般工業(yè)建筑的機械通風系統(tǒng)風管內風速，按表11.5-2采用。 一般工業(yè)建筑機械通風系統(tǒng)風管內的風速（m/s） 表11.5-2風管類別鋼板及非金屬風管磚及混凝土風道干管614412支管2826注：本表引自采暖通風與空氣調節(jié)設計規(guī)范GB 50019-2003. 2通風、空調系統(tǒng)風管內的風速及通過部分部件時的迎面風速，按表11.5-3采用。 通風空調系統(tǒng)風管內風速及通過部分部件時的迎面風速（m/s） 表11.5-3部位推薦風速最大風速居住建筑公共建筑工業(yè)建筑居住建筑公共建筑工業(yè)建筑風機吸入口3.54.05.04.55.07.0風機出口50.8.06.510.08.012.08.57.511

15、.08.514.0主風管3.54.55.06.56.09.04.06.05.58.06.511.0支風管3.03.04.54.05.03.55.04.06.55.09.0從支風管上接出的風管2.53.03.54.03.04.04.06.05.08.0新風入口3.54.04.54.04.55.0空氣過濾器1.21.51.751.51.752.0換熱盤管2.02.252.52.252.53.0噴水室2.52.53.03.0注：本表根據(jù)日井上宇市著范存養(yǎng)等譯空氣調節(jié)手冊和全國民用建筑工程設計技術措施 暖通空 調-動力相關內容匯編而成，供設計參考。3.暖通空調部件的典型設計風速，按表11.5-4采用。

16、 暖通空調部件的典型設計風速（m/s） 表11.5-4部件名稱迎面風速部件名稱迎面風速進風百葉窗 加熱盤管 風量大于10000m3/h2.06.0 1.蒸汽和熱水盤管2.55.0 風量小于10000m3/h2.0（最小1.0，最大0.8）排風百葉窗 2.電加熱器 風量大于8000m3/h2.58.0 裸線式參見生產(chǎn)廠家資料 風量小于8000m3/h2.5 肋片管式參見生產(chǎn)廠家資料空氣過濾器冷卻減濕盤管2.03.01.板式過濾器空氣噴淋室 1）粘性慮料1.04.0 噴水型參見生產(chǎn)廠家資料 2）干式帶擴展表面， 平板型（粗效）同風管風速 填料型參見生產(chǎn)廠家資料 3）褶疊式（中效）3.8 高速噴水型

17、6.09.0 4）高效過濾器（HEPA）1.32.可更換慮料的過濾器 1）卷繞型黏性慮料2.5 2）卷繞型干式慮料1.03.電子空氣過濾器 電離式0.81.8注：本表引自美國2005ASHRAE Handboos-Fundamentals Chapter 35 Duct Design。僅對進（排）風百 葉窗的迎面風速，根據(jù)我國工程情況對風量范圍作了劃分，供設計參考。4. 根據(jù)所服務房間的允許噪聲級，通風空調風管和出風口的最大允許風速，按表11.5-5采用。 通風空調系統(tǒng)風管和出風口的最大允許風速（m/s） 表11.5-5室內允許噪聲級（dB）干管支管風口25353.04.02.00.83550

18、4.07.02.03.00.81.550656.09.03.05.01.52.565858.012.05.08.02.53.5注：百葉風口葉片間的氣流速度增加10%，噪聲的聲功率級將增加2dB；若流速增加一倍，噪聲的 聲功率級約增加16dB。 對于出口處無障礙物的敞開風口，表中的出風口速度可以提高1.52倍。 本表引自陸耀慶主編HVAC暖通空調設計指南。5. 高速送風系統(tǒng)中風管內的最大允許風速，按表11.5-6采用。 高速送風系統(tǒng)中風管內的最大允許風速 表11.5-6風量范圍（m3/h）最大允許風速（m/s）風量范圍（m3/h）最大允許風速（m/s）100000680003022500170002