《风道设计》PPT课件

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1、经过处理的送风和回风都必须通过风道才能进入和离开空调房间，而且空调房间的送、回风量能否达到设计要求，则完全取决于风道系统的压力分布以及风机在该系统中的平衡工作点。风道设计将直接影响空调房间气流组织和空调效果；同时空气在风道内流动所损失的能量，是靠风机消耗电能予以补偿的，所以风道设计也直接影响空调系统的经济性。风道系统的设计，是要在满足设计风量要求等的前提下，尽可能节省能量。第七章空调系统风道设计第一节风道内空气流动阻力由于粘性和流体的相对运动，因而产生了内摩擦力。空气在风道流动过程中，就要克服这种阻力而消耗能量。由于流动惯性，特别是在风道边壁扰动的局部地区形成涡流，产

2、生局部阻力，也要消耗能量。空气流动阻力：摩擦阻力和局部阻力在通风空调系统中，有时局部阻力占主要地位。一、摩擦阻力摩擦阻力主要发生在流动边界层内。空气在风道内流动时，由于边壁上流体质点无滑动，故而从边壁开始形成一个边界层。边界层内存在较大的流速梯度，在流体流动时就产生了阻碍流体运动的内摩擦力。通常以单位体积流体的能量损失ΔPm表示：摩擦阻力除了与流速有关外，还与摩擦阻力系数λ、水力半径Rs、以及空气温度有关。(一)摩擦阻力系数摩擦阻力的关键在于确定摩擦阻力系数λ。对于层流，λ只与Re数有关；对于紊流，λ与Re数及壁面粗糙度都有关，而且Re数不同，粗糙度影响程度也不一样。

3、因此，不可能用统一的公式来计算任意情况下的摩擦阻力系数。根据实验研究结果，通常分流态、分区域给出不同的计算公式：层流、紊流水力光滑区、紊流过渡区、紊流粗糙区：（二）水力半径与矩形当量直径水力半径：定义为过流断面A与湿周P之比。湿周是指过流断面上的流体接触壁面的长度。对紊流，湿周的大小就反映了摩擦阻力的大小。在湿周相同、流速相等的条件下，过流量与过流断面积成正比，所以单位体积能量损失与过流断面成反比。即摩擦阻力与水力半径成反比。利用水力半径概念，不仅能方便地分析各种断面形状的风道阻力，而且可以很方便的导出非圆风道当量直径。流体力学中讨论的管道，大都是针对圆管而言，一些线

4、算图也都是按圆管制作的。但在空调系统中，也常采用矩形风道。为了将非圆风道折合为圆形风道进行计算，这里引出当量直径概念。所谓“矩形风道当量直径”，是指与矩形风道有相等单位长度摩擦阻力的圆形风道直径。当量直径分为流速当量直径和流量当量直径两种。1、流速当量直径Dv：设定某一圆形风道中的空气流速与矩形风道中的流速相等，并且单位长度摩擦阻力也相等，则该圆形风道直径称为此矩形风道的流速当量直径Dv。2、流量当量直径设定某一圆形风道中空气流量与矩形风道中流量相等，并且单位长度摩擦阻力也相等，则该圆风道直径就称为此矩形风道的流量当量直径DL。水力粗糙管和水力光滑管：在运用当量直径时

5、，有两点需要注意：第一，当量直径概念用于紊流流动是合适的，用于层流则有较大误差。因为层流流速变化不都集中在边壁附近，摩擦力与湿周之间并非正比关系。条缝形风道运用当量直径时也会产生较大误差。第二，在利用线算图查摩擦阻力时，一定要注意对应关系：如用Dv时，必须用矩形风道中流速去查；如果用DL时，必须用矩形风道中流量去查。(三)摩擦阻力的温度修正空气密度ρ，运动粘性系数ν都与温度有关。故而摩擦阻力与温度有关。计算摩擦阻力的线算图，通常是按20℃制作的，所以对于其它温度条件，需要进行温度修正。(四)单位长度摩擦阻力线算图为了避免繁琐计算，常将单位长度摩擦阻力Rm制成线算图。制

6、作该图的条件是：圆形风道，空气温度20℃，按照紊流过渡区公式计算，线算图的左部分是风道粗糙度修正。二、局部阻力在风道系统中，总要去装一些管件用以控制或调节风道内空气的流动。比较典型的管件：弯头，三通及变径管当空气流经管件时，由于流量大小和流动方向的改变，引起了流速的重新分布并产生涡流，由此产生的阻力，称为局部阻力。影响局部阻力系数ζ的因素：管件形状，壁面粗糙度及雷诺数。由于通风空调系统的空气流动大都处于非层流区，故可认为ζ仅仅与管件形状有关。目前常用试验方法确定。各种各样管件的局部阻力系数值，在许多文献资料中都可查到。下面对三种典型管件的局部阻力系数阐述：1、弯头空气

7、流经弯头时，流向发生变化。由于气流惯性，则在边壁的尖角处发生边界层脱离而形成旋涡；因离心力作用，外侧压力大于内侧，外侧流速小于内侧，在外侧的减速增压区内也发生边界层脱离形成旋涡。减小弯头的局部阻力，就必须设法减少形成旋涡的原因：加大曲率、弯道内设导流叶片2.变径管空气流经变径管时，由于过流断面的变化而引起流速变化，在减速增压区产生边界层脱离并形成旋涡，造成局部阻力损失。过流断面变化大，损失也愈大；要想减小阻力损失，就必须减小过流断面的变化，可以用渐变管来代替突然扩大和突然缩小管－－渐扩管和渐缩管。3.三通三通形状是由总流与支流的夹角α及其面积比这几个