风系统水力计算
风路系统水力计算之欧阳育创编
风路系统水力计算1 水力计算方法简述目前，风管常用的的水力计算方法有压损平均法、假定流速法、静压复得法等几种。
1.压损平均法（又称等摩阻法）是以单位长度风管具有相等的摩擦压力损失m p 为前提的，其特点是，将已知总的作用压力按干管长度平均分配给每一管段，再根据每一管段的风量和分配到的作用压力，确定风管的尺寸，并结合各环路间压力损失的平衡进行调整，以保证各环路间的压力损失的差额小于设计规范的规定值。
这种方法对于系统所用的风机压头已定，或对分支管路进行压力损失平衡时，使用起来比较方便。
2.假定流速法是以风管内空气流速作为控制指标，这个空气流速应按照噪声控制、风管本身的强度，并考虑运行费用等因素来进行设定。
根据风管的风量和选定的流速，确定风管的断面尺寸，进而计算压力损失，再按各环路的压力损失进行调整，以达到平衡。
各并联环路压力损失的相对差额，不宜超过15%。
当通过调整管径仍无法达到要求时，应设置调节装置。
3.静压复得法（略，具体详见《实用供热空调设计手册》之11.6.3）对于低速机械送（排）风系统和空调风系统的水力计算，大多采用假定流速法和压损平均法；对于高速送风系统或变风量空调系统风管的水力计算宜采用静压复得法。
工程上为了计算方便，在将管段的沿程（摩擦）阻力损失m P ∆和局部阻力损失jP ∆这两项进行叠加时，可归纳为下表的3种方法。
将m P ∆与j P ∆进行叠加时所采用的计算方法2 通风、防排烟、空调系统风管内的空气流速2.1 通风与空调系统风管内的空气流速宜按表2-1采用风管内的空气流速（低速风管）表2-1注：1 表列值的分子为推荐流速，分母为最大流速。
2.2 有消声要求的通风与空调系统，其风管内的空气流速宜按表2-2选用风管内的空气流速（m/s）表2-2注：通风机与消声装置之间的风管，其风速可采用8~10m/s。
2.3 机械通风系统的进排风口风速宜按表2-3机械通风系统的进排风口空气流速（m/s）表2-32.4暖通空调部件的典型设计风速，按表2-4采用。
空调风管水力计算书
15.206
16.089
1个对开多叶调节阀ξ=2.3，一个分流三通ξ=0.3
13
600
400
200
4
2.083
0.234
0.935
0.24
2.599
0.624
1.559
1个分流三通ξ=0.24
14
450
400
200
1
1.563
0.139
0.139
0.2
1.462
0.292
0.431
1个分流三通ξ=0.2
2
1950
400
200
1.5
6.771
2.072
3.108
0.2
27.456
5.491
8.599
1个分流三通ξ=0.2
3
1650
400
200
5.2
5.729
1.513
7.87
0.2
19.658
3.932
11.802
1个分流三通ξ=0.2
4
1500
400
200
1.5
5.208
1.266
1.899
0.25
空调风管水力计算表
序号
风量(m^3/h)
管宽(mm)
管高(mm)
管长(m)
ν(m/s)
R(Pa/m)
△Py(Pa)
ξ
动压(Pa)
△Pj(Pa)
△Py+△Pj(Pa)
备注
1
2250
400
200
3.3
7.813
2.715
8.96
2.5
36.554
通风系统风管水力计算探讨
通风系统风管水力计算探讨汉宸国际工程设计集团有限公司2山东济南 250101摘要：本文简要介绍了通风系统风管水力计算概念及方法，分析了风机静压选取不当的影响。
结合实际工程案例，编写了风管水力计算，旨在对通风系统的风机选型提供有价值的参考信息。
关键词：机外余压局部阻力系数静压计算引言通风管道是通风和空调系统的重要组成部分。
通风系统的设计直接影响到通风空调系统的使用效果和技术经济性能。
在保证风量分配要求的前提下，合理确定风管尺寸及布置方式，对通风系统进行水力计算，确定合理的系统阻力损失，为选择合适的风机提供准确的数据支撑，使系统的初投资和运行费用综合最优。
目前，风管常用水力计算方法有压损平均法、假定流速法、静压复得法等几种。
对于低速机械送（排）风系统和空调风系统的水力计算，大多采用假定流速法和压损平均法。
本文以风管水力计算在某车库通风系统中的应用为例，采用假定流速法，先按技术、经济要求选定风管的流速，再根据风管的风量确定风管的断面尺寸和阻力，并探讨水力计算方法在实际工程中的应用。
1通风系统阻力分析以车库某一机房通风系统为例研究分析。
1.1 沿程阻力PL空气在风道中流动时，由于其本身具有黏滞性及管道内表面的粗糙性等原因，在空气内部及空气与管壁之间由于摩擦而产生的能量损失，称为沿程阻力或摩擦阻力。
管壁材料不同，其内表面粗糙度是不同的。
沿程阻力的主要影响因素有为摩擦阻力系数、风管内平均风速v，风管长度L。
1.2 局部阻力Pj当空气流经风管中的管件(如:弯头、三通、变径等)和设备(如:静压箱、风阀、滤网等)时，由于气流的方向、速度、流量发生变化以及产生涡流等原因，造成比较集中的能量损失，称为局部阻力。
局部阻力可通过查取局部阻力系数ξ计算。
1.3 机外余压通风机的全压在经过风机内部叶轮、附件、箱体等处的阻力损失后在风机出风口处剩余的全压即为机外余压，包括两部分:机外静压和动压。
1.4 机外静压在风机出风口处的机外余压扣除动压后剩余的压力即为机外静压，动压可以按照设备出风口处的风速进行计算，风管水力计算的沿程阻力与局部阻力均属于静压值。
空调风系统水力计算书[详细]
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空调风系统水力计算书一、 计算依据《实用供热空调设计手册》第二版 风系统基本参数:气温(℃): 20 ; 大气压力(Pa): 843.8 ; 管材:薄钢板; 绝对粗糙度(米米):0.16;干管推荐流速上限(米/s):10. 干管推荐流速下限(米/s):4..;支管推荐流速上限(米/s):6.; 支管推荐流速下限(米/s):2.;运动粘度(米^2/s):1.57E-05二、 计算公式1. 沿程阻力(Pa)22v d l P m ρλ⋅⋅=∆2. 局部阻力(Pa)22v P j ρζ⋅=∆三、 计算结果1、 PFY.B3(1)-1排风系统1.1 根据地下室空调风管平面图,该风系统最不利环路的水力计算如下:负二层排风管(PFY.B2(4)-1)水力计算表1.2 风系统阻力计算对于地下负二层排风管(PFY.B2(4)-1):P＝沿程阻力+局部阻力+末端风口阻力+消声器阻力＝64.7+180.1+30+50＝324.8Pa风机压头校核:324.8*1.1=357Pa<400Pa,风机选型满足要求.2、XF.(2)C1-1新风系统2.1根据空调风管平面图,该风系统最不利环路的水力计算如下:商业C新风管(XF.(2)C1-1)水力计算表2.2风系统阻力计算商业C新风管(XF.(2)C1-1):P＝沿程阻力+局部阻力+消声器阻力＝19.7+202+50＝272Pa风机压头校核:272*1.1=299Pa<300Pa,风机选型满足要求.3、风机单位风量耗功率计算(1)计算公式W S=P/(3600×ηCD×ηF)式中:W S—风道系统单位风量耗功率[W/(米³/h)]; P—空调机组的余压或通风系统风机的风压(Pa); ηCD—电机及传动效率(%),ηCD取0.855;ηF—风机效率(%),按设计图中标注的效率选择.(2)计算结果选取PFY.B3(1)-1系统为例,则W S＝P/(3600η)＝500/(3600*0.855*0.75)＝0.22。
三种中央空调系统风道水力计算方法
三种中央空调系统风道水力计算方法如同学过流体力学的人都做过流体分析一样，做过中央空调系统的人都熟悉水力计算，也害怕水力计算。
水力计算基本上是中央空调设计计算里面最繁杂的计算之一。
很多设计过程中的中央空调风道水力计算，都是采用的经验公式或者估算值，下面制冷快报就为大家介绍几种中央空调风道系统水力计算的方法。
风道的水力计算是在系统和设备布置、风管材料、各送、回风点的位置和风量均已确定的基础上进行的。
风道水力计算的主要目的是确定各管段的管径(或断面尺寸)和阻力，保证系统内达到要求的风量分配，最后确定风机的型号和动力消耗。
风道水力计算方法比较多，如假定流速法、压损平均法、静压复得法等。
对于低速送风系统大多采用假定流速法和压损平均法，而高速送风系统则采用静压复得法。
1.假定流速法假定流速法也称为比摩阻法。
先按技术经济要求选定风管的风速，再根据风管的风量确定风管的断面尺寸和阻力。
这是低速送风系统目前最常用的一种计算方法。
2.压损平均法压损平均法也称为当量阻力法。
这种方法以单位管长压力损失相等为前提，在已知总作用压力的情况下，取最长的环路或压力损失最大的环路，将总的作用压力值按干管长度平均分配给环路的各个部分，再根据各部分的风量和所分配的压力损失值，确定风管的尺寸，并结合各环路间的压力损失的平衡进行调节，以保证各环路间压力损失的差值小于15%。
该方法适用于风机压头已定，以及进行分支管路压损平衡等场合。
3.静压复得法静压复得法的含义是，当流体的全压一定时，风速降低，则静压增加，利用这部分“复得”的静压来克服下一段主干管道的阻力，以确定管道尺寸，从而保持各分支前的静压都相等，这就是静压复得法。
此方法适用于高速空调系统的水力计算。
风道设计计算方法与步骤(带例题）
风道设计计算方法与步骤(带例题）一．风道水力计算方法风道的水力计算是在系统和设备布置、风管材料、各送、回风点的位置和风量均已确定的基础上进行的。
风道水力计算方法比较多，如假定流速法、压损平均法、静压复得法等。
对于低速送风系统大多采用假定流速法和压损平均法，而高速送风系统则采用静压复得法。
1 ．假定流速法假定流速法也称为比摩阻法。
这种方法是以风道内空气流速作为控制因素，先按技术经济要求选定风管的风速，再根据风管的风量确定风管的断面尺寸和阻力。
这是低速送风系统目前最常用的一种计算方法。
2 ．压损平均法压损平均法也称为当量阻力法。
这种方法以单位管长压力损失相等为前提。
在已知总作用压力的情况下，取最长的环路或压力损失最大的环路，将总的作用压力值按干管长度平均分配给环路的各个部分，再根据各部分的风量和所分配的压力损失值，确定风管的尺寸，并结合各环路间的压力损失的平衡进行调节，以保证各环路间压力损失的差值小于15%。
一般建议的单位长度风管的摩擦压力损失值为0.8~1.5Pa/m。
该方法适用于风机压头已定，以及进行分支管路压损平衡等场合。
3 ．静压复得法静压复得法的含义是，由于风管分支处风量的出流，使分支前后总风量有所减少，如果分支前后主风道断面变化不大，则风速必然下降。
风速降低，则静压增加，利用这部分“复得”的静压来克服下一段主干管道的阻力，以确定管道尺寸，从而保持各分支前的静压都相等，这就是静压复得法。
此方法适用于高速空调系统的水力计算。
二．风道水力计算步骤以假定流速法为例：1．确定空调系统风道形式，合理布置风道，并绘制风道系统轴测图，作为水力计算草图。
2．在计算草图上进行管段编号，并标注管段的长度和风量。
管段长度一般按两管件中心线长度计算，不扣除管件（如三通、弯头）本身的长度。
3．选定系统最不利环路，一般指最远或局部阻力最多的环路。
4．选择合理的空气流速。
风管内的空气流速可按下表确定。
表8-3 空调系统中的空气流速（m/s）5．根据给定风量和选定流速，逐段计算管道断面尺寸，然后根据选定了的风管断面尺寸和风量，计算出风道内实际流速。
风道设计计算方法与步骤(带例题)
风道设计计算方法与步骤(带例题）一．风道水力计算方法风道的水力计算是在系统和设备布置、风管材料、各送、回风点的位置和风量均已确定的基础上进行的。
风道水力计算方法比较多，如假定流速法、压损平均法、静压复得法等。
对于低速送风系统大多采用假定流速法和压损平均法，而高速送风系统则采用静压复得法。
1．假定流速法假定流速法也称为比摩阻法。
这种方法是以风道内空气流速作为控制因素，先按技术经济要求选定风管的风速，再根据风管的风量确定风管的断面尺寸和阻力。
这是低速送风系统目前最常用的一种计算方法。
2．压损平均法压损平均法也称为当量阻力法。
这种方法以单位管长压力损失相等为前提。
在已知总作用压力的情况下，取最长的环路或压力损失最大的环路，将总的作用压力值按干管长度平均分配给环路的各个部分，再根据各部分的风量和所分配的压力损失值，确定风管的尺寸，并结合各环路间的压力损失的平衡进行调节，以保证各环路间压力损失的差值小于15%。
一般建议的单位长度风管的摩擦压力损失值为0.8~1.5Pa/m。
该方法适用于风机压头已定，以及进行分支管路压损平衡等场合。
3．静压复得法静压复得法的含义是，由于风管分支处风量的出流，使分支前后总风量有所减少，如果分支前后主风道断面变化不大，则风速必然下降。
风速降低，则静压增加，利用这部分“复得”的静压来克服下一段主干管道的阻力，以确定管道尺寸，从而保持各分支前的静压都相等，这就是静压复得法。
此方法适用于高速空调系统的水力计算。
二．风道水力计算步骤以假定流速法为例：1．确定空调系统风道形式，合理布置风道，并绘制风道系统轴测图，作为水力计算草图。
管段长度一般按两管件中心线长度计算，不扣除管件（如三通、弯头）本身的长度。
3．选定系统最不利环路，一般指最远或局部阻力最多的环路。
4．选择合理的空气流速。
风管内的空气流速可按下表确定。
表8-3空调系统中的空气流速（m/s）5．根据给定风量和选定流速，逐段计算管道断面尺寸，然后根据选定了的风管断面尺寸和风量，计算出风道内实际流速。
水力计算Z
一、风系统水力计算1.风系统水力计算一般有两种方法：压损平均法与假定流速法,一般采用假定流速法。
2.假定流速法的步骤：（1）绘制管网系统图，对各管段进行编号，标出长度和流量（2）合理确定管内流速（3）据各管段的流量和流速，确定断面尺寸（4）计算各管段的阻力（沿程+局部阻力），（5）平衡并联支路，计算管网的总阻力，较核所选空调设备的余压能否满足要求。
注意：对于车库通风系统，还需参照风量以及计算出的管网总阻力选风机。
3.表一为推荐风速值，一般我们将空调干管的风速控制在6～8m/s 的范围内，支管的风速3～5 m/s 的范围内。
对于通风系统，由于对噪声的要求没有空调系统严格，风速可适当加大一些，但干管不应超过10 m/s 。
4．风管一般采用矩形断面。
表二给出矩形风管规格。
5.沿程阻力的计算：l R p p m m y .=∆=∆，比摩阻m R 查莫迪图或查钢板矩形风管计算表（实用供热空调设计手册P567～574页）确定。
另外矩形风管不能直接使用莫迪图，要计算流速当量直径ba abd e +=2，然后根据选定的流速才能查表确定。
6.局部阻力计算：∑=∆2.2ρυςj p ，对于空气密度取为1.2kg/m 3。
统计各管段的∑ς查局部阻力系数表。
7.必需进行并联支路阻力平衡，同时将不平衡率控制在15％以内。
有两种方法平衡阻力损失：阀门调节，调整管径。
调整管径的方法为：225.0''⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∆∆=p p D D 。
8.将你计算的结果列表。
具体可参照流体输配管网通风管网水力计算例题P53～P56页。
9. 风管压力损失值可按下式估算： )1(...k l p p m +=∆弯头三通少时 k 取1.0～2.0， 弯头三通多时k 取3.0～5.0l 指最远送风管总长度加上最远回风管总长度 推荐风管摩擦阻力损失值m p 为0.8～1.5pa/m 。
10．风口尺寸确定：（1）送风口尺寸一般按风速3～4m/s 来确定风口喉部尺寸，风口一般采用正方形的散流器。
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风道的水力计算
水力计算是通风系统设计计算的主要部分。
它是在确定了系统的形式、设备布置、各送、排风点的位置及风管材料后进行的。
水力计算最主要的任务是确定系统中各管段的断面尺寸，计算阻力损失，选择风机。
3.2.1 水力计算方法
风管水力计算的方法主要有以下三种：
(1)等压损法
该方法是以单位长度风道有相等的压力损失为前提条件，在已知总作用压力的情况下，将总压力值按干管长度平均分配给各部分，再根据各部分的风量确定风管断面尺寸，该法适用于风机压头已定及进行分支管路阻力平衡等场合。
(2)假定流速法
该方法是以技术经济要求的空气流速作为控制指标．再根据风量来确定风管的断面尺寸和压力损失．目前常用此法进行水力计算。
(3)静压复得法
该方法是利用风管分支处复得的静压来克服该管段的阻力，根据这的断面尺寸，此法适用于高速风道的水力汁算。
3.2.2水力计算步骤
现以假定流速法为例，说明水力计算的步骤：
(1)绘制系统轴测示意图，并对各管段进行编号，标注长度和风量。
通常把流量和断面尺寸不变的管段划为一个计算管段。
(2)确定合理的气流速度
风管内的空气流速对系统有很大的影响。
流速低，阻力小，动力消耗少，运行费用低，但是风管断面尺寸大，耗材料多，建造费用大。
反之，流速高，风管段面尺寸小，建造费用低，但阻力大，运行费用会增加，另外还会加剧管道与设备的磨损。
因此，必须经过技术经济分析来确定合理的流速，表3-2，表3-3，表3-4列出了不同情况下风管内空气流速范围。
时应首先从最不利环路开始，即从阻力最大的环路开始。
确定风管断面尺寸时，应尽量采用通风管道的统一规格。
⑷其余并联环路的计算
为保证系统能按要求的流量进行分配，并联环路的阻力必须平衡。
因受到风管断面尺寸的限制，对除尘系统各并联环路间的压损差值不宜超过10％，其他通风系统不宜超过15％，若超过时可通过调整管径或采用阀门来进行调节。
调整后的管径可按下式确定
225
.0''⎪
⎭
⎫ ⎝⎛∆∆=P P D D mm
式中 'D ——调整后的管径，m ； D 一原设计的管径，m ；
P ∆——原设计的支管阻力，Pa ； 'P ∆——要求达到的支管阻力，Pa 。
需要指出的是，在设计阶段不把阻力平衡的问题解决，而一味的依靠阀门开度的调节,对多支管的系统平衡来说是很困难的，需反复调整测试。
有时甚至无法达到预期风量分配，或出现再生噪声等问题。
因此，我们一方面加强风管布置方案的合理性，减少阻力平衡的工作量，另一方面要重视在设计阶段阻力平衡问题的解决。
(5)选择风机
考虑到设备、风管的漏风和阻力损失计算的不精确，选择风机的风量，风压应按下式考虑考虑
L K L L f = m 3/h P K P f f ∆= Pa
式中 f L ——风机的风量，m 3
/h ；
L ——系统总风量，m 3
/h ； f P ——风机的风压，Pa ； P ∆——系统总阻力，Pa ；
L K ——风量附加系数，除尘系统L K ＝－；一般送排风系统L K ＝；
p K ——风压附加系数，除尘系统p K ＝－；一般送排风系统p K ＝ 当风机在非标准状态下工作时，应对风机性能进行换算，在此不再详述．可参阅《流体力学及泵与风机》。
例3-3 如图3=10所示的机械排风系统，全部采用钢板制作的圆形风管，输送含有有害气体的空气(ρ＝1．2m 3
/kg)，气体温度为常温，圆形伞形罩的扩张角为60°，合流三通分支管夹角为30°，带扩压管的伞形风帽0/D h ＝，当地大气压力为92kPa ，对该系统进行水力计算。
图3-10 机械排风系统图
解 1．对管段进行编号，标注长度和风量，如图示。
2．确定各管段气流速度，查表3-2有：工业建筑机械通风对于干管v ＝6-14m/s ；对于支管v ＝2-8 m/s 。
3．确定最不利环路，本系统①—⑤为最不利环路。
4．根据各管段风量及流速，确定各管段的管径及比摩阻，计算沿程损失，应首先计算最不利环路，然后计算其余分支环路。
如管段①，根据L ＝1200 m3/h ，v ＝6－14 m/s
查附录2可得出管径D ＝220mm ，v ＝9m ／s ，m R ＝m 查图3-1有B ε＝0．91，则有1.45.491.0'=⨯=m R Pa/m 3.53131.4'=⨯==∆l R P m m Pa
也可查附录2确定管径后，利用内插法求出：v ，m R 。
同理可查出其余管段的管径、实际流速、比摩阻，计算出沿程损失，具体结果见表3-5。
5．计算各管段局部损失
如管段①，查附录4有：圆形伞形罩扩张角60°，09.0=ξ，90°弯头2个，
3.0215.0=⨯=ξ，合流三通直管段，见图3-10。
30=α°，查得76.0=ξ，∑=++=15.176.03.009.0ξ
其余各管段的局部阻力系数见表3-6。
89.552
92.115.122
2
=⨯⨯==∆∑v P j ρξ Pa
同理可得出其余管段的局部损失，具体结果见表3-5。
6．计算各管段的总损失，结果见表3-5。
表3-6 各管段局部损失系数统计表
7．检查并联管路管道阻力损失的不平衡率
⑴管段⑥和管段① 不平衡率 调整管径
1552.1091.35200''225
.0225
.0=⎪
⎭
⎫
⎝⎛=⎪
⎭
⎫
⎝⎛∆∆=P P D D mm
取160'=D mm
查附录2得
160=D mm 3.12=v m/s 13=m R Pa/m
83.111391.0'=⨯==m B m R R εPa/m
058.021=+F F m 2 062.03=F m 2
查附录4，合流三通分支管阻力系数约为，
∑=03.0ξ
阻力计算结果见表3-5，1.109=∆P Pa 不平衡率为 %15%1.02
.1091
.1092.109161<=-=∆∆-∆P P P
满足要求。
⑵管道⑦与管段①＋② 不平衡率为 若将管段⑦调至1807=D mm ，不平衡率仍然超过15％，因此采用2007=D mm ，用阀
门调节。
⑶管段⑧与管段①＋②＋③ 不平衡率 满足要求。
8．计算系统总阻力
()37951=∆+∆=-∑j m P P P Pa
9．选择风机 风机风量L f K L = 539049001.1=⨯=L m 3/h
风机风压43637915.1=⨯==P K P f f Pa ，可根据f L 、f P 查风机样本选择风机，电动
机。