风管计算器：摩擦损失、流速与压降

概述

使用此计算器计算暖通空调压降估算中的直风管部分。输入空气流量、直径（或等效水力直径）、长度、壁面粗糙度、空气密度和动力粘度，以计算速度、雷诺数、达西摩擦系数和总摩擦损失。管件、风阀、变径和格栅需要额外的局部损失项。

来源页面保留在 Engineering ToolBox — 风管计算器；原始外部计算器参考为 http://www.iklimnet.com/data/duct.html。

关键公式

达西-魏斯巴赫方程

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

沿直风管段的摩擦压降。

Swamee-Jain 近似（摩擦系数）

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

适用于商用风管中的湍流（$Re > 4000$）。

雷诺数

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

确定流动状态：层流（$Re < 2300$）、过渡流或湍流（$Re > 4000$）。几乎所有暖通空调风管系统都在湍流范围内运行。

水力直径

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

对于非圆形风管，其中 $A$ 为横截面积，$P$ 为湿周。对于圆形风管，$D_h$ 等于风管直径。

速度压力

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

用于将速度与压力关联以及管件选型。

变量

风管材料粗糙度

标准空气性质

计算器：风管摩擦损失

单位换算器

来源页面包含单位换算器部分。此换算器保留了空气流量、风管尺寸、压力损失、长度和速度的常见风管设计换算。

还原的原始源表

以下表格还原自原始来源页面，以保留完整的参考数据。

工程要点

• 湍流假设：上面使用的 Swamee-Jain 公式适用于 $Re > 4000$。几乎所有暖通空调风管系统都在此范围内。对于 $Re < 2300$，使用 $f = 64/Re$（层流）。
• 矩形风管：使用 $D_h = 4A/P$ 转换为等效圆形风管，或使用 ASHRAE/SMACNA 的等摩擦法表。
• 管件和附件：计算器仅涵盖直风管摩擦。为弯头、三通、变径、风阀和格栅添加局部损失系数（$K$ 系数）。典型做法是应用等效长度或损失系数法。
• 空气密度修正：在海平面以上或高温下，空气密度下降。使用上方的密度表或按 $\rho = P/(R \cdot T)$ 计算，其中 $R = 287\ \text{J/(kg·K)}$。
• 柔性风管惩罚：波纹柔性风管的粗糙度是金属板的 10–20 倍。制造商通常建议在按公称直径计算的摩擦损失上增加 50%。
• 标准设计速度：住宅送风主管：4–6 m/s。商用送风：6–10 m/s。排风：8–13 m/s。超过这些值会导致噪音和过度能耗。
• 等摩擦法：常见的设计方法是为所有风管段选择统一的单位长度压降（低压系统通常为 0.8–1.2 Pa/m）。

参考资料

• 原始来源 — Engineering ToolBox
• 原始外部计算器参考 — http://www.iklimnet.com/data/duct.html
• 原始来源参考：http://www.iklimnet.com/data/duct.html
• ASHRAE Handbook — Fundamentals, Chapter 21: Duct Design
• SMACNA HVAC Duct Construction Standards