管道阻力的基本計(jì)算方法

1、管道阻力計(jì)算是由于空氣本身的黏滯性以及空氣與管壁間的空氣在風(fēng)管內(nèi)的流動(dòng)阻力有兩種形式：,流速如三通、彎頭等)摩擦所產(chǎn)生的阻力稱為摩擦阻力；另是空氣流經(jīng)管道中的管件時(shí)(的 大小和方向發(fā)生變化，由此產(chǎn)生的局部渦流所引起的阻力，稱為局部阻力。一、靡擦阻力根據(jù)流體力學(xué)原理，空氣在管道內(nèi)流動(dòng)時(shí)，單位長度管道的摩擦阻力按下式計(jì)算：2?v?R? “2r43)-(5 sm； Rin一一單位長度摩擦阻力，Pa/式中:u-風(fēng)管內(nèi)空氣的平均流速，m/s3 kg / m；P空氣的密度，X摩擦阻力系數(shù)；。Rs一一風(fēng)管的水力半徑，m對圓形風(fēng)管：D" 一 ,44)(5一一風(fēng)管直徑，m。式中D對矩形風(fēng)管ab? Ja

2、?b2(5)(5mo矩形風(fēng)管的邊長，a, b式中 因此，圓形風(fēng)管的單位長度摩擦阻力2?V?R?m2D6)_(5計(jì)算摩擦阻力系摩擦阻力系數(shù)入與空氣在風(fēng)管內(nèi)的流動(dòng)狀態(tài)和風(fēng)管內(nèi)壁的粗糙度有關(guān)。德國的些暖通手冊和我國通用通風(fēng)管道計(jì)算衣中所采用的公日本、數(shù)的公式很多，美國、式如下：lK2.51“l(fā)g(2)r 3.7D?cRe (57)式中K一一風(fēng)管內(nèi)壁粗糙度，mm；Re雷諾數(shù)。vd?Re ?(58)式中 V一一風(fēng)管內(nèi)空氣流速，m/s；d風(fēng)管內(nèi)徑，m：2/sin。v一一運(yùn)動(dòng)黏度，在實(shí)際應(yīng)用中，為了避免煩頊的計(jì)算，可制成各種形式的計(jì)算衣或線解圖。圖52是計(jì)算圓形鋼板風(fēng)管的線解圖。它是在氣體壓力B = 101

3、.3kPa、溫度t=20°C、 管壁粗糙度K=0. 15min等條件下得出的。經(jīng)核算，按此圖查得的Rm值與全國通用通風(fēng)管 道計(jì)算農(nóng)查得的X /d值算出的Rin值基本致，其誤差已可滿足工程設(shè)計(jì)的需要。只耍已知 風(fēng)量、管徑、流速、單位摩擦阻力4個(gè)參數(shù)中的任意兩個(gè)，即可利用該圖求得其余兩個(gè)參數(shù)，計(jì)算很方便。20X10*I0XI04 8X1 (f 6XI044X10,3X1 Oal fl* W2X10*IXIO-! 8XIO3： 6XI03! 4X|0J) 3X10)2XIO3400200£f/Wwk廠/才;Fv2 Y J=L«tf7kw勲誌雲(yún) 舍5銀Rs顛S_OM 易s

4、s 萇3A曝SN 總SIBN 愛g晝 IMMWEIri IV <1 11 1 ftp f I * B » l> If 1i.rf !? p丄 4 .wa 1" 2邑期加叫 Er-ml 四列 *£ ! s £R.My;< 88 y sis i p. 宙毘»m解莫M滇B豈RMI三二 匕 N八、，小s.< A A mw JEN v" : ®z鶯&品 晟輩逅»蠱ss Tv0xp*e；!“0.2 0.4 0.6 0 « I4 6 81020 30405060M位低廈L81力/(Pa/

5、tn)圓形鋼板風(fēng)管計(jì)算線解圖一2圖53/h,流速v=16m/L=2400ms,管壁粗例有-個(gè)10m長薄鋼板風(fēng)管，已知風(fēng)量糙度K =0. 15nim,求該風(fēng)管直徑d及風(fēng)管摩擦阻力R。3/h2400m,從這點(diǎn)向右做垂線，與流2,在縱坐標(biāo)上找到風(fēng)量L= 解利用線解圖5速u = 16m/s的斜線相交于點(diǎn)，在通過該點(diǎn)農(nóng)示風(fēng)管直徑的斜線上讀得d=230mm。再過該點(diǎn)做垂 直于橫坐標(biāo)的垂線，在與農(nóng)示單位摩擦阻力的橫坐標(biāo)交點(diǎn)上庖接讀得Rm=13. 5Pa / m.該段風(fēng)管摩擦阻力為：R=R1=13. 5X10Pa=135Pam無論是按照全國通用通風(fēng)管道計(jì)算農(nóng)，還是按圖52計(jì)算風(fēng)管時(shí)，如彼輸送空氣的溫度 不等于

6、20°C,而且相差較大時(shí)，則應(yīng)對R。值進(jìn)行修正，修正公式如下：R"RK (59)e，r式中 一一在不同溫度下，實(shí)際的單位長度摩擦阻力，Pa： hRni一一按20'C的計(jì)算農(nóng)或線解圖査得的單位摩擦阻力，Pa；Kt一一摩擦阻力溫度修正系數(shù)，如圖53所示。圖5-3摩擦阻力溫度修正系數(shù)鋼板制的風(fēng)管內(nèi)壁粗糙度K值般為0. 15111m.當(dāng)實(shí)際使用的鋼板制風(fēng)管，其內(nèi)壁粗糙度K 值與制圖農(nóng)數(shù)值有較人出入時(shí)，由計(jì)算圖農(nóng)査得的單位摩擦阻力Rm值乘以農(nóng)5-3中相應(yīng)的粗 糙度修正系數(shù)。衣中u為風(fēng)管內(nèi)空氣流速。管壁粗糙度修正系數(shù)農(nóng)5-324G8-12U2224 SO0-0. 010.950

7、.900.850.30a TsO101.000.950.950.95a 950. 20!.W1.0$1.051.051.053時(shí)，50g/m 對于般的通風(fēng)除塵管道，粉塵對摩擦阻力的影響很小，例如含塵濃度為, 因此-般情況下可忽略不計(jì)。所增大的摩擦阻力不超過2二、局部阻力由于邊壁或流雖的各種通風(fēng)管道要安裝些彎頭、三通等配件。流體經(jīng)過這類 配件時(shí)，改變，引起了流速的人小、方向或分布的變化，由此產(chǎn)生的能量損失，稱為局部損失，也稱局部 阻力。局部阻力主要可分為兩類：流量不改變時(shí)產(chǎn)生的局部阻力，如空氣通過彎頭、漸擴(kuò)管、 漸縮管等：流量改變時(shí)所產(chǎn)生的局部阻力，如空氣通過三通等。局部阻力可按下式計(jì)算：2?Z

8、2(510)式中Z局部阻力，Pa：§局部阻力系數(shù)，見衣54：u空氣流速，m/s；3。m P-空氣密度，kg/上式農(nóng)明，局部阻力與其中流速的平方成正比。局部阻力系數(shù)通常都是通過實(shí)驗(yàn)確定的?？梢?從有關(guān)采暖通風(fēng)手冊中查得。衣54列出了部分管道部件的局部阻力系數(shù)值。在計(jì)算通風(fēng)管道 時(shí)，局部阻力的計(jì)算是非常重耍的部分。因?yàn)樵诖蠖鄶?shù)情況下，克服局部阻力而損失的能量要 比克服摩擦阻力而損失的能量人得多。所以，在制作管件時(shí)，如何采取措施減少局部阻力是必須 重視的問題。農(nóng)54常見管件局部阻力系數(shù)/(>1040IWmC.M0l070.0<0.0S.110.20aisa iso.uO.lt0

9、. )0.Kanf 窗 r-0. IB*如10>52015M1.2S0.020.03680-05*.71.500.0)O.X0. 300 121.780.050.8».1«a.ir2.00CH 04o.u0.血o.aam2.29aoa0a<n0. W.SO<1MV ttw>XQi.M>W2SDID50KPr.ssen0.0«10.01S0.0BC.0140.01Og13sewo.<x«0.W70.03>©.M30.016i.ou 歹8an6X)0.0M0.061C.M465eoan

10、0. H0. Uau anaw anQBlo.no.e0.81O.Eiwz0.20wQ.B0】S0.19OMiseam0.22OlltanO】S0.110 ginan02$*210.140.160-Uo.c««zc2、122.9Z.5M0X3<.0,aQ.MSB0. JO0M0.110.1115aio0.110.12S3O.u0220Ol)2O.!4O.IB0. uo.ixo. isOlHo. it0.2)o.uo.»a.ie«a 2O.MO.K0.330.350.351.31C.IO10zl.«0J.<0o?o+i.odFi 殲齊

11、 -30*0 X4-1.ti n.imaz Io. 03Oos| at0.3o 1 x0<u/t.(CUBG刪示建農(nóng)"ttm0. ?« 4-O.C ).ML21-«>.o"-1.0 -t.841.5燧2一一一一>1421.1IM一一一Z.TO4 U-U.r1).411.32 61>.2>.tfE!4>>-0.31a r0.54a ui.UI.Si1.44 -<Li!O010100初0330SO01+.U-o.i5.H *-O.Sfc-tlM.O -0.331i. cdxia1.40tt.ltO.$lLM+o

12、ce-a 散一ayi-i.«2_1 -IM-5.«-3.3< -z.zl.0>*0. sj z. u-0.51 -o.a-2.orBmiQmt 力«ft (XCtUfl內(nèi)庚樂玄5 ftW)0102940W<0KW901O.OT0.3I.C2.5TV)10ICC1SOOWOvtO.«0.4i.e3.S430M亦cza</30.6S0.：o.f2.06to2040IMf<XW»*卄40.05o.«>.«2.«415M15ew$0.毎O.»o.<l.l33I)nto40

13、MA 旺0.4aso.$0.8D1.0tau川J那XT常8WH4.<to$0純a.yo.ifO.«MO.8人MK<lZTits“ $t.124 02tasGM0.3®6 210 110A/UOl0.2o.a0.4O. I0.10Fa i0”uoAM1.S3L531.39>.31I.W1. 151.0t1.0?I.M*K<.«2.Ul.W2L1&1.10i.g-.'Awl.g1.12Q.91c.wo.a4.410.300.J9o.aat!0.254MZ.W1.30o.so0.70o.«oo.eoo

14、.wa(ca to-下面通過分析幾種常見管件產(chǎn)生局部阻力的原因，提出減 少局部阻力的辦法。1.三通圖54為合流三通中氣流的流動(dòng)情況。流速不同的1、2兩月殳氣流在匯合時(shí)發(fā)生碰撞，以及 氣流速度改變時(shí)形成渦流是產(chǎn)生局部阻力的原因.三通局部阻力的人小與分支管中心夾角、三通 斷面形狀、支管與總管的面積比和流量比（即流速比）有關(guān)。合流三通中氣流流動(dòng)狀態(tài)54圖為了減少三通局部阻力，分支管中心夾角。應(yīng)該取得小些，般不超過30°。只有在安裝 條件限制或?yàn)閒平衡阻力的情況下，才用較人的夾角，但在任何情況下，都不宜做成垂直的“T” 形三通。為了避免出現(xiàn)引射現(xiàn)象，應(yīng)盡可能使總管和分支管的氣流速度相等，即按

15、u = u = u來 確定總管和分支管的斷面積。這樣，風(fēng)管斷而積的關(guān)系為：F = F+F» 231132 2.彎頭當(dāng)氣流流過彎頭時(shí)（見圖5-5）,由于氣流與管壁的沖擊，產(chǎn)生了渦流區(qū)1 :又由于氣流的慣性， 使邊界層脫離內(nèi)壁，產(chǎn)生了渦流區(qū)II。兩個(gè)渦流區(qū)的存在，使管道中心處的氣流速度要比管壁附 近大，因而產(chǎn)生了旋轉(zhuǎn)氣流。渦流區(qū)的產(chǎn)生和氣流的旋轉(zhuǎn)都是造成局部阻力的原因。彎頭中氣流流動(dòng)狀況5 圖5實(shí)驗(yàn)證明，增人曲率半徑可以使彎頭內(nèi)的渦流區(qū)和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)減弱。但是彎頭的曲率半徑也不宜 人大，以免占用的空間過人，般取曲率半徑R等于彎頭直徑的12倍。在任何情況下，都不 宜采用90。的形直角彎頭。3.

16、漸縮或漸擴(kuò)管漸縮或漸擴(kuò)管的局部阻力是由于氣流流經(jīng)管件時(shí)，斷而和流速發(fā)生變化，使氣流脫離管壁，形 成渦流區(qū)而造成的。圖5-6是漸擴(kuò)管中氣流的流動(dòng)狀況，漸擴(kuò)管中氣流流動(dòng)狀況圖5-6實(shí)驗(yàn)證明，漸縮或漸擴(kuò)管中心角。越人，渦流區(qū)越人，能量損失也越人。為了減少漸縮、漸擴(kuò) 管的局部阻力，必須減小中心角a ,緩和流速分布的變化，使渦流區(qū)范圍縮小。通常中心角。不 宜超過45。三、系統(tǒng)阻力整個(gè)通風(fēng)除塵系統(tǒng)的阻力稱為系統(tǒng)阻力，它包括吸塵罩阻力、風(fēng)管阻力、除塵器阻力和出口動(dòng) 壓損失4部分。四、通風(fēng)管道的壓力分布圖57所示為簡單通風(fēng)系統(tǒng)，其中沒有管件、吸塵罩和除塵器，假定空氣在進(jìn)口 A和出口 C處局部阻力很小，可以忽略

17、不計(jì)，系統(tǒng)僅有摩擦阻力。僅有摩擦阻力的風(fēng)管壓力分布圖5-7按下列步驟可以說明該風(fēng)管壓力分布。（1）定出風(fēng)管中各點(diǎn)的壓力。風(fēng)機(jī)開動(dòng)后，空氣由前止?fàn)顟B(tài)變?yōu)檫\(yùn)動(dòng)狀態(tài)。因?yàn)轱L(fēng)管斷面不變, 所以各點(diǎn)（斷面）的空氣流速相等，即動(dòng)壓和等。各點(diǎn)的動(dòng)壓分布分別為：點(diǎn)A全圧Hs-大氣壓力RO動(dòng)壓乎B點(diǎn)即風(fēng)機(jī)吸入口（所以點(diǎn)B的全壓A全壓空氣從點(diǎn)流至點(diǎn)月時(shí)?？朔L(fēng)管的摩擦阻力，）的全壓為：/風(fēng)管單位長度摩擦阻力，式中RiiiPam： .1一一從點(diǎn)A至點(diǎn)B的風(fēng)管長度，m?！縿?dòng)圧手靜壓Hlfl = H* - H怡y - R詁一蘿= _RJ、+ H譏從上式可得Hs HhiaR詁<5-11>由式(5-11)可以看出，當(dāng)風(fēng)管內(nèi)空氣流速不變時(shí)，風(fēng)管的阻力是由降低空氣的靜壓來克服的。點(diǎn)C動(dòng)壓血=學(xué)當(dāng)空氣扌|:入人氣時(shí)，這能雖便全部消失在大氣中，稱為風(fēng)管出口動(dòng)壓損失。靜壓Ec"大吒圧力"0金壓減+月必=唸=學(xué)B1 點(diǎn)，所以：需要克服摩擦阻力'流至點(diǎn)CRml空氣由點(diǎn)B?全歷g =比汁心吃+ R站動(dòng)壓g=吟DEE= Hy H更 + RJ&_ H昶-Rnlt(2)把以上各點(diǎn)的數(shù)值在圖上標(biāo)出，并連成直線，即可繪出壓力分布圖。如圖57所示