1、管道的阻力計算 風管內空氣流動的阻力有兩種，一種是由于空氣本身的粘滯性及其與管壁間的摩擦而產生的沿程能量損失，稱為摩擦阻力或沿程阻力；另一種是空氣流經風管中的管件及設備時，由于流速的大小和方向變化以及產生渦流造成比較集中的能量損失，稱為局部阻力。通常直管中以摩擦阻力為主，而彎管以局部阻力阻力為主（圖6-1-1）。 圖6-1-1  直管與彎管（一）摩擦阻力1圓形管道摩擦阻力的計算根據流體力學原理，空氣在橫斷面形狀不變的管道內流動時的摩擦阻力按下式計算：          

2、60;               （6-1-1）對于圓形風管，摩擦阻力計算公式可改為：                               （6-1-2）圓形風管單位長度

3、的摩擦阻力（又稱比摩阻）為：                            （6-1-3）以上各式中摩擦阻力系數；v風秘內空氣的平均流速，m/s；空氣的密度，kg/m3；l風管長度，m；Rs風管的水力半徑，m；f管道中充滿流體部分的橫斷面積，m2；P濕周，在通風、空調系統中即為風管的周長，m；D圓形風管直徑，m。摩擦阻力系數與空氣

4、在風管內的流動狀態和風管管壁的粗糙度有關。在通風和空調系統中，薄鋼板風管的空氣流動狀態大多數屬于紊流光滑區到粗糙區之間的過渡區。通常，高速風管的流動狀態也處于過渡區。只有流速很高、表面粗糙的磚、混凝土風管流動狀態才屬于粗糙區。計算過渡區摩擦阻力系數的公式很多，下面列出的公式適用范圍較大，在目前得到較廣泛的采用：                （6-1-4）式中  K風管內壁粗糙度，mm；D風管直徑，mm。進行通風管道的設計時，為了避免煩

5、瑣的計算，可根據公式（6-1-3）和（6-1-4）制成各種形式的計算表或線解圖，供計算管道阻力時使用。只要已知流量、管徑、流速、阻力四個參數中的任意兩個，即可利用線解圖求得其余的兩個參數。線解圖是按過渡區的值，在壓力B0=101.3kPa、溫度t0=20、寬氣密度0=1.204kg/m3、運動粘度v0=15.06×106m2/s、管壁粗糙度K=0.15mm、圓形風管等條件下得出的。當實際使用條件下上述條件不相符時，應進行修正。（1）密度和粘度的修正           

6、60;   （6-1-5）式中  Rm實際的單位長度摩擦阻力，Pa/m；Rmo圖上查出的單位長度摩擦阻力，Pa/m；實際的空氣密度，kg/m3；v實際的空氣運動粘度，m2/s。（2）空氣溫度和大氣壓力的修正                         （6-1-6）式中  Kt溫度修正系數。KB大氣壓力修正系數。 

7、                               （6-1-7）式中   t實際的空氣溫度，。               &#

8、160;           （6-1-8）式中   B實際的大氣壓力，kPa。（3）管壁粗糙度的修正在通風空調工程中，常采用不同材料制作風管，各種材料的粗糙度K見表6-1-1。當風管管壁的粗糙度K0.15mm時，可按下式修正。Rm=KrRmo       Pa/m             

9、0;         （6-1-9）Kr=（Kv）0.25                              （6-1-10）式中  Kr管壁粗糙度修正系數；K管壁粗糙度，mm；v管內空氣流速，m/s。表6-1-1

10、0; 各種材料的粗糙度K風管材料粗糙度（mm）薄鋼板或鍍鋅薄鋼板0.150.18塑料板0.010.05礦渣石膏板1.0礦渣混凝土板1.5膠合板1.0磚砌體36混凝土13木板0.21.02矩形風管的摩擦阻力計算上述計算是按圓形風管得出的，要進行矩形風管計算，需先把矩形風管斷面尺寸折算成相當的圓形風管直徑，即折算成當量直徑。再由此求得矩形風管的單位長度摩擦阻力。所謂“當量直徑”，就是與矩形風管有相同單位長度摩擦阻力的圓形風管直徑，它有流速當量直徑和流量當量直徑兩種。（1）流速當量直徑假設某一圓形風管中的空氣流速與矩形風管中的空氣流速相等，并且兩者的單位長度摩擦阻力也相等，則該圓風管的直徑就稱為此矩

11、形風管的流速當量直徑，以Dv表示。根據這一定義，從公式（6-1-1）可以看出，圓形風管和矩形風管的水力半徑必須相等。圓形風管的水力半徑矩形風管的水力半徑令則                       （6-1-11）Dv稱為邊長為a×b的矩形風管的流速當量直徑。（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的空氣流量相等，并且單位長度摩擦阻力也相等，則該圓形

12、風管的直徑就稱為此矩形風管的流量當量直徑，以DL表示。根據推導，流量當量直徑可近似按下式計算。                            （6-1-12）必須指出，利用當量直徑求矩形風管的阻力，要注意其對應關系：采用流速當量直徑時，必須用矩形風管中的空氣流速去查出阻力；采用流量當量直徑時，必須用矩形風管中的空氣流量去

13、查出阻力。用兩種方法求得的矩形風管單位長度摩擦阻力是相等的。3摩擦阻力的轉換計算式    在實際設計計算中, 一般將上述摩擦阻力計算式作一定的變換, 使其變為更直觀的表達式. 目前有如下兩種變換方式:    (1) 比摩阻法令       稱Rm為比摩阻，Pa/m，其意義是單位長度管道的摩擦阻力。這樣摩擦阻力計算式則變換成下列表達式：             

14、0;              （6-1-13）    為了便于工程設計計算, 人們對Rm的確定已作出了線解圖, 設計時只需根據管內風量、管徑和管壁粗糙度由線解圖上即可查出Rm值, 這樣就很容易由上式算出摩擦阻力。(2) 綜合摩擦阻力系數法管內風速，L為管內風量，f為管道斷面積。將代入摩擦阻力計算式：后, 令          

15、           則摩擦阻力計算式變換為下列表達式：                               （6-1-14）    稱Km為綜合摩擦阻力系數, N

16、3;S2/m8。   采用  計算式更便于管道系統的分析及風機的選擇，因此，在管網系統運行分析與調節計算時，多采用該計算式。（二）局部阻力的計算當空氣流過斷面變化的管件（如各種變徑管、風管進出口、閥門）、流向 變化的管件（彎頭）和流量變化的管件（如三通、四通、風管的側面送、排風口）都會產生局部阻力。局部阻力按下式計算                     

17、           （6-1-15）式中  局部阻力系數。局部阻力系數一般用實驗方法確定。實驗時先測出管件前后的全壓差（即局部阻力Z），再除以與速度v相應的動壓，求得局部阻力系數值。有的還整理成經驗公式。計算局部阻力時，必須注意值所對應的氣流速度。由于通風、空調系統中空氣的流動都處于自模區，局部阻力系數只取決于管件的形狀，一般不考慮相對粗糙度和雷諾數的影響。局部阻力在通風、空調系統中占有較大比例，在設計時應加以注意，為了減小局部阻力，通常采取以下措施：(1) 避免風管斷面的突然變化。(2) 減

18、少風管的轉彎數量, 盡可能增大轉彎半徑。 圖6-1-2 管道彎頭如圖6-1-2。布置管道時，應盡量以直線，減少彎頭。圓形風管彎頭的曲率半徑一般大于（12）倍管徑；矩形風管彎頭斷面的長度比（B/A）愈大，阻力愈小。在民用建筑中，常采用矩形直角彎頭，應在其中設導流片。（3）三通匯流要防止出現引射現象, 盡可能做到各分支管內流速相等. 分支管道中心線夾角要盡可能小, 一般要求不大于30°。如圖6-1-3。三通內流速不同的兩股氣流匯合時的碰撞，以及氣流速度改變時形成渦流是造成局部阻力的原因。兩股氣流在匯合過程中的能量損失一般是不相同的，它們的局部阻力應分別計算。合流三通內直管的氣流速度大于支管的氣流速度時，會發生直管氣流引射支管氣流的作用，即流速大的直管氣流失去能量，流速小的支管氣流得到能量，因而支管的局部阻力有時出現負值。同理，直管的局部阻力有時也會出現負值。但是，不可能同時為負值。必須指出，引射過程會有能量損失，為了減小三通的局部阻力，應