Потери давления на трение в воздуховодах

Обзор

Потеря давления на трение в воздуховоде (потеря по длине) — это падение энергии, вызванное движением воздуха по воздуховоду. В оцинкованных стальных круглых воздуховодах при турбулентном потоке потеря на единицу длины зависит от расхода воздуха и диаметра воздуховода. На этой странице рассматриваются стандартная эмпирическая формула, справочные данные для типичных размеров воздуховодов и практические ограничения проектирования.

Основные формулы

Потеря на трение в воздуховоде (имперские единицы)

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

где $\Delta h$ — в дюймах водяного столба на 100 футов воздуховода, $q$ — расход воздуха в кубических футах в минуту (cfm), а $d$ — внутренний диаметр воздуховода в дюймах.

Скорость воздуха по расходу

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

Для круглого воздуховода с диаметром $d$ в дюймах и расходом $q$ в cfm скорость в футах/мин составляет:

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

Эквивалентный диаметр прямоугольного воздуховода

Для некруглых воздуховодов замените $d$ на эквивалентный диаметр:

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

где $a$ и $b$ — размеры сторон в дюймах.

Переменные

Справочные данные по потерям на трение

Потери напора и скорость воздуха для оцинкованных стальных круглых воздуховодов при турбулентном потоке.

Калькулятор скорости воздуха

Оценка скорости воздуха в круглом воздуховоде по расходу и размеру воздуховода.

Калькулятор имперских единиц

Исходная страница включала калькулятор имперских единиц. Эта мигрированная версия рассчитывает скорость воздуха, потерю на трение в прямом канале на 100 футов и общую потерю на трение для круглого оцинкованного стального воздуховода, используя исходное уравнение.

Калькулятор единиц СИ

Этот калькулятор СИ использует то же уравнение, с метрическими входными данными, которые внутри конвертируются в кубические футы в минуту (cfm) и дюймы.

Конвертер единиц

Тенденция потерь на трение — воздуховод 10 дюймов

На графике ниже показано, как потери на трение резко возрастают с увеличением расхода воздуха в 10-дюймовом воздуховоде. Потери масштабируются приблизительно как $q^{1.9}$, поэтому увеличение расхода воздуха вдвое примерно учетверяет перепад давления.

Воздуховоды — диаграмма потерь на трение

Оригинальная диаграмма потерь на трение охватывает несколько диаметров круглых воздуховодов. Эта интерактивная версия сохраняет тот же замысел, отображая потери на трение в зависимости от объемного расхода воздуха для типичных диаметров воздуховодов.

Восстановленные исходные таблицы

Следующие таблицы восстановлены со страницы оригинального источника для сохранения полных справочных данных.

Воздуховоды — основные потери напора на трение

Воздуховоды — Основные потери напора на трение, нормализованные строки источника

Исходная таблица чередует строки потерь напора на трение и строки скорости воздуха в одном столбце размера воздуховода. Нормализованная таблица ниже сохраняет те же исходные значения в одной строке на каждый объём воздуха.

Исходные изображения

Следующие исходные изображения сохранены для сохранения визуального справочного материала. Когда изображение содержит график или табличные данные, извлечённые значения представлены в таблицах страницы, калькуляторах или интерактивных графиках; остальные изображения сохраняются как визуальные справочные источники.

Инженерные заметки

• Предельные уровни шума. Скорость воздуха должна оставаться ниже примерно 600–1000 ft/min в жилых помещениях, 1500 ft/min в тихих коммерческих пространствах и 2000+ ft/min только в промышленных условиях. Превышение этих пределов вызывает неприемлемый шум.
• Предположение о турбулентном потоке. Эмпирическая формула выше предполагает полностью развитый турбулентный поток, что типично для расчета размеров воздуховодов HVAC. Она не применима к ламинарным или переходным режимам.
• Материал. Ссылочные данные применимы к оцинкованным стальным воздуховодам. Гибкие воздуховоды, воздуховоды с подкладкой и стеклопластиковые воздуховоды имеют более высокие коэффициенты трения и требуют коррекции.
• Фитинги и переходы. Формулы покрывают только основные (прямые воздуховоды) потери. Колена, тройники, переходы, заслонки и решетки добавляют второстепенные потери, которые часто преобладают в коротких воздуховодных участках. Общее падение давления в системе должно включать оба вида.
• Прямоугольные воздуховоды. Всегда преобразовывайте в эквивалентный круглый диаметр перед использованием формулы потерь на трение. Недостаточно большие прямоугольные воздуховоды являются частым источником чрезмерного статического давления.
• Экономический баланс. Более крупные воздуховоды уменьшают потери на трение (и энергопотребление вентилятора), но увеличивают стоимость материалов и монтажа. Соотношение $q^{1.9} / d^{5.02}$ означает, что небольшое увеличение диаметра воздуховода приводит к значительным снижениям падения давления.

Ссылки

• Engineering ToolBox — Потери на трение в воздуховодах