通风管道

通风管道是通风系统的一个重要组成部分，用以输送空气至特定地点或从某一地点排走空气。
空气在通风管道中流动时的压力和能量变化 空气在常用的通风管道中流动时，压力和温度变化不大，密度不会有显著差异，故一般被视为定容运动。
空气在风道中流动时，具有两种不同的压力：动压和静压。
动压是流动空气的动能，与空气流速直接有关，永远是正值。动压的表达式如下：

式中： Hd 动压。系指单位体积空气的动能，kg/m2(即mmH₂O);
v 空气的流速，m/s;
g 重力加速度，9.81m/s2;
γ 空气的密度，kg/m⁵。
静压是单位体积空气作用于周围物体的压力，它与空气的流动无关。静压值通常相对于大气压力而言，又称相对静压。把大气压力作为基点，大于大气压力时为正值，称为正压，反之为负值，称为负压。
动压和静压的代数和称为全压，代表空气在风道中流动时的总压力，即：
H=H_d+H
式中： H 全压，mmH₂O;
Hd 动压，mmH₂O;
H 静压，mmH₂O。
空气在风道内作定容运动时的能量变化，通常用下列柏努利方程式来表示。

式中： H₁、 H₂ 位于风道截面1和截面2处空气的压力能，即静压，mmH₂O;

位于风道截面1和截面2处空气的动能，即动压，mmH₂O;
△H 空气由风道截面1流至截面2的能量损失，即压力损失，mmH2O。
方程式表达了风道内空气的流速和压力之间的关系。△H表示全压的损失，它用于克服风道内的摩擦阻力和局部阻力。

能量转化示意图
f 管道截面积 v 气流速度Hs 静压

摩擦阻力和局部阻力 (1)摩擦阻力：根据流体力学原理，流体在风道里流动的阻力取决于流体的粘度、密度、管壁的粗糙度和水力半径、气流速度以及管道长度。它们之间的相互关系，可由下式表示：
式中：△Hm摩擦阻力，kg/m²或mmH₂O;
λ 摩擦阻力系数，无因次；
v 风道内的气流平均速度，m/s;
ω 水力半径，m;

其中： F 风道截面积，m²;
P 风道周长，m。
1 风道长度，m。
mmH2O,R称为比摩阻，即单
位长度的摩擦阻力。所以，上式可表示为△H_m＝RlmmH2O。
(2) 局部阻力： 空气流经风道时，因流动方向发生变化，或因风道截面大小改变，或因遇到某种障碍物而产生的阻力称为局部阻力。局部阻力在总压力损失中占很重要的地位，它可用下列公式计算：

式中： Z 局部阻力，mmH₂O;
ξ 局部阻力系数，用实验方法求得，无因次，它主要取决于局部地点异形管件本身的形状和尺寸。
通风管道的设计 (1)设计要点：
❶风道系统布置力求简单，安装检修方便，尽量与建筑形式相配合，实用，美观。排尘排毒风道吸气点不宜过多，一般最好不超过5～6个。降温、空调风道应注意隔热。
❷通风管道的风速一般取8～15m/s。排尘风道中应保持输送粉尘不致沉降所必需的最低风速，根据输送粉尘性质，可取10～25m/s。但不宜过大，因风速越大，风道阻力也越大，电能消耗也大。
❸风道截面形状可制作成圆形、方形或矩形，但除尘风道宜采用圆形。因为方形或矩形风道，四角有涡流，能使粉尘沉积。
❹通风管道可垂直、水平或倾斜敷设。除尘风道一般不宜水平敷设，因为粉尘会在管道底部沉积，从而产生堵塞现象。含尘量较高的风道与水平面的夹角最好不小于45°，在风道下方连接处，还应设置清灰口和清灰斗。
❺为了减少阻力，风道弯头的曲率半径R一般为1.5～2D。
(2) 设计计算方法：管网设计计算方法很多，常用的有比压损法和当量阻力法两种。
❶比压损法： 已知系统中各管段的流量，求管段的直径和系统的总阻力。
❷当量阻力法： 在已知通风机的压力和流量时，求风道的直径。

已知管网中压力损失时，将此总压力损失H₀除以管网主管线总长度Σ1，就求得了包括摩擦阻力和局部阻力在内的每米管长的分配压力损失。即将每米管长的分配压力损失R₀乘以管段的当量长度1n，则得该管段的压力损失。即

并联管段中的压力损失是根据管网节点处压力应相等的这一条件而求出的。已知每段风道的压力损失、风道长度、空气流量和选取了局部阻力系数以后，即可求出风道的计算直径。

通风管道

ventilation duct