通风管道系统的设计计算
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图8-1 摩擦阻力系数λ随雷诺数和相对粗糙度的变化
7
1 沿程阻力
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：
1 2 lg K 2.51
3.71D Re
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
4
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：Re
➢ 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。
解：查附录4，得υ＝14 m/s， Rm0＝7.68 Pa/m
查图8-2得， K t
=0.97
Rm Kt Rm0 =0.97×7.68 Pa/m=7.45 Pa/m
11
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。
Pm
1 4Rs
v2
2
l
Rs
F X
（1）圆形风管的沿程阻力计算
对于圆形截面风管，其阻力由下式计算：
Pm
1 D
v2
2
l
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：
Rm
Pm
/
l
D
v2
2
（8-5）
6
1 沿程阻力
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)
200
ab 0.625
9
1 沿程阻力
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。
1）密度和粘度的修正
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
。
（1）流速当量直径
DV
2ab ab
（2）流量当量直径
12
DL 1.3
ab 0.625 a b 0.25
[例8-2]
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。
粗糙度修正系数
200
Kt KV 0.25 3 50.25 1.96
Rm Kt Rm0 1.96 0.62 1.22Pa / m
14
空气量m3/s
1.0
0.01 0.1
0.62
100
Rm(Pa/m)
[例8-2]
2）用流量当量直径求矩形风管单位长度摩擦阻力。
矩形风道的流量当量直径
200
Rm Rm0 ( 0 )0.91 ( 0 )0.1
2）空气温度和大气压力的修正
Kt
273 20 0.825 273 t
Rm Kt K BRm0
K B (B 101.3)0.9
130）管壁粗糙度的修正 Rm K r Rm0 Kr K 0.25
1 沿程阻力
[例8-1]
有一通风பைடு நூலகம்统，采用薄钢板圆形风管（ K = 0.15 mm），已 知风量L＝3600 m2/h（1m3/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。
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。
5 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：
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
1
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。
[解] 矩道风道内空气流速 1）根据矩形风管的流速当量直径Dv和实际流速V，求矩形风
管的单位长度摩擦阻力。
V L 1 5m / s ab 0.5 0.4
2ab 2 500 400 DV a b 500 400 444mm
13
[例8-2]
由V=5m/s、Dv=444mm查图得Rm0=0.62Pa/m
2
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
4 风机
1 排风罩
3 净化设备
有害气体
3
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。
（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。
8
附录4 通风管 道单位长度摩擦
阻力线算图
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1 沿程阻力
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：
1 2 lg K 2.51
3.71D Re
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
4
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：Re
➢ 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。
解：查附录4，得υ＝14 m/s， Rm0＝7.68 Pa/m
查图8-2得， K t
=0.97
Rm Kt Rm0 =0.97×7.68 Pa/m=7.45 Pa/m
11
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。
Pm
1 4Rs
v2
2
l
Rs
F X
（1）圆形风管的沿程阻力计算
对于圆形截面风管，其阻力由下式计算：
Pm
1 D
v2
2
l
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：
Rm
Pm
/
l
D
v2
2
（8-5）
6
1 沿程阻力
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)
200
ab 0.625
9
1 沿程阻力
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。
1）密度和粘度的修正
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
。
（1）流速当量直径
DV
2ab ab
（2）流量当量直径
12
DL 1.3
ab 0.625 a b 0.25
[例8-2]
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。
粗糙度修正系数
200
Kt KV 0.25 3 50.25 1.96
Rm Kt Rm0 1.96 0.62 1.22Pa / m
14
空气量m3/s
1.0
0.01 0.1
0.62
100
Rm(Pa/m)
[例8-2]
2）用流量当量直径求矩形风管单位长度摩擦阻力。
矩形风道的流量当量直径
200
Rm Rm0 ( 0 )0.91 ( 0 )0.1
2）空气温度和大气压力的修正
Kt
273 20 0.825 273 t
Rm Kt K BRm0
K B (B 101.3)0.9
130）管壁粗糙度的修正 Rm K r Rm0 Kr K 0.25
1 沿程阻力
[例8-1]
有一通风பைடு நூலகம்统，采用薄钢板圆形风管（ K = 0.15 mm），已 知风量L＝3600 m2/h（1m3/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。
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。
5 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：
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
1
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。
[解] 矩道风道内空气流速 1）根据矩形风管的流速当量直径Dv和实际流速V，求矩形风
管的单位长度摩擦阻力。
V L 1 5m / s ab 0.5 0.4
2ab 2 500 400 DV a b 500 400 444mm
13
[例8-2]
由V=5m/s、Dv=444mm查图得Rm0=0.62Pa/m
2
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
4 风机
1 排风罩
3 净化设备
有害气体
3
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。
（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。
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附录4 通风管 道单位长度摩擦
阻力线算图