Reibungsverlustdiagramm für Luftkanäle: Pa/m, Volumenstrom und Kanalgröße

Übersicht

Der Druckverlust in Luftkanälen ist der Druckabfall pro Längeneinheit eines geraden Kanals, verursacht durch Reibung zwischen der bewegten Luft und der Kanalwand. Das Standarddiagramm ermöglicht die Schätzung von Pa/m aus dem Luftvolumenstrom und dem Kanaldurchmesser; der Luftkanalrechner bietet eine reproduzierbare Darcy–Weisbach-Berechnung für dasselbe Problem in geraden Kanälen.

Typische Komfort-HVAC-Systeme begrenzen die Luftgeschwindigkeit auf etwa 5 m/s, um Lärm und Energieverbrauch zu kontrollieren. Höhergeschwindigkeitsindustriesysteme können 10–25 m/s zulassen, verursachen aber proportional höhere Reibungsverluste und erfordern mehr Lüfterleistung.

Was bedeuten e, Dh und Re in einer Kanalreibungsformel?

Diese Symbole erscheinen häufig, wenn ein Kanalreibungsdiagramm in eine Gleichung übersetzt wird:

• $e$ oder $\varepsilon$ ist die absolute Rauheit der Innenwand, in Metern.
• $D_h$ ist der hydraulische Durchmesser, $4A/P$; für einen runden Kanal entspricht er dem Innendurchmesser.
• $Re$ ist die Reynolds-Zahl, $\rho v D_h/\mu$, die angibt, ob die Strömung laminar oder turbulent ist.
• $f$ ist der Darcy-Reibungsfaktor, der in der Darcy–Weisbach-Druckverlustgleichung verwendet wird.

Verwenden Sie für rechteckige Kanäle den hydraulischen Durchmesser, anstatt nur die lange oder kurze Seite einzusetzen. Siehe die Referenzen zur Darcy–Weisbach-Gleichung, Reynolds-Zahl und äquivalenten Durchmesser für die zugehörigen Definitionen.

Wichtige Formeln

Darcy–Weisbach-Reibungsverlust

$\frac{\Delta p}{L} = f \cdot \frac{\rho \, v^2}{2 \, D}$

Dies ist die grundlegende Gleichung für den Druckverlust aufgrund von Reibung in einem geraden Kanalabschnitt.

Gesamtdruckabfall

$\Delta p = \frac{\Delta p}{L} \times L$

Multiplizieren Sie den Reibungsverlust pro Meter mit der Kanallänge, um den gesamten Reibungsdruckabfall zu erhalten.

Luftgeschwindigkeit aus dem Volumenstrom

$v = \frac{Q}{A} = \frac{4 \, Q}{\pi \, D^2}$

Konvertiert den Volumenstrom in die mittlere Luftgeschwindigkeit für einen kreisförmigen Kanal mit Durchmesser $D$.

Variablen

Beispiel: 500 mm Kanal bei 1 m³/s

Verwendung des Standard-Reibungsverlustdiagramms für einen 500 mm Hauptkanal mit einem Luftstrom von 1 m³/s in einem Komfortsystem (Luftgeschwindigkeit begrenzt auf 5 m/s):

• Reibungsverlustrate: 0,55 Pa/m (0,055 mm H₂O/m)
• Über 20 m Kanallänge: $\Delta p = 0{,}55 \times 20 = 11$ Pa

Quelldiagramm und Berechnungsweg

Das ursprüngliche Quelldiagramm wird unten als visuelle Referenz beibehalten. Verwenden Sie das Beispiel 500 mm / 1 m³/s und den Rechner auf dieser Seite für eine nachvollziehbare numerische Überprüfung; interpolieren Sie ein Bitmap-Diagramm nicht genauer, als es seine Skala zulässt.

Einheitenumrechner

Originalquellbilder

Die folgenden Originalquellbilder werden beibehalten, um visuelle Referenzmaterialien nicht zu verlieren. Wenn ein Bild Diagramm- oder Tabellendaten enthält, werden seine extrahierten Werte in den Seitentabellen, Rechnern oder interaktiven Diagrammen dargestellt; verbleibende Bilder werden als visuelle Quellenreferenzen aufbewahrt.

Technische Hinweise

• Diagrammlesung. Standard-Reibungsverlustdiagramme verwenden logarithmische Skalen für Geschwindigkeit, Durchmesser und Druckverlust. Richten Sie ein Lineal an den bekannten Werten (Strömung und Durchmesser) aus, um den Reibungsverlust direkt abzulesen.
• Luftdichtekorrektur. Diagramme werden typischerweise für Standardluft bei ρ = 1.2 kg/m³ (20 °C, 101.3 kPa) gezeichnet. Für Höhenlagen oder Temperaturen, die erheblich von Standard abweichen, multiplizieren Sie den abgelesenen Reibungsverlust mit dem Verhältnis ρ_actual / 1.2.
• Geschwindigkeitsbegrenzungen. Komfortsysteme begrenzen die Geschwindigkeit im Hauptkanal in der Regel auf 5–6 m/s und in Zweigkanälen auf 3–4 m/s, um Lärm zu begrenzen. Industrielle Systeme können bei 12–25 m/s betrieben werden.
• Kanalmaterial. Der Reibungsfaktor hängt von der inneren Oberflächenrauheit ab. Verzinktes Blech (Rauheit ~0.15 mm) ist das Referenzmaterial. Flexible Kanäle und ausgekleidete Kanäle haben höhere Reibungsverluste.
• Formstücke und Bögen. Das Reibungsverlustdiagramm deckt nur gerade Kanäle ab. Bögen, T-Stücke, Klappen und Übergänge fügen dynamische Verluste hinzu, die separat berechnet werden müssen, indem Verfahren mit äquivalenten Längen oder Verlustbeiwerten verwendet werden.
• Seitenverhältnis. Rechteckige Kanäle werden unter Verwendung des Konzepts des hydraulischen Durchmessers in einen äquivalenten kreisförmigen Durchmesser umgewandelt, um Diagramme nachschlagen zu können.

Referenzen

• Luftkanal-Reibungsverlustdiagramm – Engineering ToolBox