管道阻力基本计算方法.docx

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管道阻力的基本计算方法
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管道阻力计算
空气在风管内的流动阻力有两种形式：一是由于空气自己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、弯优等)，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。
一、摩擦阻力
依照流体力学原理，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：
Rm
v2
4Rs
2
(5—3)
式中Rm——单位长度摩擦阻力，
Pa／m；
υ——风管内空气的平均流速，m／s；
ρ——空气的密度，kg／m3；
λ——摩擦阻力系数；
Rs——风管的水力半径，
m。
对圆形风管：
Rs
D
4
(5—4)
式中D——风管直径，m。
对矩形风管
Rs
ab
2(a
b)
(5—5)
式中a，b——矩形风管的边长，
m。
所以，圆形风管的单位长度摩擦阻力
Rm
v2
D2
(5—6)
摩擦阻力系数λ与空气在风管内的流动状态细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
式以下：
1
2lg(
K
)
Re
(5—7)
式中K——风管内壁粗糙度，mm；
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Re——雷诺数。
vd
Re
(5—8)
式中
υ——风管内空气流速，m／s；
d——风管内径，m；
2
ν——运动黏度，m／s。
在实质应用中，为了防备烦杂的计算，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=20℃、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《全国通用通风管道计算表》查得的λ／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。
图5—2圆形钢板风管计算线解图
3
[例]有一个10m长薄钢板风管，已知风量L＝2400m／h，流速υ＝16m／s，管壁粗糙
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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5—2，在纵坐标上找到风量
3
L＝2400m／h，从这点向右做垂线，与流
速υ＝16m／s的斜线订交于一点，在经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
／m。
该段风管摩擦阻力为：
R＝Rml＝13．5×10Pa＝135Pa
无论是依照《全国通用通风管道计算表》，还是按图5—2计算风管时，如被输送空气的
温度不等于20℃，而且相差较大时，则对付R。值进行修正，修正公式以下：
Rm'
RmKt
(5
—9)
式中Rm'
——在不同样温度下，实质的单位长度摩擦阻力，
Pa；
Rm——按20℃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—3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。当实质使用的钢板制风管，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5—3中相应的粗糙度修正系数。表中υ为风管内空气流速。
表5—3管壁粗糙度修正系数
对于一般的通风除尘管道，粉尘对摩擦阻力的影响很小，比方含尘浓度为50g／m3时，
所增大的摩擦阻力不高出2％，所以一般情况下可忽略不计。
二、局部阻力
各种通风管道要安装一些弯头、三通等配件。流体经过这类配件时，由于边壁或流量的
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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：①流量不改变时产生的局部阻力，如空气经过弯头、渐扩管、渐缩管等；②流量改变时所产生的局部阻力，如空气经过三通等。
局部阻力可按下式计算：
2
Z
(5—10)
2
式中Z——局部阻力，Pa；
ξ——局部阻力系数，见表5—4；
υ——空气流速，m／s；
3
ρ—空气密度，kg／m。
上式表示，局部阻力与其中流速的平方成正比。局部阻力系数平时都是经过实验确定的。
可以从有关采暖通风手册中查得。表5—4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，局部阻力的计算是特别重要的一部分。由于在大多数情况下，战胜局部阻力而
损失的能量要比战胜摩擦阻力而损失的能量大得多。所以，在制作管件时，如何采用措施减
少局部阻力是必定重视的问题。
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表5—4常有管件局部阻力系数
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