第七章送排风管道与送排风方式(1)

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1、第7章送排风管道与送排风方式7.1流体流动的基本原理7.2流体流动的状态和阻力7.3风道的设计与分析7.4送排风与气流组织7.1流体流动的基本原理7.1.1流体的性质流体各质点之间的内聚力很小，它不能保持自己固定的形状；当流体受到极小的剪切力时，会发生很大的变形，这种特性叫做流动性；根据流体的可压缩程度大小可以分为两类：不可压缩流体与可压缩流体。(1)流体的密度：流体单位体积所具有的质量注P.24(2)流体的黏滞性流体抵抗切应力或剪力的性质称为流体的黏滞性。流体的黏滞性是流体流动时产生内摩擦力和阻力的基本原因。上式称为牛顿内摩擦定律流体的黏滞性常用动力黏性系数或运动黏性系数来表示。在管道计算时

2、，大多采用运动黏性系数。随着温度的升高，液体的黏性系数下降；但气体的黏性系数随之上升。(3)理想流体与实际流体理想流体：绝对不可压缩，又完全没有黏滞性的流体。实际流体都是可压缩的和有黏滞性的。实际流体是可以压缩的，对于液体来说，其压缩性一般很小，是一个次要因素，考虑问题时可以忽略不计；但对于气体来说，它是可以压缩且压缩性较大，由于它的流动性很大，只要施加很小的压力差，气体就可迅速流动起来，而这个小压力差所引起各处密度的变化是很小的。因此对于流动着的气体，其压缩性也可以忽略。关于不可压缩性关于没有黏滞性实际液体流动时，其内部相邻两层之间有摩擦力，产生相互牵制，这种摩擦叫内摩擦。这种相互牵制的性质

3、叫做流体的黏滞性。实际流体如水、酒精等粘滞性很小，气体的粘滞性更小，因此往往把粘滞性也做次要因素而加以忽略。忽略了压缩性和粘滞性之后，只有流动性才是决定流体运动的主要因素，为了突出液体的这一特征，故引入理想流体这一模型——绝对不可压缩，又完全没有黏滞性的流体。(4)稳流稳流：流体流动时，如果流体所占空间每一点的流速都不随时间而变，这种流动就叫稳定流动，简称稳流。流体流动一般是很复杂的，这不仅是因为流体在同一时刻在空间各点流体质点的流动速度不一定相同，而且在不同时刻经同一点的流体质点流速也不一定相同，也就是说流体的流动情况随空间和时间而变。7.1.2流体流动的基本方程式（1）连续性方程根据质量守

4、恒定律，流体在周界密闭的管道内作稳定流动时，从管道一端流入的质量等于另一端流出的质量，即单位时间内流过管道的每一截面的流体质量是一常数。这就是连续原理。连续性方程：如果流体是不可压缩的，则，连续性方程可简化为可见：管子截面小处流速大，截面大处流速小。（2）能量方程（伯努利方程）理想流体作稳定流动时，流体中某点的压力、流速和该点高度之间的关系，称伯努利方程。是流体力学的一条基本定律。伯努利方程式：因截取位置1、2是任取的，所以对同一细流管中的任一点都有：它表明：在同一流管中任意处，单位体积流体的动能、重力势能及压力能之和是一常数（总能头），它实质上是包括压力能在内的机械能守恒定律。以上两式即为伯

5、努利方程的数学表达式。在实际流体流动时，由于黏滞性等原因产生的阻力，将损耗能量而使总能头逐渐减少。实际流体流动时的伯努利方程：水平流管里压力和流速的关系当流体在水平管内流动时，水平流管中各点的高度不变，伯努利方程可简化为：因此可得：理想流体在同一水平流管内稳定流动时，在截面大的地方，流速小，压力大；而截面小的地方，流速大，压力小。上式表明：在同一水平流管里，流速小的地方压力大，流速大的地方压力小。由连续性方程知道，管子截面小处流速大，截面大处流速小。7.2流体流动的状态和阻力7.2.1流体的流态由于流体有黏滞性，因而实际流体在管道内流动时有阻力，其阻力变化的规律与流体的流动方式有关。层流状态—

6、—各层的流体质点互不干扰湍流状态——流体质点间有横向流动，相互干扰流体的流态判别，可用雷诺数（Re)实践与理论证明，不同流体在不同直径的管道中流动，尽管流速不同，但只要雷诺数相同（反映在力学上相似），则流动方式相似。流动方式从层流转变到湍流时的雷诺数称为临界雷诺数，此时的速度称为临界速度。由实验求得临界雷诺数为2320当Re＜2320时，流动属层流；当Re＞2320时，流动属湍流。Re变大，实质上扰动增大即惯性力增加，就会使内部黏性力对运动的阻尼作用减弱，从而破坏了层流状态而使流动变成了湍流。在通风及采暖管道中的流体流动一般均属湍流流动。7.2.2实际流体在管内流动时的阻力阻力包括摩擦阻力和局

7、部阻力两部分，其中局部阻力占比例较大，高达80％。因此进行风管系统设计时，应尽量采取措施来减少局部阻力，以减少风机的能耗和设备(风机)的初投资。(1)摩擦阻力(又称为沿程阻力)由于黏滞性和管壁粗糙度所引起的流体质点与管壁间的阻力。摩擦阻力是由于空气本身的粘滞性及在风管中流动时与管壁摩擦产生的;它与风速、管壁的粗糙度以及管道尺寸等因素有关。当风速和管道尺寸一定时(通常由设计人员确定)，尽可能采用表面