管內(nèi)空氣流動(dòng)的阻力有兩種,一種是由于空氣本身的粘滯性及其與管壁間的摩擦而產(chǎn)生的沿程能量損失,稱為摩擦阻力或沿程阻力;另一種是空氣流經(jīng)風(fēng)管中的管件及設(shè)備時(shí),由于流速的大小和方向變化以及產(chǎn)生渦流造成比較集中的能量損失,稱為局部阻力。
一、 摩擦阻力
根據(jù)流體力學(xué)原理,空氣在橫斷面形狀不變的管道內(nèi)流動(dòng)時(shí)的摩擦阻力按下式計(jì)算:
ΔPm=λν2ρl/8Rs
對于圓形風(fēng)管,摩擦阻力計(jì)算公式可改寫為:
ΔPm=λν2ρl/2D
圓形風(fēng)管單位長度的摩擦阻力(比摩阻)為:
Rs=λν2ρ/2D
以上各式中
λ————摩擦阻力系數(shù)
ν————風(fēng)管內(nèi)空氣的平均流速,m/s;
ρ————空氣的密度,Kg/m3;
l ————風(fēng)管長度,m
Rs————風(fēng)管的水力半徑,m;
Rs=f/P
f————管道中充滿流體部分的橫斷面積,m2;
P————濕周,在通風(fēng)、空調(diào)系統(tǒng)中既為風(fēng)管的周長,m;
D————圓形風(fēng)管直徑,m。
矩形風(fēng)管的摩擦阻力計(jì)算
我們?nèi)粘S玫娘L(fēng)阻線圖是根據(jù)圓形風(fēng)管得出的,為利用該圖進(jìn)行矩形風(fēng)管計(jì)算,需先把矩形風(fēng)管斷面尺寸折算成相當(dāng)?shù)膱A形風(fēng)管直徑,即折算成當(dāng)量直徑。再由此求得矩形風(fēng)管的單位長度摩擦阻力。當(dāng)量直徑有流速當(dāng)量直徑和流量當(dāng)量直徑兩種;
流速當(dāng)量直徑:Dv=2ab/(a+b)
流量當(dāng)量直徑:DL=1.3(ab)0.625/(a+b)0.25
在利用風(fēng)阻線圖計(jì)算是,應(yīng)注意其對應(yīng)關(guān)系:采用流速當(dāng)量直徑時(shí),必須用矩形 中的空氣流速去查出阻力;采用流量當(dāng)量直徑時(shí),必須用矩形風(fēng)管中的空氣流量去查出阻力。
二、 局部阻力
當(dāng)空氣流動(dòng)斷面變化的管件(如各種變徑管、風(fēng)管進(jìn)出口、閥門)、流向變化的管件(彎頭)流量變化的管件(如三通、四通、風(fēng)管的側(cè)面送、排風(fēng)口)都會(huì)產(chǎn)生局部阻力。
局部阻力按下式計(jì)算:
Z=ξν2ρ/2
ξ————局部阻力系數(shù)。
局部阻力在通風(fēng)、空調(diào)系統(tǒng)中占有較大的比例,在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)加以注意,為了減小局部阻力,通常采用以下措施:
1. 彎頭
布置管道時(shí),應(yīng)盡量取直線,減少彎頭。圓形風(fēng)管彎頭的曲率半徑一般應(yīng)大于(1~2)倍管徑;矩形風(fēng)管彎頭斷面的長寬比愈大,阻力愈??;矩形直角彎頭,應(yīng)在其中設(shè)導(dǎo)流片。
2. 三通
三通內(nèi)流速不同的兩股氣流匯合時(shí)的碰撞,以及氣流速度改變時(shí)形成的渦流是造成局部阻力的原因。為了減小三通的局部阻力,應(yīng)注意支管和干管的連接,減小其夾角;還應(yīng)盡量使支管和干管內(nèi)的流速保持相等。.
在管道設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn):
1. 漸擴(kuò)管和漸縮管中心角是在8~15o。
2. 三通的直管阻力與支管阻力要分別計(jì)算。
3. 盡量降低出風(fēng)口的流速。