Диаграмма потерь на трение в воздуховодах: Па/м, расход и размер
Определите потери на трение в Па/м по расходу и размеру воздуховода, разберите параметры e, Dh и Re в формуле и рассчитайте общую потерю давления на прямом участке.
Обзор
Потери на трение в воздуховоде — это падение давления на единицу длины прямолинейного воздуховода, вызванное трением движущегося воздуха о стенку воздуховода. Стандартная диаграмма позволяет оценить Па/м по расходу воздуха и диаметру воздуховода; калькулятор воздуховодов обеспечивает воспроизводимый расчёт по Дарси-Вейсбаху для той же задачи прямолинейного участка.
В типичных системах комфорта HVAC скорость воздуха ограничивается примерно 5 м/с для контроля шума и энергопотребления. Системы промышленного назначения с более высокой скоростью могут допускать 10–25 м/с, но при этом пропорционально увеличиваются потери на трение и требуется большая мощность вентилятора.
Что означают e, Dh и Re в формуле трения воздуховода?
Эти символы часто появляются, когда диаграмма трения в воздуховоде преобразуется в уравнение:
- или — это абсолютная шероховатость внутренней стенки, в метрах.
- — это гидравлический диаметр, ; для круглого воздуховода он равен внутреннему диаметру.
- — это число Рейнольдса, , которое указывает, является ли течение ламинарным или турбулентным.
- — это коэффициент трения Дарси, используемый в уравнении потери давления Дарси-Вейсбаха.
Для прямоугольных воздуховодов используйте гидравлический диаметр, а не просто подставляйте длинную или короткую сторону. См. ссылки на уравнение Дарси-Вейсбаха, число Рейнольдса и эквивалентный диаметр для соответствующих определений.
Основные формулы
Потери на трение по Дарси-Вейсбаху
Это базовое уравнение для потери давления из-за трения в прямолинейном участке воздуховода.
Общая потеря давления
Умножьте удельные потери на трение (в Па/м) на длину воздуховода, чтобы получить общую потерю давления на трение.
Скорость воздуха из расхода
Преобразует объемный расход в среднюю скорость воздуха для круглого воздуховода диаметром .
Переменные
| Символ | Описание | Typical Unit |
|---|---|---|
| Total friction pressure drop | Pa | |
| Friction loss per unit length | Pa/m | |
| Darcy friction factor | безразмерный | |
| Air density | kg/m³ | |
| Mean air velocity | m/s | |
| Duct diameter | m | |
| Duct length | m | |
| Volumetric air flow rate | m³/s | |
| Cross-sectional area | m² |
Quantity | Conversion |
|---|---|
| Объемный расход | 1 м³/с = 3600 м³/ч = 2118.9 фут³/мин = 35.32 фут³/с |
| Объемный расход | 1 м³/с = 1000 дм³/с |
| Объемный расход | 1 m³/s = 15850 gal(US)/min |
| Объёмный расход | 1 m³/s = 13198 Imp.gal/min |
| Velocity | 1 m/s = 196.85 ft/min = 3.281 ft/s |
| Pressure | 1 mm H₂O = 9.81 Pa = 1.422 × 10⁻³ psi |
| Pressure | 1 N/mm² = 1 MPa = 10 bar |
| Pressure | 1 bar = 100000 Pa = 10⁵ N/m² |
| Pressure | 1 kp/m² = 9.80665 Pa |
| Pressure | 1 atm = 101325 Pa = 1.01325 bar |
| Потери давления | 1 mm H₂O/m = 9.81 Pa/m |
| Length | 1 m = 3.281 ft = 39.37 in |
| Diameter | 1 mm = 0.03937 in |
Источник: engineeringtoolbox.com
Пример: воздуховод 500 mm при 1 m³/s
По стандартной диаграмме потерь на трение для магистрального воздуховода 500 mm с расходом воздуха 1 m³/s в системе комфорта (скорость воздуха не более 5 m/s):
- Удельные потери на трение: 0.55 Pa/m (0.055 mm H₂O/m)
- На участке воздуховода длиной 20 m: Pa
Диаметр воздуховода (mm) | Расход воздуха (m³/s) | Скорость воздуха (m/s) | Потери на трение (Pa/m) |
|---|---|---|---|
| 200 | 0.1 | 3.2 | 2.8 |
| 250 | 0.15 | 3.1 | 1.6 |
| 315 | 0.25 | 3.2 | 1.1 |
| 355 | 0.4 | 4 | 1.2 |
| 400 | 0.5 | 4 | 0.85 |
| 500 | 1 | 5.1 | 0.55 |
| 630 | 1.5 | 4.8 | 0.3 |
| 800 | 2.5 | 5 | 0.2 |
Источник: engineeringtoolbox.com
Исходная диаграмма и порядок расчёта
Исходная диаграмма сохранена ниже в качестве наглядного пособия. Для проверки числовых значений используйте пример с воздуховодом 500 mm / 1 m³/s и калькулятор на данной странице; не интерполируйте растровую диаграмму точнее, чем допускает её шкала.
Суммарная потеря давления на трение в воздуховоде
Преобразователь единиц
Преобразователь единиц потерь на трение в воздушном канале
Исходные изображения
Следующие исходные изображения сохранены, чтобы избежать потери визуального справочного материала. Когда изображение содержит графики или табличные данные, их извлечённые значения представлены в таблицах, калькуляторах или интерактивных графиках на странице; остальные изображения сохранены в качестве визуальных исходных ссылок.
Инженерные примечания
- Чтение диаграммы. Стандартные диаграммы потерь на трение используют логарифмические шкалы для скорости, диаметра и перепада давления. Совместите линейку по известным значениям (расход и диаметр), чтобы напрямую считать потери на трение.
- Поправка на плотность воздуха. Диаграммы обычно построены для стандартного воздуха при ρ = 1.2 кг/м³ (20 °C, 101.3 кПа). Для значительных высот или температур, отличающихся от стандартных, умножьте считанные потери на трение на соотношение ρ_факт / 1.2.
- Ограничения скорости. В комфорных системах скорость в основном воздуховоде обычно ограничена 5–6 м/с, а в ответвлениях 3–4 м/с для ограничения шума. Промышленные системы могут работать при скоростях 12–25 м/с.
- Материал воздуховода. Коэффициент трения зависит от шероховатости внутренней поверхности. Оцинкованный листовой металл (шероховатость ~0.15 мм) является эталонным материалом. Гибкие и облицованные воздуховоды имеют более высокие потери на трение.
- Фасонные детали и повороты. Диаграмма потерь на трение охватывает только прямые участки воздуховода. Колена, тройники, заслонки и переходы создают динамические потери, которые должны рассчитываться отдельно с использованием метода эквивалентной длины или коэффициентов потерь.
- Соотношение сторон. Прямоугольные воздуховоды преобразуются в эквивалентный круглый диаметр с использованием концепции гидравлического диаметра для чтения диаграмм.