空调管道的水力计算.docx

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1、管道的阻力计算流体在管内流动时，由于其黏性剪切力及涡流的存在，不可避免的会消耗一定的机械能，这种机械能的消耗不仅包括了流体流经直管段的沿程阻力，还包括了因流体运动方向改变而引起的局部阻力。一、阻力的基本知识(一)沿程阻力流体流经一定管径的直管时，由于流体内摩擦力而产生的阻力，阻力的大小与路程长度成正比的叫做沿程阻力。流体在水平等径管中稳定流动时，阻力损失表现为压力降低，即hf=p1-P2ρg=∆pγ(1-1)式中λ——摩擦系数，它与流体的性质、流速、流态以及管道的粗糙度有关。与雷诺数Re和管壁粗糙度ε有关，可实

2、验测定，也可计算得出。影响阻力损失的因素很多，比如流体的密度ρ及黏度μ；管径d，管长l，管壁粗糙度ε；流体的流速u等。利用公式可表示为：∆p=f(d,l,μ,ρ,u,ε)(1-2)利用这些因素之间的关系，可以将公式(1-1)变成：hf=∆pγ=λldu,2g(1-3)该公式的特点是将求阻力损失问题转化为求无量纲阻力系数问题，比较方便。同时将沿程损失表达为流速水头的倍数形式比较恰当。因此，该公式适用于计算各种流态下的管道沿程阻力。流体为层流时，λ=64/Re；湍流时λ是Re及相对粗糙度的函数，由实验或查表得到。但

3、对于湍流流体而言，目前尚无完善的理论方法对其进行求解，需采用一定的实验研究其规律。(二)局部阻力局部阻力流体的边界在局部地区发生急剧变化时，迫使主流脱离管道边壁而形成漩涡，流体质点间产生剧烈的碰撞，由于实际流体粘性作用，碰撞中的部分能量会不断地变为热能而逸散在流体之中，从而使流体的机械能减小。局部阻力损失产生于某些局部地方，比如管径的改变(突扩、突缩、渐扩、渐缩等)，方向的改变(弯管)，再者装置了某些配件(阀门、量水表等)。局部阻力通常有两种表示方法，即当量长度法和阻力系数法。1当量长度法流体流过某管件或阀门时

4、，因局部阻力造成的损失，相当于流体流过与其具有相当管径长度的直管阻力损失，这个直管长度称为当量长度，用符号de表示。采用这种计算方法就可以用直管阻力的公式来计算局部阻力损失。进而计算管路时，可将管路中的直管长度与管件、阀门的当量长度合并在一起计算，如管路中直管长度为l，各种局部阻力的当量长度之和为le,则流体在管路中流动时的总阻力损失hf为hf=λl+ledu22(1-4)2阻力系数法流体通过某一管件或阀门时的阻力损失采用流体在管路中的动能系数来表示，这种计算方法称为阻力系数法。即hf'=ξu22(1-5)式中

5、：ξ为局部阻力系数，无因次，一般由试验确定；u为小截面中流体的平均速度，m/s。上述公式是长期工程实践的经验总结，其核心问题是各种流动条件下，沿程阻力和局部阻力系数的计算。这两个系数并不是常数，不同的水流、边界及其变化对其均有影响。由于管件两侧距测压孔间得直管长度很短，引起的摩擦阻力与局部阻力相比，可忽略不计。(三)比摩阻单位长度的沿程阻力称为比摩阻。其实常用的比摩阻就是1000(或100)m的沿程管路损失。沿程阻力就是流体走直管时管路给流体的阻力。二、风管管道的阻力计算风管设计的基本任务首先根据生产工艺和建筑

6、物对通风空调系统的要求，确定风管系统的形式、风管走向、位置和风口位置，然后选择风管的断面形状和风管尺寸，然后计算风管的沿程压力损失和局部压力损失，最终确定风管尺寸并选择通风机或空气处理机组。风管管道的阻力计算也是分为两种，一种是由于空气本身的粘滞性及其与管壁之间的摩擦而产生的沿程能量损失的沿程阻力；另一种是空气流经风管中的管件及设备时，由于流速或方向的改变而产生涡流造成比较集中的局部能量损失。（一）沿程阻力1圆形风管圆形风管的沿程阻力是根据其管径进行计算的。2矩形风管通常矩形风管的风阻线图是根据圆形风管得出的，

7、为利用该图进行矩形风管计算，需把矩形风管的断面尺寸折算成相当的圆形风管管径，即当量直径，再由此求得矩形风管的比摩阻，当两直径可分为流速当量直径dv及流量当量直径dl。dv=2aba+b(2-1)dl=13ab4(a+b)(2-2)在利用风阻线图计算时，应注意其对应关系，采用流速当量直径时，必须用矩形中的空气流速去查处阻力；采用流量当量直径时，必须用矩形风管中的空气流量去查出阻力。（二）局部阻力当空气流过断面变化的管件(各种变径、风管进出口、阀门等)、流向变化的管件(弯头等)、流量变化的管件(三通、四通、风管侧送

8、、排风口等)时，都会产生局部阻力。减小局部阻力的一些措施局部阻力在通风、空调中占有较大的比例，在设计时应相应减小其局阻，通常会采用以下措施:1渐扩管空气流过逐渐扩张的管道时，由于管道截面积逐渐变大，使得流速减小，压强增高，再加上空气粘性的影响，在靠近壁面处，由于流速小，以至东来能够不足以克服逆压的倒推作用，因而在靠近壁面处引起漩涡，产生能量的损失。渐扩管的扩散角越大，产生涡旋而造成的能