Reibungsdruckverlust in Luftkanälen

Übersicht

Der Reibungsdruckverlust in Kanälen (Hauptverlust) ist der Energieverlust, der durch die Luftströmung in Lüftungskanälen verursacht wird. In verzinkten Stahlrundkanälen mit turbulenter Strömung hängt der Verlust pro Längeneinheit von der Luftvolumenstrom und dem Kanaldurchmesser ab. Diese Seite behandelt die standardmäßige empirische Formel, Referenzdaten für gängige Kanalgrößen und praktische Auslegungsgrenzen.

Wichtige Formeln

Reibungsverlust in Kanälen (Imperial)

$\Delta h = 0.109136 \times \frac{q^{1.9}}{d^{5.02}}$

wobei $\Delta h$ in Inches of Water Gauge pro 100 ft Kanal ist, $q$ der Luftvolumenstrom in cfm ist und $d$ der Innendurchmesser des Kanals in Inches ist.

Luftgeschwindigkeit aus Volumenstrom

$v = \frac{q}{A} = \frac{q}{\pi (d/2)^2}$

Für einen Rundkanal mit Durchmesser $d$ in Inches und Volumenstrom $q$ in cfm beträgt die Geschwindigkeit in ft/min:

$v = \frac{576 \, q}{\pi \, d^2}$

Äquivalenter Durchmesser für Rechteckkanäle

Für nicht runde Kanäle ersetzen Sie $d$ durch den äquivalenten Durchmesser:

$d_e = 1.30 \times \frac{(a \cdot b)^{0.625}}{(a + b)^{0.25}}$

wobei $a$ und $b$ die Seitenabmessungen in Inches sind.

Variablen

Referenzdaten für Reibungsverluste

Druckverlust und Luftgeschwindigkeit für verzinkte Stahlrundkanäle mit turbulenter Luftströmung.

Luftgeschwindigkeitsrechner

Schätzen Sie die Luftgeschwindigkeit in einem Rundkanal aus Volumenstrom und Kanalgröße.

Rechner für imperiale Einheiten

Die originale Seite enthielt einen Rechner für imperiale Einheiten. Diese migrierte Version berechnet die Luftgeschwindigkeit, den Reibungsverlust im geraden Kanal pro 100 ft und den Gesamtreibungsverlust für rundes, verzinktes Stahlrohr anhand der Quellengleichung.

Rechner für SI-Einheiten

Dieser SI-Rechner verwendet dieselbe Gleichung, wobei metrische Eingaben intern in cfm und Zoll umgerechnet werden.

Einheitenrechner

Reibungsverlust-Trend — 10-Zoll-Kanal

Das folgende Diagramm zeigt, wie der Reibungsverlust in einem 10-Zoll-Kanal mit dem Volumenstrom steil ansteigt. Der Verlust skaliert ungefähr mit $q^{1,9}$, sodass eine Verdopplung des Volumenstroms den Druckverlust ungefähr vervierfacht.

Luftkanäle - Reibungsverlust-Diagramm

Das ursprüngliche Reibungsverlust-Diagramm umfasst mehrere runde Kanalgrößen. Diese interaktive Version behält die gleiche Absicht bei, indem sie den Reibungsverlust über dem Luftvolumen für gängige Kanaldurchmesser aufträgt.

Wiederhergestellte Original-Quellentabellen

Die folgenden Tabellen wurden von der Original-Quellenseite wiederhergestellt, um die vollständigen Referenzdaten zu erhalten.

Luftkanäle - Großer Reibungsdruckverlust

Luftkanäle - Reibungsdruckverlust, normalisierte Quellzeilen

Die Quelltabelle wechselt Reibungsdruckverlust-Zeilen und Luftgeschwindigkeits-Zeilen unter denselben Kanalgrößen-Spalten. Die normalisierte Tabelle unten bewahrt die gleichen Quellwerte in einer Zeile pro Luftvolumen.

Originalquellbilder

Die folgenden Originalquellbilder werden bewahrt, um visuelles Referenzmaterial 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 Quellreferenzen beibehalten.

Technische Notizen

• Grenzwerte für Lärm. Die Luftgeschwindigkeit sollte in Wohnanwendungen unter etwa 600–1000 ft/min, in ruhigen Gewerbeflächen bei 1500 ft/min und nur in industriellen Umgebungen bei 2000+ ft/min gehalten werden. Das Überschreiten dieser Grenzwerte führt zu unangenehmem Lärm.
• Annahme turbulenter Strömung. Die empirische Formel oben geht von einer vollständig entwickelten turbulenten Strömung aus, was typisch für die Bemessung von HVAC-Kanälen ist. Sie gilt nicht für laminare oder Übergangsregime.
• Material. Die Referenzdaten gelten für verzinkte Stahlkanäle. Flexible Kanäle, ausgekleidete Kanäle und Glasfaserkanäle haben höhere Reibungsfaktoren und erfordern eine Korrektur.
• Armaturen und Übergänge. Die Formeln decken nur Hauptverluste (gerade Kanalverluste) ab. Bögen, T-Stücke, Übergänge, Klappen und Gitter fügen Nebenverluste hinzu, die oft in kurzen Kanalabschnitten dominieren. Der gesamte Systemdruckverlust muss beides umfassen.
• Rechteckige Kanäle. Wandeln Sie immer in den äquivalenten Kreisdurchmesser um, bevor Sie die Reibungsverlustformel verwenden. Unterdimensionierte rechteckige Kanäle sind eine häufige Ursache für übermäßigen statischen Druck.
• Wirtschaftliches Gleichgewicht. Größere Kanäle reduzieren den Reibungsverlust (und die Lüfterenergie), erhöhen jedoch die Material- und Installationskosten. Die Beziehung $q^{1.9} / d^{5.02}$ bedeutet, dass eine bescheidene Erhöhung des Kanaldurchmessers große Reduktionen des Druckverlusts ergibt.

Referenzen

• Engineering ToolBox — Reibungsverluste in Luftkanälen