风管的设计有哪些方面的考虑!

风管的设计，除了需要考虑用途以外，还需要针对摩擦阻力和局部阻力做对应的措施。摩擦阻力会降低风管的排风量，而且对于流动的空气会产生粘滞性，而局部阻力则会影响到空气流速大小，并产生涡流，造成较集中式的能量损失。

一、 摩擦阻力

根据流体力学原理，空气在横断面形状不变的管道内流动时的摩擦阻力按下式计算：

ΔPm=λν2ρl/8Rs

对于圆形风管，摩擦阻力计算公式可改写为：

ΔPm=λν2ρl/2D

圆形风管单位长度的摩擦阻力（比摩阻）为：

Rs=λν2ρ/2D

以上各式中

λ――――摩擦阻力系数

ν――――风管内空气的平均流速，m/s;

ρ――――空气的密度，Kg/m3;

l ――――风管长度，m

Rs――――风管的水力半径，m;

Rs=f/P f――――管道中充满流体部分的横断面积，m2；

P――――湿周，在通风、空调系统中既为风管的周长，m；

D――――圆形风管直径，m。

矩形风管的摩擦阻力计算

我们日常用的风阻线图是根据圆形风管得出的，为利用该图进行矩形风管计算，需先把矩形风管断面尺寸折算成相当的圆形风管直径，即折算成当量直径。再由此求得矩形风管的单位长度摩擦阻力。当量直径有流速当量直径和流量当量直径两种；

流速当量直径：Dv=2ab/（a+b）

流量当量直径：DL=1.3（ab）0.625/（a+b）0.25

在利用风阻线图计算是，应注意其对应关系：采用流速当量直径时，必须用矩形 中的空气流速去查出阻力；采用流量当量直径时，必须用矩形风管中的空气流量去查出阻力。

二、局部阻力

当空气流动断面变化的管件（如各种变径管、风管进出口、阀门）、流向变化的管件（弯头）流量变化的管件（如三通、四通、风管的侧面送、排风口）都会产生局部阻力。

局部阻力按下式计算：

Z=ξν2ρ/2

ξ――――局部阻力系数。 局部阻力在通风、空调系统中占有较大的比例，在设计时应加以注意，为了减小局部阻力，通常采用以下措施：

1. 弯头 布置管道时，应尽量取直线，减少弯头。圆形风管弯头的曲率半径一般应大于（1——2）倍管径；矩形风管弯头断面的长宽比愈大，阻力愈小；矩形直角弯头，应在其中设导流片。

2. 三通 三通内流速不同的两股气流汇合时的碰撞，以及气流速度改变时形成的涡流是造成局部 阻力的原因。为了减小三通的局部阻力，应注意支管和干管的连接，减小其夹角；还应尽量使支管和干管内的流速保持相等。

在管道设计时应注意以下几点：

1. 渐扩管和渐缩管中心角最好是在8——15o。

2. 三通的直管阻力与支管阻力要分别计算。

3. 尽量降低出风口的流速。

常见弯头的局部阻力：

分流三通：9——24 Pa

矩形送出三通：6——16Pa

渐缩管：6——12Pa

乙字弯：50——198Pa

例：有一表面光滑的砖砌风管（粗糙度K=3mm），断面尺寸为500*400mm，流量L=1m3/s（3600m3/h），求单位长度摩擦阻力。

解：矩形风管内空气流速：v=1/（0.5*0.4）=5m/s

矩形风管的流速当量直径：Dv=2ab/（a+b）=2*500*400/（500+400）=444mm

根据v=5m/s、Dv=444mm由附录6（通风管单位长度摩擦阻力线算图）查得Rmo=0.62Pa/m

粗糙度修正系数 Kr=（Kv）^0.25=（3*5）^0.25=1.96

则该风管单位长度摩擦阻力 Rm=1.96*0.62=1.22Pa/m