均匀送风管道的设计计算.ppt

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1、第七章空调系统的风道设计第一节风道内空气流动阻力；第二节风道内的压力分布；第三节风道的水力计算；第四节均匀送风管道的设计计算；第一节风道内空气流动阻力空气粘性及风道内流体的相对运动空气流动惯性及风道边壁扰动内摩擦力局部阻力空气流动阻力次要地位主要地位一、摩擦阻力摩擦阻力主要发生在流动边界层内。空气在风道内流动时，由于边壁上流体质点无滑动，故而从边壁开始形成一个边界层。边界层内存在较大的流速梯度，所以在流体流动时，就产生了阻碍流体流动的内摩擦力。空气在风道中的流动阻力，通常以单位体积流体的能量损失ΔP表示。摩擦阻力Δpm的数学表达式

2、为:式中:λ-摩擦阻力系数Rs-风道水力半径，m;l-风道长度，m;v-风道内空气平均流速，m/s;ρ-空气密度，kg/m3.(一）摩擦阻力系数λ的确定对于层流，λ只与Re数有关；对于紊流，λ与Re数及壁面粗糙度都有关。根据实验研究结果，通常按流态、分区域给出不同的计算λ公式。（二）风道的水力半径和矩形风道当量直径的计算水力半径Rs：过流断面A与湿周P之比。定义定义式1.流速当量直径设定某一圆形风道中的空气流速与矩形风道中的流速相等，并且单位长度摩擦阻力也相等，则该圆形风道直径就称为此矩形风道的流速当量直径。用Dv表示。根据定义，

3、有下式成立：又因为λ,v及ρ均相等根据定义：故有：2.流量当量直径设定某一圆形风道中空气流量与矩形风量中流量相等，并且单位长度摩擦阻力也相等，则该圆风道直径就称为此矩形风道的流量当量直径，用DL表示。若按水力粗糙管推导，得到：若按水力光滑管推导，得到：在运用当量直径时，有两点需要注意。第一，当量直径概念用于紊流流动是合适的，用于层流则会产生较大误差。条缝行风道运用当量直径时也会产生较大误差。第二，在利用线算图查摩擦阻力时，一定要注意对应关系。如采用Dv时，必须用矩形风道中流速去查，如采用Dl时，必须用矩形风道中流量去查。但是，无论

4、用哪种当量直径去查，其单位长度摩擦阻力Rm都是相等的。（三）摩擦阻力的温度修正空气密度ρ，运动粘性系数v都与温度有关，故而摩擦阻力与温度有关。计算摩擦阻力的线算图，通常是按20℃制作的，所以对于其他温度条件，需要进行温度校正。（四）单位长度摩擦阻力线算图为了避免繁琐计算，常将单位长度摩擦阻力Rm制成线算图。制作该图的条件是：圆风道，空气温度20℃，按照紊流过渡区公式计算。P219例7-1有一薄钢板风道断面尺寸为500mm×400mm，风量L=3600m3/h,求单位长度摩擦阻力Rm.粗糙度K=0.15mm.解矩形风道内空气流速为：

5、矩形风道的流速当量直径Dv：由v=5m/s，Dv=0.44m,以及K=0.15mm,从图7-2查得Rm=0.9Pa/m二、局部阻力在风道系统中，总要安装一些管件用以控制或调节风道内空气的流动。比较典型的管件有：弯头，三通及变径管。当空气流经管件时，由于流量大小和流动方向的改变，引起了流速的重新分布并产生涡流。由此产生的阻力，称为局部阻力。局部阻力按下式计算：式中，ξ—局部阻力系数。v—ξ与之对应的断面流速。影响局部阻力系数ξ的主要因素有:管件形状，壁面粗糙度及雷诺数。由于通风空调系统的空气流动大都处于非层流区，故可认为ξ仅仅和管件

6、形状有关。1.弯头空气流经弯头时，流向发生变化。由于气流惯性，则在边壁的尖角处发生边界层脱离而形成涡流，同时因离心力作用，外侧力大于内侧，外侧流速小于内侧，在外侧的减速增压区内也会发生边界层脱离形成旋涡。可见，要减小弯头的局部阻力，就必须设法减小形成旋涡的原因。为此，可采取加大曲率半径以减小曲率，也可在弯头内加设导流叶片。2.变径管空气流经变径管时，由于过流断面的变化而引起流速变化，在减速增压区产生边界层脱离并形成旋涡，造成局部阻力损失。过流断面变化愈大，损失也愈大，要想减小阻力损失，就必须减小过流断面的变化，可以用渐变管来代替突

7、然扩大和突然缩小管。3.三通三通形状是由总流与支流的夹角α及其面积比F1/F3，F2/F3这几个几何参数确定的。但三通的特征是它的流量前后有变化，因此，三通局部阻力系数不仅与几何形状有关，而且与流量比L1/L3，L2/L3有关。三通有两个支管，所以有两个局部阻力系数，除特别注明对应各自的动压头外，一般都对应总压头。弯头内空气的流动状态渐扩管内空气的流动状态合流三通内空气的流动三、风道内空气流动阻力风道内空气流动阻力，等于摩擦阻力和局部阻力总和，即：式中的单位长度摩擦阻力可查线解图，局部阻力系数可查附录7-1。第二节风道内的压力分布

8、风道内的压力是指风道内空气所具有的全压。全压包括动压和静压两部分。即：式中pq,pd和pj分别为全压、动压和静压。空气在流动过程中要损失能量，所以风道内的空气总是从全压高的地方流向全压低的地方，即全压随着流动过程在变化。同时，当风道的过流断面或流量