《風(fēng)道設(shè)計》PPT課件

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1、經(jīng)過處理的送風(fēng)和回風(fēng)都必須通過風(fēng)道才能進入和離開空調(diào)房間，而且空調(diào)房間的送、回風(fēng)量能否達到設(shè)計要求，則完全取決于風(fēng)道系統(tǒng)的壓力分布以及風(fēng)機在該系統(tǒng)中的平衡工作點。風(fēng)道設(shè)計將直接影響空調(diào)房間氣流組織和空調(diào)效果；同時空氣在風(fēng)道內(nèi)流動所損失的能量，是靠風(fēng)機消耗電能予以補償?shù)?，所以風(fēng)道設(shè)計也直接影響空調(diào)系統(tǒng)的經(jīng)濟性。風(fēng)道系統(tǒng)的設(shè)計，是要在滿足設(shè)計風(fēng)量要求等的前提下，盡可能節(jié)省能量。第七章空調(diào)系統(tǒng)風(fēng)道設(shè)計第一節(jié)風(fēng)道內(nèi)空氣流動阻力由于粘性和流體的相對運動，因而產(chǎn)生了內(nèi)摩擦力?？諝庠陲L(fēng)道流動過程中，就要克服這種阻力而消耗能量。由于流動慣性，特別是在風(fēng)道邊壁擾動的局部地區(qū)形成渦流，產(chǎn)

2、生局部阻力，也要消耗能量?？諝饬鲃幼枇Γ耗Σ磷枇途植孔枇υ谕L(fēng)空調(diào)系統(tǒng)中，有時局部阻力占主要地位。一、摩擦阻力摩擦阻力主要發(fā)生在流動邊界層內(nèi)?？諝庠陲L(fēng)道內(nèi)流動時，由于邊壁上流體質(zhì)點無滑動，故而從邊壁開始形成一個邊界層。邊界層內(nèi)存在較大的流速梯度，在流體流動時就產(chǎn)生了阻礙流體運動的內(nèi)摩擦力。通常以單位體積流體的能量損失ΔPm表示：摩擦阻力除了與流速有關(guān)外，還與摩擦阻力系數(shù)λ、水力半徑Rs、以及空氣溫度有關(guān)。(一)摩擦阻力系數(shù)摩擦阻力的關(guān)鍵在于確定摩擦阻力系數(shù)λ。對于層流，λ只與Re數(shù)有關(guān)；對于紊流，λ與Re數(shù)及壁面粗糙度都有關(guān)，而且Re數(shù)不同，粗糙度影響程度也不一樣。

3、因此，不可能用統(tǒng)一的公式來計算任意情況下的摩擦阻力系數(shù)。根據(jù)實驗研究結(jié)果，通常分流態(tài)、分區(qū)域給出不同的計算公式：層流、紊流水力光滑區(qū)、紊流過渡區(qū)、紊流粗糙區(qū)：（二）水力半徑與矩形當(dāng)量直徑水力半徑：定義為過流斷面A與濕周P之比。濕周是指過流斷面上的流體接觸壁面的長度。對紊流，濕周的大小就反映了摩擦阻力的大小。在濕周相同、流速相等的條件下，過流量與過流斷面積成正比，所以單位體積能量損失與過流斷面成反比。即摩擦阻力與水力半徑成反比。利用水力半徑概念，不僅能方便地分析各種斷面形狀的風(fēng)道阻力，而且可以很方便的導(dǎo)出非圓風(fēng)道當(dāng)量直徑。流體力學(xué)中討論的管道，大都是針對圓管而言，一些線

4、算圖也都是按圓管制作的。但在空調(diào)系統(tǒng)中，也常采用矩形風(fēng)道。為了將非圓風(fēng)道折合為圓形風(fēng)道進行計算，這里引出當(dāng)量直徑概念。所謂“矩形風(fēng)道當(dāng)量直徑”，是指與矩形風(fēng)道有相等單位長度摩擦阻力的圓形風(fēng)道直徑。當(dāng)量直徑分為流速當(dāng)量直徑和流量當(dāng)量直徑兩種。1、流速當(dāng)量直徑Dv：設(shè)定某一圓形風(fēng)道中的空氣流速與矩形風(fēng)道中的流速相等，并且單位長度摩擦阻力也相等，則該圓形風(fēng)道直徑稱為此矩形風(fēng)道的流速當(dāng)量直徑Dv。2、流量當(dāng)量直徑設(shè)定某一圓形風(fēng)道中空氣流量與矩形風(fēng)道中流量相等，并且單位長度摩擦阻力也相等，則該圓風(fēng)道直徑就稱為此矩形風(fēng)道的流量當(dāng)量直徑DL。水力粗糙管和水力光滑管：在運用當(dāng)量直徑時

5、，有兩點需要注意：第一，當(dāng)量直徑概念用于紊流流動是合適的，用于層流則有較大誤差。因為層流流速變化不都集中在邊壁附近，摩擦力與濕周之間并非正比關(guān)系。條縫形風(fēng)道運用當(dāng)量直徑時也會產(chǎn)生較大誤差。第二，在利用線算圖查摩擦阻力時，一定要注意對應(yīng)關(guān)系：如用Dv時，必須用矩形風(fēng)道中流速去查；如果用DL時，必須用矩形風(fēng)道中流量去查。(三)摩擦阻力的溫度修正空氣密度ρ，運動粘性系數(shù)ν都與溫度有關(guān)。故而摩擦阻力與溫度有關(guān)。計算摩擦阻力的線算圖，通常是按20℃制作的，所以對于其它溫度條件，需要進行溫度修正。(四)單位長度摩擦阻力線算圖為了避免繁瑣計算，常將單位長度摩擦阻力Rm制成線算圖。制

6、作該圖的條件是：圓形風(fēng)道，空氣溫度20℃，按照紊流過渡區(qū)公式計算，線算圖的左部分是風(fēng)道粗糙度修正。二、局部阻力在風(fēng)道系統(tǒng)中，總要去裝一些管件用以控制或調(diào)節(jié)風(fēng)道內(nèi)空氣的流動。比較典型的管件：彎頭，三通及變徑管當(dāng)空氣流經(jīng)管件時，由于流量大小和流動方向的改變，引起了流速的重新分布并產(chǎn)生渦流，由此產(chǎn)生的阻力，稱為局部阻力。影響局部阻力系數(shù)ζ的因素：管件形狀，壁面粗糙度及雷諾數(shù)。由于通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的空氣流動大都處于非層流區(qū)，故可認為ζ僅僅與管件形狀有關(guān)。目前常用試驗方法確定。各種各樣管件的局部阻力系數(shù)值，在許多文獻資料中都可查到。下面對三種典型管件的局部阻力系數(shù)闡述：1、彎頭空氣

7、流經(jīng)彎頭時，流向發(fā)生變化。由于氣流慣性，則在邊壁的尖角處發(fā)生邊界層脫離而形成旋渦；因離心力作用，外側(cè)壓力大于內(nèi)側(cè)，外側(cè)流速小于內(nèi)側(cè)，在外側(cè)的減速增壓區(qū)內(nèi)也發(fā)生邊界層脫離形成旋渦。減小彎頭的局部阻力，就必須設(shè)法減少形成旋渦的原因：加大曲率、彎道內(nèi)設(shè)導(dǎo)流葉片2.變徑管空氣流經(jīng)變徑管時，由于過流斷面的變化而引起流速變化，在減速增壓區(qū)產(chǎn)生邊界層脫離并形成旋渦，造成局部阻力損失。過流斷面變化大，損失也愈大；要想減小阻力損失，就必須減小過流斷面的變化，可以用漸變管來代替突然擴大和突然縮小管－－漸擴管和漸縮管。3.三通三通形狀是由總流與支流的夾角α及其面積比這幾個