管道阻力的基本计算方法
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给排水系统的管道阻力与流量计算给排水系统是建筑物中不可或缺的一部分,其正常运行依赖于合理的管道设计和准确的管道阻力与流量计算。
本文将介绍给排水系统中管道阻力与流量的计算方法,帮助读者了解如何进行相关设计与计算。
管道阻力计算管道阻力是指液体在管道中运动时所受到的阻碍力,对给排水系统的正常运行有重要影响。
管道阻力的计算可以通过以下公式进行:Hf = f * (L / D) * (v^2 / 2g)其中,Hf表示管道阻力,f表示摩阻系数,L表示管道长度,D表示管道内径,v表示液体流速,g表示重力加速度。
摩阻系数f是在给排水系统设计中常见的一个参数,其值可以根据不同管道材料和液体性质进行选择。
一般情况下,可通过查询相关文献或规范手册来获取合适的摩阻系数值。
液体流速v可以通过流量计算所得。
在给排水系统设计中,流量是一个重要的参数,可通过以下公式计算:Q = A * v其中,Q表示流量,A表示管道的截面积,v表示液体流速。
通过计算得到的流量可以用于管道阻力的计算。
管道流量计算给排水系统中,流量计算是设计过程中的重要环节,它直接影响管道的尺寸和性能。
可以使用以下几种方法进行管道流量的计算:1. 使用经验公式对于给排水系统中的常见管道,可以使用一些经验公式来进行流量估算。
一种常用的经验公式是曼宁公式,如下所示:Q = (1 / n) * A * R^(2/3) * S^(1/2)其中,Q表示流量,n表示曼宁粗糙系数,A表示管道的截面积,R表示管道的水力半径,S表示水流坡度。
2. 使用公式计算除了经验公式外,也可以使用一些计算公式进行流量的准确计算。
一种常用的计算公式是瑞诺数公式,如下所示:Q = C * A * v其中,Q表示流量,C表示瑞诺系数,A表示管道的截面积,v表示液体流速。
对于不同类型的管道,可以根据具体情况选择合适的计算公式。
在一些特殊情况下,可能需要考虑更多的因素,如压力损失、摩阻系数的变化等。
给排水系统的管道阻力与流量计算是一个复杂而关键的设计环节。
管道阻力损失计算公式
管道阻力损失是流体在管道中经历的机械能损失,由其内的摩擦力,压力损失和间断损失组成。
管道阻力损失的计算公式是:
ΔP = L × 0.109 × (V²/ D4) × (f / 2g)
ΔP:管道阻力损失,单位是KPa;
L:管道总长度,单位是m;
V:流体流速,单位是m/s;
D:管道内径,单位是m;
f:管道内摩擦系数;
2g:重力加速度,一般把2g定为9.8。
管道阻力损失计算公式可以帮助我们计算管道中流体的机械能损失,从而更好地控制管道的设计和运行。
管道阻力损失的计算公式可以用于计算水管、汽油管、空气管、蒸汽管等各种流体的阻力损失。
例如,可以用来计算水管中水流的阻力损失,计算公式如下:
ΔP = L × 0.109 × (V²/ D4) × (0.02 / 2g)
ΔP:管道阻力损失,单位是KPa;
L:管道总长度,单位是m;
V:水流流速,单位是m/s;
D:管道内径,单位是m;
0.02:水流的摩擦系数;
2g:重力加速度,一般把2g定为9.8。
通过计算管道的阻力损失,我们可以更好地控制管道的运行,从而更有效地利用管道的资源。
管道阻力损失的计算公式实际上是一种能量守恒定律,它也可以用于分析水力学系统中流体的流动特性,从而发现和解决流体流动中的问题。
总之,管道阻力损失计算公式是一个非常有用的工具,可以帮助我们计算管道中流体的机械能损失,更好地控制管道的设计和运行。
水管阻力计算公式是流体动力学中一个重要的概念,用于计算水管中的阻力损失。
在给定的水流速和管道条件下,通过这个公式可以精确地计算出水头损失,从而为水力设计提供依据。
在计算水管阻力时,我们需要考虑两种类型的阻力:沿程阻力和局部阻力。
沿程阻力是由于水流在管道中流动时,受到管壁的摩擦和黏滞力的作用而产生的阻力。
这种阻力与管道的长度、直径、流速、水的密度和黏滞性等因素有关。
局部阻力则是指水流在通过管道中的各种管件、阀门、弯头等局部障碍物时所产生的阻力。
这种阻力与局部障碍物的形状、尺寸、水流方向改变的程度等因素有关。
沿程阻力的计算公式是R=λ/D*(ν^2*γ/2g),其中ν表示流速,λ表示阻力系数,γ表示密度,D表示管道直径,P表示压力,R表示沿程摩擦阻力。
这个公式是经过严格的理论推导和实验验证得出的,它可以比较精确地计算出给定条件下水流的沿程阻力。
局部阻力的计算公式是ΔP=λ*v^2/(2*g),其中ΔP表示局部阻力,λ表示局部阻力系数,v表示水管水流速,g表示重力加速度。
这个公式也可以通过理论推导和实验验证得出,用于计算水流通过局部障碍物时的阻力损失。
在进行水力设计时,我们需要考虑水管的总阻力损失。
总阻力损失的计算公式是h(Pa)=R*l+∑ΔP*A,其中R表示单位管长直管段的沿程阻力(简称比摩阻),l表示直管段长度,A表示管段截面积。
通过这个公式,我们可以根据具体的水管长度、直径、流速和水质条件等参数,计算出总的水头损失,从而为水力设计提供依据。
在进行水力设计时,我们还需要考虑其他因素对水流阻力的影响。
例如,水质条件对水流的黏滞性和阻力系数有一定的影响;管道材料和粗糙度也会影响水流的阻力;此外,管道中的弯头、阀门等局部障碍物的数量和类型也会影响水流的局部阻力。
因此,在计算水管阻力时,需要综合考虑各种因素,以获得更加准确的结果。
综上所述,水管阻力计算公式是水力设计中一个重要的概念,它可以帮助我们精确地计算出水头损失,从而为水力设计提供依据。
除尘管道阻力平衡计算公式
总阻力 = 管道阻力 + 弯头阻力 + 风机阻力。
1. 管道阻力计算公式:
管道阻力= (ΣΔP × L) / (ρ × A × v^2)。
其中,ΣΔP为管道长度为L时的阻力系数总和,ρ为气体
密度,A为管道横截面积,v为气体流速。
2. 弯头阻力计算公式:
弯头阻力= K × (v^2/2g)。
其中,K为弯头阻力系数,v为气体流速,g为重力加速度。
3. 风机阻力计算公式:
风机阻力= (P × Q) / (ρ × 3600 × η)。
其中,P为风机压力,Q为风机流量,ρ为气体密度,η为风机总效率。
在实际应用中,以上公式可以根据具体情况进行调整和修正,例如考虑管道壁面粗糙度、局部阻力、气体温度等因素。
另外,还需要根据具体工程情况选择合适的单位,并注意公式中各参数的取值范围和意义,确保计算结果的准确性和可靠性。
通风工程管道阻力计算通风工程中的管道阻力计算是重要的一项工作,它直接关系到系统的通风效果和节能效果。
本文将详细介绍通风工程中的管道阻力计算方法及其影响因素。
一、管道阻力计算方法:通风系统中的管道阻力是指空气在管道中流动时所遇到的阻力。
通常采用以下公式计算:ΔP=K×L×ρ×(V/3600)^2(1)其中,ΔP为管道阻力(Pa),K为阻力系数(Pa/m),L为管道长度(m),ρ为空气密度(kg/m³),V为风量(m³/h)。
阻力系数K是根据流量速度(m/s)和管道直径(m)来计算的。
对于圆形截面的管道,可以使用以下公式计算:K=(0.51+0.002D)×(V/D)^2(2)其中,D为管道直径(m),V为流量速度(m/s)。
二、影响因素:1.管道材质:不同材质的管道具有不同的内表面粗糙度,粗糙度越大,摩擦阻力越大,导致管道阻力增加。
2.管道长度:管道长度越长,空气流动经过的阻力表面越多,阻力增加。
3.管道直径:管道直径越大,流通面积越大,阻力减小。
4.管道弯头和弯管:弯头和弯管的存在会增加管道的阻力,尤其是对空气流动有较大影响的90度弯头。
5.风量:风量越大,管道阻力越大。
三、实际计算:1.根据风量和设计条件选择管道直径。
2.根据管道直径计算阻力系数K。
3.根据管道直径和长度计算总阻力。
4.根据管道阻力和所需风压,判断所选管道是否满足要求。
5.根据需要,可以进行多次迭代计算,直到找到满足要求的管道尺寸。
四、优化策略:1.尽量选择材质光滑、粗糙度低的管道,以减小阻力。
2.在管道设计中尽量减少弯头和弯管的使用,或者采取流线型弯头,以减小阻力。
3.如果风量较大,可以考虑分段设计,通过增加出风口数量来减小单个风口的风量,从而减小管道阻力。
4.在实际计算中可根据实验数据进行修正,以提高计算精度。
总结:通风工程中的管道阻力计算是一个复杂的过程,需要综合考虑管道材质、直径、长度、弯头等因素,并进行科学合理的计算和优化。
暖通系统管道阻力计算暖通系统管道阻力是指流体在管道中运动时所遇到的阻碍,该阻碍取决于管道的几何形状、内壁粗糙度以及流体的流动速度等因素。
管道阻力计算是设计和优化暖通系统的重要一环,合理估计管道阻力可以帮助确定合适的管道尺寸和泵的功率,以保证系统运行稳定且能耗低。
管道阻力的计算通常有两种方法:经验公式法和修正阻力系数法。
1.经验公式法:经验公式法是通过已有的实验数据和理论研究得出的不同管道类型的阻力计算公式。
这些公式通常是经过大量试验和比较验证得出的,适用于一定范围内的具体情况。
常见的经验公式有:Darcy-Weisbach公式、Chézy公式、Manning公式等。
以Darcy-Weisbach公式为例,其计算公式为:Hf=f*(L/D)*(V^2/2g),其中,Hf为管道阻力(Pa),f为阻力系数,L为管道长度(m),D 为管道直径(m),V为流速(m/s),g为重力加速度(m/s^2)。
2.修正阻力系数法:修正阻力系数法通常通过实验和计算得到,相对于经验公式法,其精度更高。
该方法将管道阻力计算分为局部阻力和整体阻力两部分。
局部阻力主要是指管道弯头、三通、放大收缩、扩大变径等构件引起的阻力,通常使用修正阻力系数进行计算;整体阻力主要是指管道直线段的阻力,通常使用经验公式法进行计算。
在计算管道阻力时,还需要考虑何种流体流动,是属于层流或者湍流。
层流流动是指流速低、流体粘性大、流线无交叉的流动状态;湍流流动是指流速高、流体粘性小、流线交叉的流动状态。
不同流动状态下,管道阻力计算公式也不同,一般通过雷诺数(Re)判断。
当Re<2000时,流动属于层流状态,可使用层流管道阻力计算公式;当2000<Re<4000时,流动处于过渡状态,可使用过渡区阻力计算公式;当Re>4000时,流动属于湍流状态,可使用湍流管道阻力计算公式。
综上所述,暖通系统管道阻力计算需要考虑管道的几何形状、内壁粗糙度、流体流动状态等因素,并结合经验公式法和修正阻力系数法进行计算。
管道阻力计算公式在工程领域中,管道是一种常见的输送介质(如水、气体、油等)的设备。
在管道输送过程中,管道阻力是一个重要的参数,它影响着流体的流动速度、压力损失以及能耗等方面。
因此,对于管道阻力的计算和分析是非常重要的。
管道阻力的计算公式是工程领域中的一个基础知识点,它可以帮助工程师们准确地预测管道输送过程中的阻力大小,从而指导工程设计和运行。
本文将介绍管道阻力的计算公式及其应用。
一、管道阻力的定义。
管道阻力是指流体在管道内流动时受到的阻碍力,它是由于管道内壁的摩擦、管道弯头、管道收缩扩张等因素造成的。
管道阻力的大小与管道的材质、管道内壁的光滑度、流体的性质以及流体的流速等因素有关。
二、管道阻力的计算公式。
在工程领域中,一般使用达西-魏布努斯公式(Darcy-Weisbach equation)来计算管道阻力。
该公式的表达式如下:f = (λ L V^2) / (2g D)。
其中,f为单位长度管道的摩擦阻力系数,无量纲;λ为摩擦阻力系数,无量纲;L为管道长度,m;V为流体流速,m/s;g为重力加速度,m/s^2;D为管道直径,m。
在实际工程中,摩擦阻力系数λ的取值是一个复杂的问题,它受到多种因素的影响,包括管道内壁的光滑度、流体的性质、流速等。
一般来说,可以通过实验或者经验公式来确定摩擦阻力系数λ的取值。
三、管道阻力计算公式的应用。
管道阻力计算公式可以应用于多种工程问题中,例如管道的设计、管道的运行和维护等方面。
下面将分别介绍其应用。
1. 管道设计。
在进行管道设计时,需要根据输送介质的性质和流量要求来确定管道的直径和长度。
而管道阻力的计算公式可以帮助工程师们计算出管道在设计流量下的阻力大小,从而指导管道的选型和设计。
2. 管道运行。
在管道运行过程中,管道阻力会对流体的流动速度和压力损失产生影响。
因此,通过管道阻力的计算可以帮助工程师们了解管道的运行状况,及时发现问题并采取相应的措施。
3. 管道维护。
管路沿程阻力计算1.摩擦阻力:在流体流动中,由于流体与管道壁之间的摩擦力,使得流体流动速度逐渐减小,产生摩擦阻力。
根据代表性的达西-魏泽巴赫公式,可以计算流体在管道中的摩擦阻力。
ΔP=λ(L/D)(ρV^2/2)其中,ΔP为单位管长上的摩擦阻力损失,λ为摩擦系数,L为管道长度,D为管道直径,ρ为流体密度,V为流速。
2.沿程局部阻力:在管道流动中,由于管道内部存在一些特殊设计或结构,导致流体流动时发生局部阻力。
根据达西-魏泽巴赫公式,可以计算管道局部阻力。
ΔP=K(ρV^2/2)其中,ΔP为单位管长上的沿程局部阻力损失,K为局部阻力系数,ρ为流体密度,V为流速。
3.管道弯曲阻力:在管道中,当流体流过弯曲部分时,会受到弯曲的影响,产生较大的阻力。
根据经验公式,可以计算管道弯曲阻力。
ΔP=K(ρV^2/2)其中,ΔP为单位管长上的弯曲阻力损失,K为弯曲阻力系数,ρ为流体密度,V为流速。
这些阻力形式在实际管道中经常同时存在,因此需要综合考虑计算总阻力。
通常采用经验公式、实验数据或数值模拟等方法进行计算。
在实际工程中,一般可以通过试验或计算得到相应的阻力系数,并且根据阻力计算公式,结合流体参数,来计算管路沿程阻力。
在实际应用中,管路沿程阻力的计算是非常重要的,它影响到管道系统的工作效率和输送能力。
为了降低阻力损失,有效节约能源,可以采取以下措施:优化管道布局,减少管道弯曲和局部阻力;选择合适的管道材料和直径,减小摩擦阻力;采用流体增压、注入润滑剂等方法来减小摩擦阻力。
总之,管路沿程阻力的计算是管道工程中的一个重要环节,通过合理地计算和设计,可以提高管道系统的效率和安全性,降低能源消耗。
流体在管道中流动,其流动阻力包括有:(1)(1)直管阻力:流体流经直管段时,由于克服流体的粘滞性及与管内壁间的磨擦所产生的阻力。
它存在于沿流动方向的整个长度上,故也称沿程直管流动阻力。
记为。
(2)(2)局部阻力:流体流经异形管或管件(如阀门、弯头、三通等)时,由于流动发生骤然变化引起涡流所产生的能量损失。
它仅存在流体流动的某一局部范围办。
记为。
因此,柏努利方程中项应为:说明:流动阻力可用不同的方法表示,——1kg质量流体流动时所损失的机械能,单位为J/kg;——1N重量流体流动时所损失的机械能,单位为m;——1体积流体流动时所损失的机械能,单位为Pa或。
1. 1.直管段阻力(h fz)的计算流体流经直管段时,流动阻力可依下述公式计算:[J/kg]或 [m][pa]式中,——磨擦阻力系数; l——直管的长度(m); d——直管内直径(m);——流体密度;u——流体在直管段内的流速(m/s)2.局部阻力(h fJ)的计算局部阻力的计算可采用阻力系数法或当量长度法进行。
1)1)阻力系数法:将液体克服局部阻力所产生的能量损失折合为表示其动能若干倍的方法。
其计算表达式可写出为:[J/kg] (a)或[m] (b)[pa][pa] (c其中,称为局部阻力系数,通常由实验测定。
下面列举几种常用的局部阻力系数的求法。
*突然扩大与突然缩小管路由于直径改变而突然扩大或缩小,所产生的能量损失按(b)或(c)式计算。
式中的流速u均以小管的流速为准,局部阻力系数可根据小管与大管的截面积之比从管件与阀门当量长度共线图曲线上查得。
*进口与出口流体自容器进入管内,可看作很大的截面A1突然进入很小的截面A2,即A2 /A1约等于0。
根据突然扩大与突然缩小的局部阻力系数图的曲线(b),查出局部阻力系数=,这种损失常称为进口损失,相应的系数又称为进口阻力系数。
若管口圆滑或喇叭状,则局部阻力系数相应减少,约为~。
流体自管子进入容器或从管子直接排放到管外空间,可看作很小的截面A1突然进入很大的截面A2截面即,A1/A2约等于0 ,从突然扩大与突然缩小的局部阻力系数图中曲线(a)可以查出局部阻力系数=1,这种损失常称为出口损失,相应的阻力系数又称为出口阻力系数。
管道阻力的基本计算方法管道阻力是指液体在流动过程中受到的摩擦力和阻力,它是影响管道流量和压力损失的主要因素之一、管道阻力的基本计算方法包括经验公式法、实验法和数值模拟法。
1.经验公式法:经验公式法是根据实际操作经验总结出来的计算方法。
经验公式法包括达西-魏兹巴赫公式、普朗特公式等。
-达西-魏兹巴赫公式:达西-魏兹巴赫公式是最常用的计算管道阻力的经验公式之一,表示为:Rf=λ(L/D)(V^2/2g)其中,Rf是单位长度的管道阻力,λ是阻力系数,L是管道长度,D 是管道内径,V是流速,g是重力加速度。
-普朗特公式:普朗特公式是用于计算气体在管道中流动时的阻力的经验公式,表示为:Rf=λ(L/D)KρV^2其中,K是一修正系数,ρ是气体密度。
2.实验法:实验法是通过实验来测量管道阻力,并将实验结果用于计算。
实验法一般需要进行水力实验或风洞实验,根据实验结果建立经验公式。
-水力实验:水力实验是通过在实验室中建立一段具有标准尺寸的管道,在实验过程中测量流量、压力等参数,从而计算管道阻力。
-风洞实验:风洞实验是用于测量气体在管道中的阻力的方法。
通过在风洞中设置一段具有标准尺寸的管道,在实验过程中测量流动参数,计算管道阻力。
3.数值模拟法:数值模拟法是利用计算机进行流体力学计算,通过数值模拟管道内流体的运动和阻力分布,从而得到管道阻力。
数值模拟法精度较高,能够考虑更多的因素和复杂的条件。
数值模拟法可以利用有限元、有限差分、计算流体力学(CFD)等方法进行计算。
利用计算机软件,将管道的几何形状、边界条件、流体性质等参数输入模拟软件,通过求解流体动力学方程,得到流场图像、速度分布、压力分布等结果,从而计算出管道阻力。
总结起来,管道阻力的基本计算方法包括经验公式法、实验法和数值模拟法。
不同的计算方法适用于不同的情况,工程师可以根据具体需求选择合适的方法进行计算。
管道阻力计算空气在风管内的流动阻力有两种形式:一是由于空气本身的黏滞性以及空气与管壁间的摩擦所产生的阻力称为摩擦阻力;另一是空气流经管道中的管件时(如三通、弯头等),流速的大小和方向发生变化,由此产生的局部涡流所引起的阻力,称为局部阻力。
一、摩擦阻力根据流体力学原理,空气在管道内流动时,单位长度管道的摩擦阻力按下式计算:ρλ242v R R s m ⨯= (5—3) 式中 Rm ——单位长度摩擦阻力,Pa /m ;υ——风管内空气的平均流速,m /s ;ρ——空气的密度,kg /m 3;λ——摩擦阻力系数;Rs ——风管的水力半径,m 。
对圆形风管:4D R s =(5—4)式中 D ——风管直径,m 。
对矩形风管 )(2b a abR s += (5—5)式中 a ,b ——矩形风管的边长,m 。
因此,圆形风管的单位长度摩擦阻力ρλ22v D R m ⨯= (5—6) 摩擦阻力系数λ与空气在风管内的流动状态和风管内壁的粗糙度有关。
计算摩擦阻力系数的公式很多,美国、日本、德国的一些暖通手册和我国通用通风管道计算表中所采用的公式如下:)Re 51.27.3lg(21λλ+-=D K (5—7)式中 K ——风管内壁粗糙度,mm ;Re ——雷诺数。
υvd=Re (5—8)式中 υ——风管内空气流速,m /s ;d ——风管内径,m ;ν——运动黏度,m 2/s 。
在实际应用中,为了避免烦琐的计算,可制成各种形式的计算表或线解图。
图5—2是计算圆形钢板风管的线解图。
它是在气体压力B =101.3kPa 、温度t=20℃、管壁粗糙度K =0.15mm 等条件下得出的。
经核算,按此图查得的Rm 值与《全国通用通风管道计算表》查得的λ/d 值算出的Rm 值基本一致,其误差已可满足工程设计的需要。
只要已知风量、管径、流速、单位摩擦阻力4个参数中的任意两个,即可利用该图求得其余两个参数,计算很方便。
图5—2 圆形钢板风管计算线解图[例] 有一个10m 长薄钢板风管,已知风量L =2400m 3/h ,流速υ=16m /s ,管壁粗糙度K =0.15mm ,求该风管直径d 及风管摩擦阻力R 。
管道阻力计算空气在风管内的流动阻力有两种形式:一是由于空气本身的黏滞性以及空气与管壁间的摩擦所产生的阻力称为摩擦阻力;另一是空气流经管道中的管件时(如三通、弯头等),流速的大小和方向发生变化,由此产生的局部涡流所引起的阻力,称为局部阻力。
一、摩擦阻力根据流体力学原理,空气在管道内流动时,单位长度管道的摩擦阻力按下式计算:242v R R s m(5—3) 式中Rm ——单位长度摩擦阻力,Pa /m ;υ——风管内空气的平均流速,m /s ;ρ——空气的密度,kg /m 3;λ——摩擦阻力系数;Rs ——风管的水力半径,m 。
对圆形风管:4D R s(5—4)式中D ——风管直径,m 。
对矩形风管)(2b a ab R s(5—5)式中a ,b ——矩形风管的边长,m 。
因此,圆形风管的单位长度摩擦阻力22v D R m (5—6)摩擦阻力系数λ与空气在风管内的流动状态和风管内壁的粗糙度有关。
计算摩擦阻力系数的公式很多,美国、日本、德国的一些暖通手册和我国通用通风管道计算表中所采用的公式如下:)Re 51.27.3lg(21D K (5—7)式中K ——风管内壁粗糙度,mm ;Re ——雷诺数。
vd Re(5—8) 式中υ——风管内空气流速,m /s ;d ——风管内径,m ;ν——运动黏度,m 2/s 。
在实际应用中,为了避免烦琐的计算,可制成各种形式的计算表或线解图。
图5—2是计算圆形钢板风管的线解图。
它是在气体压力B =101.3kPa 、温度t=20℃、管壁粗糙度K =0.15mm 等条件下得出的。
经核算,按此图查得的Rm 值与《全国通用通风管道计算表》查得的λ/d 值算出的Rm 值基本一致,其误差已可满足工程设计的需要。
只要已知风量、管径、流速、单位摩擦阻力4个参数中的任意两个,即可利用该图求得其余两个参数,计算很方便。
管道内的局部阻力及损失计算1.突然变宽或变窄的管道段:当管道内的截面突然变宽或变窄时,会引起阻力的增加。
根据连续性方程,流过突变截面的流量必须相同,所以流速也会随之改变。
可以使用Venturi公式来计算突变截面的压力损失:ΔP=(ρ*v^2/2)*(1/A1^2-1/A2^2)其中,ΔP是压力损失,ρ是流体的密度,v是流体的速度,A1和A2分别是突变前后的截面面积。
2.弯头、三通和四通管道:弯头和管道的交叉处会造成流体流动方向的改变,从而引起阻力。
不同类型的弯头、三通和四通管道有不同的阻力特性。
常用的计算方法是使用阻力系数来计算压力损失:ΔP=K*(ρ*v^2/2)其中,ΔP是压力损失,ρ是流体的密度,v是流体的速度,K是阻力系数,根据实际情况选择合适的数值。
3.收缩和扩张截面:当管道内的截面收缩或扩张时,流速会相应地增加或减小,并引起一定的压力损失。
hL=K*(v^2/2g)其中,hL是单位长度的压力损失,K是阻力系数,v是流体的速度,g是重力加速度。
4.管道内的阀门和节流装置:阀门和节流装置会在管道内引起阻力,其大小与装置类型、开关程度和流速等因素有关。
一般来说,可以使用阻力系数来计算阀门和节流装置的压力损失。
以上介绍了常见的管道内局部阻力的计算方法,通过选择合适的阻力系数和计算公式,可以对管道内局部阻力进行准确的评估。
在实际应用中,还应注意对其它特殊构造或结构的局部阻力进行适当的调整和考虑。
最后要注意的是,管道内局部阻力会导致流体能量损失,这会造成管道系统的能量耗散,所以在设计和选择管道系统时,需要合理估算管道的压力损失,以保证流体的正常运行和系统的高效性。
管道阻力计算空气在风管内的流动阻力有两种形式:一是由于空气本身的黏滞性以及空气与管壁间的摩擦所产生的阻力称为摩擦阻力;另一是空气流经管道中的管件时 (如三通、弯头等 ),流速的大小和方向发生变化,由此产生的局部涡流所引起的阻力,称为局部阻力。
一、摩擦阻力根据流体力学原理,空气在管道内流动时,单位长度管道的摩擦阻力按下式计算:v2R m4R s 2 (5— 3)式中Rm——单位长度摩擦阻力,Pa/m;υ——风管内空气的平均流速,m/ s;ρ——空气的密度,kg/ m3;λ——摩擦阻力系数;Rs——风管的水力半径,m。
对圆形风管:R s D4 (5— 4)式中D——风管直径, m。
对矩形风管R sab2(a b) (5— 5)式中a, b——矩形风管的边长, m。
因此,圆形风管的单位长度摩擦阻力R mv2D 2 (5— 6)摩擦阻力系数λ与空气在风管内的流动状态和风管内壁的粗糙度有关。
计算摩擦阻力系数的公式很多,美国、日本、德国的一些暖通手册和我国通用通风管道计算表中所采用的公式如下:1 2 lg( K 2.51 )3.7D Re (5— 7)式中K ——风管内壁粗糙度,mm;Re——雷诺数。
Re vd(5—8)式中υ——风管内空气流速,m/ s;d——风管内径,m;ν——运动黏度,m2/ s。
在实际应用中,为了避免烦琐的计算,可制成各种形式的计算表或线解图。
图5— 2 是计算圆形钢板风管的线解图。
它是在气体压力B=101. 3kPa、温度 t=20 ℃、管壁粗糙度K = 0.15mm 等条件下得出的。
经核算,按此图查得的Rm 值与《全国通用通风管道计算表》查得的λ/ d 值算出的Rm 值基本一致,其误差已可满足工程设计的需要。
只要已知风量、管径、流速、单位摩擦阻力 4 个参数中的任意两个,即可利用该图求得其余两个参数,计算很方便。
图 5— 2 圆形钢板风管计算线解图[例 ]有一个10m长薄钢板风管,已知风量L = 2400m3/ h,流速υ= 16m/ s,管壁粗糙度 K = 0. 15mm,求该风管直径 d 及风管摩擦阻力R。
管道阻力计算公式详细解释管道阻力是指液体在管道内流动时所受到的阻碍,它是管道流体力学中一个重要的参数。
在工程实践中,我们经常需要计算管道的阻力,以便设计合适的管道尺寸和选择合适的泵来满足流体输送的需要。
管道阻力的计算涉及到一些复杂的流体力学理论和公式,下面我们将详细解释管道阻力的计算公式。
首先,我们需要了解一下管道阻力的基本概念。
在管道内流动的液体受到的阻碍主要来自于两个方面,一是由于管道内壁的摩擦力,二是由于管道内液体的惯性力。
在实际的工程计算中,我们通常使用达西-魏布尔公式(Darcy-Weisbach equation)来计算管道的阻力。
达西-魏布尔公式的数学表达式为:f = λ (v^2 / (2gD))。
其中,f代表单位长度管道的阻力系数,λ代表摩擦阻力系数,v代表液体在管道内的流速,g代表重力加速度,D代表管道的直径。
首先,我们来详细解释一下摩擦阻力系数λ。
摩擦阻力系数是描述管道内液体流动时受到的摩擦力的一个重要参数。
它的大小与管道内壁的粗糙程度、液体的性质以及流速等因素有关。
在实际的工程计算中,我们通常使用摩擦阻力系数图表或者经验公式来确定λ的数值。
对于不同的管道材质和液体性质,摩擦阻力系数的数值也会有所不同。
接下来,我们来详细解释一下流速v。
流速是指液体在管道内流动时的速度,它是管道阻力计算中的一个重要参数。
流速的大小与管道内液体的流量、管道的尺寸以及液体的性质等因素有关。
在实际的工程计算中,我们通常通过流量和管道的截面积来计算流速的大小。
然后,我们来详细解释一下重力加速度g。
重力加速度是地球上物体受到的重力加速度,它是管道阻力计算中的一个重要参数。
在国际单位制中,重力加速度的数值约为9.81m/s²。
在实际的工程计算中,我们通常使用这个数值来计算管道的阻力。
最后,我们来详细解释一下管道的直径D。
管道的直径是指管道横截面的直径,它是管道阻力计算中的一个重要参数。
管道的直径大小与管道的流量、流速以及液体的性质等因素有关。
第三节 管道阻力空气在风管内的流动阻力有两种形式:一是由于空气本身的黏滞性以及空气与管壁间的摩擦所产生的阻力称为摩擦阻力;另一是空气流经管道中的管件时(如三通、弯头等),流速的大小和方向发生变化,由此产生的局部涡流所引起的阻力,称为局部阻力。
一、摩擦阻力根据流体力学原理,空气在管道内流动时,单位长度管道的摩擦阻力按下式计算:ρλ242v R R s m ⨯= (5—3) 式中 Rm ——单位长度摩擦阻力,Pa /m ;υ——风管内空气的平均流速,m /s ;ρ——空气的密度,kg /m 3;λ——摩擦阻力系数;Rs ——风管的水力半径,m 。
对圆形风管:4D R s =(5—4)式中 D ——风管直径,m 。
对矩形风管 )(2b a abR s += (5—5)式中 a ,b ——矩形风管的边长,m 。
因此,圆形风管的单位长度摩擦阻力ρλ22v D R m ⨯= (5—6) 摩擦阻力系数λ与空气在风管内的流动状态和风管内壁的粗糙度有关。
计算摩擦阻力系数的公式很多,美国、日本、德国的一些暖通手册和我国通用通风管道计算表中所采用的公式如下:)Re 51.27.3lg(21λλ+-=D K (5—7)式中 K ——风管内壁粗糙度,mm ;Re ——雷诺数。
υvd=Re (5—8)式中 υ——风管内空气流速,m /s ;d ——风管内径,m ;ν——运动黏度,m 2/s 。
在实际应用中,为了避免烦琐的计算,可制成各种形式的计算表或线解图。
图5—2是计算圆形钢板风管的线解图。
它是在气体压力B =101.3kPa 、温度t=20℃、管壁粗糙度K=0.15mm 等条件下得出的。
经核算,按此图查得的Rm 值与《全国通用通风管道计算表》查得的λ/d 值算出的Rm 值基本一致,其误差已可满足工程设计的需要。
只要已知风量、管径、流速、单位摩擦阻力4个参数中的任意两个,即可利用该图求得其余两个参数,计算很方便。
图5—2 圆形钢板风管计算线解图[例] 有一个10m 长薄钢板风管,已知风量L =2400m 3/h ,流速υ=16m /s ,管壁粗糙度K =0.15mm ,求该风管直径d 及风管摩擦阻力R 。
管道阻力计算
空气在风管内的流动阻力有两种形式:一是由于空气本身的黏滞性以及空气与管壁间的摩擦所产生的阻力称为摩擦阻力;另一是空气流经管道中的管件时如三通、弯头等,流速的大小和方向发生变化,由此产生的局部涡流所引起的阻力,称为局部阻力;
一、摩擦阻力
根据流体力学原理,空气在管道内流动时,单位长度管道的摩擦阻力按下式计算:
ρλ242
v R R s m ⨯= 5—3
式中 Rm ——单位长度摩擦阻力,Pa /m ;
υ——风管内空气的平均流速,m /s ;
ρ——空气的密度,kg /m 3;
λ——摩擦阻力系数;
Rs ——风管的水力半径,m;
对圆形风管:
4D
R s = 5—4
式中 D ——风管直径,m;
对矩形风管
)(2b a ab
R s += 5—5
式中 a,b ——矩形风管的边长,m;
因此,圆形风管的单位长度摩擦阻力
ρλ22
v D R m ⨯= 5—6
摩擦阻力系数λ与空气在风管内的流动状态和风管内壁的粗糙度有关;计算摩擦阻力系数的公式很多,美国、日本、德国的一些暖通手册和我国通用通风管道计算表中所采用的公式如下:
)Re 51.27.3lg(21
λλ+-=D K 5—7
式中 K ——风管内壁粗糙度,mm ;
Re ——雷诺数;
υvd
=Re 5—8
式中 υ——风管内空气流速,m /s ;
d ——风管内径,m ;
ν——运动黏度,m 2/s;
在实际应用中,为了避免烦琐的计算,可制成各种形式的计算表或线解图;图5—2是计算圆形钢板风管的线解图;它是在气体压力B =101.3kPa 、温度t=20℃、管壁粗糙度K =0.15mm 等条件下得出的;经核算,按此图查得的Rm 值与全国通用通风管道计算表查得的λ/d 值算出的Rm 值基本一致,其误差已可满足工程设计的需要;只要已知风量、管径、流速、单位摩擦阻力4个参数中的任意两个,即可利用该图求得其余两个参数,计算很方便;
图5—2 圆形钢板风管计算线解图
例 有一个10m 长薄钢板风管,已知风量L =2400m 3/h,流速υ=16m /s,管壁粗糙度K =0.15mm,求该风管直径d 及风管摩擦阻力R;
解 利用线解图5—2,在纵坐标上找到风量L =2400m 3/h,从这点向右做垂线,与流速υ=16m /s 的斜线相交于一点,在通过该点表示风管直径的斜线上读得d =230mm;再过该点做垂直于横坐标的垂线,在与表示单位摩擦阻力的横坐标交点上直接读得Rm =13.5Pa /m;
该段风管摩擦阻力为:
R =R m l =13.5×10Pa =135Pa
无论是按照全国通用通风管道计算表,还是按图5—2计算风管时,如被输送空气的温度不等于20℃,而且相差较大时,则应对R;值进行修正,修正公式如下:
t m m K R R =' 5—9
式中 'm R ——在不同温度下,实际的单位长度摩擦阻力,Pa ;
Rm ——按20℃的计算表或线解图查得的单位摩擦阻力,Pa ;
Kt ——摩擦阻力温度修正系数,如图5—3所示;
图5—3 摩擦阻力温度修正系数
钢板制的风管内壁粗糙度K 值一般为0.15mm;当实际使用的钢板制风管,其内壁粗糙度K 值与制图表数值有较大出入时,由计算图表查得的单位摩擦阻力Rm 值乘以表5—3中相应的粗糙度修正系数;表中υ为风管内空气流速;
表5—3 管壁粗糙度修正系数
对于一般的通风除尘管道,粉尘对摩擦阻力的影响很小,例如含尘浓度为50g /m 3时,所增大的摩擦阻力不超过2%,因此一般情况下可忽略不计;
二、局部阻力
各种通风管道要安装一些弯头、三通等配件;流体经过这类配件时,由于边壁或流量的改变,引起了流速的大小、方向或分布的变化,由此产生的能量损失,称为局部损失,也称局部阻力;局部阻力主要可分为两类:①流量不改变时产生的局部阻力,如空气通过弯头、渐扩管、渐缩管等;②流量改变时所产生的局部阻力,如空气通过三通等;
局部阻力可按下式计算:
22
ρυξ=Z 5—10
式中 Z ——局部阻力,Pa ;
ξ——局部阻力系数,见表5—4;
υ——空气流速,m /s ;
ρ—空气密度,kg /m 3;
上式表明,局部阻力与其中流速的平方成正比;局部阻力系数通常都是通过实验确定的;可以从有关采暖通风手册中查得;表5—4列出了部分管道部件的局部阻力系数值;在计算通风管道时,局部阻力的计算是非常重要的一部分;因为在大多数情况下,克服局部阻力而损失的能量要比克服摩擦阻力而损失的能量大得多;所以,在制作管件时,如何采取措施减少局部阻力是必须重视的问题;
表5—4 常见管件局部阻力系数
下面通过分析几种常见管件产生局部阻力的原因,提出减
少局部阻力的办法;
1.三通
图5—4为一合流三通中气流的流动情况;流速不同的1、2两股气流在汇合时发生碰撞,以及气流速度改变时形成涡流是产生局部阻力的原因;三通局部阻力的大小与分支管中心夹角、三通断面形状、支管与总管的面积比和流量比即流速比有关;
图5—4 合流三通中气流流动状态
为了减少三通局部阻力,分支管中心夹角;应该取得小一些,一般不超过30°;只有在安装条件限制或为了平衡阻力的情况下,才用较大的夹角,但在任何情况下,都不宜做成垂直的“T”形三通;为了避免出现引射现象,
应尽可能使总管和分支管的气流速度相等,即按υ
3=υ
1
=υ
2
来确定总管和
分支管的断面积;这样,风管断面积的关系为:F
3=F
1
+F
2
;
2.弯头
当气流流过弯头时见图5—5,由于气流与管壁的冲击,产生了涡流区Ⅰ;又由于气流的惯性,使边界层脱离内壁,产生了涡流区Ⅱ;两个涡流区的存在,使管道中心处的气流速度要比管壁附近大,因而产生了旋转气流;涡流区的产生和气流的旋转都是造成局部阻力的原因;
图5—5 弯头中气流流动状况
实验证明,增大曲率半径可以使弯头内的涡流区和旋转运动减弱;但是弯头的曲率半径也不宜太大,以免占用的空间过大,一般取曲率半径R等于弯头直径的1~2倍;在任何情况下,都不宜采用90°的“Г”形直角弯头;
3.渐缩或渐扩管
渐缩或渐扩管的局部阻力是由于气流流经管件时,断面和流速发生变化,使气流脱离管壁,形成涡流区而造成的;图5—6是渐扩管中气流的流动状况,
图5—6 渐扩管中气流流动状况
实验证明,渐缩或渐扩管中心角;越大,涡流区越大,能量损失也越大;为了减少渐缩、渐扩管的局部阻力,必须减小中心角α,缓和流速分布的变化,使涡流区范围缩小;通常中心角;不宜超过45°;
三、系统阻力
整个通风除尘系统的阻力称为系统阻力,它包括吸尘罩阻力、风管阻力、除尘器阻力和出口动压损失4部分;
四、通风管道的压力分布
图5—7所示为一简单通风系统,其中没有管件、吸尘罩和除尘器,假定空气在进口A和出口C处局部阻力很小,可以忽略不计,系统仅有摩擦阻力;
图5—7 仅有摩擦阻力的风管压力分布
按下列步骤可以说明该风管压力分布;
1定出风管中各点的压力;风机开动后,空气由静止状态变为运动状态;
因为风管断面不变,所以各点断面的空气流速相等,即动压相等;各点的动压分布分别为:
点A
点B
全压空气从点A流至点月时要克服风管的摩擦阻力,所以点B的全压即风机吸入口的全压为:
式中 Rm——风管单位长度摩擦阻力,Pa/m;
l
——从点A至点B的风管长度,m;
1
由式5—11可以看出,当风管内空气流速不变时,风管的阻力是由降低空气的静压来克服的;
点C
当空气排入大气时,这一能量便全部消失在大气中,称为风管出口动压损失;
点B′
,所以:
空气由点B′流至点C需要克服摩擦阻力Rml
2
2把以上各点的数值在图上标出,并连成直线,即可绘出压力分布图;如图5—7所示;
风机产生的风压Hf等于风机进、出口的全压差,即
从风管压力分布图和计算结果可以给人们以下启示;
①风机产生的风压等于风管的阻力及出口动压损失之和,亦即等于系统阻力;换句话说,系统的阻力是由风机产生的风压来克服的;对于包括有管件、吸尘罩和除尘器的复杂系统,系统阻力中还包括这些部件和设备的阻力;
②风机吸入段的全压和静压都是负值,风机压出段的全压和静压一般情况下均是正值;因此,风管连接处不严密时,会有空气漏人和逸出;前者影响吸尘效果,后者影响送风效果或造成粉尘外逸;。