1.局部阻力 一般情况下,通风除尘、空气调节和气力输送管道都要安装一些诸如断面变化的管件(如各种变径管、变形管、风管进出口、阀门)、流向变化的管件(弯头)和流量变化的管件(如三通、四通、风管的侧面送、排风口),用以控制和调节管内的气流流动。 流体经过这些管件时,由于边壁或流量的变化,均匀流在这一局部地区遭到破坏,引起流速的大小,方向或分布的变化,或者气流的合流与分流,使得气流中出现涡流区,由此产生了局部损失。
1.局部阻力
一般情况下,通风除尘、空气调节和气力输送管道都要安装一些诸如断面变化的管件(如各种变径管、变形管、风管进出口、阀门)、流向变化的管件(弯头)和流量变化的管件(如三通、四通、风管的侧面送、排风口),用以控制和调节管内的气流流动。
流体经过这些管件时,由于边壁或流量的变化,均匀流在这一局部地区遭到破坏,引起流速的大小,方向或分布的变化,或者气流的合流与分流,使得气流中出现涡流区,由此产生了局部损失。
多数局部阻力的计算还不能从理论上解决,必须借助于由实验得来的经验公式或系数。局部阻力一般按下面公式确定:
局部阻力系数也不能从理论上求得,一般用实验方法确定。
2.减小局部阻力的措施
局部阻力在通风、空调系统中占有较大的比例,在设计时应加以注意。减小局部阻力的着眼点在于防止或推迟气流与壁面的分离,避免漩涡区的产生或减小漩涡区的大小和强度。
产生局部损失的原因多种多样,而且十分复杂,因此很难概括全面。这里结合几种常见的管道来说明。
(1) 渐扩管
几种常见的局部阻力产生的类型:
1、突变
流体流过逐渐扩张的管道时,由于管道截面积的逐渐扩大,使得流速沿流向减小,压强增高,且由于粘性的影响,在靠近壁面处,由于流速小,以至于动量不足以克服逆压的倒推作用,因而在靠近壁面处出现倒流现象从而引起旋涡,产生能量损失。渐扩管的扩散角 越大,旋涡产生的能量损失也越大, 越小,要达到一定的面积比所需要的管道也越长,因而产生的摩擦损失也越大。所以存在着一个最佳的扩散角 。在工程中,一般取 ,其能量损失最小。 在 左右损失最大。渐扩管的局部损失系数为
2、渐变
为了减小突然缩小的流动损失,通常采用渐缩管。在渐缩管中,流线不会脱离壁面,因此流动阻力主要是沿流程的摩擦引起的。对应于缩小后的流速的局部损失系数为 ,由此可见,在渐缩管中的流动损失很小。
3、转弯处
4、分岔与会合
(2) 三通
工程中有各种各样的三通接头,其局部阻力系数也各不相同,使用时可查阅流体力学手册。这里说的是为了减少流体流过三通的能量损失,可以在总管中根据支管的流量安装分流板和合流板从减小局部损失的角度来讲,应尽量避免采用直角三通 。
三通支管和干管的连接
(3)弯管
由弯管的局部损失计算公式可知,弯管的局部损失取决于管道的直径、曲率半径和管道的弯曲角。因此在设计管道时,为了减小局部损失,应尽量避免采用弯转角过大的死弯。对于直径较小的热力设备管道,通常采用 。对于直径较大的排烟风道来说,横向的二次流动比较突出。为了减小二次流动损失,一方面可以适当的加大管道的曲率半径,以减小流体转弯时的离心力,另一方面通常在弯管内安装导流叶片。这样既可减小弯道两侧的压强差,又可以减小二次流影响的范围。
圆形风管弯头
矩形风管弯头
(4) 管道进出口
风管进出口阻力
(5) 管道和风机的连接
风机进出口管道连接
空气在风管中流动时,由于风管阻力和流速变化,空气的压力是不断变化的。研究风管内的阻力的分布规律,有助于我们正确设计通风和空调系统并使之经济合理、安全可靠的运行。
同时在各种管道的设计中,应尽量减小局部损失。为了减小局部损失,应尽量避免流通截面积发生突然的变化,在截面积有较大变化的地方常采用锥形过渡,在要求比较高的管道中应采用光滑的流线型壁面。
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