风管摩擦损失图：Pa/m、风量与风管尺寸

概述

风管摩擦损失是运动空气与风管壁之间的摩擦引起的直风管每单位长度压降。标准图可让您根据空气流量和风管直径估算 Pa/m；风管计算器为相同的直风管问题提供了可复现的达西-魏斯巴赫计算。

典型的舒适性暖通空调系统将空气速度限制在约 5 m/s，以控制噪音和能耗。高速工业系统可能允许 10–25 m/s，但会产生成比例的更大摩擦损失，需要更多的风机功率。

风管摩擦公式中的 e、Dh 和 Re 是什么意思？

当风管摩擦图被转换为方程时，这些符号很常见：

• $e$ 或 $\varepsilon$ 是内壁的绝对粗糙度，以米为单位。
• $D_h$ 是水力直径 $4A/P$；对于圆形风管，它等于内径。
• $Re$ 是雷诺数 $\rho v D_h/\mu$，表示流动是层流还是湍流。
• $f$ 是与达西-魏斯巴赫压降方程一起使用的达西摩擦系数。

对于矩形风管，请使用水力直径，而不是单独代入长边或短边。相关定义请参见达西-魏斯巴赫方程、雷诺数和等效直径参考资料。

关键公式

达西-魏斯巴赫摩擦损失

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

这是直风管段中摩擦压力损失的基本方程。

总压降

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

将每米摩擦损失乘以风管长度即可得到总摩擦压力降。

由流量计算空气速度

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

将体积流量转换为直径 $D$ 的圆形风管的平均空气速度。

变量

示例：1 m³/s 下的 500 mm 风管

使用舒适系统（空气速度限制为 5 m/s）中500 mm 主风管、空气流量 1 m³/s 的标准摩擦损失图：

• 摩擦损失率： 0.55 Pa/m (0.055 mm H₂O/m)
• 20 m 风管： $\Delta p = 0.55 \times 20 = 11$ Pa

来源图和计算路径

原始来源图在下方保留作为视觉参考。使用 500 mm / 1 m³/s 示例和本页计算器进行可追溯的数值检查；不要以超出位图比例支持精度进行插值。

单位换算器

原始源图

以下原始来源图像予以保留，以免丢失视觉参考资料。当图像包含图表或表格数据时，其提取值已呈现在页面的表格、计算器或交互式图表中；其余图像保留为视觉来源参考。

工程要点

• 读图。 标准摩擦损失图对速度、直径和压降使用对数刻度。将直尺对齐已知值（流量和直径）即可直接读取摩擦损失。
• 空气密度修正。 图通常针对标准空气 ρ = 1.2 kg/m³（20 °C，101.3 kPa）绘制。对于与标准显著不同的海拔或温度，将读取的摩擦损失乘以 ρ_actual / 1.2 之比。
• 速度限制。 舒适系统通常将主风管速度上限设为 5–6 m/s，支风管为 3–4 m/s，以限制噪音。工业系统可在 12–25 m/s 下运行。
• 风管材料。 摩擦系数取决于内表面粗糙度。镀锌金属板（粗糙度约 0.15 mm）是参考材料。柔性风管和衬里风管具有更高的摩擦损失。
• 管件和弯头。 摩擦损失图仅涵盖直风管。弯头、三通、风阀和变径会增加动态损失，必须使用等效长度或损失系数方法单独计算。
• 纵横比。 矩形风管使用水力直径概念转换为等效圆形直径，以便查图。

参考资料

• 风管摩擦损失图 — Engineering ToolBox