风管管件损失计算课件

按一下以编辑母片标题样式,按一下以编辑母片,第二层,第三层,第四层,第五层,*,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,3.5,4.0,5.0,4.5,5.0,7.0,风机排气口,5-8,6.5-10,8-12,8.5,7.5-11,8.5-14,主风管,3.5-4.5,5-6.5,6-9,4-6,5.5-8,6.5-11,支风管,3,3-4.5,4-5,3.5-5,4-6.5,5-9,垂直支管,(,上行,),2.5,3-3.5,4,3.25-4,4-6,5-8,过滤器,1.25,1.5,1.5,1.5,1.75,1.75,加热器,2.25,2.5,3.0,2.5,3.0,3.5,洗气室,2.5,2.5,2.5,2.5,2.5,2.5,高速风管内之风速标准,风量,m3/h,最大风速,m3/s,5,000-10,000,12.5,10,000-17,000,17.5,17,000-25,000,20,25,000-40,000,22.5,40,000-70,000,25,70,000-100,000,30,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,mm,150-500,510-750,760-1,000,1,010-1,250, 1,260,铁板厚度,mm,0.5,0.6,0.8,1.0,1.2,铁板号数,26,24,22,20,18,圆形高速风管使用之铁板标准,管径,mm,760,铁板厚度,mm,0.6,0.8,0.9,1.2,铁板号数,24,22,20,18,矩形低速风管使用之铁板标准,尺寸,mm,150-300,310-750,760-1,500,1,510-2,250, 2,260,铁板厚度,mm,0.5,0.6,0.8,1.0,1.2,铁板号数,26,24,22,20,18,矩形高速风管使用之铁板标准,尺寸,mm, 450,460-1,200,1,210-2,250,铁板厚度,mm,0.8,1.0,1.2,铁板号数,22,20,18,矩形低速风管使用之铝板标准,尺寸,mm, 300,330-750,780-1,370,1,400-2,140,2,160-2,450,铁板厚度,mm,0.51,0.63,0.81,1.02,1.3,铁板号数,26,24,22,20,18,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,m,0.5,25,x 25 x 3,3.6,0.6,25,x 25 x 3,3.6,0.8,30,x 30 x 3,2.7,1.0,40,x 40 x 3,1.8,1.2,40,x 40 x 5,1.8,圆形风管之吊架标准,管径,mm,束铁,吊杆,(,铁,) mm,最大间隔,m, 1,510,30,x 3,30,x 3,或,12.0,3.0,矩形风管之支,(,吊,),架标准,铁板厚度,mm,吊架,(,铁,),支架,(,铁,),横撑,mm,吊杆,mm,最大间隔,m,撑架,mm,最大间隔,m,0.5,25,x 25 x 3,9,3.0,25,x 25 x 3,3.6,0.6,25,x 25 x 3,9,3.0,25,x 25 x 3,3.6,0.8,30,x 30 x 3,9,3.0,30,x 30 x 3,3.6,1.0,40,x 40 x 3,9,3.0,40,x 40 x 3,3.6,1.2,40,x 40 x 5,9,3.0,40,x 40 x 5,3.6,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：,P,T,= P,L,+ P,D,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：,P,v,= V,2,/2g x,= V,2,/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,P,L,=,x,x,d,2,g,L,-,V,2,-,=0.0055 1 + ( 20,000),+,),1/3,d,R,-,10,6,-,Q =,x d,2,x V x 3,600,4,-,P,L,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/m3,Q,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 ,-(6.4),(,a + b ),1/4,(,a b ),5/8,a,、,b,分别为矩形风管之宽与高。其值亦可利用圆形面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：,P,D,=,x,x,=,x (,),2,-(6.5),2,g,4.03,V,2,-,V,-,P,D,局部元件之之損失,mmAq,局部阻力係數,V,管路風速,m/s,流體之密度,kg/m,3,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：,P,D,=,x,=,x,x,2,g,d,2,g,V,2,-,L,-,V,2,-,等效长度与直径之比,=,d,L,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,(90,度,),H/W,r/W=0.5,0.75,1.0,1.5,0.25,L/W=25,12,7,3.5,0.5,33,16,9,4,1.0,45,19,11,4.5,4.0,90,35,17,6,P,D,=,(L/W) (V,2,/2g),矩形角管,(90,度,),H/W,L/W,0.25,25,0.5,49,1.0,75,4.0,110,P,D,=,(L/W) (V,2,/2g),矩形弯管,(,整流片,),R/W,R1/W,R2/W,0.5,0.2,0.4,0.45,0.75,0.4,0.7,0.12,1.0,0.7,1.0,0.10,1.5,1.3,1.6,0.15,P,D,=, (V,2,/2g),矩形弯管附小型整流片,整流片形狀,A.,單片型,0.35,B.,流線型,0.10,P,D,=, (V,2,/2g),圆型弯管,R/d,L/d,0.75,23,1.0,17,1.5,12,2.0,10,P,D,=,(L/d) (V,2,/2g),圆形管接制弯管,R/d,0.5,1.0,1.5,2.0,二段,L/d=65,65,65,65,三段,49,21,17,17,四段,19,14,12,五段,17,12,9.7,P,D,=,(L/d) (V,2,/2g),急扩大管,A,1,/A,2,0.1,0.2,0.4,0.6,0.8,0.81,0.64,0.36,0.16,0.04,P,D,=, (V,2,/2g),急缩小管,A,2,/A,1,0.1,0.2,0.4,0.6,0.34,0.32,0.25,0.16,P,D,=, (V,2,/2g),渐大管,5,10,20,30,40,0.17,0.28,0.45,0.59,0.73,P,D,=, (V,2,/2g) x (v,1,-v,2,),2,渐小管,30,45,60,0.02,0.04,0.07,P,D,=, (V,2,2,/2g),变形,14=0.15,圆形管三通管,直通管部份(1-2),V,2,/V,1,0.3,0.5,0.8,0.9,0.09,0.075,0.03,0,P,D,=, (V,1,2,/2g),分岐管部份(1-3),V,3,/V,1,0.2,0.4,0.6,0.8,1.0,1.2,28.0,7.50,3.7,2.4,1.8,1.5,P,D,=, (V,3,2,/2g),圆形管三通管,(,支管钳形缩小,),直通管部份(1-2),V,2,/V,1,0.3,0.5,0.8,0.9,0.09,0.075,0.03,0,P,D,=, (V,1,2,/2g),分岐管部份(1-3),V3/V1,0.6,0.8,1.0,1.2,1.96,1.27,0.970.50,0.37,P,D,=, (V,3,2,/2g),分流(支斜管) 45度角,直通管部份(1-2), =0.05-0.06,P,D,=, (V,1,2,/2g),分岐管部份(1-3),V,3,/V,1,0.4,0.6,0.8,1.0,1.2,A,1,/A,3,=1,3.2,1.02,0.52,0.47,-,3.0,3.7,1.4,0.75,0.51,0.42,8.2,-,-,0.79,0.57,0.47,P,D,=, (V,3,2,/2g),矩形风管分岐管,直通管(1-2),V,2,/V,1,1.0,時，,=0.46-1.24+0.93,2,=(V,2,/V,1,) x (a/b),1/4,P,D,=, (V,1,2,/2g),分岐管(1-3),0.25,0.5,0.75,1.0,1.25,1,0.3,0.2,0.3,0.4,0.65,=(V,3,/V,1,) x (a/b),1/4,P,D,=, (V,3,2,/2g),矩形风管合流,直通管(1-3),V,2,/V,1,0.4,0.6,0.8,1.0,1.2,1.5,A,1,/A,2,=0.75,-1.2,-0.3,0.35,0.8,1.1,-,0.67,-1.7,-0.9,-0.3,0.1,0.45,0.7,0.60,-2.1,-1.3,-0.8,-0.4,0.1,0.2,P,D,=, (V,1,2,/2g),合流管(2-3),V,2,/V,3,0.4,0.6,0.8,1.0,1.2,1.5,-1.30,-0.90,-0.5,0.1,0.55,1.4,P,D,=, (V,3,2,/2g),金属网,線徑,mm,0.27,0.27,0.66,0.72,1.56,1.72,間隔,mm,1.67,2.08,3.57,5.0,11.1,16.7,開口比%,70,76,67,74,72,81,0.80,0.70,0.70,0.65,0.51,0.50,P,D,=, (V,2,/2g),V,為通過網面時之風速,管内气孔,A,2,/A,1,0.2,0.4,0.6,0.8,1.0,47.8,7.8,1.80,0.29,0,P,D,=, (V,2,/2g),管出口,(,渐扩大形,),A,2,/A,1,=10,20,30,40,0.7,=0.64,0.72,0.79,0.86,0.6,0.55,0.64,0.74,0.83,0.5,0.48,0.58,0.70,0.79,0.4,0.40,0.53,0.65,0.76,0.3,0.34,0.48,0.62,0.73,P,D,=, (V,1,2,/2g),多孔型出风口,自由面積比,V,0.2,0.4,0.6,0.8,0.5,30,6.0,2.3,0,1.0,33,6.8,2.7,0,1.5,36,7.4,3.0,-,2.0,39,7.8,3.2,-,2.5,40,8.3,3.4,-,3.0,41,8.6,3.7,-,P,D,=, (V,1,2,/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/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，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 ,m,3,/h,計算之直徑 ,cm,查表之矩形尺寸,cm a x b,覆算之,風速 ,m/s,ZA,20,18,000,83,76,x76,8.7,AB,5,10,800,68,64,x 60,7.8,BC,10,7,200,58,54,x 52,7.1,CD,20,3,600,44,40,x 40,6.3,AE,15,7,200,58,54,x 52,6.9,EF,10,3,600,44,40,x 40,6.3,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/b)0.25(V3/V1) =(6.9/31)0.25(8.7/8.7) =1.26 =0.65,PT =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 = 2.75mmAq,AEF,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：,P,T,= 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：,P,S,= P,T, ( 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。,