空调管道水力计算

2ab DV a b
(2-3-10)
根据矩形风管的流速当量直径Dv和实际流速 V， 由图2-3-1查得的Rm即为矩形风管的单位长度 摩擦阻力。
[例] 有一表面光滑的砖砌风道（K=3mm）， 横断面尺寸为500mm× 400mm,流量 L=1m3/s(3600m3/h)，求单位长度摩阻力。
[解2-1] 矩道风道内空气流速
壁间无热量交换等条件下得的。当实际条件 与上述不符时，应进行修正。
（1）密度和粘度的修正
Rm Rm0
0.91 0
0.1 0
Pa/m
（2-3-3）
式中
Rm---实际的单位长度摩擦阻力，Pa/m； Rm0---图上查出的单位长度摩擦阻力，Pa/m； ---实际的空气密度，kg/m3;
空调系统水力计算
气体输配管网水力计算
计算之前，需先完成空气输配管网的布置，包 括系统划分；管道 布置、设备和各送排风点位置的 确定；各送风点要求的风量和要求各管段的风量也 得一一确定。
完成上述前期准备工作之后，方可按假定流速 法的基本步骤进行水力计算。 2.3.1.1 管内流速和管道断面尺寸 （1）绘制风管系统轴测图
2.3.1.2 风管摩擦阻力计算
按管内实际流速计算阻力。阻力计算应从最 不利环路（即最长、局部阻力件最多的环路）
开始。
通风空调管道中，气流大多属于紊流光滑区到
粗糙区之间的过渡区 。可用（2-3-1）式 计算
摩擦阻力系数，再用（2-3-2）计算比摩阻Rm。
1
2
lg
K 3.71d
2.51
Re
D1=200mm：实际流速V1=13.4m3/S;由图2-31查得，Rml=12.5Pa/m。
同理可查得管段3、5、6、7的管径及比摩阻， 具体结果见表2-3-5。
4.确定管段2、4的管径及单位长度摩擦力，
见表2-3-5。
5.从阻力手册、暖通设计手册等资料查各管 段的局部阻力系数。
（1）管段1
式中KB
B 101.30.9
(2-3-6)
B----实际的大气压力，kPa。
KH
2
2
Tb T
1
(2-3-7)
T---气流绝对温度，K； Tb---管壁绝对温度，K。
（3）管壁粗糙度的修正
在通风空调正程中，常采用不同材料制作风 管，各种材料的粗糙度K见表2-3-4。
当风管管壁的粗糙度K0.15mm时，可先由 图查Rm0，再近似按下式修正。
=1.0+0.17+0.20=1.37 （2）管段2
圆形伞形罩=600,3=0.09 90o弯头（R/D=1.5）1个，=0.17
60o弯头（R/D=1.5）1个，=0.14
合流三通（23）（见图2-3-3）23=0.20
=0.09+0.17+0.14+0.20=0.60
（3）管段3
上述公式表明，管网中任一管段的有关参数变
化，都会引起整个管网特性曲线的变化，从
而改变管网总流量和管段的流量分配，这决
定了管网调整的复杂性。进一步从理论上可
以证明，
管网设计时不作好阻力平衡，完全依靠阀门
调节流量的作法难以奏效，尤其是并联管路 较多的管网。
获得管网特性曲线后即可结合动力设备（风 机）的性能曲线匹配动力设备，具体匹配方 法在第7章介绍。
D'
D
p p'
0.225
(2-3-12)
式中 D’----调整后的管径；
D---原设计的管径，mm;
p---原设计的支管阻力，Pa;
p’---要求达到的支管阻力，Pa。
应当指出，采用本方法时，不宜改变三通支管直 径，可在三通支管上先增设一节渐扩（缩）管，
以免引起三通局部阻力的变化。
2.3.1.6 计算例题 [例2-3] 图2-3-2所示的通风除尘管网。风管
用钢板制作，输
送含有轻矿物粉尘的空气，气体温度为常温。
除尘器阻力Pc=1200Pa。对该管网进行水 力
计算，获得管网特性曲线。
图
圆形伞形罩 800m3/s
1
2
L=6m
3
5
L=3m L=4m
6
7
L=6m L=8m
L=11m
1.96 0.62 1.22Pa / m
0.01
0.1 0.62 Rm(Pa/m) 100
图2-3-1(P51)
2)流量当量直径
设某一圆形风管中的流量与矩形风管的流量
相等，并且单位长度摩擦阻力也相等，则该
圆管的直径就称为矩形风管的流量当量当量
直径，以DL表示。根据推导，流量当量直径 可近似按下式计算：
根据表2-2-3输送含有轻矿物粉尘的空气时， 风管内最小风速为，垂直风管12m/s、水平 风管14m/s.
考虑到除尘器及风管漏风，取5%的漏风
系数，管段6及7的计算量为 6300×1.05=6615m3/h.
管段1
有水平风管，初定流速为14m/s。根据 Q1=1500m/h(0.42m3/s)、V1=14m/s所选管 径按通风管道 统一规格调整为
---实际的空气运动粘度，m2/s。
（2）空气温度、 大气压力和热交换修正
Rm Kt KB KH Rm0 Pa/m
式中Kt----温度修正系数；
KB---大气压力修正系数；
KB---热交换修正系数。
Kt
273 20 273 t
0.825
(2-3-4) (2-3-5)
式中 t----实际的空气温度，oc.
一般通风系统中常用的空气流速（m/s)表
`
建筑 动力类别及 干 支 室内进 室内回 新鲜空 类别 风管材料 管 管 风口 风口 气入口
工业 机械通风薄 6~ 2~8 1.5~3. 2.5~3. 5.5~6.5
建筑 钢板
14
5
5
机械通风混 4~ 2~6 1.5~3. 2.0~3. 5~6
凝土、砖 12
（2）阀门调节
通过改变阀门开度，调节阀门阻力，从理论 上讲是最简单易行的方法。但对一个多支管 的通风的空调管网，是一项复杂的技术工作。 必须进行反复调整、测试才能实现预期的流 量分配。
2.3.1.5 计算系统的总阻力和获得管网特性
曲线 最不利环路所有串联管段阻力（包括设备）
之和，即为管网系统的总阻力p。管网的特 性曲线为：
p=SQ2
(2-3-13)
式中 S---管网阻抗，kg/s7;
Q---管网总流量，m3/s。
管网阻抗与管网几何尺寸及管网中的摩擦阻力 系数，局部阻力系数，流体密度有关。当这
些因素不变时，管网阻抗S为常数。根据计算
的
的管网总阻力和要求的总风量Q，即可用
式（2-3-14）计算管网阻抗，获得管网特性
曲线。
2.3.1.4 并联管路的阻力平衡
为了保证各管路达到预期的风量，使并联支管 的计算阻力相等，称为并联管路阻力平衡。对
一般的通风系统，两支管的计算阻力差应不超 过15%；含尘风管应不超过10%。若过上述规 定，采用下述方法进行阻力平衡。
（1）调整支管管径
这种方法通过改变支管管径来调整支管阻力， 达到阻力平衡。调整后的管径按下式计算：
（2-3-1）
Rm
D
V
2
2
（2-3-2）
式中 K---风管内壁粗糙，mm;
D---风管直径，mm.
可根据公式（2-3-1）和（2-3-2）制成的计算 图表或线算图，可供计算管道阻力时使用。
只要已知流量、管径、流速、阻力四个参数
中的任意两个，即可利用该图求得其余两个 参数。该图是按过渡区的值，在压力 B0=101.3kPa、温度t0=200C、空气密度 0=1.24kg/m3、运动粘度=15.06×10-6m2/s、 壁粗糙度K=0.15mm、圆形风管、气流与管
V L 1 5m / s ab 0.5 0.4
DV
2ab ab
2500 400 500 400
444mm
由V=5m/s、Dv=444mm查图2-3-1(P51)得
Rm0=0.62Pa/m
200
粗糙度修正系数
空气量m3/s
Kt KV 0.25
3 50.25 1.96 1.0
Rm Kt Rm0
S
P Q2
(2-3-14)
不计算管段阻力和管网总阻力，而先计算各 管段阻抗，再按如下串联管路的阻抗关系计 算管网阻抗，也可获得管网特性曲线。
管段i:
S
8
1
d
2di2
i
i
(2-3-15)
串联管路：
` S Si
(2-3-16)
并联管路： 1
1
S 2 Si 2
即 1 1
S
Si
(2-3-17)
4
除尘器 风机
L=6m
1500m3/s
4000m3/s
图2-3-2 通风除尘系统的系统图
[解]：
1.对各管段进行编号，标出管段长度和风点 的排风量。
2.选定最不利环路，本系统选择1-3-5-除尘器 - 6-风机-7为最利环路。
3.根据各管段的风量及选定的流速，确定最 不利环路各管段的断面尺寸和单位长度摩擦 阻力。
Rm Kt Rm0
Pa/m
(2-3-8)
Kt KV 0.25
Kt—管壁粗糙度修正系数； K---管壁粗糙度，mm。 V---管内空气流速，m/s。
(2-3-9)
矩形风管摩阻按当量直径计算单位长度摩擦
阻力。分流速当量直径和流量当量直径两种。
1）流速当量直径
假设某一圆形风管中的空气与矩形风管中的 空气流速相等，并且两者的单位长度摩阻力 也相等，则该圆管的 直径就称为流速当量直 径，以DV表示。据此定义可推得为：