管道阻力的基本计算方法

1、管道阻力计算空气在风管内的流动阻力有两种形式：一是由于空气本身的黏滞性以及空气与管壁间的摩擦所产生的阻力称为摩擦阻力；另一是空气流经管道中的管件时（如三通、弯头等），流速的大小和方向发生变化，由此产生的局部涡流所引起的阻力，称为局部阻力。、摩擦阻力根据流体力学原理，空气在管道内流动时，单位长度管道的摩擦阻力按下式计算:2R-4Rs2（5-3）式中Rm单位长度摩擦阻力，Pa/m风管内空气的平均流速，m）7s;3P空气的密度，kg/m;摩擦阻力系数；Rs风管的水力半径，mo对圆形风管：式中D风管直径，对矩形风管Rs(5-4)miRsab2（ab）（5-5）式中a,b矩形风管的边长，mi因此，圆形风

2、管的单位长度摩擦阻力(5-6)摩擦阻力系数入与空气在风管内的流动状态和风管内壁的粗糙度有关。计算摩擦阻力系数的公式很多，美国、日本、德国的一些暖通手册和我国通用通风管道计算表中所采用的公式如下:K2.51、21g(不二)3.7DRe,(5-7)式中K风管内壁粗糙度，mmRe亩右效。Revd(58)式中风管内空气流速，m/s；d风管内径，m;2-运动黏度，m/s。在实际应用中，为了避免烦琐的计算，可制成各种形式的计算表或线解图。图5-2是计算圆形钢板风管的线解图。它是在气体压力B=101.3kPa、温度t=20C、管壁粗糙度K=0.15mm等条件下得出的。经核算，按此图查得的Rm值与全国通用通风

3、管道计算表查得的入/d值算出的Rm值基本一致，其误差已可满足工程设计的需要。只要已知风量、管径、流速、单位摩擦阻力4个参数中的任意两个，即可利用该图求得其余两个参数，计算很方便。4又1013乂I/200母乂10.8X104frXlO4)X10*2X10M炉800600400100010.20.4C.60»12468102030405»608fl粘位长度厚震阻力门图52圆形钢板风管计算线解图例有一个10m长薄钢板风管，已知风量L=240003/h,流速u=16ms,管壁粗糙度K=0.15mm求该风管直径d及风管摩擦阻力R。解利用线解图52,在纵坐标上找到风量L=240003/

4、h,从这点向右做垂线，与流速u=16m/s的斜线相交于一点，在通过该点表示风管直径的斜线上读得d=230mm再过该点做垂直于横坐标的垂线，在与表示单位摩擦阻力的横坐标交点上直接读得Rm=13.5Pa/mi该段风管摩擦阻力为：RRl=13.5X10Pa=135Pa无论是按照全国通用通风管道计算表，还是按图52计算风管时，如被输送空气的温度不等于20C,而且相差较大时，则应对R值进行修正，修正公式如下：'RmRmKt(5-9)'式中Rm在不同温度下，实际的单位长度摩擦阻力，Pa;Rm按20c的计算表或线解图查得的单位摩擦阻力，Pa;Kt摩擦阻力温度修正系数，如图5-3所示。图5一3

5、摩擦阻力温度修正系数钢板制的风管内壁粗糙度K值一般为0.15mm当实际使用的钢板制风管，其内壁粗糙度K值与制图表数值有较大出入时，由计算图表查得的单位摩擦阻力Rm值乘以表53中相应的粗糙度修正系数。表中u为风管内空气流速。表53管壁粗糙度修正系数24-'6872-142224ao0-0.010,950.900.85C.8。I0.750.10too。.梅0.95C.950.950.201.051.051.05对于一般的通风除尘管道，粉尘对摩擦阻力的影响很小，例如含尘浓度为50g/nf时,所增大的摩擦阻力不超过2%,因此一般情况下可忽略不计。、局部阻力各种通风管道要安装一些弯头、三通等配件

6、。流体经过这类配件时，由于边壁或流量的改变，引起了流速的大小、方向或分布的变化，由此产生的能量损失，称为局部损失，也称局部阻力。局部阻力主要可分为两类：流量不改变时产生的局部阻力，如空气通过弯头、渐扩管、渐缩管等；流量改变时所产生的局部阻力，如空气通过三通等。局部阻力可按下式计算：2Z2(510)式中Z局部阻力，Pa;局部阻力系数，见表54;空气流速，Ms;3p空气密度，kg/m。上式表明，局部阻力与其中流速的平方成正比。局部阻力系数通常都是通过实验确定的。可以从有关采暖通风手册中查得。表54列出了部分管道部件的局部阻力系数值。在计算通风管道时，局部阻力的计算是非常重要的一部分。因为在大多数情

7、况下，克服局部阻力而损失的能量要比克服摩擦阻力而损失的能量大得多。所以，在制作管件时，如何采取措施减少局部阻力是必须重视的问题。表54常见管件局部阻力系数声号1名赛奉酹革Bi彩利看面>"""1R>由阳1fl/<4>|uMW-10t都阻力IU2。ttc琴值以*曲内原示E40度*计算M112。15。圜惬0.-070,。4电。品0.110.弱0430矩形0.250.130.10K).120.190.270372片Ar-当ti<45'时f-0,181,L0<b*|*|*r*?11:立氏101S心2。3530:1.251.50L7

8、52,00L253.50d020.030.050.0«。.50.050.03Q；0«o.(r&0.U0.IEQ.190.050.10Q.U0.200.S60l300.O&0.0.170.案0.880.3EGMG.13Q.S0.26d330.39：4捆图再和断面E?025I30M党«头Mm出口同部阻力矗数KT值母出内厮示速度巾计算】主a】3。W入5D3£>6DJOD7.50.0280.021。,oieo.oislG0140.010.008150.05S0.044鼠0370,。"a029Q,0210.015300.11dOBI

9、Q.。踮0.D&10.D540.0鲍0.036I*008市q.ia0.14C,.Ud1。虫。91。.妊45051式中E4906230.IBais0,130.12。,0830.Q蜴1206驾九加dl70.15仇13必10*07日1500.3。,四anQ.170,15Q.1L0.Q网血0.330.250.310.U0.160.12比。罐Ft/Fd1.5LQR53,03.54.00i州0.(X9Q.10。10a.11d1。以110,120.130bU(U50+120.Md150.1C0.170.180.150.1310.210.230.2S0.260.18。*2543。o.aa0.35Q.3

10、5序号Fj+Fi-Ficr-30'身都阻力系数a:值以用内加承惠值5、叫;，百00.030.05010,20.364o.s0.&0,70,8ho以国内所示速度6N0.0-1.13-0.01f3C+LE214,121.341,5叫2-!""0.10-1.2|-1.«+0.022,887.3413,42L12.94,/20-LML交-.22-0.例+0.05十1.4z.?a46.48E711.4I7,35羽-2*0TMT"L47E-fl.13*Q.521.21.讣3.30.S0T。T.885.24-0.91-0.第+0J40.560,84L1

11、8LS31人8置内闱示速度或洋，）0.010。,M+D.S-0.1-Q.51T.l一4.WT.84H-r10.100.。10.100-084-0.04-0.33T6-2.h-3.6C一工孤=*0.2Qd。1。0,13*16十备06-0*fnL4工一丸3-3.59-8.64也330.4,5450.4gO.51b.sa+0.3!+eor-0,找一«B!f"T”4*G0.50L401.<0L40儿36L翔LQ90.56*G+0.5-0.52L叫TOT声号国腰和病局颦阻力系聚口手理取网内所示的计算）Le/Li00.030.050.10.20.30.40,50.40.70.81

12、.0o4oeTH-dMi网lhS2KU23.S仙4fi<31-0.10-L22-1.(N-0.78Q.06J.007.6413.9弱.03L90.20-L50T,和-L23-0.855121,塔3-004浦6九口帛乳5012+<0.33-2.0C-1.&2L&g-L3Si.制-(LM0.70L48i.243.103.95S.%0,5。TQ<z.ao-2.时-2mf5c-0.防-0,2i-0.3(0.791.瑞1.60Z.18ex以斜内所承速度妁计算）Fi+Fa*F|(rT5.比060.000.050.05-0.05一仇59-L6s-3,21一1H0-100.0

13、60J0a120.11f15-0.71-L5S-a.n-ISa0,200.200.250.300.300.2804-0.337.8E-L52-2,M一3.420,潞04375M0.480.4BQ,50».400.20-0.13-LOI-1.60一工100-50L30L3%1.27lh271.20L100.90十印140.2；-0.2<i68一L5244口图内所示摩崖小苛笄1序号甥岸和断面局榔瞰力氯敷K；值膜剧内所示速展队计算）70102030405460708090L0,050.31,02.572fl50100ISOO1'"'I.R"zQ.0

14、50.4L0Zb5483050350600。a30,050.2。*7着G510州40«6000t'40.G50.耨*8丸0481530】的班。-&6050.2。0,6L&3.57】328904000IA0.100.2。,30,4Q,50.60,70.8L9LOJL1圄形9R_97,8351Q%62.06,。.储0.440.17口或轨。5同管<R<|Hil中J讨矩影一一19341517,«8.124.022.C80-95：0.390.290风警io虫膨风«八誉式Y李笔风*(rK式)下面通过分析几种常见管件产生局部阻力的原因，提出减

15、少局部阻力的办法。1.三通图5-4为一合流三通中气流的流动情况。流速不同的1、2两股气流在汇合时发生碰撞,以及气流速度改变时形成涡流是产生局部阻力的原因。三通局部阻力的大小与分支管中心夹角、三通断面形状、支管与总管的面积比和流量比（即流速比）有关。图54合流三通中气流流动状态为了减少三通局部阻力，分支管中心夹角。应该取得小一些，一般不超过30。只有在安装条件限制或为了平衡阻力的情况下，才用较大的夹角，但在任何情况下，都不宜做成垂直的“T形三通。为了避免出现引射现象，应尽可能使总管和分支管的气流速度相等，即按U3=u1=U2来确定总管和分支管的断面积。这样，风管断面积的关系为：F3=F1+F20

16、2,弯头当气流流过弯头时（见图55）,由于气流与管壁的冲击，产生了涡流区I;又由于气流的惯性，使边界层脱离内壁，产生了涡流区n。两个涡流区的存在，使管道中心处的气流速度要比管壁附近大，因而产生了旋转气流。涡流区的产生和气流的旋转都是造成局部阻力的原因。图55弯头中气流流动状况但是弯头的曲率半径实验证明，增大曲率半径可以使弯头内的涡流区和旋转运动减弱。也不宜太大，以免占用的空间过大，一般取曲率半径R等于弯头直径的12倍。在任何情况下，都不宜采用90。的“r”形直角弯头。3.渐缩或渐扩管渐缩或渐扩管的局部阻力是由于气流流经管件时，断面和流速发生变化，使气流脱离管壁，形成涡流区而造成的。图5-6是渐

17、扩管中气流的流动状况，图5-6渐扩管中气流流动状况实验证明，渐缩或渐扩管中心角。越大，涡流区越大，能量损失也越大。为了减少渐缩、渐扩管的局部阻力，必须减小中心角a,缓和流速分布的变化，使涡流区范围缩小。通常中心角。不宜超过45°。三、系统阻力整个通风除尘系统的阻力称为系统阻力，它包括吸尘罩阻力、风管阻力、除尘器阻力和出口动压损失4部分。四、通风管道的压力分布图57所示为一简单通风系统，其中没有管件、吸尘罩和除尘器，假定空气在进口A和出口C处局部阻力很小，可以忽略不计，系统仅有摩擦阻力。图57仅有摩擦阻力的风管压力分布按下列步骤可以说明该风管压力分布。（1）定出风管中各点的压力。风机开

18、动后，空气由静止状态变为运动状态。因为风管断面不变，所以各点（断面）的空气流速相等，即动压相等。各点的动压分布分别为：点A全压口晒=大气压力动压=等静压H诅=H<a=一厚点B全压空气从点A流至点月时要克服风管的摩擦阻力，所以点B的全压（即风机吸入口的全压）为：-R/i一一直L式中Rm风管单位长度摩擦阻力，Pa/m;li从点A至点B的风管长度，m,动压"出"写"fHh静压=£i从上式可得由式（511）可以看出，当风管内空气流速不变时，风管的阻力是由降低空气的静压来克服的。点C动压Wjc=£t当空气排入大气时，这一能量便全部消失在大气中，称为风管出口动压损失。静压大气压力=0全压=H41cH%'点P空气由点B'流至点C需要克服摩擦阻力Rml2,所以：全压日调=+K"工=H寓+R&动压叫二畔群压H般=H芯+民/不一H叼=R"工（2）把以上各点的数值在图上标出，并连成直线，即