风管管件损失计算

风管管件损失计算风管系统标准风速风管风速标准分为低速与高速两种，风速在15m/s以下属低速风管，以上则为高速风管。前者用于大楼之通风及空调，后者则应用于工业及生产作业方面。风速之大小与风管之噪音、震动、及成本均有相当大的关系。而风管出口及吸气口之风速亦会影人体之舒适与安宁。低速风管之风速标准位置标准风速[m/s]最高风速[m/s]住宅公共建筑工厂住宅公共建筑工场风机吸气口3.54.05.04.55.07.0风机排气口5-86.5-108-128.57.5-118.5-14主风管3.5-4.55-6.56-94-65.5-86.5-11支风管33-4.54-53.5-54-6.55-9垂直支管(上行)2.53-3.543.25-44-65-8过滤器1.251.51.51.51.751.75加热器2.252.53.02.53.03.5洗气室2.52.52.52.52.52.5高速风管内之风速标准风量[m3/h]最大风速[m3/s]5,000-10,00012.510,000-17,00017.517,000-25,0002025,000-40,00022.540,000-70,0002570,000-100,00030风机出风口及吸风口之风速标准场所出风口风速[m/s]地点吸风口风速[m/s]播音室1.5-2.5房间上方4.0住宅、公寓2.5-3.5房间下方2.0-4.0戏院、旅馆房间2.5-3.5室门或气窗2.5-5.0私人办公室4.0室门之地面空隙3.0电影院5.0工场4.0公共事务室5.0-6.25住宅2.0商店7.5??百货公司10.0??风管材料制造风管之材料通常多为黑铁锌或镀锌铁板。后者耐锈蚀，使用较为普遍。设计上亦有采用铝板者，但价格较高，故仍少见。工场类之建筑中，其排风及回风亦有采用混凝土结构者，但大多建于地下。有关圆形风管使用铁板之厚度及号如下列所视圆形低速风管使用之铁板标准管径[mm]150-500510-750760-1,0001,010-1,2501,260铁板厚度[mm]0.50.60.81.01.2铁板号数2624222018圆形高速风管使用之铁板标准管径[mm]200210-450460-750760铁板厚度[mm]0.60.80.91.2铁板号数24222018矩形低速风管使用之铁板标准尺寸[mm]150-300310-750760-1,5001,510-2,2502,260铁板厚度[mm]0.50.60.81.01.2铁板号数2624222018矩形高速风管使用之铁板标准尺寸[mm]450460-1,2001,210-2,250铁板厚度[mm]0.81.01.2铁板号数222018矩形低速风管使用之铝板标准尺寸[mm]300330-750780-1,3701,400-2,1402,160-2,450铁板厚度[mm]0.510.630.811.021.3铁板号数2624222018风管接合用法兰(Flange)管铁板厚度[mm]法兰角铁尺寸[mm]最大间隔[m]0.525x25x33.60.625x25x33.60.830x30x32.71.040x40x31.81.240x40x51.8圆形风管之吊架标准管径[mm]束铁吊杆(铁)[mm]最大间隔[m]1,50025x325x3或9.0φ3.01,51030x330x3或12.0φ3.0矩形风管之支(吊)架标准铁板厚度[mm]吊架(铁)支架(铁)横撑[mm]吊杆[mmφ]最大间隔[m]撑架[mm]最大间隔[m]0.525x25x393.025x25x33.60.625x25x393.025x25x33.60.830x30x393.030x30x33.61.040x40x393.040x40x33.61.240x40x593.040x40x53.6管路中之损失在管路中，要使空气流体经过管路，必须克服相当的阻力，这阻力以压力表示，可分为管路直线部份之损失及局部弯管、分岐管、网关等之压力损失，其主要原因包括来自：(1)摩擦(2)弯曲(3)分岐或汇合(4)断面积或形状之变化在管道中亦有许多存在之障碍物，均会造成管流之阻力，这些项目包括：(1)风量控制器(2)阻水板(3)空气过滤器(4)加热器或冷却器(5)测量及控制仪器(6)防火活门静压与动压之损失送风设备所产生之阻力可分为动与静两种。与风速平方成比例变化的是动阻力，与风速无关的静阻力。动阻力与静阻力合成即为为送风系统之全阻力。若管路中有存在静压存在，则全压亦须包括达到静压所需之压力。气流在风管内所损失之压力可用下式表示：PT=PL+PD式中，PT为全部压损，PL为管长之压损，而PD则为各种弯管、分岐管、闸门等之压损。前文已述，动压与风速间有一个确定的关系。就空气而言，其关系如下式：Pv=V2/2gxγ=V2/16.3=(V/4.03)2[mmAq]式中，V的单位为[m/s]。直线风管之阻力损失PL=λxxγd2gL-----V2---λ=0.0055[1+(20,000)+)1/3]dRε------106------Q=xd2xVx3,6004π---------PL直线风管长度L[m]，直径[m]之损失[mmAq]λ摩擦系数V管路风速[m/s]γ流体之密度[kg/m3]Q风速V，直径[m]下之风量[m3/h]ε风管内表面凹凸粗糙度(铁板ε=0.18mm)R雷诺数(Reynolds'number)，正常值2,500以下矩形风管之换算若想换算成同样单位阻力之矩形风管时，可利用下式换算之：d=1.3[]----(6.4)(a+b)1/4(ab)5/8a、b分别为矩形风管之宽与高。其值亦可利用圆形面积与矩形面积相等之方式进行粗略估计。矩形风管外围宽与高之比又称为纵横比(AspectRatio)，此值最高可为8:1。但自1:1至8:1时，铁板面积要增加70%，其重量亦会增加3.5倍。故设计风管时，除非特殊情况，此比值应愈趋近1:1时为佳，以节省其制造与安装成本。风管局部管道之阻力一个完整的风管系统中，除风管本身外，尚有直管,弯管、分岐管闸门(damper)大小头,三通管,等其它组件。此部份因形状之改变会使风道产生涡流，并消耗部份能量。在这部份所产生之摩擦及压力损失，统称为局部管道之阻力，其计算方式如下：△PD=ζxxγ=ζx()2--(6.5)2g4.03V2-----V-----△PD局部元件之之損失[mmAq]ζ局部阻力係數V管路風速[m/s]γ流體之密度[kg/m3]风管局部管道之阻力局部管道之损失也可以换算为等长管所造成之损失，以简化计算全系统风管阻力之过程。亦即：△PD=ζx=λxx2gd2gV2-----L'-----V2------等效长度与直径之比=dλL'ζ若局部管道为矩形风管，则L'/d可改以L'/a代替，其中a为矩形风管之长边。风管局部阻力系矩形弯管(90度)H/Wr/W=0.50.751.01.50.25L'/W=251273.50.53316941.04519114.54.09035176△PD=λ(L'/W)γ(V2/2g)矩形角管(90度)H/WL'/W0.25250.5491.0754.0110△PD=λ(L'/W)γ(V2/2g)矩形弯管(整流片)R/WR1/WR2/Wζ0.50.20.40.450.750.40.70.121.00.71.00.101.51.31.60.15△PD=ζγ(V2/2g)矩形弯管附小型整流片整流片形狀ζA.單片型0.35B.流線型0.10△PD=ζγ(V2/2g)圆型弯管R/dL/d0.75231.0171.5122.010△PD=λ(L/d)γ(V2/2g)圆形管接制弯管R/d0.51.01.52.0二段L/d=65656565三段49211717四段191412五段17129.7△PD=λ(L/d)γ(V2/2g)急扩大管A1/A20.10.20.40.60.8ζ0.810.640.360.160.04△PD=ζγ(V2/2g)急缩小管A2/A10.10.20.40.6ζ0.340.320.250.16△PD=ζγ(V2/2g)渐大管θ5°10°20°30°40°ζ0.170.280.450.590.73△PD=ζγ(V2/2g)x(v1-v2)2渐小管θ30°45°60°ζ0.020.040.07△PD=ζγ(V22/2g)变形θ14°ζ=0.15圆形管三通管直通管部份(1--2)V2/V10.30.50.80.9ζ0.090.0750.030△PD=ζγ(V12/2g)分岐管部份(1-3)V3/V10.20.40.60.81.01.2ζ28.07.503.72.41.81.5△PD=ζγ(V32/2g)圆形管三通管(支管钳形缩小)直通管部份(1--2)V2/V10.30.50.80.9ζ0.090.0750.030△PD=ζγ(V12/2g)分岐管部份(1-3)V3/V10.60.81.01.2ζ1.961.270.970.500.37△PD=ζγ(V32/2g)分流(支斜管)45度角直通管部份(1--2)ζ=0.05-0.06△PD=ζγ(V12/2g)分岐管部份(1-3)V3/V10.40.60.81.01.2A1/A3=13.21.020.520.47-3.03.71.40.750.510.428.2--0.790.570.47△PD=ζγ(V32/2g)矩形风管分岐管直通管(1--2)V2/V11.0時，ζ可以不計V2/V11.0時，ζ=0.46-1.24χ+0.93χ2χ=(V2/V1)x(a/b)1/4△PD=ζγ(V12/2g)分岐管(1-3)χ0.250.50.751.01.25ζ10.30.20.30.40.65χ=(V3/V1)x(a/b)1/4△PD=ζγ(V32/2g)矩形风管合流直通管(1--3)V2/V10.40.60.81.01.21.5A1/A2=0.75-1.2-0.30.350.81.1-0.67-1.7-0.9-0.30.10.450.70.60-2.1-1.3-0.8-0.40.10.2△PD=ζγ(V12/2g)合流管(2-3)V2/V30.40.60.81.01.21.5ζ-1.30-0.90-0.50.10.551.4△PD=ζγ(V32/2g)金属网線徑[mm]0.270.270.660.721.561.72間隔[mm]1.672.083.575.011.116.7開口比%707667747281ζ0.800.700.700.650.510.50△PD=ζγ(V2/2g)V為通過網面時之風速管内气孔A2/A10.20.40.60.81.0ζ47.87.81.800.290△PD=ζγ(V2/2g)管出口(渐扩大形)A2/A1θ=10°20°30°40°0.7ζ=0.640.720.790.860.60.550.640.740.830.50.480.580.700.790.40.400.530.650.760.30.340.480.620.73△PD=ζγ(V12/2g)多孔型出风口自由面積比V0.20.40.60.80.5306.02.301.0336.82.701.5367.43.0-2.0397.83.2-2.5408.33.4-3.0418.63.7-△PD=ζγ(V12/2g)自由面積=孔面積/(axb)风管设计实例风管之设计方法有：减速法(Relocityreduction)、定阻法(EqualFriction)、静压重获法(Staticpressureregain,SPR)等三种，减速法设计时较难获得准确的答案，故较少人采用。目前仅介绍定阻法。工厂之风管布置图为例。经过风机之后，总风量为18000m3/h，经过A点后分出两条管路，主管维持10,800m3/h，支管则为7,200m3/h。共有B、C、D、E、F等五个点出口，每个出口之风量为3,600m3/h。(1)决定风速：由表6.1中先选定风量标准。就工厂之环境而言，其标准风速为6-9m