1、风管管件损失计算风管管件损失计算风管系统标准风速风管风速标准分为低速与高速两种，风速在15m/s以下属低速风管，以上则为高速风管。前者用于大楼之通风及空调，后者则应用于工业及生产作业方面。风速之大小与风管之噪音、震动、及成本均有相当大的关系。而风管出口及吸气口之风速亦会影人体之舒适与安宁。低速风管之风速标准位置标准风速 m/s最高风速 m/s住宅公共建筑工厂住宅公共建筑工场风机吸气口3.54.05.04.55.07.0风机排气口5-86.5-108-128.57.5-118.5-14主风管3.5-4.55-6.56-94-65.5-86.5-11支风管33-4.54-53.5-54-6.55-
2、9垂直支管(上行)2.53-3.543.25-44-65-8过滤器1.251.51.51.51.751.75加热器2.252.53.02.53.03.5洗气室2.52.52.52.52.52.5高速风管内之风速标准风量 m3/h最大风速 m3/s5,000-10,00012.510,000-17,00017.517,000-25,0002025,000-40,00022.540,000-70,0002570,000-100,00030风机出风口及吸风口之风速标准场所出风口风速 m/s地点吸风口风速 m/s播音室1.5-2.5房间上方4.0住宅、公寓2.5-3.5房间下方2.0-4.0戏院、旅馆
3、房间2.5-3.5室门或气窗2.5-5.0私人办公室4.0室门之地面空隙3.0电影院5.0工场4.0公共事务室5.0-6.25住宅2.0商店7.5?百货公司10.0?风管材料制造风管之材料通常多为黑铁锌或镀锌铁板。后者耐锈蚀，使用较为普遍。设计上亦有采用铝板者，但价格较高，故仍少见。工场类之建筑中，其排风及回风亦有采用混凝土结构者，但大多建于地下。有关圆形风管使用铁板之厚度及号 如下列所视圆形低速风管使用之铁板标准管径 mm150-500510-750760-1,0001,010-1,250 1,260铁板厚度mm0.50.60.81.01.2铁板号数2624222018圆形高速风管使用之铁板
4、标准管径 mm760铁板厚度mm0.60.80.91.2铁板号数24222018矩形低速风管使用之铁板标准尺寸尺寸 mmmm150-150-300300310-750310-750760-1,500760-1,5001,510-1,510-2,2502,250 2,260 2,260铁板厚度铁板厚度mmmm0.50.50.60.60.80.81.01.01.21.2铁板号数铁板号数26262424222220201818矩形高速风管使用之铁板标准尺寸尺寸 mmmm 450 450460-1,200460-1,2001,210-2,2501,210-2,250铁板厚度铁板厚度mmmm0.80.8
5、1.01.01.21.2铁板号数铁板号数222220201818矩形低速风管使用之铝板标准尺寸 mm 300330-750780-1,3701,400-2,1402,160-2,450铁板厚度mm0.510.630.811.021.3铁板号数2624222018风管接合用法兰(Flange)管铁板厚度 mm法兰角铁尺寸 mm最大间隔 m0.525 x 25 x 33.60.625 x 25 x 33.60.830 x 30 x 32.71.040 x 40 x 31.81.240 x 40 x 51.8圆形风管之吊架标准管径 mm束铁吊杆(铁)mm最大间隔 m 1,51030 x 330 x
6、3 或 12.03.0矩形风管之支(吊)架标准铁板厚度铁板厚度mmmm吊架吊架(铁铁)支架支架(铁铁)横撑横撑mmmm吊杆吊杆 mmmm 最大间隔最大间隔mm撑架撑架mmmm最大间最大间隔隔mm0.50.525 25 x 25 x x 25 x 3 39 93.03.025 25 x 25 x x 25 x 3 33.63.60.60.625 25 x 25 x x 25 x 3 39 93.03.025 25 x 25 x x 25 x 3 33.63.60.80.830 30 x 30 x x 30 x 3 39 93.03.030 30 x 30 x x 30 x 3 33.63.61.
7、01.040 40 x 40 x x 40 x 3 39 93.03.040 40 x 40 x x 40 x 3 33.63.61.21.240 40 x 40 x x 40 x 5 59 93.03.040 40 x 40 x x 40 x 5 53.63.6管路中之损失管路中之损失在管路中，要使空气流体经过管路，必须克服相当的阻力，这阻力以压力表示，可分为管路直线部份之损失及局部弯管、分岐管、网关等之压力损失，其主要原因包括来自：(1)摩擦(2)弯曲(3)分岐或汇合(4)断面积或形状之变化在管道中亦有许多存在之障碍物，均会造成管流之阻力，这些项目包括：(1)风量控制器(2)阻水板(3)空
8、气过滤器(4)加热器或冷却器(5)测量及控制仪器(6)防火活门静压与动压之损失送风设备所产生之阻力可分为动与静两种。与风速平方成比例变化的是动阻力，与风速无关的静阻力。动阻力与静阻力合成即为为送风系统之全阻力。若管路中有存在静压存在，则全压亦须包括达到静压所需之压力。气流在风管内所损失之压力可用下式表示：PT=PL+PD式中，PT为全部压损，PL为管长之压损，而PD则为各种弯管、分岐管、闸门等之压损。前文已述，动压与风速间有一个确定的关系。就空气而言，其关系如下式：Pv =V2/2g x =V2/16.3 =(V/4.03)2 mmAq式中，V的单位为 m/s。直线风管之阻力损失直线风管之阻力
9、损失PL=xx d2gL-V2-=0.0055 1+(20,000)+)1/3 dR-106-Q=x d2 x V x 3,600 4-PL直线风管长度L m，直径m 之损失 mmAq摩擦系数V管路风速 m/s流体之密度 kg/m3Q风速V，直径m 下之风量 m3/h 风管内表面凹凸粗糙度(铁板=0.18mm)R雷诺数(Reynolds number)，正常值2,500以下矩形风管之换算若想换算成同样单位阻力之矩形风管时，可利用下式换算之：d=1.3 d=1.3 -(6.4)-(6.4)(a+b)a+b)1/41/4(a b)a b)5/85/8a、b分别为矩形风管之宽与高。其值亦可利用圆形面
10、积与矩形面积相等之方式进行粗略估计。矩形风管外围宽与高之比又称为纵横比(Aspect Ratio)，此值最高可为8:1。但自1:1至8:1时，铁板面积要增加70%，其重量亦会增加3.5倍。故设计风管时，除非特殊情况，此比值应愈趋近1:1时为佳，以节省其制造与安装成本。风管局部管道之阻力一个完整的风管系统中，除风管本身外，尚有直管,弯管、分岐管闸门(damper)大小头,三通管,等其它组件。此部份因形状之改变会使风道产生涡流，并消耗部份能量。在这部份所产生之摩擦及压力损失，统称为局部管道之阻力，其计算方式如下：PD=xx=x()2-(6.5)2g4.03V2-V-PD局部元件之之損失 mmAq
11、局部阻力係數V 管路風速 m/s 流體之密度 kg/m3风管局部管道之阻力局部管道之损失也可以换算为等长管所造成之损失，以简化计算全系统风管阻力之过程。亦即：PD=x=xx 2gd2gV2-L-V2-等效长度与直径之比=dL若局部管道为矩形风管，则L/d可改以L/a代替，其中a为矩形风管之长边。风管局部阻力系矩形弯管风管局部阻力系矩形弯管(90(90度度)H/Wr/W=0.50.751.01.50.25L/W=251273.50.53316941.04519114.54.09035176PD=(L/W)(V2/2g)矩形角管(90度)H/WL/W0.25250.5491.0754.0110 P
12、D=(L/W)(V2/2g)矩形弯管(整流片)R/WR1/WR2/W0.50.20.40.450.750.40.70.121.00.71.00.101.51.31.60.15 PD=(V2/2g)矩形弯管附小型整流片整流片形狀A.單片型0.35B.流線型0.10 PD=(V2/2g)圆型弯管R/dL/d0.75231.0171.5122.010PD=(L/d)(V2/2g)圆形管接制弯管R/d0.51.01.52.0二段L/d=65656565三段49211717四段 191412五段 17129.7PD=(L/d)(V2/2g)急扩大管A1/A20.10.20.40.60.80.810.64
13、0.360.160.04PD=(V2/2g)急缩小管A2/A10.10.20.40.6 0.340.320.250.16 PD=(V2/2g)渐大管5102030400.170.280.450.590.73PD=(V2/2g)x(v1-v2)2渐小管304560 0.020.040.07 PD=(V22/2g)变形 14=0.15圆形管三通管直通管部份(1-2)V2/V10.30.50.80.9 0.090.0750.030 PD=(V12/2g)分岐管部份(1-3)V3/V10.20.40.60.81.01.228.07.503.72.41.81.5PD=(V32/2g)圆形管三通管(支管钳
14、形缩小)直通管部份(1-2)V2/V10.30.50.80.90.090.0750.030PD=(V12/2g)分岐管部份(1-3)V3/V10.60.81.01.21.961.270.970.500.37PD=(V32/2g)分流(支斜管)45度角直通管部份(1-2)=0.05-0.06PD=(V12/2g)分岐管部份(1-3)V3/V10.40.60.81.01.2A1/A3=13.21.020.520.47-3.03.71.40.750.510.428.2-0.790.570.47PD=(V32/2g)矩形风管分岐管直通管(1-2)V2/V1 1.0時，=0.46-1.24+0.932=
15、(V2/V1)x(a/b)1/4PD=(V12/2g)分岐管(1-3)0.250.50.751.01.2510.30.20.30.40.65=(V3/V1)x(a/b)1/4PD=(V32/2g)矩形风管合流直通管(1-3)V2/V10.40.60.81.01.21.5A1/A2=0.75-1.2-0.30.350.81.1-0.67-1.7-0.9-0.30.10.450.70.60-2.1-1.3-0.8-0.40.10.2PD=(V12/2g)合流管(2-3)V2/V30.40.60.81.01.21.5-1.30-0.90-0.50.10.551.4PD=(V32/2g)金属网線徑mm
16、0.270.270.660.721.561.72間隔mm1.672.083.575.011.116.7開口比%7076677472810.800.700.700.650.510.50PD=(V2/2g)V為通過網面時之風速管内气孔A2/A10.20.40.60.81.047.87.81.800.290PD=(V2/2g)管出口(渐扩大形)A2/A1=102030400.7=0.640.720.790.860.60.550.640.740.830.50.480.580.700.790.40.400.530.650.760.30.340.480.620.73PD=(V12/2g)多孔型出风口 自由
17、面積比V0.20.40.60.80.5306.02.301.0336.82.701.5367.43.0-2.0397.83.2-2.5408.33.4-3.0418.63.7-PD=(V12/2g)自由面積=孔面積/(a x b)风管设计实例风管之设计方法有：减速法(Relocity reduction)、定阻法(Equal Friction)、静压重获法(Static pressure regain,SPR)等三种，减速法设计时较难获得准确的答案，故较少人采用。目前仅介绍定阻法。工厂之风管布置图为例。经过风机之后，总风量为18000m3/h，经过A点后分出两条管路，主管维持10,800 m3
18、/h，支管则为7,200 m3/h。共有B、C、D、E、F等五个点出口，每个出口之风量为3,600 m3/h。(1)决定风速：由表6.1中先选定风量标准。就工厂之环境而言，其标准风速为6-9m/s。兹以最大值9m/s作为此次设计之风管风速。(2)主管部份之损失：在18,000 m3/h之风量下，若以风速9m/s为基准，由图6.1可知，主管之损失率每米为0.092mmAq，设本例以0.1 mmAq/m为损失标准。(3)求ZA间之直径：Q=18,000 m3/h，R=0.1 mmAq/m时，覆由图6.1得其直径为83cm，修正后其风速变为9.3 m/s，应属合理之范围内。(4)直径83 cm为圆管
19、，但风管仍以矩形管为多，若换算为矩形管，则可由表6.13b中查出接近于76x76之尺寸。若以此为主风管之口径，则风速将变为8.7 m/s，更适合标准范围。(5)重复第(3)及第(4)项，可以求出AB、BE、CD、AE、EF等区段之直径、矩形尺寸及其相对应之风速(如表6.14)。在ZD间，A处之分岐管及CD间之90度弯管，均会产生损失。A处之详细结构如图6.6。风管系统设计之数据區域長度 m風量 m3/h計算之直徑 cm查表之矩形尺寸cm a x b覆算之風速 m/sZA2018,0008376 x768.7AB510,8006864 x 607.8BC107,2005854 x 527.1CD
20、203,6004440 x 406.3AE157,2005854 x 526.9EF103,6004440 x 406.3分岐管之设计空气由A处流向BC方向时，其阻力可以不计。CD间之弯管则由第1例可以先查出H/W=1.0，r/W=1.5(假设值)时，其L/W=4.5。故等效长度应为L=4.5 x 0.40=1.8 m故ZD间之风管总长度应为：(5+10+10+10)+1.8=36.8 m己知 R=0.1 mmAq/m，故其阻力应为：0.10/m x 36.8 m=3.7 mmAq (AD部份)(7)AEF部份：AEF部份由A处之分岐管、AE间之90度弯管及直管长度。由第15例可以求得：=(a
21、/b)0.25(V3/V1)=(6.9/31)0.25(8.7/8.7)=1.26 =0.65PT=0.65 x(8.7/4.05)2=3.0 mmAq故AEF间之直管及曲管合并，其压损失为：(10+5+10+4.5 x 0.54)x 0.10=2.75mmAqAEF之总阻力为 3.0+2.75=5.75 mmAq(8)由(6)与(7)之结果得知：AF之阻力损失大于AD，所以采用AF之阻力值计算。AF再加上ZA间之阻力损失2.0mm，即等于全部风管阻力为7.75 mmAq(约7.8mm)。(9)风管外尚需加入空气过滤器10mmAq及出风口之压损5 mmAq，故全部送风系统之损失为：PT=7.8+10+5=22.8 mmAq(10)但风机之选择大多按静压计算。送风机之排出口风速为11m/s，则所需之静压为：PS=PT (V/4.03)2=22.8 (11/4.03)2=15.4 mmAq(11)为求得整套风管系统之压力平衡，使风量能得以平均分配各地，部份分岐管内应安装风量调节器，以期取得此项平衡效果。?(12)以上值并未包括缩小管部份之损失。读者可以自行将这部份考虑在内，以求得更为周全。
