1、第七章第七章 空调系统的风道空调系统的风道设计设计第一节第一节 风道内空气流动阻力；风道内空气流动阻力；第二节第二节 风道内的压力分布；风道内的压力分布；第三节第三节 风道的水力计算；风道的水力计算；第四节第四节 均匀送风管道的设计计算；均匀送风管道的设计计算；第一节第一节 风道内空气流动阻力风道内空气流动阻力空气粘性及风道内空气粘性及风道内流体的相对运动流体的相对运动空气流动惯性及风空气流动惯性及风道边壁扰动道边壁扰动内摩擦力内摩擦力局部阻力局部阻力空气流动阻力空气流动阻力次要地位次要地位主要地位主要地位一、摩擦阻力一、摩擦阻力n摩擦阻力主要发生在流动边界层内。空气在风摩擦阻力主要发生在流动
2、边界层内。空气在风道内流动时，由于边壁上流体质点无滑动，故道内流动时，由于边壁上流体质点无滑动，故而从边壁开始形成一个边界层。边界层内存在而从边壁开始形成一个边界层。边界层内存在较大的流速梯度，所以在流体流动时，就产生较大的流速梯度，所以在流体流动时，就产生了阻碍流体流动的内摩擦力。了阻碍流体流动的内摩擦力。n空气在风道中的流动阻力，通常以单位体积流空气在风道中的流动阻力，通常以单位体积流体的能量损失体的能量损失PP表示。表示。n摩擦阻力摩擦阻力ppm m的数学表达式为的数学表达式为: :式中式中:-:-摩擦阻力系数摩擦阻力系数R Rs s- -风道水力半径，风道水力半径，m;m;2p42ms
3、lvRl-l-风道长度，风道长度，m;m;v-v-风道内空气平均流速，风道内空气平均流速，m/sm/s; ;- -空气密度，空气密度，kg/mkg/m3 3. .( (一）摩擦阻力系数一）摩擦阻力系数的确定的确定n对于层流，对于层流，只与只与ReRe数有关；对于紊流，数有关；对于紊流，与与ReRe数及壁面粗糙度都有关。根据实验研究结果，数及壁面粗糙度都有关。根据实验研究结果，通常按流态、分区域给出不同的计算通常按流态、分区域给出不同的计算公式。公式。（二）风道的水力半径和矩形风道当量直径的计（二）风道的水力半径和矩形风道当量直径的计算算n水力半径水力半径R Rs s：过流断面：过流断面A A与
4、湿周与湿周P P之比。之比。sARP定义定义定义式定义式1.1.流速当量直径流速当量直径n设定某一圆形风道中的空气流速与矩形风道中设定某一圆形风道中的空气流速与矩形风道中的流速相等，并且单位长度摩擦阻力也相等，的流速相等，并且单位长度摩擦阻力也相等，则该圆形风道直径就称为此矩形风道的流速当则该圆形风道直径就称为此矩形风道的流速当量直径。用量直径。用D Dv v表示。表示。22=4242mssRRR圆形矩形2s4=4DDARPD圆形圆形s=2()AabRPab矩形矩形2abDab根据定义，有下式成立：根据定义，有下式成立：又因为又因为,v,v及及均相等均相等s=sRR圆形矩形根据定义：根据定义：
5、故有：故有：2.2.流量当量直径流量当量直径n设定某一圆形风道中空气流量与矩形风量中流设定某一圆形风道中空气流量与矩形风量中流量相等，并且单位长度摩擦阻力也相等，则该量相等，并且单位长度摩擦阻力也相等，则该圆风道直径就称为此矩形风道的流量当量直径，圆风道直径就称为此矩形风道的流量当量直径，用用D DL L表示。表示。0.233=1.265La bDab0.21331.25=1.31()La bDab若按水力粗糙管推导，得到：若按水力粗糙管推导，得到：若按水力光滑管推导，得到：若按水力光滑管推导，得到：n在运用当量直径时，有两点需要注意。在运用当量直径时，有两点需要注意。 第一，当量直径概念用于
6、紊流流动是合适的，第一，当量直径概念用于紊流流动是合适的，用于层流则会产生较大误差。条缝行风道运用用于层流则会产生较大误差。条缝行风道运用当量直径时也会产生较大误差。当量直径时也会产生较大误差。 第二，在利用线算图查摩擦阻力时，一定要注第二，在利用线算图查摩擦阻力时，一定要注意对应关系。如采用意对应关系。如采用D Dv v时，必须用矩形风道中时，必须用矩形风道中流速去查，如采用流速去查，如采用D Dl l时，必须用矩形风道中流时，必须用矩形风道中流量去查。但是，无论用哪种当量直径去查，其量去查。但是，无论用哪种当量直径去查，其单位长度摩擦阻力单位长度摩擦阻力R Rm m都是相等的。都是相等的。
7、（三）摩擦阻力的温度修正（三）摩擦阻力的温度修正n空气密度空气密度，运动粘性系数，运动粘性系数v v都与温度有关，都与温度有关，故而摩擦阻力与温度有关。计算摩擦阻力的线故而摩擦阻力与温度有关。计算摩擦阻力的线算图，通常是按算图，通常是按2020制作的，所以对于其他温制作的，所以对于其他温度条件，需要进行温度校正。度条件，需要进行温度校正。（四）单位长度摩擦阻力线算图（四）单位长度摩擦阻力线算图n为了避免繁琐计算，常将单位长度摩擦阻力为了避免繁琐计算，常将单位长度摩擦阻力RmRm制成线算图。制作该图的条件是：圆风道，空制成线算图。制作该图的条件是：圆风道，空气温度气温度2020，按照紊流过渡区公
8、式计算。，按照紊流过渡区公式计算。P219 P219 例例7-17-1n有一薄钢板风道断面尺寸为有一薄钢板风道断面尺寸为500mm500mm400mm400mm，风量风量L=3600mL=3600m3 3/h,/h,求单位长度摩擦阻力求单位长度摩擦阻力R Rm m. .粗糙粗糙度度K=0.15mm.K=0.15mm.36005/36003600 0.5 0.4Lvm sF解解 矩形风道内空气流速为：矩形风道内空气流速为：22 0.5 0.40.440.50.4vabDmab矩形风道的流速当量直径矩形风道的流速当量直径D Dv v：由由v=5m/sv=5m/s，D Dv v=0.44m,=0.4
9、4m,以及以及K=0.15mm,K=0.15mm,从图从图7-27-2查得查得R Rm m=0.9Pa/m=0.9Pa/m二、局部阻力二、局部阻力n在风道系统中，总要安装一些管件用以控制或在风道系统中，总要安装一些管件用以控制或调节风道内空气的流动。比较典型的管件有：调节风道内空气的流动。比较典型的管件有：弯头，三通及变径管。当空气流经管件时，由弯头，三通及变径管。当空气流经管件时，由于流量大小和流动方向的改变，引起了流速的于流量大小和流动方向的改变，引起了流速的重新分布并产生涡流。由此产生的阻力，称为重新分布并产生涡流。由此产生的阻力，称为局部阻力。局部阻力。n局部阻力按下式计算：局部阻力按
10、下式计算：n式中，式中，局部阻力系数。局部阻力系数。n vv与之对应的断面流速。与之对应的断面流速。n影响局部阻力系数影响局部阻力系数的主要因素有的主要因素有: :管件形管件形状，壁面粗糙度及雷诺数。由于通风空调系状，壁面粗糙度及雷诺数。由于通风空调系统的空气流动大都处于非层流区，故可认为统的空气流动大都处于非层流区，故可认为仅仅和管件形状有关。仅仅和管件形状有关。22Z1.1.弯头弯头n空气流经弯头时，流向发生变化。由于气流惯空气流经弯头时，流向发生变化。由于气流惯性，则在边壁的尖角处发生边界层脱离而形成性，则在边壁的尖角处发生边界层脱离而形成涡流，同时因离心力作用，外侧力大于内侧，涡流，同
11、时因离心力作用，外侧力大于内侧，外侧流速小于内侧，在外侧的减速增压区内也外侧流速小于内侧，在外侧的减速增压区内也会发生边界层脱离形成旋涡。可见，要减小弯会发生边界层脱离形成旋涡。可见，要减小弯头的局部阻力，就必须设法减小形成旋涡的原头的局部阻力，就必须设法减小形成旋涡的原因。为此，可采取加大曲率半径以减小曲率，因。为此，可采取加大曲率半径以减小曲率，也可在弯头内加设导流叶片。也可在弯头内加设导流叶片。2.2.变径管变径管n空气流经变径管时，由于过流断面的变化而引空气流经变径管时，由于过流断面的变化而引起流速变化，在减速增压区产生边界层脱离并起流速变化，在减速增压区产生边界层脱离并形成旋涡，造成
12、局部阻力损失。过流断面变化形成旋涡，造成局部阻力损失。过流断面变化愈大，损失也愈大，要想减小阻力损失，就必愈大，损失也愈大，要想减小阻力损失，就必须减小过流断面的变化，可以用渐变管来代替须减小过流断面的变化，可以用渐变管来代替突然扩大和突然缩小管。突然扩大和突然缩小管。3. 3. 三通三通n三通形状是由总流与支流的夹角三通形状是由总流与支流的夹角及其面积比及其面积比F F1 1/F/F3 3，F F2 2/F/F3 3这几个几何参数确定的。但三通这几个几何参数确定的。但三通的特征是它的流量前后有变化，因此，三通局的特征是它的流量前后有变化，因此，三通局部阻力系数不仅与几何形状有关，而且与流量部
13、阻力系数不仅与几何形状有关，而且与流量比比L L1 1/L/L3 3，L L2 2/L/L3 3有关。有关。n三通有两个支管，所以有两个局部阻力系数，三通有两个支管，所以有两个局部阻力系数，除特别注明对应各自的动压头外，一般都对应除特别注明对应各自的动压头外，一般都对应总压头。总压头。弯头内空气的流动弯头内空气的流动状态状态渐扩管内空气的流渐扩管内空气的流动状态动状态合流三通内空气的流合流三通内空气的流动动三、风道内空气流动阻力三、风道内空气流动阻力n风道内空气流动阻力，等于摩擦阻力和局部风道内空气流动阻力，等于摩擦阻力和局部阻力总和，即：阻力总和，即：n式中的单位长度摩擦阻力可查线解图，局部
14、式中的单位长度摩擦阻力可查线解图，局部阻力系数可查附录阻力系数可查附录7-17-1。()()mmPPZl RZ 第二节第二节 风道内的压力分布风道内的压力分布n风道内的压力是指风道内空气所具有的全压。全压包风道内的压力是指风道内空气所具有的全压。全压包括动压和静压两部分。即：括动压和静压两部分。即：n式中式中p pq q,p,pd d和和p pj j分别为全压、动压和静压分别为全压、动压和静压。空气在流动。空气在流动过程中要损失能量，所以风道内的空气总是从全压高过程中要损失能量，所以风道内的空气总是从全压高的地方流向全压低的地方，即全压随着流动过程在变的地方流向全压低的地方，即全压随着流动过程
15、在变化。同时，当风道的过流断面或流量发生变化时，会化。同时，当风道的过流断面或流量发生变化时，会引起动压和静压之间的相互转化。因此在整个风道系引起动压和静压之间的相互转化。因此在整个风道系统中，形成了压力分布。统中，形成了压力分布。qdjppp一、仅有摩擦阻力的风道内压力分布线的绘制：一、仅有摩擦阻力的风道内压力分布线的绘制：1 12 2 2 23 3v vv vl l1-21-2l l2-32-30 00 0p pq2q2p pj2j2p pd dp pd dp pq2q2p pj2j2大气压力线大气压力线10qp 大气压21d12vp2211j111022qdvvppp q211 21 2
16、qmmpplRlR 21d22vp21j2221 22qdmvpppR l 断面断面1 1：断面断面2 2：j30p 大气压力23d32vp23q33d3+p =2jvppq23m 2 3+qppR l23d22vpj2222 3qdmpppR l断面断面3 3：断面断面2 2： 第一，当空气由静止变为流动状态时，只能靠第一，当空气由静止变为流动状态时，只能靠降低静压转化为动压来实现。降低静压转化为动压来实现。 第二，以风机为界，吸入侧的压力都为负值，第二，以风机为界，吸入侧的压力都为负值，压出侧的压力都为正值。压出侧的压力都为正值。 第三，两个断面的全压差即为两端面间风道的第三，两个断面的全
17、压差即为两端面间风道的压力损失。压力损失。 第四，风机压头等于风机进出口的全压差，或第四，风机压头等于风机进出口的全压差，或者说等于风道总压力，等于风道阻力及出口动者说等于风道总压力，等于风道阻力及出口动压损失之和。压损失之和。从上图可以看出：从上图可以看出：二、兼有摩擦阻力和局部阻力的风道内压力分布二、兼有摩擦阻力和局部阻力的风道内压力分布线的绘制线的绘制111(qpZ Z 为进风口局部阻力）2d1112pv21j1111()2qdvpppZ 211 211 2 1 2()(qqmppR lZZRmlZ 突扩）21j22211 2 1 2(2qdvpppZRmlZ 突扩）-2221222dv
18、vp断面断面1 1：断面断面2 2：322 322 3 2 3()qqmqmppR lZpRl32ddpp433-4q33 4(=pqqmppR lZZ）544 5(qqmppR lZ弯头）断面断面3 3：断面断面4 4：断面断面5 5：211111111111111(1 )2qjdvpppZZ101110 11=qqmppR l9109 10=qqppZ898 9=qqppZ787 8=qqppZ断面断面1111：断面断面1010：断面断面9 9：断面断面8 8：断面断面7 7：676 7=qqmppR l断面断面6 6：第三节第三节 风道的水力计算风道的水力计算n风道的水力计算，可分为两种
19、类型：设计类型风道的水力计算，可分为两种类型：设计类型和校核类型。设计类型是已知风道布置，风管和校核类型。设计类型是已知风道布置，风管长度及各管段风量，要求确定各段管径和选择长度及各管段风量，要求确定各段管径和选择风机。校核类型是已知各管段长度，管径及风风机。校核类型是已知各管段长度，管径及风机所能提供的压头，要求校核各段风量是否满机所能提供的压头，要求校核各段风量是否满足要求。足要求。n两种类型的计算原理都一样，都是通过压力平两种类型的计算原理都一样，都是通过压力平衡来达到分配风量的目的。衡来达到分配风量的目的。一、假定流速法一、假定流速法n单位长度摩擦阻力单位长度摩擦阻力R Rm m是管径
20、是管径D,D,风速风速v v及风量及风量L L的的函数，即：函数，即：n对设计类型计算而言，风量对设计类型计算而言，风量L L是作为已知条件，是作为已知条件，如再假定流速如再假定流速v v，则，则D D和和R Rm m就可确定。通常就称就可确定。通常就称这种方法为假定流速法。这种方法为假定流速法。m(Rf L、v、D）假定流速法的设计计算步骤如下：假定流速法的设计计算步骤如下：1.1.绘制系统轴测图，标注各管段长度和风量。绘制系统轴测图，标注各管段长度和风量。2.2.选定最不利环路，划分管段，选定流速。选定最不利环路，划分管段，选定流速。3.3.根据给定风量和选定流速，计算管段断面尺寸根据给定
21、风量和选定流速，计算管段断面尺寸a ab b( (或或管径管径D D），并使其符合附录），并使其符合附录7-27-2中所列的通风管道统一中所列的通风管道统一规格。再用规格化了的断面尺寸及风量，算出风道内规格。再用规格化了的断面尺寸及风量，算出风道内实际流速。实际流速。4.4.根据风量根据风量L L或实际流速或实际流速v v和断面当量直径和断面当量直径D D得到单位长度得到单位长度摩擦阻力摩擦阻力R Rm m。5.5.计算各段的局部阻力。计算各段的局部阻力。6.6.计算各段总阻力。计算各段总阻力。7.7.检查并联管路的阻力平衡情况。检查并联管路的阻力平衡情况。P226 P226 例例7-37-3
22、有一直流空调系统（如下图所示），风道全部用镀有一直流空调系统（如下图所示），风道全部用镀锌钢板锌钢板(K=0.15mm)(K=0.15mm)制作。已知消声器阻力为制作。已知消声器阻力为50pa50pa，空调箱阻力为空调箱阻力为290pa290pa，试确定该系统的风道断面尺寸，试确定该系统的风道断面尺寸及所需风机压头。及所需风机压头。解解 该题属于设计类型。该题属于设计类型。1.1.绘制系统轴测图，如上图所示，并对各管段进绘制系统轴测图，如上图所示，并对各管段进行编号，标注管段长度和风量。行编号，标注管段长度和风量。2.2.选定管段选定管段1-2-3-4-5-61-2-3-4-5-6为最不利环路
23、，逐段计算为最不利环路，逐段计算摩擦阻力和局部阻力。摩擦阻力和局部阻力。管段管段1-2:1-2:（风量（风量L=1500mL=1500m3 3/h/h，管段长，管段长l=9ml=9m）摩擦阻力部分：初选流速为摩擦阻力部分：初选流速为4m/s4m/s，风量为，风量为1500m1500m3 3/h/h，算出风道断面积为：，算出风道断面积为：215000.1043600 4Fm将将FF规格化为规格化为320320320mm320mm，F=0.102mF=0.102m2 2，这时实，这时实际流速为际流速为4.08m/s4.08m/s，流速当量直径为，流速当量直径为320mm320mm。根据。根据流速流
24、速4.08m/s4.08m/s和流速当量直径和流速当量直径320mm,320mm,查图查图7-2,7-2,得到得到单位长度摩擦阻力单位长度摩擦阻力RmRm=0.7Pa/m=0.7Pa/m，管段，管段1-21-2的摩擦阻的摩擦阻力为力为: :1 29 0.76.3mmplRPa 局部阻力部分：该段存在局部阻力的部件有孔局部阻力部分：该段存在局部阻力的部件有孔板送风口、连接孔板的渐扩管、多叶调节阀、板送风口、连接孔板的渐扩管、多叶调节阀、弯头、渐缩管及三通直通。弯头、渐缩管及三通直通。孔板送风口：已知孔板面积为孔板送风口：已知孔板面积为600600600mm600mm，净孔面，净孔面积比为积比为0
25、.3,0.3,则孔板面风速为：则孔板面风速为：15001.16/36000.60.6vm s根据面风速根据面风速1.16m/s1.16m/s和净孔面积比和净孔面积比0.30.3查附录查附录7-17-1序序号号3535，得孔板局部阻力系数，得孔板局部阻力系数=13.=13.故孔板的局部阻力为故孔板的局部阻力为:211.2 1.161310.52ZPa渐扩管渐扩管: :根据扩角根据扩角4545，查附录，查附录7-17-1得得=0.60=0.60多叶调节阀：根据三叶片及全开度查附录多叶调节阀：根据三叶片及全开度查附录7-17-1得得=0.25=0.25渐缩管：根据渐缩管：根据=30=304545，查
26、附录，查附录7-17-1得得=0.10=0.10三通直通：根据三通直通断面与总流断面之比为三通直通：根据三通直通断面与总流断面之比为0.64,0.64,三通直通风量与总风量之比为三通直通风量与总风量之比为0.50.5，查附录，查附录7-17-1，得，得=0.10=0.10，对应总流动压，总流流速为，对应总流动压，总流流速为5.2m/s5.2m/s，则得三通直通的局部阻力为：，则得三通直通的局部阻力为：231.2 5.20.11.62ZPa2131.2 4.0810.59.99 1.623.92ZZZPa该段局部阻力为：该段局部阻力为：该段总阻力为：该段总阻力为：1 21 26.323.930.
27、2mppZPa 管段管段2-3:2-3:风量为风量为3000m3000m3 3/h,/h,初选风速为初选风速为5m/s5m/s，管长，管长l=5ml=5m。摩擦阻力部分：摩擦阻力部分：根据假定流速法及管径规格化，得到断面尺寸根据假定流速法及管径规格化，得到断面尺寸为为320320500mm500mm，流速当量直径为，流速当量直径为390mm,390mm,实际流实际流速为速为5.2m/s5.2m/s，查得，查得RmRm=0.8Pa/m.=0.8Pa/m.2 35 0.84mmplRPa 局部阻力部分：局部阻力部分：分叉三通：根据支管与总管断面之比为分叉三通：根据支管与总管断面之比为0.8,0.8
28、,查附查附录录7-17-1，得，得=0.28=0.28，对应总管动压，总管流速，对应总管动压，总管流速为为6.25m/s6.25m/s该段局部阻力：该段局部阻力：21.2 6.250.286.62ZPa该段总阻力：该段总阻力：2 32 346.610.6mppZPa 管段管段3-4:3-4:风量为风量为4500m4500m3 3/h/h，初选风速为，初选风速为5m/s,5m/s,管长管长l=9ml=9m。摩擦阻力部分：摩擦阻力部分：根据假定流速法及管径规格化，得到断面尺寸为根据假定流速法及管径规格化，得到断面尺寸为400400500mm500mm，流速当量直径为，流速当量直径为444mm444
29、mm，实际流速为，实际流速为6.25m/s,6.25m/s,查得查得R Rm m=1.0Pa/m=1.0Pa/m。3 49 1.0=9mmplRPa 局部阻力部分：局部阻力部分：消声器的局部阻力给定为消声器的局部阻力给定为50Pa50Pa弯头：根据弯头：根据=90=90，R/b=1R/b=1，a/b=0.8a/b=0.8，查附录，查附录7-7-1 1，得，得=0.23=0.23调节阀：根据三叶片及全开度，查附录调节阀：根据三叶片及全开度，查附录7-1,7-1,得得=0.25=0.25软接头：因管径不变且很短，局部阻力忽略不计。软接头：因管径不变且很短，局部阻力忽略不计。渐扩管：初选风机渐扩管：
30、初选风机4-72-11No4.5A4-72-11No4.5A，出口断面尺寸为，出口断面尺寸为315315360mm360mm，故渐扩管为，故渐扩管为315315360mm400360mm400500mm500mm，长度取为长度取为360mm,360mm,渐扩管中心角为渐扩管中心角为2222，大小头断面之，大小头断面之比为比为1.761.76，查附录，查附录7-17-1，得，得=0.15=0.15，对应大小流速：，对应大小流速：4500=11m/s3600 0.315 0.36渐扩管的局部阻力：渐扩管的局部阻力：21.2 110.15=10.92Pa该段的局部阻力为：该段的局部阻力为：21.26
31、.25=50+ 0.23+0.25+10.9=72.2Pa2Z3 43 4971.481.2mppZPa 该段总阻力为该段总阻力为:管段管段4-54-5：空调箱及其出口渐扩管合为一个局部阻力，则：空调箱及其出口渐扩管合为一个局部阻力，则：4 5290pPa管段管段5-6:5-6:风量为风量为4500m4500m3 3/h/h，初选风速为，初选风速为5m/s5m/s，管长，管长l=6m/s.l=6m/s.摩擦阻力部分：摩擦阻力部分：根据假定流速法及管径规格化，得到断面尺寸为根据假定流速法及管径规格化，得到断面尺寸为400400500mm500mm，流速当量直径为，流速当量直径为444mm444m
32、m，实际流速为，实际流速为6.25m/s.6.25m/s.据此，查得据此，查得R Rm m=1.0Pa/m=1.0Pa/m5 66 1.06mmpl RPa 局部阻力部分：局部阻力部分：固定百叶格栅：新风入口流速选用固定百叶格栅：新风入口流速选用5m/s5m/s，取有效通风，取有效通风面积为面积为0.80.8，则固定百叶格栅面积为：，则固定百叶格栅面积为：24500=0.31253600 5 0.8m 取其外形尺寸为取其外形尺寸为630630500mm500mm，其面风速为，其面风速为4500=4/3600 0.63 0.5m s查附录查附录7-17-1，得，得=0.9=0.9，对应面风速。则
33、得固定百，对应面风速。则得固定百叶格栅的局部阻力为：叶格栅的局部阻力为：21.2 40.9=8.62Pa渐缩管：断面从渐缩管：断面从630630500mm500mm单面收缩至单面收缩至400400500mm500mm，取取4545，查附录，查附录7-17-1，得，得=0.10=0.10，对应小头流速。，对应小头流速。弯头（两个）弯头（两个）: :由由=90=90，R/b=1,a/b=0.8,R/b=1,a/b=0.8,查附录查附录7-17-1，得得=0.20=0.20，由，由=90=90，R/b=1,a/b=1.25R/b=1,a/b=1.25，查得，查得=0.20=0.20。突然扩大：新风管
34、入口与空调箱面积之比取为突然扩大：新风管入口与空调箱面积之比取为0.20.2，查附录查附录7-17-1，得，得=0.64=0.64，对应小头流速。，对应小头流速。该段局部阻力为：该段局部阻力为：21.2 6.258.6(0.1 0.2 20.64)35.32ZPa 该段总阻力：该段总阻力：5 65 6p635.341.3mpZPa 管段管段7-3:7-3:风量为风量为1500m1500m3 3/h/h，初选风速为，初选风速为4m/s,4m/s,管长管长l=13m.l=13m.条件与管段条件与管段1-21-2相同，故有断面尺寸相同，故有断面尺寸320320320mm320mm，当量直径当量直径3
35、20mm320mm，实际流速，实际流速4.08m/s,4.08m/s,查得查得R Rm m=0.7Pa/m=0.7Pa/mm7-313 0.79.1mplRPa局部阻力部分：局部阻力部分：孔板送风口：条件与管段孔板送风口：条件与管段1-21-2的相同，的相同，=13=13，其，其局部阻力为局部阻力为10.5Pa10.5Pa。渐扩管：取扩角为渐扩管：取扩角为4545，=0.60=0.60调节阀：调节阀： =0.25=0.25弯头：弯头： =0.23=0.23渐缩管：渐缩管： =0.10=0.10分流三通：条件同管段分流三通：条件同管段2-32-3， =0.28=0.28，对应总，对应总管流速为管
36、流速为6.25m/s6.25m/s，则其局部阻力为：，则其局部阻力为：21.26.250.286.62Pa21.2 4.0810.5+0.6+0.250.230.1)6.628.92ZPa（该段局部阻力为：该段局部阻力为：7-37 3p9.128.938mpZPa 该段总阻力：该段总阻力：管段管段8-28-2：风量为风量为1500m1500m3 3/h,/h,初选风速为初选风速为4m/s,4m/s,管长为管长为3m.3m.摩擦阻力部分：摩擦阻力部分：条件同管段条件同管段1-2,1-2,故得断面尺寸故得断面尺寸320320320mm320mm，当量直，当量直径径320mm320mm，流速，流速4
37、.08m/s,Rm=0.7Pa/m4.08m/s,Rm=0.7Pa/m8 220.71.4mmplRPa局部阻力部分：局部阻力部分：孔板送风口：局部阻力为孔板送风口：局部阻力为10.5Pa10.5Pa渐扩管：渐扩管：=0.60=0.60调节阀调节阀: =0.25: =0.25三通分支管：根据分支管与总管断面积之比为三通分支管：根据分支管与总管断面积之比为0.640.64，分支流量与总流流量之比为分支流量与总流流量之比为0.50.5，查附录，查附录7-2,7-2,得得=0.42=0.42，对应总管流速，对应总管流速5.2m/s,5.2m/s,则得三通分支局部则得三通分支局部阻力为：阻力为：20.
38、42 1.2 5.2 / 26.8Pa该段局部阻力：该段局部阻力：21.2 4.0810.50.6+0.25+6.8=25.82ZPa（）8-28 2p1.425.827.2mpZPa 该段总阻力：该段总阻力：3.3.检查并联管路的阻力平衡检查并联管路的阻力平衡管路管路1-21-2的总阻力的总阻力pp1-21-2=30.2Pa=30.2Pa管路管路8-28-2的总阻力的总阻力pp8-28-2=27.2Pa=27.2Pa1 28 21 230.227.29.9%15%30.2ppp管路管路1-2-31-2-3的总阻力的总阻力pp1-2-31-2-3=40.8Pa=40.8Pa管路管路7-37-3
39、的总阻力的总阻力pp7-37-3=38Pa=38Pa1 2 37-31-2-340.8-387%15%40.8ppp 检查结果表明，两个并联管路的阻力平衡都满足设检查结果表明，两个并联管路的阻力平衡都满足设计要求。如果不满足要求的话，可以通过调整管径计要求。如果不满足要求的话，可以通过调整管径的方法使之达到平衡要求。由于管径与总阻力之间的方法使之达到平衡要求。由于管径与总阻力之间有以下的近似关系：有以下的近似关系：0.22pD 若以若以D D，DD表示调整前后的管径表示调整前后的管径p, pp, p表示调整前后的总阻力表示调整前后的总阻力0.22pDDp则有：则有：按照上式调整管径，直到阻力平
40、衡达到设计要求为止。按照上式调整管径，直到阻力平衡达到设计要求为止。4.4.计算最不利环路阻力计算最不利环路阻力5 61 2453.3ippPa 本系统所需风机压头应能克服本系统所需风机压头应能克服453.3Pa453.3Pa阻力。阻力。2p(1)(2mDpvllRD 当）=Dl当将阻力公式表示成如下形式：将阻力公式表示成如下形式：式中：式中：l l当当- -由局部阻力折合成的当量长度由局部阻力折合成的当量长度- - 当当=1=1时的当量长度时的当量长度二、假定流速二、假定流速当量长度法当量长度法三、静压复得法三、静压复得法AB1 2（一）静压复得系数（一）静压复得系数n在三通前后，分别取断面
41、在三通前后，分别取断面1 1和和2 2，列能量方程式：，列能量方程式：2212j121 2p +22jvvpp211 22vp三通直通的局部阻力222112(1)2jjppvv2212(1)2jpvv22122212(1)vvBvv2212()22jvvpB式中：式中：则：则：令：令：则：则：一般情况下，一般情况下，0.5B0.9,0.5B0.9,设计时可取设计时可取B=0.75B=0.75（二）计算公式（二）计算公式n管段管段A-BA-B的总阻力为：的总阻力为：222(2A BvpllD当）jA Bpp 2221222v()(222vvBllD当）2212(+BDvvllBD当）根据静压复得
42、原理，应有下式成立：根据静压复得原理，应有下式成立：（三）静压复得法的应用（三）静压复得法的应用n由上知，静压复得系数与速度平方变化成正比。由上知，静压复得系数与速度平方变化成正比。在高速风道里，因风速大，则复得静压多；在在高速风道里，因风速大，则复得静压多；在低速风道里则复得静压少。所以静压复得法适低速风道里则复得静压少。所以静压复得法适用于高速风道。用于高速风道。n用静压复得原理设计风道时，利用复得静压来用静压复得原理设计风道时，利用复得静压来克服下一段管道的阻力，因此各分支处的静压克服下一段管道的阻力，因此各分支处的静压都相等，这就为实现各支管的分流量相同的均都相等，这就为实现各支管的分
43、流量相同的均匀送风提供了可能。所以静压复得法适用于设匀送风提供了可能。所以静压复得法适用于设计均匀送风管道。计均匀送风管道。第四节第四节 均匀送风管道的设计均匀送风管道的设计计算计算n由风道侧壁的若干个孔口或管嘴送出等量的空由风道侧壁的若干个孔口或管嘴送出等量的空气，这种风道称为均匀送风管道。均匀送风管气，这种风道称为均匀送风管道。均匀送风管道通常有两种形式，一种是风道断面变化，各道通常有两种形式，一种是风道断面变化，各侧孔的面积相等；另一种是风道断面不变，而侧孔的面积相等；另一种是风道断面不变，而改变各侧孔面积的大小。改变各侧孔面积的大小。n一、均匀送风管道的设计原理一、均匀送风管道的设计原
44、理n空气在风管内流动时，其静压垂直作用于管壁。空气在风管内流动时，其静压垂直作用于管壁。当空气流经侧孔时，由于孔口内外的静压差，当空气流经侧孔时，由于孔口内外的静压差，空气将从孔口出流。其出流速度为：空气将从孔口出流。其出流速度为：2jjpv2ddpv22jdvvvjjddvptgvpsinjvv03600Lf v00sinjvfffv0023600jpLf空气在风道内流速为：空气在风道内流速为：故空气从孔口出流的故空气从孔口出流的实际速度为：实际速度为：孔口出流实际速度与风道轴线间的孔口出流实际速度与风道轴线间的夹角为夹角为，孔口出流流量：孔口出流流量：式中，式中，为孔口流量系数为孔口流量系
45、数f f为孔口在气流垂直方为孔口在气流垂直方向上的投影面积，有：向上的投影面积，有：f f0 0为孔口面积为孔口面积. .故有：故有：侧孔出流状态图侧孔出流状态图f f0 0v vd dv vj jv vf ff f0 0n由上面的分析可知，为了实现均匀送风，首先由上面的分析可知，为了实现均匀送风，首先要保证各侧孔出流量相等，其次要保证孔口出要保证各侧孔出流量相等，其次要保证孔口出流方向尽量与风道壁面垂直。对于孔口面积相流方向尽量与风道壁面垂直。对于孔口面积相同的均匀送风管道，满足这两个要求的条件是同的均匀送风管道，满足这两个要求的条件是各侧孔的静压差相等，各孔口的流量系数相等各侧孔的静压差相
46、等，各孔口的流量系数相等和尽量增大和尽量增大a a角。角。二、均匀送风管道的计算方法二、均匀送风管道的计算方法n计算前的准备工作：先确定侧孔个数，侧孔间计算前的准备工作：先确定侧孔个数，侧孔间距及每个孔口出流量。距及每个孔口出流量。n计算的任务是：确定侧孔面积，送风管道断面计算的任务是：确定侧孔面积，送风管道断面尺寸以及管道阻力。尺寸以及管道阻力。n计算步骤如下：计算步骤如下：1.1.根据房间对送风速度的要求，先拟定孔口平均根据房间对送风速度的要求，先拟定孔口平均速度速度v v0 0. .计算静压速度计算静压速度v vj j及侧孔面积。及侧孔面积。2.2.按照按照v vj j/v/vd d1.
47、731.73的原则设定的原则设定v vd1d1, ,求出第一孔口求出第一孔口前管道断面前管道断面1 1的尺寸或直径。的尺寸或直径。3.3.计算管段计算管段1-21-2之阻力（之阻力（R Rm ml+Z)l+Z)1-21-2, ,据此求第二断据此求第二断面处的全压面处的全压p pq2q2=p=pq1q1-(R-(Rm ml+Z)l+Z)1-21-2. .4.4.根据根据p pq2q2求出求出p pd2d2，算出第二断面处管道直径或，算出第二断面处管道直径或断面尺寸。断面尺寸。5.5.依此类推。断面依此类推。断面1 1处的全压即为管道的总阻力。处的全压即为管道的总阻力。思考题1.1.空调风管道按制
48、作材料分为哪些种类？分别使用什么空调风管道按制作材料分为哪些种类？分别使用什么材料？材料？2.2.空调风管道按断面的几何形状分为哪几类？各有何优空调风管道按断面的几何形状分为哪几类？各有何优缺点？缺点？3.3.空调风管的断面尺寸（直径和边长）为什么宜按国家空调风管的断面尺寸（直径和边长）为什么宜按国家标准规定的尺寸选用，一般不要随便使用？标准规定的尺寸选用，一般不要随便使用？4.4.减小空调风管阻力的措施有哪些？试分析各自的减阻减小空调风管阻力的措施有哪些？试分析各自的减阻原理。原理。5.5.风管系统的阻力计算要达到哪几个目的？风管系统的阻力计算要达到哪几个目的？6.6.需要具备什么条件才能进行风道系统的阻力计算？需要具备什么条件才能进行风道系统的阻力计算？7.7.根据什么在进行阻力计算前初定系统的最不利环路？根据什么在进行阻力计算前初定系统的最不利环路？8.8.均匀送风管是一种什么样的风管道？有哪几种形式？均匀送风管是一种什么样的风管道？有哪几种形式？9.9.送风管内的静压与动压对风口送风各起什么主要作用？送风管内的静压与动压对风口送风各起什么主要作用？10.10.冷管道的绝热层厚度如何确定？冷管道的绝热层厚度如何确定？11.11.设防火阀的作用是什么？空调风管上是否一定要设置设防火阀的作用是什么？空调风管上是否一定要设置防火阀？防火阀？Thank you
