风管的泄漏.docx

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风管的泄漏

風管設計譯文

商業的、工業的、與住宅的風管設計必須考慮

（1）可用空間

（2）空間空氣的擴散（3）噪音層次（4）風管的洩漏（5）風管的熱得及損失（6）平衡（7）防火與排煙控制（8）初始投資成本及和（9）系統操作成本。

有缺點的風管設計將導致系統操作錯誤或是付出更昂貴的代價在操作，不佳的空氣分佈將引起不舒適感，降低生產力甚至帶來健康的災難；缺少消音裝置可能產生令人討厭的噪音水平，貧乏的風管設計將導致不平衡的系統．有缺點的風管結構或者是風管器密性不夠，將在終點處產生不適當的氣流速率，適當的風管隔熱可解決由於熱得或損失所引起的問題。

於這章節，考慮系統設計和計算系統的空氣流摩擦和動壓，ASHRAE的16章節－系統與裝備檢查風管結構和介紹構造的標準，為了住宅的、商業的、與工業的加熱、通風、空調和排氣系統。

柏努力方程式

柏努力方程式能被開發經由相等力量成分在一個無摩擦管路流體流動動量變化，在這穩流狀態下，積分表示式為以下結果：

雖然方程式

（2）式來自穩態，理想的無摩擦流體沿著管路流，它可被延伸來分析在實際系統的管流狀態，在壓力期間，流體的阻力於二個部分是準備的這章節被分派到TC5.2，風管設計．

於方程式（3）,V（區段平均速度）替代v（流線速度），因為實驗性上決定損失係數，

允許錯誤於計算的速率壓力越過流線型．

在方程式（3）的等號左邊加減pz1；在等號右邊加減pz2，pz1和pz2是z1和z2高度時的大氣壓力值。

任何海拔高度的大氣壓力表示大氣壓力pa在同樣海拔高度資料，經由

以方程式（5）和（6）代入方程式（4）和產生於部分1和2全部的壓力改變.假設在部分1和2溫度不變（這部分無熱交換器）；所以ρ1=ρ2，當熱交換器用於這部分，則入口與出口的平均溫度是經常被使用，讓ρ=ρ1=ρ2，（P1－pz1）和

（P2－pz2）是海拔高度z1與z2的表壓力。

水頭與壓力

水頭和壓力關係是常常被交換使用；然而，水是由流體流動所支持，而壓力是由每單位面積所受力量造成，為了壓力它是方便來量測流體流動關係，用一個氣體或是空氣，然而習慣上來量測在液體水柱壓力。

靜壓

p/ρg是靜態的水頭，p是靜壓。

速率壓力

這關係式V2/2g式涉及速度水頭，和關係式ρV2/2式涉及到速度壓力，雖然速度水頭式獨立於流體密度,速率壓力,由方程式（8）,所計算

全壓

全壓是淨壓和速度壓總和

壓力量測

在14章節將討論量測壓力和速度範圍，精確和限制工具，壓力量測部分真空和低壓式一個簡單有效的方法，在一個風管系統靜態的速率和全壓關於大氣壓力被一個皮特管接到一個壓力量測，皮特管構造和位置為圓形和長方形的管將在14章節介紹。

系統分析

由於摩擦、配件、裝備和淨值熱的地心引力影響（堆影響），為每一段風管系統的計算，由以下方程式：

從方程式（7）熱量的地心引力影響，每一段非水平風管的密度不同於外界空氣時，則由下列方程式決定：

為了這系統在（圖3），空氣的移動方向被熱量地心引力影響，依賴開始的力量所創造，這開始的力量可能是風車、風、開口與關閉的門和轉彎處的元件裝備開和關。

假如為任何原因空氣進入左邊片堆（圖3A）,它創造一個浮力效應於右片堆，

在另一方面,假如空氣流進入右片堆（圖表3B），它創造一個浮力效應於左片堆，

於這二個案例中產生熱量的地心引力效果是穩定的和依賴這堆高度和加熱大小，流動的這開始方向是重要的，當為通風使用自然的對流。

為了一個系統來決定風扇全壓，使用下列方程式：

（圖4）說明使用方程式（16），這種系統有三供給和二返回終點組成九部分連接於六路徑：

13-4-9-7-5,13-4-9-7-6,13-4-9-8,24-9-7-5,24-9-7-6,和2-4-9-8．

1和3部分是不相等的區域;,他們如此被分派分開的數字，依據這規則為識別部分（看階段4於這部分在HVAC管設計程序），到從方程式（16）決定這扇子壓力需求,這六個方程式被應用，這些方程〔式〕必定滿足壓力平衡為設計氣流的達到，

完全地依賴在風阻器是不經濟的和可能創造討厭流體噪音。

系統的壓力改變

（圖7）表示一個風扇/風管系統的全壓和竟壓改變，是由供風和回風組成，

同時也顯示全壓與竟壓梯度影響大氣壓力。

在全部絕截面積不變的部分,這全壓與靜壓漏失率是相等，在這擴管處動壓減少，全壓（絕對壓力）減少，靜壓（絕對壓力）增加，這靜壓增加是因為竟壓在得。

在這縮管處,在氣流的方向動壓增加和全壓、靜壓（絕對壓力）減少，

在這出口處,全壓損失依據配件的形狀和流體特徵．

出口處損失效率Co介於0~1之間，這全壓和靜壓的斜率為了各種係數（圖3），

注意一個損失係數少於其他一個，靜壓向上地是少於大氣的壓力（負的），卸下配件往上流的靜壓，可由向上流的全壓檢去動壓計算出來。

在1部分,全壓損失依據入口的形狀，馬上進入入口的向下流的全壓等於向上流的壓力差，那個是零（大氣壓力）和經過配件損失，這外界空氣的靜壓是零;一些直徑逆向流,靜壓是負的，等於全壓（負的）與動壓之和（總是正的）。

氣流系統阻抗到被（圖7）全壓斜率記下，3和4部分包含風扇系統效應損失，

為了選擇風車道獲得風車的靜壓需求是可被計算：

流體的阻抗

風管系統的損失是不能違反機械能轉換成熱，這有二種損失是摩擦損失和動態損失。

摩擦損失

摩擦損失是由於流體的黏性和是動力變化的結果，黏性是分子於層流和於個別的微粒的鄰接的流質的層在不同速率於紊流移動結果，摩擦損失率發生沿著這全部的風管長度。

．

在層流區域（雷諾數小於2000），摩擦係數只是雷諾數的一個功能。

為完全紊流，這摩擦因素依賴雷諾數，風管表面粗糙度和內部的突起，諸如：

連接於水力平滑的行為與粗糙的行為，這過渡粗糙區，那裡這摩擦因素依賴粗糙和雷諾數，於這過度粗糙紊流區摩擦因素f被（Colebrook1938-39）所計算：

過渡曲線漸近地貝層流和紊流所描述的曲線索合併，因為Colebrook方程式不能清楚解釋f,使用反覆的技巧（behls1971）。

一個簡單的公式為計算摩擦因素,由Altshul（Altshuletal所開發和TSAL修正摩擦因素獲得從這ALTSHUL-TSAL方程式是在1.6%的那些由Colebrook所獲得。

粗糙因素

粗糙因素於表1被以這Colebrook或ALTSHUL-TSAL方程式推薦[方程式（20）和（21）分別地]這些數值不只包括材料;而同時也包括風管構造,連接形式,與連接空間

粗糙係數為其他材料在Idelchiketal被介紹．Idelchik摘要為80種材料包括金屬管;混凝土導管和水泥;與林木,三合板,和玻璃管．

swim（1978）引導測試在風管的密度變化,表面處置,橫斷物連接（工藝）,和方法的附件到紙片金屬導入．其結果這些測試,swim推薦為設計4.6mm為噴塗附的襯墊和1.5mm為襯墊以一個表面加工物質的水泥在之上這空氣的旁邊．於事件,這粗糙因素包含這阻抗由機械的繫結物和所提供假設好連合．襯墊切太短了結果造成

（1）熱量的性能損失,

（2）可能的壓縮問題,（3）潛在損害到這襯墊（毛毯的腐蝕或者激烈的相距這管表面）,和（4）這塵土的收集和碎物和生物學的問題的開始．襯墊密度影響流動阻抗是不顯著地．

製造廠資料指示那個這絕對的粗糙為十分地延伸非金屬的有彈性的管範圍從1.1到4.6mm．為十分地延伸有彈性的金屬製的管,絕對的粗糙範圍從0.1到2.1mm．這範圍含蓋可彎風管以加強線暴露的流動或者由這金屬材料所遮蓋．

圖（8）提供一個壓降修正因子為直的有彈性的風管，當這風管不完全展開時。

摩擦圖

（圖9）摩擦圖決定由於圓型風管摩擦引起這張圖是依據標準大氣流動的經過圓的通電導入流質的阻抗過圓的通電導入以飾以珠的紙片聯結在1220mm心,相當於一個絕對的粗糙度0.09mm．

改變於氣壓,溫度,和溼氣影響空氣密度,空中的黏性,和雷諾數．不修正到圖（9）被需要為

（1）以一個中等的平滑的粗糙因素的風管材料

（2））溫度變化±15K從20℃（3）海拔高度500m,和（4）風管壓力從-5到+5kPa相對於風管外面壓力．

這些個別的變奏曲於溫度,海拔,與管壓力結果造成風管的損失係數在標準空氣摩擦的±5%之內。

風管材料異於那些分類，如中等的平滑的於表

（1）,和溫度,氣壓（海拔）,與風管壓力的變化所引起的摩擦損失，是經由這ALTSHUL-TSAL和Darcy方程式〔式〕（21）和（19）分別地計算。

非圓型風管

一個動量的分析能關係到平均壁面剪力到壓迫到每單位長度的壓降為完全展開紊流於一個通道的任意的外形，但劃一的縱的橫斷面的區域．

當這水力的直徑常是使用於非圓型風管有相互關係資料,正確的解答為層流於非圓型風管r通道顯示那個如此實務引起一些不一致．不正確的解答，為紊流存在．測試超過紊流的一個有限的範圍指示那個流質的阻抗為相等長度是風管為流動的相等平均的速率假如這風管的等量橫斷面的區域到周長．從一連串的實驗本質上使用圓的,方正的,與長方形的風管有同樣的水力的直徑,Huebscher（1948）發現那個每個,為大部份的目的,在相等平均的速率．有同樣流動阻抗測試經由Griggs和Khodabakhsh-Sharifabad（1992）同時也指示那個實驗的長方形風管資料為氣流超過這範圍典型的HVAC系統有可能是有相互關係順心使用方程式（20）隨同水力的直徑，當一個現實的實驗的不確定特別被接受．這些測試支持使用水力的直徑來修正非圓型風管的資料。

矩形風管

Huebscher（1948）開發長方形的和圓型風管相互關係決定尺寸均等依據相等流動,阻抗,和長度．這關係,方程式（25）,是表

（2）的基礎。

方程式（21）或（20）與（19）必定得通常使用於決定壓力損失。

橢圓型風管

螺旋風管轉換到圓型風管的尺寸,使用表（3）。

表（3）是依據方程式（26）（Heyt和Diaz1975），這圓的等量橢圓的管為相等氣流阻抗，和長度．方程式（21）或（20）與（19）必定得通常使用於決定摩擦損失。

動態損失

動態的損失由於氣流擾動被風管安裝的裝備和配件那個改變這氣流路徑

方向和/或者面積這些配件包含入口,出口,肘管,轉彎,和連接．Idelchiketal

（1994）討論配件的參數受影響的流質的阻抗和介紹位置的損失係數於三種型式:

數表,曲線,和方程式。

位置損失係數

這無因次的係數C被用於流質的阻抗；因為這係數有同樣的值在動力相似流體（i.e.,流入用幾何學重視以類似伸展,相等的雷諾數,和相等對價值的看法的其他標準必要的為動力相似）．這流體的阻抗係數代表全壓損失率到動壓損失率在這參考的面積。

動態的損失發生沿著一個風管長度和分不離從摩擦損失．為計算,動態的損失輕鬆被假設是集中在一個部分（地方的）和到排除摩擦．摩擦損失必定得只為相對地考慮渴望配件適合的摩擦損失一般而言是說明經由測量的風管長度從這條中線的到下一個配件的中線．為配件分開地接近地結合（少於六水力的直徑）,這流動型式進入隨後的配件不同從這流動型式通常使用於決定損失共同作用的．適當的資料為這些狀況是不能使用的。

為全部配件,除了連接,計算這全部的壓力損失pj。

寫在底下o是這截面積在那個這速率壓力被參考．於這風管中這動態的損失是依據這實際速率,沒有這速率等值非原型風管．為這截面積影響到一個配件損失係數,參考階段4於這部分在HVAC管設計程序．那裡是必要的（不相等的區域配件）,轉換一個損失係數的從區分o區分i使用方程式（31），V是各段速度．

二股平行流連接移動在不同速率被表現經由壓力損失所伴隨擾動的特性．當這擾動的路線動量的改變取代這些微粒移動在不同速率,終於所得到的於這速率分配的使均等於這普通的水流．這噴流以較高速率損失一個它的動能的部份經由傳送它到這慢一點的動人的噴流．

這損失於全部的壓力前與後拌為這較高速率總是大的與正的噴射的而且增加以一個增加於能量的數量傳送到這較低的速率噴射．這