煙氣管道阻力計算

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1、第三節(jié)管道阻力?　　空氣在風(fēng)管內(nèi)的流動阻力有兩種形式：一是由于空氣本身的黏滯性以及空氣與管壁間的摩擦所產(chǎn)生的阻力稱為摩擦阻力；另一是空氣流經(jīng)管道中的管件時(如三通、彎頭等)，流速的大小和方向發(fā)生變化，由此產(chǎn)生的局部渦流所引起的阻力，稱為局部阻力。?　　一、摩擦阻力　　根據(jù)流體力學(xué)原理，空氣在管道內(nèi)流動時，單位長度管道的摩擦阻力按下式計算：　　　　　(5—3)式中Rm——單位長度摩擦阻力，Pa／m；　　υ——風(fēng)管內(nèi)空氣的平均流速，m／s；　　ρ——空氣的密度，kg／m3；　　λ——摩擦阻力系數(shù)；　　Rs——風(fēng)管的水力半徑，m?！　A形風(fēng)管：　　　　　　　　　(5—4)式中D——風(fēng)管直徑，m

2、?！　匦物L(fēng)管　　　　　　　(5—5)式中a，b——矩形風(fēng)管的邊長，m?！　∫虼?，圓形風(fēng)管的單位長度摩擦阻力　　　　　　　(5—6)　　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)管內(nèi)壁的粗糙度有關(guān)。計算摩擦阻力系數(shù)的公式很多，美國、日本、德國的一些暖通手冊和我國通用通風(fēng)管道計算表中所采用的公式如下：　　(5—7)式中K——風(fēng)管內(nèi)壁粗糙度，mm；　　Re——雷諾數(shù)?！　　　　　　?5—8)式中υ——風(fēng)管內(nèi)空氣流速，m／s；　　d——風(fēng)管內(nèi)徑，m；　　ν——運(yùn)動黏度，m2／s。　　在實(shí)際應(yīng)用中，為了避免煩瑣的計算，可制成各種形式的計算表或線解圖。圖5—2是計算圓形鋼板風(fēng)管的線解圖。它是在氣體

3、壓力B＝101．3kPa、溫度t=20℃、管壁粗糙度K＝0．15mm等條件下得出的。經(jīng)核算，按此圖查得的Rm值與《全國通用通風(fēng)管道計算表》查得的λ／d值算出的Rm值基本一致，其誤差已可滿足工程設(shè)計的需要。只要已知風(fēng)量、管徑、流速、單位摩擦阻力4個參數(shù)中的任意兩個，即可利用該圖求得其余兩個參數(shù)，計算很方便。?圖5—2圓形鋼板風(fēng)管計算線解圖?　　[例]有一個10m長薄鋼板風(fēng)管，已知風(fēng)量L＝2400m3／h，流速υ＝16m／s，管壁粗糙度K＝0．15mm，求該風(fēng)管直徑d及風(fēng)管摩擦阻力R?！　〗饫镁€解圖5—2，在縱坐標(biāo)上找到風(fēng)量L＝2400m3／h，從這點(diǎn)向右做垂線，與流速υ＝16m／s的斜線相

4、交于一點(diǎn)，在通過該點(diǎn)表示風(fēng)管直徑的斜線上讀得d＝230mm。再過該點(diǎn)做垂直于橫坐標(biāo)的垂線，在與表示單位摩擦阻力的橫坐標(biāo)交點(diǎn)上直接讀得Rm＝13．5Pa／m?！　≡摱物L(fēng)管摩擦阻力為：R＝Rml＝13．5×10Pa＝135Pa　　無論是按照《全國通用通風(fēng)管道計算表》，還是按圖5—2計算風(fēng)管時，如被輸送空氣的溫度不等于20℃，而且相差較大時，則應(yīng)對R。值進(jìn)行修正，修正公式如下：　　　　(5—9)式中——在不同溫度下，實(shí)際的單位長度摩擦阻力，Pa；　　Rm——按20℃的計算表或線解圖查得的單位摩擦阻力，Pa；　　Kt——摩擦阻力溫度修正系數(shù)，如圖5—3所示。??圖5—3摩擦阻力溫度修正系數(shù)?　　鋼

5、板制的風(fēng)管內(nèi)壁粗糙度K值一般為0．15mm。當(dāng)實(shí)際使用的鋼板制風(fēng)管，其內(nèi)壁粗糙度K值與制圖表數(shù)值有較大出入時，由計算圖表查得的單位摩擦阻力Rm值乘以表5—3中相應(yīng)的粗糙度修正系數(shù)。表中υ為風(fēng)管內(nèi)空氣流速。?表5—3管壁粗糙度修正系數(shù)?　　對于一般的通風(fēng)除塵管道，粉塵對摩擦阻力的影響很小，例如含塵濃度為50g／m3時，所增大的摩擦阻力不超過2％，因此一般情況下可忽略不計。?　　二、局部阻力　　各種通風(fēng)管道要安裝一些彎頭、三通等配件。流體經(jīng)過這類配件時，由于邊壁或流量的改變，引起了流速的大小、方向或分布的變化，由此產(chǎn)生的能量損失，稱為局部損失，也稱局部阻力。局部阻力主要可分為兩類：①流量不改變

6、時產(chǎn)生的局部阻力，如空氣通過彎頭、漸擴(kuò)管、漸縮管等；②流量改變時所產(chǎn)生的局部阻力，如空氣通過三通等?！　【植孔枇砂聪率接嬎悖骸　　　?5—10)式中Z——局部阻力，Pa；　　ξ——局部阻力系數(shù)，見表5—4；　　υ——空氣流速，m／s；　　ρ—空氣密度，kg／m3?！　∩鲜奖砻?，局部阻力與其中流速的平方成正比。局部阻力系數(shù)通常都是通過實(shí)驗(yàn)確定的。可以從有關(guān)采暖通風(fēng)手冊中查得。表5—4列出了部分管道部件的局部阻力系數(shù)值。在計算通風(fēng)管道時，局部阻力的計算是非常重要的一部分。因?yàn)樵诖蠖鄶?shù)情況下，克服局部阻力而損失的能量要比克服摩擦阻力而損失的能量大得多。所以，在制作管件時，如何采取措施減少局部阻

7、力是必須重視的問題。?表5—4常見管件局部阻力系數(shù)??　　下面通過分析幾種常見管件產(chǎn)生局部阻力的原因，提出減少局部阻力的辦法?！　?．三通　　圖5—4為一合流三通中氣流的流動情況。流速不同的1、2兩股氣流在匯合時發(fā)生碰撞，以及氣流速度改變時形成渦流是產(chǎn)生局部阻力的原因。三通局部阻力的大小與分支管中心夾角、三通斷面形狀、支管與總管的面積比和流量比(即流速比)有關(guān)。?圖5—4合流三通中氣流流動狀態(tài)?　　為了減少三通局部阻力，