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通风管道阻力计算

风管内空气流动的阻力有两种，一种是由于空气本身的粘滞性及其与管壁间的摩擦而产生的沿程能量损失，称为摩擦阻力或沿程阻力；另一种是空气流经风管中的管件及设备时，由于流速的大小和方向变化以及产生涡流造成比较集中的能量损失，称为局部阻力。
一、 摩擦阻力
根据流体力学原理，空气在横断面形状不变的管道内流动时的摩擦阻力按下式计算：
ΔPm=λν2ρl/8Rs
对于圆形风管，摩擦阻力计算公式可改写为：
ΔPm=λν2ρl/2D
圆形风管单位长度的摩擦阻力（比摩阻）为：
Rs=λν2ρ/2D
以上各式中
λ————摩擦阻力系数
ν————风管内空气的平均流速，m/s;
ρ————空气的密度，Kg/m3;
l ————风管长度，m
Rs————风管的水力半径，m;
Rs=f/P
f————管道中充满流体部分的横断面积，m2；
P————湿周，在通风、空调系统中既为风管的周长，m；
D————圆形风管直径，m。
矩形风管的摩擦阻力计算
我们日常用的风阻线图是根据圆形风管得出的，为利用该图进行矩形风管计算，需先把矩形风管断面尺寸折算成相当的圆形风管直径，即折算成当量直径。再由此求得矩形风管的单位长度摩擦阻力。当量直径有流速当量直径和流量当量直径两种；
流速当量直径：Dv=2ab/(a+b)
流量当量直径：DL=1.3（ab）0.625/(a+b)0.25
在利用风阻线图计算是，应注意其对应关系：采用流速当量直径时，必须用矩形 中的空气流速去查出阻力；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
当空气流动断面变化的管件（如各种变径管、风管进出口、阀门）、流向变化的管件（弯头）流量变化的管件（如三通、四通、风管的侧面送、排风口）都会产生局部阻力。
局部阻力按下式计算：
Z=ξν2ρ/2
ξ————局部阻力系数。
局部阻力在通风、空调系统中占有较大的比例，在设计时应加以注意，为了减小局部阻力，通常采用以下措施：
1. 弯头
布置管道时，应尽量取直线，减少弯头。圆形风管弯头的曲率半径一般应大于（1~2）倍管径；矩形风管弯头断面的长宽比愈大，阻力愈小；矩形直角弯头，应在其中设导流片。
2. 三通
三通内流速不同的两股气流汇合时的碰撞，以及气流速度改变时形成的涡流是造成局部
阻力的原因。为了减小三通的局部阻力，应注意支管和干管的连接，减小其夹角；还应尽量使支管和干管内的流速保持相等。.
在管道设计时应注意以下几点：
1. 渐扩管和渐缩管中心角最好是在8~15o。
2. 三通的直管阻力与支管阻力要分别计算。
3. 尽量降低出风口的流速。

以下为常见管段的比摩阻
规 格(mm*mm) 流速(m/s) 当量直径（流速） (mm) 比摩阻 (Pa/m)
1600*400         15           640               3.4
1400*300         13           495               4.5
1200*300         12           480               4.8
1000*300         10           460               2.5
800*300          9            436               2
600*300          8            400               1.8
500*300          6            375               1.2
400*300          5            342               0.8
300*300          4            200               1.3
600*250          6            350               1.3
400*250          4            307               0.6
常见弯头的局部阻力：
分流三通：9~24 Pa
矩形送出三通：6~16Pa
渐缩管：6~12Pa
乙字弯：50~198Pa
例：有一表面光滑的砖砌风管（粗糙度K=3mm），断面尺寸为500*400mm，流量L=1m3/s（3600m3/h），求单位长度摩擦阻力。
解：矩形风管内空气流速：v=1/（0.5*0.4）=5m/s
矩形风管的流速当量直径：Dv=2ab/（a+b）=2*500*400/（500+400）=444mm
根据v=5m/s、Dv=444mm由附录6（通风管单位长度摩擦阻力线算图）查得Rmo=0.62Pa/m
粗糙度修正系数 Kr=（Kv）^0.25=（3*5）^0.25=1.96
则该风管单位长度摩擦阻力 Rm=1.96*0.62=1.22Pa/m
问：静水压和动水压的定义具体是什么？它们是如何量化计算的（特别是动水压）？

答：静水压是指管道内水处于静止状态时的压力，而动压力是指某处水流在外泄时该处的压力。动压力=静压力-该处的总水头损失。

问：技术措施里说对于比例式减压阀，其阀后的动水压宜按静水压的80%~90%计，那动水压岂不是很大？

答：在伯努力方程里边，某一位置，相对于某一基准的z称为位置压头， u2/2g是动压头，ｐ／２ｇ是静压头。全压＝动压＋静压。计算按公式算，动水压增大是因为静水压的转化，正常。水头损失是通过这个位置的压力损失／能量损失，也可以计算，他表示的是通过前后位置（断面）的损失，应该等于两个位置（断面）的位置压头＋动压头＋静压头之差值。当然，位置压头，动压头，静压头一可以实测。 总压=动压头＋静压头+位置压头

问：对你的公式不理解：如果有一个水箱高100米，在高10米处有一个消火栓，你能说以下它的动压和静压是多少吗？

答：根据伯努利方程： Z1+P1/γ+α1V12/2g= Z2+P2/γ+α2V22/2g+H
Z:位置水头
P/γ:静压水头
V2/2g:动压水头
H:损失水头

问：伯努利方程不错，但规范要求动压大于50米时，要设减压装备，计算以下此时的流速要多大。看来规范要求动压大于50米不对了吗？
答：水箱高100m,10m高处静压是0.9MPa.>0.8应该分区.动压大于50m不好控制水枪,要减压没错啊.15m左右的水头就可以保证10m的充实水柱了. 水箱高100m ,10m高喷口处流量Q=0.82*3.14*0.019*0.019/4*√2*9.8*90=9.76L/s,流速34.4m/s.动压60.5m,静压29.5m.

风管阻力计算方法 

送风机静压Ps（Pa）按下式计算
PS = PD + PA
式中：PD——风管阻力（Pa），PD = RL（1 + K）

       说明：R——风管的单位磨擦阻力，Pa/m；L ——到最远送风口的送风管总长加上到
最远回风口的回风管总长，m；K——局部阻力与磨擦阻力损失的比值。

推荐的风管压力损失分配（按局部阻力和磨擦阻力之比）
风管系统
弯头、三通较少
弯头、三通较多
K
1.0 ~ 2.0
2.0 ~ 4.0

PD = R（L + Le）

式中Le为所有局部阻力的当量长度。

PA——空气过滤器、冷热盘管等空调装置的阻力之和（Pa）

☆推荐的风管压力损失分配（按送风与回风管之阻力）
系统特征
风机单一回风
在设备附近单一回风
有回风管的单一回风
在中等回风管系统的多样回风
有大规模回风管系统的多样回风
送风%
90
80
70
60
50
回风%
10
20
30
40
50

☆低速风管系统的推荐和最大流速m/s
应用场所（空调风管中功能段）
住宅
公共建筑
工厂
推荐
最大
推荐
最大
推荐
最大
室外空气入口
2.5
4.0
2.5
4.5
2.5
8.0
空气过滤器
1.3
1.5
1.5
1.8
1.8
1.8
加热排管
2.3
2.5
2.5
3.0
3.0
3.5
冷却排管
2.3
2.3
2.5
2.5
3.0
3.0
风机出口
6.0
8.5
9.0
11.0
10.0
14.0
主风管
4.0
6.0
6.0
8.0
9.0
11.0
支风管（水平）
3.0
5.0
4.0
6.5
5.0
9.0
支风管（垂直）
2.5
4.0
3.5
6.0
4.0
8.0

☆低速风管系统的最大允许流速m/s
应用场所
以噪声控制
以磨擦阻力控制
主风管
送风主管
回风主管
送风支管
回风支管
住宅
3.0
5.0
4.0
3.0
3.0
公寓、饭店房间
5.0
7.5
6.5
6.0
5.0
办公室、图书馆
6.0
10.0
7.5
8.0
6.1
大礼堂、戏院
4.0
6.5
5.5
5.0
4.0
银行、高级餐厅
7.5
10.0
7.5
8.0
6.0
百货店、自助餐厅
9.0
12.0
7.5
8.0
6.0
工厂
12.5 (上限)
15.0
9.0
11.0
7.5

☆推荐的送风口流速m/s
应用场所
流速m/s
播音室
1.5~2.5
戏院
2.5~3.5
住宅、公寓、饭店房间、教室
2.5~3.8
一般办公室
2.5~4.0
电影院
5.0~6.0
百货店、上层
5.0
百货店、下层

7.5
10.0

☆以噪声标准控制的允许送风流速m/s
应用场所
流速m/s
图书馆、广播室
1.75~2.5
住宅、公寓、私人办公室、医院房间
2.5~4.0
银行、戏院、教室、一般办公室、商店、餐厅
4.0~5.0
工厂、百货店、厨房
5.0~7.5

☆回风格栅的推荐流速m/s
位置
近座位
逗留区以上
门下部
门上部
工业用
流速m/s
2~3
3~4
4
3
≥4

通风管的规格一般采用假定流速法设计，主风管保持在8-10m/s，支风管6-8m/s,最末端风管保持4-6m/s。
        所设计的风管总体上要求既经济又能达到最低的风阻和噪声，使节能环保空调的送风量尽量达到最大值，风管弯曲半径一般不小于风管直径的两倍，以减少弯管通风阻力；送风管道的长度应根据不同型号的环保空调风压不同的特点进行设计；所设计的管道应尽量取直，避免不必要的拐弯和分支管，以减少管道局部阻力；从平面布置和经济角度上考虑，能不用风管的地方就不用风管，必须使用风管的地方，尽量把风管设计短些；
        较长管道根据风量设计成多段不同规格的风管，采用变径管连接，变径管的设置不宜过多，一般整根不 超过四个，变径管长由“>2（D-d）”来确定；送风管道与环保空调主机出风口连接处应密封好；室外管道过长宜设计保温，室内管道一般不须保温；若在设计中存在支风管，则须在分支管上装设阀门或分风挡板以调节风量，使支管风量达到设计值。