风道阻力.ppt

第九章第九章 空调风系统空调风系统 第九章第九章 空调风系统空调风系统第九章 空调风系统 风管内的阻力风管内的阻力 1风管的水力计算风管的水力计算 3 3风系统设计中的有关问题风系统设计中的有关问题 3 4风管内的压力分布风管内的压力分布 2空调房间的气流组织空调房间的气流组织 3 5空调系统的消声与减振空调系统的消声与减振3 6§9.1 风管内的阻力v1、沿程阻力（或摩擦阻力） 根据流体力学原理，空气在管道内流动时沿程阻力按下式计算 圆形风管单位长度的沿程阻力为： 对于钢板矩形风管: 式中,ΔPm—空气在管道内流动时的沿程阻力（Pa）； λ —沿程阻力系数； ρ—空气密度（kg／m3）； υ—空气平均流速（m／s）； l—计算管段长度（m）； d—风管直径（m）a,b分别为矩形风管的长、短边v在空调系统中，风管中空气的流动状态大多属于湍流光滑区到粗糙区之间的过渡区，因此摩擦阻力系数可按式柯列勃洛克公式计算。

v在进行风管的设计时，通常是利用式(9-6)和式(9-27)制成计算表格或线算图进行计算这样在已知风量、管径、流速和比摩阻4个参数中的任意2个，即可求得其余2个参数§9.1 风管内的阻力风管内的阻力(1)绝对粗糙度的修正不同风管材料的绝对粗糙度见表9-1Rm´=εkRmεk——粗糙度修正系数εk=(kv)0.25v——管内空气流速，m/s（1）大气压力和温度的修正R Rm m´= =εεt tεεB B R Rm m Pa/mεt、εB也可直接由图9-2查得图T 风管单位长度摩擦阻力线解图2、局部阻力 当空气流过风管的配件、部件和空气处理设备时都会产生局部阻力局部阻力可按下式计算：式中ΔPj—空气在管道内流动时的局部阻力（Pa）；ξ —局部阻力系数；ρ—空气密度（kg／m3）；υ—空气平均流速（m／s）；3、减小局部阻力的措施（1）渐扩管和渐缩管 （2）弯头 （3）三通 3 3、减小局部阻力的措施、减小局部阻力的措施（4）风管与风机的连接 （5）风管的进、出口 3 3、减小局部阻力的措施、减小局部阻力的措施【例9-3】有一如图9-9所示之吸气（合流）三通，已知：L1=4200 m3/h，D1=500 mm，v1=5.96 m/s；L2=2800 m3/h，D2=250 mm，v2=15.9 m/s；L3=7000 m3/h，D3=560 mm，v3=7.9 m/s；分支管中心夹角α＝30°，求此三通的局部阻力。

三、总阻力损失三、总阻力损失内空气流动的总阻力等于沿程阻力和局部阻力之和 §9.2 风管内的压力分布 §9.2 风管内的压力分布风管内的压力分布 从图中可以看出：1．在吸风口点1处的全压和静压均比大气压力低，入口外和入口处的一部分静压降转化为动压，另一部分用于克服入口处产生的局部阻力2．在断面不变的风道中，如管段1～2、3～4、5～6、6～7和8～9，能量的损失是由摩擦阻力引起的，此时全压和静压的损失是相等的3．在收缩段2～3，沿着空气的流动方向，全压值和静压值都减小了，减小值也不相等，但动压值相应增加了§9.2 风管内的压力分布风管内的压力分布 从图中可以看出：4．在扩张段7～8和突扩点6，动压和全压都减小了，而静压则有所增加，即会产生所说的静压复得现象5．在出风口点9处，全压得损失与出风口形状和流动特性有关，由于出风口的局部阻力系数可大于1、等于1或小于1，所以全压和静压变化也会不一样6．在风机段4～5处，风风机机的的风风压压即即是是风风机机入入口口和和出出口口处处的的全全压差，等于风道的总阻力损失压差，等于风道的总阻力损失§9.3 风管的水力计算一、设计类型： 设计计算和校核计算 设计计算设计计算条件条件: :已知通风量已知通风量计算计算: :风道的断面尺寸及阻力风道的断面尺寸及阻力选择风机和电动机选择风机和电动机 校核计算校核计算条件条件: :已知风量和风道尺寸已知风量和风道尺寸计算计算: :风道的阻力风道的阻力校核风机能否满足要求校核风机能否满足要求二、风道设计原则 空调风管系统设计应该布置合理，占用空间少，空调风管系统设计应该布置合理，占用空间少，空调风管系统设计应该布置合理，占用空间少，空调风管系统设计应该布置合理，占用空间少，风机能耗小，噪声水平低，总体造价低。

风机能耗小，噪声水平低，总体造价低风机能耗小，噪声水平低，总体造价低风机能耗小，噪声水平低，总体造价低 设计原则设计原则 管路系统简洁管路系统简洁管路系统简洁管路系统简洁 风管的断面形状要因建筑空间相匹配风管的断面形状要因建筑空间相匹配风管的断面形状要因建筑空间相匹配风管的断面形状要因建筑空间相匹配 风管断面尺寸风管断面尺寸风管断面尺寸风管断面尺寸应采用国家标准应采用国家标准应采用国家标准应采用国家标准 风机风压与风量的选择适当风机风压与风量的选择适当风机风压与风量的选择适当风机风压与风量的选择适当 正确选用风速正确选用风速正确选用风速正确选用风速表表9-3 风管内的风速风管内的风速 风速/部 位低 速 风 管推 荐 风 速最 大 风 速居 住公 共工 业居 住公 共工 业新风入口风机入口风机出口主风管水平支风管垂直支风管送风口2.53.55～83.5～4.53.02.51～22.54.06.5～105～6.53.0～4.53.0～3.51.5～3.52.55.08～126～94～54.03～4.04.04.58.54～63.5～4.03.25～4.02.0～3.04.55.07.5～115.5～84.0～6.54.0～6.03.0～5.067.08.5～146.5～115～95～83～5三、风道设计方法假假 定定 流流 速速 法法亦称为控制流速法，先推荐的风速亦称为控制流速法，先推荐的风速初选管段的流速，根据管段的风量初选管段的流速，根据管段的风量确定断面尺寸，计算风道的流速与确定断面尺寸，计算风道的流速与阻力（进行不平衡率的检验），最阻力（进行不平衡率的检验），最后选定合适的风机。

后选定合适的风机 压压 损损 平平 均均 法法也称为当量阻力法，单位长度风管也称为当量阻力法，单位长度风管阻力相等，将总风压按干管长度平阻力相等，将总风压按干管长度平均分配给每一管段，按每一管段的均分配给每一管段，按每一管段的风量和风压计算风管断面尺寸风量和风压计算风管断面尺寸静静 压压 复复 得得 法法当流体的全压一定时，流速降低则当流体的全压一定时，流速降低则静压增加利用管段内静压和动压静压增加利用管段内静压和动压的相互转换，由风管每一分支处的的相互转换，由风管每一分支处的静压来克服下游管段的阻力，并据静压来克服下游管段的阻力，并据此来确定风管的断面尺寸此来确定风管的断面尺寸风道设计步骤风道设计步骤v以假定流速法为例，空调风道系统设计的一般步骤确定空通风调系统方案 选定最不利环路初选各管段风速确定各风管断面形状及材质 阻力计算确定风机型号及电机功率根据负荷计算送回风量，确定送回风口的形式、根据负荷计算送回风量，确定送回风口的形式、绘制系统轴测简图，标注各管段长度和风量绘制系统轴测简图，标注各管段长度和风量最不利环路是阻力最大的管路，一般指最远最不利环路是阻力最大的管路，一般指最远或配件和部件最多的环路。

或配件和部件最多的环路初步选定各管段风速（消声风管风速选用初步选定各管段风速（消声风管风速选用表表6.5给出的数据，也可参考表给出的数据，也可参考表6.6选用）计算管道断面尺寸，选用风管统一规格，计算管道断面尺寸，选用风管统一规格，算出管道内的实际风速算出管道内的实际风速查单位长度摩擦阻力查单位长度摩擦阻力Rm，计算各管段的沿程阻，计算各管段的沿程阻力及局部阻力，并联管路之间的不平衡率不超力及局部阻力，并联管路之间的不平衡率不超过过15%否则，重新调整断面尺寸否则，重新调整断面尺寸根据最不利环路的阻力以及的设备阻力，安全系数，根据最不利环路的阻力以及的设备阻力，安全系数，选用风机型号及相应的电机功率选用风机型号及相应的电机功率二、水力计算步骤【例9-4】如图9-13所示的某公共民用建筑的机械送风系统，风机出口后采用矩形风管，风机入口前采用圆形风管，风管材料为薄钢板，输送空气温度为常温，密度为1.2 m3/kg，采用α= 60°的调节式送风口（简易叶片）向室内送风，新风入口使用45°固定金属百叶窗，当地大气压力为92 kPa，对该系统进行水力计算 二、水力计算步骤 900m3/h 800m3/h ⑧ ⑥ 5m 5m 1600m3/h 2200m3/h ② ③ 4m 3m 3100m3/h 3100m3/h ④ 600m3/h 800m3/h ⑤ 8m ⑦ ① 1m 8m 8m【解】1.绘 制 系 统的轴测图。

2.标 注 管 段长度和风量3.选 定 管 段最不利环路并对其组成管段由远而近顺序编号图6-6 例6-1题图A－活动百叶风口 B－渐扩管 C－风量调节阀 D－风机 E－新风处理机 F－渐缩管 G－固定百叶风口 4.选定流速，确定各管段的断面尺寸和 流速当量直径 (1)管段1-2u根据该管段性质(支管)查表6-4，初选流速为4m/s，在已知风量为1080m3/h的条件下，算得该段风管断面积u根据表6-1规定，将F′规格化为320×250mm，则实际风管断面积u对应实际风管断面积的风管内空气实际流速u流速当量直径 (2)管段2-3u同 上 述 各 步 骤 ， 初 选 流 速 为 4m/s， 在 风 量 为2160m3/h的条件下，算得风管的断面积F′=0.15m2，相应规格化后的风管断面尺寸为500×320mm，则风管实际流速v=3.75m/s，流速当量直径D=390mm  (3)管段3-4u按主管查表6－4，初选流速为5.5m/s，在风量为3240m3/h的 条 件 下 ， 算 得 风 管 的 断 面 积F′=0.163m2， 规 格 化 后 的 风 管 断 面 尺 寸 为500×320mm，则风管实际流速v=5.6m/s，流速当量直径D=390mm。

(4)管段5-6 全部参数与管段3－4相同 (5)管段7-2 全部参数与管段1-2相同 (6)管段8-3 全部参数与管段1-2相同 5.计算各管段摩擦阻力、局部阻力和总阻力 (1)管段1-2(管长为9m) 1)摩擦阻力部分 根据该管段实际流速3.75m/s和流速当量直径281mm，查图6-5得单位长度的摩擦阻力Rm=0.71Pa/m，则管段1－2的摩擦阻力空空调风管系管系统的阻力的阻力计算算 2)局部阻力部分 ①活动百叶送风口 Ø在风口送风量为1080m3/h的条件下，取风口的有效面积利用系数为0.8；Ø根据8.3.2给出的送风口出口风速易采用2m/s－5m/s的推荐值范围，选活动百叶送风口的出流速度为3m/s；Ø活动百叶送风口面积计算Ø取外形尺寸为500×250mm，则风管内风速Ø查附录B序号7，得活动百叶送风口的局部阻力系数ζ=3.5，则活动百叶送风口的局部阻力 ②渐扩管 Ø渐扩管沿气流方向由断面320×250mm变为500×250mm，则 F1/F2=320×250/500×250=0.64；Ø查附录B序号11，按扩散角30o考虑，插值得局部阻力系数ζ=0.76(对应小断面的流速，该断面流速即管段1－2的实际流速3.75m/s)。

 ③90o弯头 Ø根据b/h=250/320=0.78，取R/b=1；Ø查附录B序号27，插值得ζ=0.28 ④风量调节阀 Ø根据四叶片及Oo全开查附录B序号16，得ζ=0.83 ⑤90o弯头 Ø根据b/h=320/250=1.28，取R/b=1；Ø查附录B序号27，插值得ζ=0.3 ⑥渐缩管 Ø沿气流方向由断面500×320mm变为250×320mm，取双面缩小；Ø查附录B序号23，得ζ=0.1(α≤45 o，对应大断面的流速)；Ø渐缩管的局部阻力 ⑦分流三通直通管 Ø根据三通旁通管风量与主管风量之比qv2/qv= 1080/2160=0.5，三通旁通管断面积与主管断面积之比F2/F=320×250/500×320=0.5；Ø查附录B序号34，插值得ζ=0.12(对应主管流速，而主管流速为3.75m/s)管段1－2的局部阻力管段1－2的总阻力空空调风管系管系统的阻力的阻力计算算 (2)管段2－3(管长为5m) 1)摩擦阻力部分 根据该管段实际流速3.75m/s和流速当量直径390mm，查图6－5得Rm= 0.49Pa/m，则 2)局部阻力部分 矩 形 分 叉 三 通 根 据 分 支 管 与 主 管 断 面 之 比F1/F=500×320/500×320=1， 查 附 录 B序 号 35得ζ=0.247(对应主管流速)，则 该管段总阻力 (3)管段3－4(管长为8m) 1)摩擦阻力部分 根据该管段实际流速5.6m/s和流速当量直径390mm，查图6-5得Rm= 1Pa/m，则其摩擦阻力 2)局部阻力部分 ①90o弯头 根据b/h=500/320=1.56，取R/b=1，查附录B序号27，插值得ζ=0.31。

②风量调节阀 根据四叶片及0o全开查附录B序号16，得ζ=0.83u管段3－4的局部阻力 管段3－4的总阻力u (4)管段4－5 新风处理机及其出口渐缩管合为一个局部阻力，即Δp4-5=295Pa(题给条件) (5)管段5－6(管长为6m) 1)摩擦阻力部分 根据v=5.6m/s和D=390mm，查图6-5得Rm= 1Pa/m，则Δpm5-6=6×1Pa=6Pa 2)局部阻力部分 ①固定百叶新风口 Ø在要求进风量为3240m3/h的条件下，取风口的有效面积利用系数为0.8，即F0/F1 =0.8；Ø参照表8-1回风口的吸风速度，选新风口的进风速度为2.5m/s Ø固定百叶新风口采用固定斜百叶风口时其面积Ø取其外形尺寸为500×900mm，则风管内风速Ø查附录B序号6，得固定斜百叶风口的局部阻力系数ζ=0.9，则其局部阻力  ②渐缩管 Ø沿气流方向由固定斜百叶风口断面500mm×900mm变为风管断面500mm×320mm，采用双面缩小；Ø查附录B序号23，得ζ=0.1(α≤45o，对应大断面的流速，即管段5－6的实际流速5.6m/s) ③两个90o弯头 Ø第一个弯头，b/h=500/320= 1.56，取R/b=1，据此查附录B序号27，插值得ζ1=0.31；Ø第二个弯头，b/h=320/500=0.64，取R/b=1，同理查附录B序号27，插值得ζ2=0.27，则Σζ= 0.58。

 ④突扩(新风处理机进口) Ø新风引入管与新风处理机断面积之比设为f/F，取其值为0.5；Ø查附录B序号20，得ζ=0.25(对应小断面的流速，即管段5－6的实际流速为5.6m/s)管段5－6的局部阻力 u管段5－6的总阻力 (6)管段7－2(管长为3m) 1)摩擦阻力部分 条件同管段1-2，即v=3.75m/s，D=281mm，Rm =0.71Pa/m，则其摩擦阻力 2)局部阻力部分 以下①、②、③、④四项与管段1－2相同①活动百叶送风口 Z1=12.1Pa②渐扩管 ζ=0.76(对应小断面的流速3.75m/s)③90o弯头 ζ=0.28④多叶调节阀 ζ=0.83⑤分流三通旁通管 根据三通旁通管风量与主管风量之比L2/L=1080/2160=0.5，三通旁通管断面积与总管断面积之比F2/F=320×250/500×320=0.5，查附录B序号34得ζ=0.5(对应主管流速，而主管流速也为3.75m/s)u管段7-2的局部阻力u管段7-2的的总阻力 (7)管段8－3(管长为13m) 1)摩擦阻力部分 条件同管段1-2，即v=3.75m/s，D=281mm，Rm=0.71Pa/m，则Δpm8-3=13×0.71Pa= 9.23Pa。

2)局部阻力部分 以下①、②、③、④、⑤、⑥六项与管段1-2相同 ①活动百叶送风口 Z1=12.1Pa ②渐扩管 ζ=0.76(对应小断面的流速3.75m/s) ③90o弯头 ζ=0.28 ④多叶调节阀 ζ=0.83 ⑤90o弯头 ζ=0.3 ⑥渐缩管 Z6=0.21Pa⑦矩形分叉三通 与管段2－3相同，Z7=4.65Pa u管段8-3的局部阻力u管段8-3的总阻力各管段的阻力计算过程和结果也可以分别用类似表6－6和表6－7的表格形式来表示 6.校验各并联管路的阻力平衡 (1)管路1-2和管路7-2u管路1-2的总阻力Δp1-2=38.02Pa，管路7－2的总阻力Δp7-2=34.23Pa，两者的不平衡率 ﹤15% 符合要求 u两并联管路的阻力平衡差值已在容许范围内，如果还要减小阻力平衡差值，可以使管段7-2的阻力增加，最简便的方法是调整其风量调节阀的开启度 (2)管路1-2-3和管路8-3u管路1-2-3的总阻力Δp1-2-3 = 38.02Pa+7.1Pa =45.12Pa，管路8－3的总阻力Δp8-3=44.5Pa，两者的不平衡率 ﹤15% 符合要求 7.计算选择风机所需要的风量和风压n系统总阻力即最不利环路1－2－3－4－5－6的总阻力为n考虑到安全因素，增加15%的风压，则选风机所需要参考的风压值为n要求配套新风系统的总送风量为3240m3/h，考虑到系统可能漏风，增加10%的风量，则选风机所需要的参考风量值为例题例题v某空调系统如图所示，风管采用镀锌钢板制作。

已知消声器阻力，空调箱阻力试确定该系统的风管断面尺寸和风机风压解： 1、首先对各管段进行编号，并确定最不利环路为1—2—3—4—5—6 2、根据各管段的风量和选定的流速，确定最不利环路各管段的断面尺寸及沿程阻力和局部阻力 与其对应的动压为根据孔板净孔面积比为0.3，查附录6.3则该风口局部阻力同理，可查得连接送风口的渐扩管： 90度矩形弯： 、 ， 多叶风量调节阀：全开时， （1）管段1—2风量 ，初选风速 ，查附录得断面尺寸为 ，则实际流速为 = 4.07 采用内插法求得故该段摩擦阻力为孔板送风口风口面风速 （1）管段1—2风量 ，初选风速 ，查附录得断面尺寸为 ，则实际流速为 = 4.07 采用内插法求得故该段摩擦阻力为孔板送风口风口面风速三通直通： 、 ，该管段局部阻力 = = 同理 可算管段2—3 、管段3—4 、管段4—5 、管段5—6阻力 3、支路计算与阻力平衡（1）管段7—3沿程阻力计算为 孔板送风口、渐缩管、多叶风量调节阀、渐缩管、弯头、分流三通 各一个，查附录6.3 阻力系数，沿程阻力计算为（2）同理 可算管段8—2 阻力（3）验算并对各并联管段进行阻力平衡 对比管段1—2总阻力与管段8—2总阻力，对比管段1—2—3总阻力 管段7—3总阻力不平衡率均<15%，达到要求 4、系统总阻力的计算与风机的选择 系统总阻力为最不利环路1—2—3—4—5—6的阻力之和，即 故根据系统总风量及计算阻力选用风机型号为4—72—11No4.5A右900，其性能参数如下： 风量 ； 风压 转速 ； 功率 §9.4 风系统设计中的有关问题 一、系统划分 1．空气处理要求相同、室内参数要求相同的可划为同一系统。

2．对下列情况应单独设置排风系统：（1）两种或两种以上的有害物质混合后能引起燃烧或爆炸；（2）两种有害物质混合后能形成毒害更大或腐蚀性的混合物或化合物；（3）两种有害物质混合后易使蒸汽凝结并积聚粉尘；（4）放散剧毒物质的房间和设备；（5）储存易燃易爆物质的单独房间或有防火防爆要求的单独房间3．如排风量大的排风点位于风机附近，不宜和远处排风量小的排风点合为同一系统 §9.4 风系统设计中的有关问题 二、风管的布置 1．风管上应设置必要的调节和测量装置（如阀门、压力表、温度计、风量测定孔和采样孔等）或预留安装测量装置的接口2．风管的布置应力求顺直，避免复杂的局部管件3．根据需要，风管可以采用明装和暗装，暗装不影响美观，但是投资较高4．与风机或振动设备连接的管道，应装设如帆布、橡胶制作的软接头5．风管穿墙时要采用软材料（如石棉绳）填充  1)风管的布置p应与建筑、生产工艺密切配合；p尽量缩短管线，避免复杂的局部构件，减少分支管线，以便节省材料和减小空气的流动阻力p应便于安装、调节、维修和阻力平衡风管布置方式比较风管系管系统设计中中应注意的几个注意的几个问题p图一个风管系统为相同面积的多个房间和单一房间服务时的不同系统形式。

图 风管系统形式比较a)向三个不同使用要求的房间送风 b)向没有内间隔的房间送风一、 风道的种类金属风管非金属风管复合材料风管矩形圆形椭圆形风管柔性风管刚性风管低速风管高速风管制作材料断面几何形状弯曲程度流速高低各种材料风道§9.4 风系统设计中的有关问题 三、风管的形状和材料 1 1．形状．形状风管断面形状有圆形和矩形两种一般民用建筑空调系统都采用矩形风管 2 2．材料．材料 普通薄钢板和镀锌薄钢板、硬聚氯乙烯塑料板、砖、混凝土 §9.4 风系统设计中的有关问题 四、风管的保温1．保温材料 主要有软木、聚苯乙烯泡沫塑料、超细玻璃棉、玻璃纤维保温板、聚氨酯泡沫塑料和蛭石板等2．保温层结构（1）防腐层（2）保温层（3）防潮层（4）保护层 风道的阻力、风道的阻力、设计原则和步骤是怎样的？设计原则和步骤是怎样的？。