管道的阻力計算標簽：管道

阻力

計算

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回帖：0上一篇：嬰兒矯正平板足的必要性(圖)下一篇：富士變頻器一級代理｜富士溫控表管道的阻力計算風(fēng)管內(nèi)空氣流動的阻力有兩種，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，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。普通直管中以摩擦阻力為主，而彎管以局部阻力阻力為主（圖6-1-1）。

圖6-1-1

直管與彎管（一）摩擦阻力1．圓形管道摩擦阻力的計算根據(jù)流體力學(xué)原理，空氣在橫斷面形狀不變的管道內(nèi)流動時的摩擦阻力按下式計算：

（6-1-1）對于圓形風(fēng)管，摩擦阻力計算公式可改為：

（6-1-2）圓形風(fēng)管單位長度的摩擦阻力（又稱比摩阻）為：

（6-1-3）以上各式中λ——摩擦阻力系數(shù)；v——風(fēng)秘內(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；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)中即為風(fēng)管的周長，m；D——圓形風(fēng)管直徑，m。摩擦阻力系數(shù)λ與空氣在風(fēng)管內(nèi)的流動狀態(tài)和風(fēng)管管壁的粗糙度有關(guān)。在通風(fēng)和空調(diào)系統(tǒng)中，薄鋼板風(fēng)管的空氣流動狀態(tài)大多數(shù)屬于紊流光滑區(qū)到粗糙區(qū)之間的過渡區(qū)。普通，高速風(fēng)管的流動狀態(tài)也處在過渡區(qū)。只有流速很高、表面粗糙的磚、混凝土風(fēng)管流動狀態(tài)才屬于粗糙區(qū)。計算過渡區(qū)摩擦阻力系數(shù)的公式諸多，下面列出的公式合用范疇較大，在現(xiàn)在得到較廣泛的采用：

（6-1-4）式中

K——風(fēng)管內(nèi)壁粗糙度，mm；D——風(fēng)管直徑，mm。進行通風(fēng)管道的設(shè)計時，為了避免煩瑣的計算，可根據(jù)公式（6-1-3）和（6-1-4）制成多個形式的計算表或線解圖，供計算管道阻力時使用。只要已知流量、管徑、流速、阻力四個參數(shù)中的任意兩個，即可運用線解圖求得其它的兩個參數(shù)。線解圖是按過渡區(qū)的λ值，在壓力B0=101.3kPa、溫度t0=20℃、寬氣密度ρ0=1.204kg/m3、運動粘度v0=15.06×10－6m2/s、管壁粗糙度K=0.15mm、圓形風(fēng)管等條件下得出的。當(dāng)實際使用條件下上述條件不相符時，應(yīng)進行修正。（1）密度和粘度的修正

（6-1-5）式中

Rm——實際的單位長度摩擦阻力，Pa/m；Rmo——圖上查出的單位長度摩擦阻力，Pa/m；ρ——實際的空氣密度，kg/m3；v——實際的空氣運動粘度，m2/s。（2）空氣溫度和大氣壓力的修正

（6-1-6）式中

Kt——溫度修正系數(shù)。KB——大氣壓力修正系數(shù)。

（6-1-7）式中

t——實際的空氣溫度，℃。

（6-1-8）式中

B——實際的大氣壓力，kPa。（3）管壁粗糙度的修正在通風(fēng)空調(diào)工程中，常采用不同材料制作風(fēng)管，多個材料的粗糙度K見表6-1-1。當(dāng)風(fēng)管管壁的粗糙度K≠0.15mm時，可按下式修正。Rm=KrRmo

Pa/m

（6-1-9）Kr=（Kv）0.25

（6-1-10）式中

Kr——管壁粗糙度修正系數(shù)；K——管壁粗糙度，mm；v——管內(nèi)空氣流速，m/s。表6-1-1

多個材料的粗糙度K風(fēng)管材料粗糙度（mm）薄鋼板或鍍鋅薄鋼板0.15～0.18塑料板0.01～0.05礦渣石膏板1.0礦渣混凝土板1.5膠合板1.0磚砌體3～6混凝土1～3木板0.2～1.02．矩形風(fēng)管的摩擦阻力計算上述計算是按圓形風(fēng)管得出的，要進行矩形風(fēng)管計算，需先把矩形風(fēng)管斷面尺寸折算成相稱的圓形風(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。所謂“當(dāng)量直徑”，就是與矩形風(fēng)管有相似單位長度摩擦阻力的圓形風(fēng)管直徑，它有流速當(dāng)量直徑和流量當(dāng)量直徑兩種。（1）流速當(dāng)量直徑假設(shè)某一圓形風(fēng)管中的空氣流速與矩形風(fēng)管中的空氣流速相等，并且兩者的單位長度摩擦阻力也相等，則該圓風(fēng)管的直徑就稱為此矩形風(fēng)管的流速當(dāng)量直徑，以Dv表達。根據(jù)這一定義，從公式（6-1-1）能夠看出，圓形風(fēng)管和矩形風(fēng)管的水力半徑必須相等。圓形風(fēng)管的水力半徑矩形風(fēng)管的水力半徑令則

（6-1-11）Dv稱為邊長為a×b的矩形風(fēng)管的流速當(dāng)量直徑。（2）流量當(dāng)量直徑設(shè)某一圓形風(fēng)管中的空氣流量與矩形風(fēng)管的空氣流量相等，并且單位長度摩擦阻力也相等，則該圓形風(fēng)管的直徑就稱為此矩形風(fēng)管的流量當(dāng)量直徑，以DL表達。根據(jù)推導(dǎo)，流量當(dāng)量直徑可近似按下式計算。

（6-1-12）必須指出，運用當(dāng)量直徑求矩形風(fēng)管的阻力，要注意其對應(yīng)關(guān)系：采用流速當(dāng)量直徑時，必須用矩形風(fēng)管中的空氣流速去查出阻力；采用流量當(dāng)量直徑時，必須用矩形風(fēng)管中的空氣流量去查出阻力。用兩種辦法求得的矩形風(fēng)管單位長度摩擦阻力是相等的。3．摩擦阻力的轉(zhuǎn)換計算式在實際設(shè)計計算中,普通將上述摩擦阻力計算式作一定的變換,使其變?yōu)楦庇^的體現(xiàn)式.現(xiàn)在有以下兩種變換方式:(1)比摩阻法令

稱Rm為比摩阻，Pa/m，其意義是單位長度管道的摩擦阻力。這樣摩擦阻力計算式則變換成下列體現(xiàn)式：

（6-1-13）為了便于工程設(shè)計計算,人們對Rm的擬定已作出了線解圖,設(shè)計時只需根據(jù)管內(nèi)風(fēng)量、管徑和管壁粗糙度由線解圖上即可查出Rm值,這樣就很容易由上式算出摩擦阻力。(2)綜合摩擦阻力系數(shù)法管內(nèi)風(fēng)速，L為管內(nèi)風(fēng)量，f為管道斷面積。將代入摩擦阻力計算式：后,令

則摩擦阻力計算式變換為下列體現(xiàn)式：

（6-1-14）稱Km為綜合摩擦阻力系數(shù),N·S2/m8。采用

計算式更便于管道系統(tǒng)的分析及風(fēng)機的選擇，因此，在管網(wǎng)系統(tǒng)運行分析與調(diào)節(jié)計算時，多采用該計算式。（二）局部阻力的計算當(dāng)空氣流過斷面變化的管件（如多個變徑管、風(fēng)管進出口、閥門）、流向變化的管件（彎頭）和流量變化的管件（如三通、四通、風(fēng)管的側(cè)面送、排風(fēng)口）都會產(chǎn)生局部阻力。局部阻力按下式計算

（6-1-15）式中

——局部阻力系數(shù)。局部阻力系數(shù)普通用實驗辦法擬定。實驗時先測出管件前后的全壓差（即局部阻力Z），再除以與速度v對應(yīng)的動壓，求得局部阻力系數(shù)值。有的還整頓成經(jīng)驗公式。計算局部阻力時，必須注意值所對應(yīng)的氣流速度。由于通風(fēng)、空調(diào)系統(tǒng)中空氣的流動都處在自模區(qū)，局部阻力系數(shù)只取決于管件的形狀，普通不考慮相對粗糙度和雷諾數(shù)的影響。局部阻力在通風(fēng)、空調(diào)系統(tǒng)中占有較大比例，在設(shè)計時應(yīng)加以注意，為了減小局部阻力，普通采用下列方法：(1)避免風(fēng)管斷面的忽然變化。(2)減少風(fēng)管的轉(zhuǎn)彎數(shù)量,盡量增大轉(zhuǎn)彎半徑。

圖6-1-2管道彎頭如圖6-1-2。布置管道時，應(yīng)盡量以直線，減少彎頭。圓形風(fēng)管彎頭的曲率半徑普通不不大于（1～2）倍管徑；矩形風(fēng)管彎頭斷面的長度比（B/A）愈大，阻力愈小。在民用建筑中，常采用矩形直角彎頭，應(yīng)在其中設(shè)導(dǎo)流片。（3）三通匯流要避免出現(xiàn)引射現(xiàn)象,盡量做到各分支管內(nèi)流速相等.分支管道中心線夾角要盡量小,普通規(guī)定不不不大于30°。如圖6-1-3。三通內(nèi)流速不同的兩股氣流匯合時的碰撞，以及氣流速度變化時形成渦流是造成局部阻力的因素。兩股氣流在匯合過程中的能量損失普通是不相似的，它們的局部阻力應(yīng)分別計算。合流三通內(nèi)直管的氣流速度不不大于支管的氣流速度時，會發(fā)生直管氣流引射支管氣流的作用，即流速大的直管氣流失去能量，流速小的支管氣流得到能量，因而支管的局部阻力有時出現(xiàn)負值。同理，直管的局部阻力有時也會出現(xiàn)負值。但是，不可能同時為負值。必須指出，引射過程會有能量損失，為了減小三通的局部阻力，應(yīng)避免出現(xiàn)引射現(xiàn)象。為減小三通的局部阻力，還應(yīng)注意支管和干管的連接，減小其夾角