弯管压力损失及其应对策略

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1、弯管压力损失及其减少策略在空气和烟气管道系统里，尤其在流体流动方向发生改变的弯管部分，可能会出现显著的压力损失。这篇文章将给出压力损失计算和通过结构上的措施（如采用金属导流板）来减少损失的方法，并借助实际例子的原理图例进行我们的讲解。引言在建造越来越大的部件（如蒸汽机部件）设备运营商必须更多地关注辅助设备的能耗问题，如：蒸汽机制造商关心鼓风机能耗问题。运营商还必须寻求降低管道中压力损失进而降低鼓风机能耗的方法。在许多情况下我们可以通过优化弯管结构来减少压力损失。工程师在计算压力损失和探索在弯管采用不同导流件来改善流体流动的可行性方面

2、已经做了大量工作。但其中大部分工作只局限于某一特定的研究，设计人员很难在短时间内对他们所研究的问题有一个总体了解。基于工程师们的工作，文章将给出弯管工作的基础原理和在设计时所应遵循的准则。弯管流体流动和压力损失流体在直管里流速稳定，但随着管道流体流动方向的变化其速度也将随着变化。流体在弯管部分阻力变大。在直管流体平均流动速度较快和弯管内外半径比不尽合理的情况卞流体在弯管内侧形成漩涡。在弯管里微粒按其能量大小分为两类:动能较大的和动能较小的。动能较大的微粒冲向外侧，动能较小的转向内狈IJ,我们叫这二次流。这时与弯管相连的管道部分的外侧

3、流体速度最大，由于压力损失,速度慢慢降低，随后趋于同内外半径比小的普通弯管的压力损失较大是由于漩涡向弯管内侧流动过程中和二次流中的动能损失。此外弯管出口的连接管道的流体起始速度不一，由此导致的摩擦增大也造成压力损失。我们应采取措施阻止漩涡和二次流的形成。在蒸汽机制造中我们主要采用两种导流件：金属导流板（图1）和导流叶片（图2）。BUdI:Lmleakonfmi(LcitblecimBdd2;LtnlmkoDfmil图1图2虽然金属导流板（以下称“导流板”）弯管的压力损失比导流叶片弯管的压力损失大约高8%并且导流叶片弯管的流体速度比导

4、流板弯管的速度分布更均匀，但在许多情况下我们有足够理由选择使用导流板弯管。在剖面图出现差错和安装不正确时，导流叶片弯管更易造成大的压力损失。采用导流板（建议采用两片）能更好地减少压力损失，因为安装导流板比起安装复杂的导流叶片简单多了。另一个选择导流板的理由是便于维修更换。压力损失计算方程式：90°A/7弯管压力损失GZ•A阻力系数弯管参数（阻力系数）（图3,4,5）/2流体参数（当弯管之前和之后直管长度鼻4•心，/2=1.0;在其他情况下/2=1・4)dh水力通径（心为管道截面为圆形的通径；截面为非圆形时d厂4•令）A管道截面U湿周

5、w弯管前管道流体的平均速度（P弯管角度（以度为单位）xrej&尺odtrR訂&Bdd3:LmlenkoAt^faktor/tfUrK・*hmif・icrek-kifemQxwlmiMBUd4；ImlrokimpfaLtor/tfurKioskmrtfkreK・hitemQucruboinBild5:LmktikiiBgsraktorfKfurKaoalemilroo-JetnQumchain图3（矩形弯管参数/,）图4（矩形弯管参数/,）图5（圆截面弯管参数/,）图3所示的是弯管参数齐（4,5,7）与内外半径比%的关系。这一示意图仅

6、适用于所谓的“普通弯管"即：R°=R’+B（2）他管道外半径K管道内半径B管道通径或管宽减弱。图四所示的是外角内圆型弯管（在特定情况下，外角内角型［5,6］）的的参数高宽比和壬的位置关系和图3—样。图5所示的是截面弯管的参数兀。在这种弯管里通常无需采用导流板。下面的话对图3-5都适用：弯管参数久指的不是所谓的多段节弯管参数，而是商业上通用的轧制无缝弯管的参数。%>0.6到0.7的内外半径比只能带来相当有限的好处，因为随着内外半径比%的增大所谓的弯管压力损失将不存在，流体与管壁的摩擦将趋同于直管的纯粹表面摩擦。我们可用等值长度管道去验

7、证这种表面摩擦。弯管压力损失与角度的关系可看作是线式的［4］。在（p90°范围内随着角度不断增加其对应值越来越小，在90°v°三180。范围内其对应值越来越大。流体流速对弯管参数的影响是可以被忽略不计的。为减少压力损失可将内外半径比不合理的弯管通过采用导流板分成多个半径比更合理的流道。流道宽度应合目的地设计，使得每一个分流道的半径比相同或者说弯管参数人相同。半径比q如图6所示:Bild6:DarstellungzurErmitduot

8、2心对于横截面为正方形、内外半径比为Cr采用两个导流板的弯管借助图7我们可以算出其分流道的半径比C'r=応,求得C：后可以算出弯管参数£。Rild7!BesiimmungvooR；R.imTdlkaoalfurKatxairnntli