风管摩擦压降

概述

风管摩擦压力损失（主要损失）是空气流经风管系统引起的能量下降。在镀锌钢圆形风管的湍流中，单位长度损失取决于空气流量和风管直径。本页面涵盖标准经验公式、常见风管尺寸的参考数据和实际设计限制。

关键公式

风管摩擦损失（英制）

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

其中 $\Delta h$ 以每 100 ft 风管的水柱英寸为单位，$q$ 为以 cfm 为单位的空气流量，$d$ 为以英寸为单位的风管内径。

由流量计算空气速度

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

对于直径 $d$ 以英寸、流量 $q$ 以 cfm 表示的圆形风管，以 ft/min 为单位的速度为：

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

矩形风管等效直径

对于非圆形风管，将 $d$ 替换为等效直径：

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

其中 $a$ 和 $b$ 为以英寸为单位的边尺寸。

变量

摩擦损失参考数据

湍流空气流动下镀锌钢圆形风管的压头损失和空气速度。

空气速度计算器

根据流量和风管尺寸估算圆形风管中的空气速度。

英制单位计算器

原始页面包含英制单位计算器。此迁移版本使用来源方程计算圆形镀锌钢风管的空气速度、每 100 ft 直管摩擦损失和总摩擦损失。

SI 单位计算器

此 SI 计算器使用相同的方程，公制输入在内部转换为 cfm 和英寸。

单位换算器

摩擦损失趋势 — 10 英寸风管

下图显示了 10 英寸风管中摩擦损失如何随空气流量急剧上升。损失大致随 $q^{1.9}$ 缩放，因此空气流量加倍会使压降大约增加四倍。

风管 — 摩擦损失图

原始摩擦损失图涵盖多种圆形风管尺寸。此交互式版本通过绘制常见风管直径的摩擦损失与空气体积的关系保持相同的意图。

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。

风管 — 主要摩擦压头损失

风管 — 主要摩擦压头损失，规范化来源行

来源表在相同的风管尺寸列下交替排列摩擦压头损失行和空气速度行。下方规范化表以每个空气体积一行保留相同的来源值。

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

• 噪声限制。 住宅应用中的空气速度应大致低于 600–1000 ft/min，安静商业空间应低于 1500 ft/min，只有工业场所可采用 2000 ft/min 以上。超过这些限制会产生令人不适的噪声。
• 湍流假设。 上述经验公式假定充分发展的湍流，这在 HVAC 风管选型中很常见；该公式不适用于层流或过渡流态。
• 材料。 参考数据适用于镀锌钢风管。柔性风管、内衬风管和玻璃纤维风管的摩擦系数更高，需要修正。
• 管件和变径。 公式仅涵盖主要损失（直风管损失）。弯头、三通、变径、风阀和格栅会增加局部损失，在短风管段中往往占主导。系统总压降必须同时包含两者。
• 矩形风管。 使用摩擦损失公式前，务必换算为等效圆形直径。矩形风管尺寸过小是静压过高的常见原因。
• 经济平衡。 增大风管可降低摩擦损失（以及风机能耗），但会增加材料和安装成本。$q^{1.9} / d^{5.02}$ 关系表明，风管直径略微增大即可显著降低压降。

参考资料

• Engineering ToolBox — Air Ducts Friction Loss