通风管道系统设计计算

有关过渡区的摩擦阻力系数计算公式很多，一般采用适用三个区 的柯氏公式来计算。它以一定的实验资料作为基础，美国、日本、 德国的一些暖通手册中广泛采用。我国编制的《全国通用通风管道 计算表》也采用该公式：
12lg3.7KD 1R2.5e1
（8-7）
为了避免繁琐的计算，可根据公式（8-5）和式（8-7）制成 各种形式的表格或线算图。附录4所示的通风管道单位长度摩擦阻 力线算图，可供计算管道阻力时使用。运用线算图或计算表，只要 已知流量、管径、流速、阻力四个参数中的任意两个，即可求得其 余两个参数。
室外大气
5 送风口
4 风管
1新风口
室内
3 风机 2 进气处理设备
8.1 风管内气体流动的流态和阻力
8.1.1 两种流态及其判别分析
流体在管道内流动时，其流动状态，可以分为层流、紊流。
雷诺数既能判别流体在风道中流动时的流动状态，又是计算
风道摩擦阻力系数的基本参数。
在通风与空调工程中，雷诺数通常用右式表示：
❖ 圆形风管Rs´和矩形风管的水力半径Rs“必须相等。 ❖ 圆形风管的水力半径
Rs´=D/4 ❖ 矩形风管的水力半径
Rs"=ab/2（a+b） ❖ Rs´= Rs=D/4= ab/2（a+b） ❖ D= ab/2（a+b）=Dv
❖ Dv称为边长为a×b 的矩形风管的流速当量直径。如 果矩形风管内的流速与管径为Dv ，的圆形风管内的流 速相同，两者的单位长度摩擦阻力也相等。因此，根 据矩形风管的流速当量直径Dv 和实际流速v，由附录 查得的Rm 。即为矩形风管的单位长度摩擦阻力。
Re
V
D
8.1.2 风管内空气流动的阻力
产生阻力的原因： 空气在风管内流动之所以产生阻力是因为空气是具有粘滞性
的实际流体，在运动过程中要克服内部相对运动出现的摩擦 阻力以及风管材料内表面的粗糙程度对气体的阻滞作用和扰 动作用。 阻力的分类：摩擦阻力或沿程阻力；局部阻力
1 沿程阻力
空气在任意横断面形状不变的管道中流动时，根据流体力学原 理，它的沿程阻力可以按下式确定：
Pm
1
4Rs
v2 l
2
（1）圆形风管的沿程阻力计算
F Rs X
对于圆形截面风管，其阻力由下式计算：
Pm
1
D
v2
l
2源自文库
单位长度的摩擦阻力又称比摩阻。对于圆形风管，由上式可知 其比摩阻为：
RmPm/l
v2
D2
（8-5）
摩擦阻力系数λ与管内流态和风管管壁的粗糙度K/D有关
f(Re， K/D )
图8-1 摩擦阻力系数λ随雷诺数和相对粗糙度的变化
解：查附录4，得υ＝14 m/s， R m 0＝7.68 Pa/m
查图8-2得， K t
=0.97
RmKtRm0 =0.97×7.68 Pa/m=7.45 Pa/m
2. 矩形风管的沿程阻力计算
《全国通用通风管道计算表》和附录4的线算图是按圆形风 管得出的，在进行矩形风管的摩擦阻力计算时，需要把矩形风管 断面尺寸折算成与之相当的圆形风管直径，即当量直径，再由此 求得矩形风管的单位长度摩擦阻力。
附录4 通风管道 单位长度摩擦阻
力线算图
需要说明的是，附录4的线算图是是按过渡区的值，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。
（2）流量当量直径
设某一圆形风管中的空气流量与矩形风管的空气流量相 等，并且单位长度摩擦阻力也相等，则该圆形风管的直径 就称为此矩形风管的流量当量直径。
流量当量直径可近似按下式计算。
DL=1.37(ab)0.625/（a+b）0.25
以流量当量直径DL和矩形风管的流量L，查附录6所得的 单位长度摩擦阻力Rm ，即为矩形风管的单位长度摩擦阻 力
所谓“当量直径”，就是与矩形风管有相同单位长度摩擦阻 力的圆形风管直径，它有流速当量直径和流量当量直径两种。
假设某一圆形风管中的空气流速与矩形风管中的空气流速相等， 并且两者的单位长度摩擦阻力也相等，则该圆风管的直径就称为 此矩形风管的流速当量直径。
（1）流速当量直径
假设某一圆形风管中的空气流速与矩形风管中的空气流 速相等，并且两者的单位长度摩擦阻力也相等，则该圆 风管的直径就称为此矩形风管的流速当量直径。
第8章通风管道系统的设计计算
8.0 概述 8.1 风管内气体流动的流态和阻力 8.2 风管内的压力分布 8.3 通风管道的水力计算 8.4 均匀送风管道设计计算 8.5 通风管道设计中的常见问题及其处理措施 8.6 气力输送系统的管道设计计算
8.0 概 述
➢ 定义：把符合卫生标准的新鲜空气输送到室内各需要地点，把室 内局部地区或设备散发的污浊、有害气体直接排送到室外或经净化 处理后排送到室外的管道。
通风除尘管道
如图，在风机4的动力作用下，排风罩（或排风口）1将室 内污染空气吸入，经管道2送入净化设备3，经净化处理达到规 定的排放标准后，通过风帽5排到室外大气中。
室外大气
1 排风罩
5 风帽
2 风管
1 排风罩
有害气体
3 净化设备
4 风机
空调送风系统
如图，在风机3的动力作用下，室外空气进入新风口1， 经进气处理设备2处理后达到 卫生标准或工艺要求后，由风 管4输送并分配到各送风口5 ，由风口送入室内。
1）密度和粘度的修正
R mR m 0( 0)0 .9(1 0)0 .1
2）空气温度和大气压力的修正 RmKtKBRm0
Kt
273200.825
273t
KB(B10.3)10.9
3）管壁粗糙度的修正
RmKrRm0
[例8-1]
有一通风系统，采用薄钢板圆形风管（ K = 0.15 mm），已 知风量L＝3600 m2/h（1 m3/s）。管径D＝300 mm，空气温 度t＝30℃。求风管管内空气流速和单位长度摩擦阻力。
➢ 分类：包括通风除尘管道、空调管道等。
➢ 作用：把通风进风口、空气的热、湿及净化处理设备、送(排)风 口、部件和风机连成一个整体，使之有效运转。
➢ 设计内容：风管及其部件的布置；管径的确定；管内气体流动时 能量损耗的计算；风机和电动机功率的选择。
➢ 设计目标：在满足工艺设计要求和保证使用效果的前提下，合理 地组织空气流动，使系统的初投资和日常运行维护费用最优。