Luftkanalrechner: Reibungsverlust, Geschwindigkeit und Druckabfall

Berechnen Sie die Luftgeschwindigkeit im geraden Kanal, die Reynolds-Zahl, den Darcy-Reibungsfaktor und den Druckabfall aus Volumenstrom, Durchmesser, Länge, Rauheit, Dichte und Viskosität.

airductcalculatorRechner

Übersicht

Verwenden Sie diesen Rechner für den geraden Kanal-Teil einer HVAC-Druckabfall-Schätzung. Geben Sie Luftstrom, Durchmesser (oder einen äquivalenten hydraulischen Durchmesser), Länge, Wandrauheit, Luftdichte und dynamische Viskosität ein, um Geschwindigkeit, Reynolds-Zahl, Darcy-Reibungsfaktor und Gesamtreibungsverlust zu berechnen. Fittings, Drosselklappen, Übergänge und Gitter erfordern zusätzliche lokale Verlustterme.

Die Quellenseite ist erhalten unter Engineering ToolBox — Luftkanalrechner; die ursprüngliche externe Rechnerreferenz war http://www.iklimnet.com/data/duct.html.

Wichtige Formeln

Darcy-Weisbach-Gleichung

$\Delta P_f = f \cdot \frac{L}{D_h} \cdot \frac{\rho v^2}{2}$

Druckabfall durch Reibung entlang eines geraden Kanalabschnitts.

Swamee-Jain-Approximation (Reibungsfaktor)

$f = \frac{0.25}{\left[ \log_{10}\left(\frac{\varepsilon}{3.7 D_h} + \frac{5.74}{Re^{0.9}}\right) \right]^2}$

Gültig für turbulente Strömung ( $Re > 4000$ ) in kommerziellen Kanalsystemen.

Reynolds-Zahl

$Re = \frac{\rho v D_h}{\mu}$

Bestimmt das Strömungsregime: laminar ( $Re < 2300$ ), übergangsweise oder turbulent ( $Re > 4000$ ). Fast alle HVAC-Kanalsysteme arbeiten im turbulenten Bereich.

Hydraulischer Durchmesser

$D_h = \frac{4A}{P}$

Für nicht-kreisförmige Kanäle, wobei $A$ die Querschnittsfläche und $P$ der benetzte Umfang ist. Für einen runden Kanal ist $D_h$ gleich dem Kanaldurchmesser.

Geschwindigkeitsdruck

$P_v = \frac{1}{2}\rho v^2$

Nützlich, um Geschwindigkeit mit Druck zu verknüpfen und für die Dimensionierung von Fittings.

Variablen

Symbol	Beschreibung	Typical Unit
$\Delta P_f$	Friction pressure drop	Pa
$f$	Darcy friction factor	—
$L$	Duct length	m
$D_h$	Hydraulic diameter	m
$\rho$	Air density	kg/m³
$v$	Mean air velocity	m/s
$Re$	Reynolds number	—
$\varepsilon$	Absolute surface roughness	m
$\mu$	Dynamic viscosity	Pa·s
$A$	Cross-sectional area	m²
$P$	Wetted perimeter	m

Kanalmaterialrauheit

10 Zeilen

Typische absolute Rauheitswerte für gängige Rohrmaterialien
Kanalmaterial	Rauheit ε (mm)	Rauheit ε (ft)
Verzinkter Stahl	0.046	0.00015
Handelsüblicher Stahl	0.045	0.00015
Gezogenes Rohr (Kupfer)	0.0015	0.000005
Gusseisen	0.26	0.00085
Concrete	0.3	0.001
Flexibles Rohr (glatter Auskleidung)	0.09	0.0003
Flexibles Rohr (gewellt)	0.9	0.003
Glasfaser-Ductboard	0.3	0.001
PVC-Rohr	0.0015	0.000005
Blechrohr (unbeschichtet)	0.05	0.00016

Quelle: engineeringtoolbox.com

Standardluftparameter

9 Zeilen

Standardluftparameter bei 1 atm (101,325 kPa)
Temperatur (°C)	Dichte (kg/m³)	Dynamische Viskosität (Pa·s (×10⁻⁵))
0	1.293	1.715
10	1.247	1.765
20	1.204	1.815
30	1.165	1.864
40	1.127	1.912
50	1.093	1.96
60	1.06	2.007
80	1	2.099
100	0.946	2.188

Quelle: engineeringtoolbox.com

Rechner: Rohrreibungsverlust

Gerader Rohrreibungsverlust (Darcy-Weisbach)

Luftdurchsatz(m³/s)

Rohrdurchmesser(m)

Rohrlänge(m)

Oberflächenrauheit ε(mm)

Luftdichte ρ(kg/m³)

Dynamische Viskosität μ(Pa·s)

Einheitenrechner

Die Quellenseite enthielt einen Bereich „Einheitenrechner“. Dieser Rechner bewahrt die gängigen Umrechnungen für Rohrplanung: Luftdurchsatz, Rohrgröße, Druckverlust, Länge und Geschwindigkeit.

Luftrohr-Einheitenrechner

Airflow(m^3/s)

Druckverlust(Pa)

Kanaldurchmesser(m)

Kanallänge(m)

Luftgeschwindigkeit(m/s)

Wiederhergestellte Originalquellentabellen

Die folgenden Tabellen werden von der Originalquellenseite wiederhergestellt, um die vollständigen Referenzdaten zu erhalten.

Technische Hinweise

Turbulente Strömungsannahme: Die oben verwendete Swamee-Jain-Formel gilt für $Re > 4000$ . Fast alle HLK-Kanalsysteme fallen in diesen Bereich. Für $Re < 2300$ verwenden Sie $f = 64/Re$ (laminare Strömung).
Rechteckige Kanäle: Konvertieren Sie in einen äquivalenten runden Kanal mit $D_h = 4A/P$ , oder verwenden Sie die Tabellen der Methode mit gleichem Reibungsverlust von ASHRAE/SMACNA.
Formstücke und Zubehör: Der Rechner deckt nur die Reibung gerader Kanäle ab. Fügen Sie lokale Verlustkoeffizienten ( $K$ -Faktoren) für Bogen, T-Stücke, Übergänge, Dampfer und Gitter hinzu. Üblicherweise wird eine Methode mit äquivalenter Länge oder Verlustkoeffizienten angewendet.
Luftdichtekorrekturen: In Höhen über dem Meeresspiegel oder bei erhöhten Temperaturen sinkt die Luftdichte. Verwenden Sie die oben stehende Dichtetabelle oder berechnen Sie als $\rho = P/(R \cdot T)$ mit $R = 287\ \text{J/(kg·K)}$ .
Strafe für flexible Kanäle: Gewellte flexible Kanäle haben eine Rauheit von 10–20× die von Blech. Hersteller empfehlen oft, 50% zum Reibungsverlust aus dem Nenndurchmesser hinzuzufügen.
Standard-Entwurfsgeschwindigkeit: Wohngebäude-Zuluftleitungen: 4–6 m/s. Gewerbliche Zuluft: 6–10 m/s. Abluft: 8–13 m/s. Das Überschreiten dieser Werte führt zu Lärm und übermäßigem Energieverbrauch.
Methode mit gleichem Reibungsverlust: Ein gängiger Entwurfsansatz bemisst alle Kanalabschnitte für einen gleichmäßigen Druckabfall pro Längeneinheit (typischerweise 0,8–1,2 Pa/m für Niederdrucksysteme).

Referenzen

Originalquelle — Engineering ToolBox
Original externe Rechnerreferenz — http://www.iklimnet.com/data/duct.html
Originalquellenreferenz: http://www.iklimnet.com/data/duct.html
ASHRAE Handbuch — Grundlagen, Kapitel 21: Kanalentwurf
SMACNA HLK-Kanalkonstruktionsstandards

Quelle: engineeringtoolbox.com