解析通风系统中风管的沿程阻力与局部阻力

在通风系统中,流体的阻力主要有两种类型,分别是沿程阻力和局部阻力。本文主要对两种阻力做一个简要的解析。

沿程阻力的定义为流体沿流动路程所受到的阻碍。主要来源于三个方面,其一为沿着流程各个流体微元之间的摩擦力;二为流体层之间的摩擦力;三为流体与固体壁面之间的摩擦力。局部阻力的定义为流体经过各种局部阻碍时,由于流体变形、方向变化,速度重新分布,质点间进行剧烈动量交换而产生的阻力。它的特点主要集中在一段较短的流程上(阀门、弯头、变径),在通常计算中,为简化计算,看作集中在流程的一点上。

沿程阻力造成的损失称为沿程损失,用作Hf表示,计算公式为Hf=λ×l/d×v²/2g,其中:l表示管长;d表示管径;v表示流速;λ表示沿程阻力系数,与管道的粗糙度有关;g表示重力加速度。

局部阻力造成的损失称为局部损失,局部阻力的计算公式为:动压=局部阻力系数*ρ*V*V*1/2。局部阻力系数为与流体方向和速度变化有关的系数,是流体流经设备及管道附件所产生的局部阻力与相应动压的比值,其值为无量纲数。产生局部阻力的原因多种多样,而且十分复杂,因此很难概括全面。由于管件形状和设备结构的不确定性以及局部阻力的复杂性,目前许多局部阻力系数还不能用公式进行计算,只能通过大量的实验测试阻力再推算阻力系数,并制成表格供设计者查询。

在通风系统中,通风管道主要有金属风管、聚氨酯风管、酚醛风管、纤维织物风管等几种。相对来讲,由于金属表面摩擦力较小,故金属风管的沿程阻力较小。但从整个项目来考虑,由于布风管可以通过表面开小孔的方式送风,实现360°方向的送风,送风范围比其他风管更广,故而不需要多余的弯头、三通等异形件,减少了局部阻力。所以整体下来,布风管的总体阻力是要小于其他风管的。经过大量的项目实践得出,布风管的阻力损失大约在1-3pa/m左右,因此对设备的风压要求较低,更有利于降低设备的成本。

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