空氣在風管內(nèi)流動時的壓力損失有兩種形式:摩擦壓力損失和局部壓力損失。
一、摩擦壓力損失
空氣在管道內(nèi)流動時,單位長度管道的摩擦壓力損失按下式計算:
Rm=(λ/4Rs)(v2/2) ρ (1)
式中Rm—單位長度摩擦壓力損失,pa/m
v—風管內(nèi)空氣的平均流速,m/s
ρ—空氣的密度,kg/m3
λ—摩擦阻力系數(shù);
Rs—風管的水力半徑,m
圓形風管: Rs=D/4 m (2)
式中 D—風管直徑,m
矩形風管: Rs=ab/2(a+b) m (3)
式中 a、b—矩型風管的邊長,m
因此,圓形風管的單位長度摩擦壓力損失
Rm=(λ/D)(v2/2) EQ ρ pa/m (4)
摩擦阻力系數(shù)λ與空氣的流動狀態(tài)和管壁的粗糙度有關,在通風管道內(nèi)空氣的流動狀態(tài),大多處于水力過渡區(qū),通風管道推薦按下式計算 λ值。
1/=-2lg(e/3.7D+2.51/Re) (5)
式中 e—風管內(nèi)壁的粗糙度,mm
進行通風系統(tǒng)設計時為了避免繁瑣的計算,可使用根據(jù)公式4、5繪制的圖1所示的線算圖,只要流量(L)管徑(D)流速(v)和單位長度沿程摩擦壓力損失(Rm)四個參數(shù)中的任意兩個,即可利用該圖求得其他兩個參數(shù)。該圖是在大氣壓力B0=101.3kpa空氣溫度t0=20℃ 空氣密度ρ0=1.204kg/m3運動粘度v0=15.06×10-6m2/s管壁粗糙度 e=0.15mm的圓形風管等條件下得出的,當實際使用條件與上述條件不符時,應進行修正。
1、密度和粘度的修正:
Rma=Rm0(ρa/ρ0)0.91(va/v0)0.10 (6)
式中 Rma—實際的單位長度摩擦壓力損失pa/m
=—由圖6-4查出的單位長度摩擦壓力損失pa/m
ρa—實際的空氣密度kg/m3
va—實際的空氣運動粘度m2/s
2空氣溫度和大氣壓力修正:
Rma=KtKBRm0 pa/m (7)
式中 Kt—溫度修正系數(shù)
KB—大氣壓力修正系數(shù)
Kt={(273+20)/(273+ta)} 0.825 (8)
式中 ta—實際的空氣溫度, ℃
KB=(Ba/101.3)0.9 (9)
式中 Ba—實際的大氣壓力,kpa
Kt 、KB可由圖2直接查出
3矩形風管的摩擦壓力損失計算:
(1)流速當量直徑
設某一圓形風管中的空氣流速與矩形風管內(nèi)的空氣流速相同,并且兩者有相同的單位長度摩擦壓力損失,把該圓形風管的直徑稱為矩形風管以流速為準的當量直徑,以Dv表示,根據(jù)公式5
Dv=2ab/(a+b) m (10)
(2)流量當量直徑
設某一圓形風管中的空氣流量與矩形風管中的空氣流量相等,并且兩者有相同的單位長度摩擦壓力損失,則該圓形風管直徑稱為矩形風管以流量為準的當量直徑,以DL表示
DL=1.30{(ab)0.625/(a+b)0.25}m (11)
利用Dv或DL計算矩形風管的摩擦壓力損失時,應注意其對應關系,采用Dv時必須按Dv和v由圖1查出Rm采用DL時必須按DL及L由圖1查出Rm
4管壁粗糙度的修正
圖1是按粗糙度e=0.15mm的鋼板風管繪制的,當實際風管的粗作度不同時,應按下式進行修正。
Rma = Kt Rm0(pa/m) (12)
式中 Kt—修正系數(shù),見表3
對于一般的通風除塵管道,粉塵對摩擦壓力損失的影響很小,例如含塵濃度為50g/m3時,所增大的摩擦壓力損失不超過2%,因此一般情況下可忽略不計。