管道阻力損失計算.pdf

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1、.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。通常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

2、-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)。通常，高速風(fēng)管的流動狀態(tài)也處于過渡區(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)的公式很多，下面列出的公式適用

3、范圍較大，在目前得到較廣泛的采用：（6-1-4）式中K——風(fēng)管內(nèi)壁粗糙度，mm；D——風(fēng)管直徑，mm。進(jìn)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）制成各種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，即可利用線解圖求得其余的兩個參數(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(yùn)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(jìn)行修

4、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(yùn)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，各種材料的粗糙度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=KrRmoPa/

5、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各種材料的粗糙度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(jìn)行矩形風(fēng)管計算，需先把矩形風(fēng)管斷面尺寸折算成相當(dāng)?shù)膱A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)管有相同單位長度摩

6、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表示。根據(jù)這一定義，從公式（6-1-1）可以看出，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

7、表示。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，利用當(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。用兩種方法求得的矩形風(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,一般將上述摩擦阻力計算式作一定的變換,使其變?yōu)楦庇^的表達(dá)式.目前有如下兩種變換方式:(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表達(dá)式：（6-1-13）為了便于工程設(shè)計計算,人們

8、對Rm的確定已作出了線解