第2章空氣流動(dòng)基本原理ppt課件

1、第二章第二章 空氣流動(dòng)根本原理空氣流動(dòng)根本原理 主要研討空氣流動(dòng)過程中宏觀力學(xué)參數(shù)的變化規(guī)律以及能主要研討空氣流動(dòng)過程中宏觀力學(xué)參數(shù)的變化規(guī)律以及能量的轉(zhuǎn)換關(guān)系。量的轉(zhuǎn)換關(guān)系。 內(nèi)容：內(nèi)容： 風(fēng)流壓力、風(fēng)流流動(dòng)方程、通風(fēng)阻力、通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)中風(fēng)流的風(fēng)流壓力、風(fēng)流流動(dòng)方程、通風(fēng)阻力、通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)中風(fēng)流的根本定律、簡單通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)特性、自然通風(fēng)原理、風(fēng)道壓力分布、根本定律、簡單通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)特性、自然通風(fēng)原理、風(fēng)道壓力分布、部分通風(fēng)進(jìn)出口風(fēng)流運(yùn)動(dòng)規(guī)律、置換通風(fēng)原理等內(nèi)容。部分通風(fēng)進(jìn)出口風(fēng)流運(yùn)動(dòng)規(guī)律、置換通風(fēng)原理等內(nèi)容。本章學(xué)習(xí)目的本章學(xué)習(xí)目的1.掌握風(fēng)道流動(dòng)的空氣靜壓、位壓、動(dòng)壓、全壓的概念掌握風(fēng)道流動(dòng)的空氣靜壓、位

2、壓、動(dòng)壓、全壓的概念及其相應(yīng)關(guān)系及其相應(yīng)關(guān)系2.掌握空氣流動(dòng)的延續(xù)性方程和能量方程掌握空氣流動(dòng)的延續(xù)性方程和能量方程3.掌握紊流形狀下的摩擦阻力、部分阻力的計(jì)算掌握紊流形狀下的摩擦阻力、部分阻力的計(jì)算4.了解風(fēng)流流態(tài)與風(fēng)道斷面的風(fēng)速分布了解風(fēng)流流態(tài)與風(fēng)道斷面的風(fēng)速分布5.掌握通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)中風(fēng)流的根本定律和簡單通風(fēng)網(wǎng)路特性掌握通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)中風(fēng)流的根本定律和簡單通風(fēng)網(wǎng)路特性6.掌握自然風(fēng)壓的計(jì)算方法掌握自然風(fēng)壓的計(jì)算方法7.了解風(fēng)道通風(fēng)壓力分布了解風(fēng)道通風(fēng)壓力分布8.了解吸入口與吹出口氣流運(yùn)動(dòng)規(guī)律了解吸入口與吹出口氣流運(yùn)動(dòng)規(guī)律9.掌握均勻送風(fēng)與置換通風(fēng)方式的原理掌握均勻送風(fēng)與置換通風(fēng)方式的原理第一節(jié)第一節(jié)

3、 風(fēng)流壓力風(fēng)流壓力 風(fēng)流壓力：單位體積空氣所具有的可以對外做功的機(jī)械能。風(fēng)流壓力：單位體積空氣所具有的可以對外做功的機(jī)械能。一、靜壓一、靜壓 1.1.概念概念 由分子熱運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的分子動(dòng)能的一部分轉(zhuǎn)化的可以對外做功由分子熱運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的分子動(dòng)能的一部分轉(zhuǎn)化的可以對外做功的機(jī)械能叫靜壓能，用的機(jī)械能叫靜壓能，用EpEp表示表示J/m3J/m3。 當(dāng)空氣分子撞擊到器壁上時(shí)就有了力的效應(yīng)，這種單位面積當(dāng)空氣分子撞擊到器壁上時(shí)就有了力的效應(yīng)，這種單位面積上力的效應(yīng)稱為靜壓力，簡稱靜壓，用上力的效應(yīng)稱為靜壓力，簡稱靜壓，用p p表示表示N/m2N/m2，即，即PaPa 工業(yè)通風(fēng)中，靜壓即單位面積上遭到的垂直作

4、用力。工業(yè)通風(fēng)中，靜壓即單位面積上遭到的垂直作用力。 2. 2.特點(diǎn)特點(diǎn) 1 1無論靜止的空氣還是流動(dòng)的空氣都具有靜壓力。無論靜止的空氣還是流動(dòng)的空氣都具有靜壓力。 2 2風(fēng)流中任一點(diǎn)的靜壓各向同值，且垂直作用面。風(fēng)流中任一點(diǎn)的靜壓各向同值，且垂直作用面。 3 3風(fēng)流靜壓的大小可用儀表丈量反映了單位體積風(fēng)風(fēng)流靜壓的大小可用儀表丈量反映了單位體積風(fēng)流所具有的可以對外做功的靜壓能的多少。流所具有的可以對外做功的靜壓能的多少。 3.3.表示方法表示方法 1 1絕對靜壓：以真空為測算零點(diǎn)比較基準(zhǔn)而測得的絕對靜壓：以真空為測算零點(diǎn)比較基準(zhǔn)而測得的壓力，用壓力，用p p表示。表示。 2 2相對靜壓：以當(dāng)?shù)?/p>

5、當(dāng)時(shí)同標(biāo)高的大氣壓力為測算基準(zhǔn)相對靜壓：以當(dāng)?shù)禺?dāng)時(shí)同標(biāo)高的大氣壓力為測算基準(zhǔn)零點(diǎn)而測得的壓力，即表壓力，用零點(diǎn)而測得的壓力，即表壓力，用h h表示。表示。P0BAPAPPBPAPBhA(+)hB(-)真空(0)圖圖2-1-1 2-1-1 絕對靜壓、相對靜壓和大氣壓絕對靜壓、相對靜壓和大氣壓之間的關(guān)系之間的關(guān)系 風(fēng)流的絕對靜壓風(fēng)流的絕對靜壓p p、相對靜壓、相對靜壓h h和與其對應(yīng)的大氣壓和與其對應(yīng)的大氣壓p0p0三者之間的關(guān)系見圖三者之間的關(guān)系見圖2-1-12-1-1： h= p - p0h= p - p0二、動(dòng)壓二、動(dòng)壓 1.1.概念概念 當(dāng)空氣流動(dòng)時(shí)，除位壓和靜壓外，還有空氣定向運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能

6、，當(dāng)空氣流動(dòng)時(shí)，除位壓和靜壓外，還有空氣定向運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能，用用EvEv表示，表示，J/m3J/m3；其單位體積風(fēng)流的動(dòng)能所轉(zhuǎn)化顯現(xiàn)的壓力叫；其單位體積風(fēng)流的動(dòng)能所轉(zhuǎn)化顯現(xiàn)的壓力叫動(dòng)壓或稱速壓，用動(dòng)壓或稱速壓，用hvhv表示，單位表示，單位PaPa。 2.計(jì)算 設(shè)某點(diǎn)的空氣密度為ikg/m3，其定向運(yùn)動(dòng)的流速即風(fēng)速為im/s，那么單位體積空氣所具有的動(dòng)能為： ，J/m3 Evi對外所呈現(xiàn)的動(dòng)壓 ，Pa221iivivE221iivivh 3. 3.特點(diǎn)特點(diǎn) 1 1只需做定向流動(dòng)的空氣才具有動(dòng)壓，因此動(dòng)壓具有方只需做定向流動(dòng)的空氣才具有動(dòng)壓，因此動(dòng)壓具有方向性。向性。 2 2動(dòng)壓總大于零。當(dāng)作用面與

7、流動(dòng)方向有夾角時(shí)，其感動(dòng)壓總大于零。當(dāng)作用面與流動(dòng)方向有夾角時(shí)，其感遭到的動(dòng)壓值將小于動(dòng)壓真值。故在丈量動(dòng)壓時(shí)，應(yīng)使感壓孔遭到的動(dòng)壓值將小于動(dòng)壓真值。故在丈量動(dòng)壓時(shí)，應(yīng)使感壓孔垂直于運(yùn)動(dòng)方向。垂直于運(yùn)動(dòng)方向。 3 3在同一流動(dòng)斷面上，由于風(fēng)速分布的不均勻性，各點(diǎn)在同一流動(dòng)斷面上，由于風(fēng)速分布的不均勻性，各點(diǎn)的風(fēng)速不相等，所以其動(dòng)壓值不等。的風(fēng)速不相等，所以其動(dòng)壓值不等。 4 4某斷面動(dòng)壓即為該斷面平均風(fēng)速計(jì)算值。某斷面動(dòng)壓即為該斷面平均風(fēng)速計(jì)算值。三、位壓 1.概念 單位體積風(fēng)流對于某基準(zhǔn)面而具有的位能，稱為位壓，用hz表示。 物體在地球重力場中因地球引力的作用，由于位置的不同而具有的一種能量

8、，叫重力位能，簡稱位能，用Ep0表示。 Ep0=MgZ , JabPiZ122211圖圖2-1-2 2-1-2 位壓計(jì)算圖位壓計(jì)算圖 2.計(jì)算 在圖2-1-2所示的井筒中，求1-1、2-2兩斷面之間的位壓，取2-2點(diǎn)為基準(zhǔn)面2-2斷面的位能為零。按下式計(jì)算1-1、2-2斷面間位壓： ,J/m3 此式是位壓的數(shù)學(xué)定義式。即兩斷面間的位壓的數(shù)值就等于兩斷面間單位面積上的空氣柱分量的數(shù)值。21012iipzgdZEh 3. 3.位壓與靜壓的關(guān)系位壓與靜壓的關(guān)系 當(dāng)空氣靜止時(shí)當(dāng)空氣靜止時(shí)v=0v=0，如圖，如圖2-1-22-1-2的系統(tǒng)。由空氣靜力學(xué)可的系統(tǒng)。由空氣靜力學(xué)可知，各斷面的機(jī)械能相等。設(shè)知

9、，各斷面的機(jī)械能相等。設(shè)2-22-2斷面為基準(zhǔn)面，斷面為基準(zhǔn)面， 1-1 1-1斷面總機(jī)械能斷面總機(jī)械能 E1=Ep01 + p1 E1=Ep01 + p1 2-2 2-2斷面總機(jī)械能斷面總機(jī)械能 E2=Ep02 + p2 E2=Ep02 + p2 由由E1=E2E1=E2得：得： Ep01 + p1 = Ep02 + p2 Ep01 + p1 = Ep02 + p2 由于由于Ep02 =0Ep02 =0以以2-22-2斷面為基準(zhǔn)面，斷面為基準(zhǔn)面， Ep01 =12gZ12 Ep01 =12gZ12，又得又得p2= Ep01 + p1 = 12gZ12 + p1p2= Ep01 + p1 =

10、12gZ12 + p1 此即空氣靜止時(shí)，位壓與靜壓之間的關(guān)系。此即空氣靜止時(shí)，位壓與靜壓之間的關(guān)系。 4. 4.位壓的特點(diǎn)位壓的特點(diǎn) 1 1位壓是相對某一基準(zhǔn)面具有的能量，它隨所選基準(zhǔn)面位壓是相對某一基準(zhǔn)面具有的能量，它隨所選基準(zhǔn)面的變化而變化。的變化而變化。 2 2位壓是一種潛在的能量，不能像靜壓那樣用儀表進(jìn)展位壓是一種潛在的能量，不能像靜壓那樣用儀表進(jìn)展直接丈量。直接丈量。 3 3位壓和靜壓可以相互轉(zhuǎn)化，當(dāng)空氣由標(biāo)高高的斷面流位壓和靜壓可以相互轉(zhuǎn)化，當(dāng)空氣由標(biāo)高高的斷面流至標(biāo)高低的斷面時(shí)，位壓轉(zhuǎn)化為靜壓；反之，當(dāng)空氣由標(biāo)高低至標(biāo)高低的斷面時(shí)，位壓轉(zhuǎn)化為靜壓；反之，當(dāng)空氣由標(biāo)高低的斷面流至標(biāo)

11、高高的斷面時(shí)，靜壓轉(zhuǎn)化為位壓。的斷面流至標(biāo)高高的斷面時(shí)，靜壓轉(zhuǎn)化為位壓。四、風(fēng)流的全壓和機(jī)械能四、風(fēng)流的全壓和機(jī)械能 1. 1.風(fēng)流的全壓風(fēng)流的全壓 風(fēng)流中某一點(diǎn)的動(dòng)壓和靜壓之和稱為全壓。風(fēng)流中某一點(diǎn)的動(dòng)壓和靜壓之和稱為全壓。 全壓也分為絕對全壓全壓也分為絕對全壓ptpt和相對全壓和相對全壓htht。 在風(fēng)流中某點(diǎn)在風(fēng)流中某點(diǎn)i i的絕對全壓均可用下式表示的絕對全壓均可用下式表示 pti = pi + hvi pti = pi + hvi式中式中 pti pti風(fēng)流中風(fēng)流中i i點(diǎn)的絕對全壓，點(diǎn)的絕對全壓，PaPa； pi pi風(fēng)流中風(fēng)流中i i點(diǎn)的絕對靜壓，點(diǎn)的絕對靜壓，PaPa； hvi

12、hvi風(fēng)流中風(fēng)流中i i點(diǎn)的動(dòng)壓，點(diǎn)的動(dòng)壓，PaPa。 由上式可知，風(fēng)流中的任一點(diǎn)的絕對全壓恒大于絕對靜壓；由上式可知，風(fēng)流中的任一點(diǎn)的絕對全壓恒大于絕對靜壓；相對全壓有正負(fù)之分，與通風(fēng)方式有關(guān)。相對全壓有正負(fù)之分，與通風(fēng)方式有關(guān)。 2. 2.單位體積風(fēng)流的機(jī)械能單位體積風(fēng)流的機(jī)械能 根據(jù)能量的概念，單位體積風(fēng)流的機(jī)械能為單位體積風(fēng)流的根據(jù)能量的概念，單位體積風(fēng)流的機(jī)械能為單位體積風(fēng)流的靜壓能、動(dòng)能、位能之和，因此，從數(shù)值上來說，單位體積風(fēng)靜壓能、動(dòng)能、位能之和，因此，從數(shù)值上來說，單位體積風(fēng)流的機(jī)械能流的機(jī)械能E E等于靜壓、動(dòng)壓和位壓之和，或等于全壓和位壓等于靜壓、動(dòng)壓和位壓之和，或等于全

13、壓和位壓之和，即之和，即 E = pi + hvi + hZE = pi + hvi + hZ或或 E = pti + hZE = pti + hZ第二節(jié)第二節(jié) 風(fēng)流流動(dòng)根本方程風(fēng)流流動(dòng)根本方程 包括風(fēng)流流動(dòng)的延續(xù)性方程和能量方程。包括風(fēng)流流動(dòng)的延續(xù)性方程和能量方程。 本節(jié)主要引見工業(yè)通風(fēng)中空氣流動(dòng)的壓力和能量變化規(guī)律，本節(jié)主要引見工業(yè)通風(fēng)中空氣流動(dòng)的壓力和能量變化規(guī)律，導(dǎo)出風(fēng)道風(fēng)流流動(dòng)的延續(xù)性方程和能量方程。導(dǎo)出風(fēng)道風(fēng)流流動(dòng)的延續(xù)性方程和能量方程。一、風(fēng)流流動(dòng)延續(xù)性方程一、風(fēng)流流動(dòng)延續(xù)性方程 風(fēng)流在風(fēng)道中的流動(dòng)可以看作是穩(wěn)定流流動(dòng)參數(shù)不隨時(shí)間風(fēng)流在風(fēng)道中的流動(dòng)可以看作是穩(wěn)定流流動(dòng)參數(shù)不隨時(shí)間

14、變化的流動(dòng)。質(zhì)量守恒定律變化的流動(dòng)。質(zhì)量守恒定律 當(dāng)空氣從風(fēng)道的當(dāng)空氣從風(fēng)道的1 1斷面流向斷面流向2 2斷面，且做定常流動(dòng)時(shí)即在流斷面，且做定常流動(dòng)時(shí)即在流動(dòng)過程中不漏風(fēng)又無補(bǔ)給，那么兩個(gè)過流斷面的空氣質(zhì)量流動(dòng)過程中不漏風(fēng)又無補(bǔ)給，那么兩個(gè)過流斷面的空氣質(zhì)量流量相等，即量相等，即 1 11S1 = 21S1 = 22S2 2S2 任一過流斷面的質(zhì)量流量為任一過流斷面的質(zhì)量流量為MiMikg/skg/s，那么，那么 Mi = constMi = const這就是空氣流動(dòng)的延續(xù)性方程，適用于可緊縮和不可緊縮流體。這就是空氣流動(dòng)的延續(xù)性方程，適用于可緊縮和不可緊縮流體。 1 1可緊縮流體可緊縮流體

15、 當(dāng)當(dāng)S1=S2S1=S2時(shí)，空氣的密度與其流速成反比。時(shí)，空氣的密度與其流速成反比。 2 2不可緊縮流體密度為常數(shù)不可緊縮流體密度為常數(shù) 其經(jīng)過任一斷面的體積流量其經(jīng)過任一斷面的體積流量Q Qm3/sm3/s相等，即相等，即 Q = Q = iSi =constiSi =const 風(fēng)道斷面上風(fēng)流的平均流速與過流斷面的面積成反比。風(fēng)道斷面上風(fēng)流的平均流速與過流斷面的面積成反比。二、風(fēng)流流動(dòng)能量方程二、風(fēng)流流動(dòng)能量方程 風(fēng)流在圖風(fēng)流在圖2-2-12-2-1所示的風(fēng)道中由所示的風(fēng)道中由1 1斷面流至斷面流至2 2斷面，其間無其斷面，其間無其他動(dòng)力源。設(shè)他動(dòng)力源。設(shè)1kg1kg空氣抑制流動(dòng)阻力耗費(fèi)

16、的能量為空氣抑制流動(dòng)阻力耗費(fèi)的能量為LR(J/kgLR(J/kg，周圍介質(zhì)傳送給空氣的熱量為周圍介質(zhì)傳送給空氣的熱量為q qJ/kgJ/kg；設(shè)；設(shè)1 1、2 2斷面的參數(shù)斷面的參數(shù)分別為風(fēng)流的絕對靜壓分別為風(fēng)流的絕對靜壓p1p1、p2p2PaPa，風(fēng)流的平均流速，風(fēng)流的平均流速1 1、2 2m/sm/s；風(fēng)流的內(nèi)能；風(fēng)流的內(nèi)能u1u1、u2u2J/kgJ/kg；風(fēng)流的密度；風(fēng)流的密度11、22kg/m3kg/m3；距基準(zhǔn)面的高度；距基準(zhǔn)面的高度Z1Z1、Z2Z2m m。圖圖2-2-1 2-2-1 傾斜風(fēng)道表示圖傾斜風(fēng)道表示圖0021Z1Z2 在1斷面下，1kg空氣具有的能量為 到達(dá)2斷面時(shí)的

17、能量為 根據(jù)能量守恒定律，式中 qR 風(fēng)流抑制通風(fēng)阻力耗費(fèi)的能量后所轉(zhuǎn)化的熱 能，J/kg。1121112ugZvp2222222ugZvpRRLugZvpqqugZvp22222211211122 根據(jù)熱力學(xué)第一定律，傳給空氣的熱量根據(jù)熱力學(xué)第一定律，傳給空氣的熱量qR+qqR+q，一部分用，一部分用于添加空氣的內(nèi)能，一部分使空氣膨脹對外做功，即于添加空氣的內(nèi)能，一部分使空氣膨脹對外做功，即式中，式中，vv空氣的比體積，空氣的比體積，m3/kgm3/kg。 又由于：又由于： 將上兩式代入前面的公式，并整理可得將上兩式代入前面的公式，并整理可得 ,J/kg ,J/kg 此即單位質(zhì)量可緊縮空氣在

18、無其他動(dòng)力源的風(fēng)道中流動(dòng)時(shí)能此即單位質(zhì)量可緊縮空氣在無其他動(dòng)力源的風(fēng)道中流動(dòng)時(shí)能量方程的普通方式。量方程的普通方式。2112vpduuqqR21212111221122)(dpvvpdvpdvpvppp)(2221222112ZZgvvdpvLR 進(jìn)一步可求得：進(jìn)一步可求得：，J/kgJ/kg此即單位質(zhì)量可緊縮空氣在無其他動(dòng)力源的風(fēng)道中流動(dòng)時(shí)的能此即單位質(zhì)量可緊縮空氣在無其他動(dòng)力源的風(fēng)道中流動(dòng)時(shí)的能量方程。量方程。 同理，如有其他動(dòng)力源并產(chǎn)生風(fēng)壓同理，如有其他動(dòng)力源并產(chǎn)生風(fēng)壓LtLt，那么單位質(zhì)量可緊縮，那么單位質(zhì)量可緊縮空氣能量方程為：空氣能量方程為：，J/kgJ/kg)(222122212

19、1ZZgvvppLmRtmRLZZgvvppL)(2221222121 設(shè)1m3空氣流動(dòng)過程中的能量損失為hRPa，那么由體積和質(zhì)量的關(guān)系，其值為1kg空氣流動(dòng)過程中的能量損失LR乘以按流動(dòng)過程形狀思索計(jì)算的空氣密度m ，即 hR=LRm將上式代入前面的式子，可得，J/m3。單位體積可緊縮空氣的能量方程無其他動(dòng)力源,J/m3。單位體積可緊縮空氣的能量方程有其他動(dòng)力源)(2221222121ZZgvvpphmmRtmmRHZZgvvpph)(2221222121式中，式中， p1 - p2 p1 - p2 靜壓差；靜壓差； gm(Z1-Z2) gm(Z1-Z2)或或 為為1 1、2 2斷面的位壓

20、差；斷面的位壓差； 是是1 1、2 2斷面的速壓差。斷面的速壓差。 上式的物理意義為：上式的物理意義為：1m31m3空氣在流動(dòng)過程中的能量損失等于空氣在流動(dòng)過程中的能量損失等于兩斷面間的機(jī)械能差。兩斷面間的機(jī)械能差。)(2221222121ZZgvvpphmmR12gdZmvv222221三、運(yùn)用單位體積流體能量方程的本卷須知三、運(yùn)用單位體積流體能量方程的本卷須知 1.1.由于風(fēng)道斷面上風(fēng)速分布的不均勻性和丈量誤差，從嚴(yán)厲由于風(fēng)道斷面上風(fēng)速分布的不均勻性和丈量誤差，從嚴(yán)厲意義上講，用實(shí)踐測得的斷面平均風(fēng)速計(jì)算出來的斷面總動(dòng)能意義上講，用實(shí)踐測得的斷面平均風(fēng)速計(jì)算出來的斷面總動(dòng)能和斷面實(shí)踐總動(dòng)能

21、是不等的。實(shí)踐測得的斷面平均風(fēng)速計(jì)算出和斷面實(shí)踐總動(dòng)能是不等的。實(shí)踐測得的斷面平均風(fēng)速計(jì)算出來的斷面總動(dòng)能應(yīng)乘以動(dòng)能系數(shù)加以修正。來的斷面總動(dòng)能應(yīng)乘以動(dòng)能系數(shù)加以修正。 動(dòng)能系數(shù)動(dòng)能系數(shù)KvKv是斷面實(shí)踐總動(dòng)能與用實(shí)踐測得的斷面平均風(fēng)速是斷面實(shí)踐總動(dòng)能與用實(shí)踐測得的斷面平均風(fēng)速計(jì)算出來的總動(dòng)能的比值，計(jì)算式為：計(jì)算出來的總動(dòng)能的比值，計(jì)算式為：式中，式中，vlvl為斷面為斷面S S上微小面積上微小面積dSdS的風(fēng)速。的風(fēng)速。 KvKv值普通為值普通為1.021.11.021.1。在實(shí)踐工業(yè)通風(fēng)運(yùn)用中，可取。在實(shí)踐工業(yè)通風(fēng)運(yùn)用中，可取Kv=1Kv=1。SvdSvvSvdSvvKSlSllv332

22、22121 2. 2.在工業(yè)通風(fēng)中，普通其動(dòng)能差較小，式中在工業(yè)通風(fēng)中，普通其動(dòng)能差較小，式中mm可分別用各可分別用各自斷面上的密度來替代，以計(jì)算其動(dòng)能差。自斷面上的密度來替代，以計(jì)算其動(dòng)能差。 3. 3.風(fēng)流流動(dòng)必需是穩(wěn)定流，即斷面上的參數(shù)不隨時(shí)間的變化風(fēng)流流動(dòng)必需是穩(wěn)定流，即斷面上的參數(shù)不隨時(shí)間的變化而變化，所研討的始、末斷面要選在緩變流場上。而變化，所研討的始、末斷面要選在緩變流場上。 4. 4.風(fēng)流總是從總能量機(jī)械能大的地方流向總能量小的地風(fēng)流總是從總能量機(jī)械能大的地方流向總能量小的地方。在判別風(fēng)流方向時(shí)，運(yùn)用始、末兩斷面上的總能量來進(jìn)展。方。在判別風(fēng)流方向時(shí)，運(yùn)用始、末兩斷面上的總能

23、量來進(jìn)展。 5. 5.在始、末斷面有壓源時(shí)，壓源的作用方向與風(fēng)流的方向一在始、末斷面有壓源時(shí)，壓源的作用方向與風(fēng)流的方向一致，壓源為正，闡明壓源對風(fēng)流做功；反之，那么為通風(fēng)阻力。致，壓源為正，闡明壓源對風(fēng)流做功；反之，那么為通風(fēng)阻力。 6. 6.單位質(zhì)量或單位體積流量的能量方程只適用于單位質(zhì)量或單位體積流量的能量方程只適用于1 1、2 2斷面間斷面間流量不變的條件，對于流動(dòng)過程中有流量變化的情況，應(yīng)按總流量不變的條件，對于流動(dòng)過程中有流量變化的情況，應(yīng)按總能量的守恒定律列方程。能量的守恒定律列方程。第三節(jié)第三節(jié) 通風(fēng)阻力通風(fēng)阻力 通風(fēng)阻力是當(dāng)空氣沿風(fēng)道運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于風(fēng)流的黏滯性和慣性通風(fēng)阻力是當(dāng)

24、空氣沿風(fēng)道運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于風(fēng)流的黏滯性和慣性以及風(fēng)道壁面等對風(fēng)流的阻滯、擾動(dòng)作用而構(gòu)成的，它是呵斥以及風(fēng)道壁面等對風(fēng)流的阻滯、擾動(dòng)作用而構(gòu)成的，它是呵斥風(fēng)流能量損失的緣由。風(fēng)流能量損失的緣由。 通風(fēng)阻力包括摩擦阻力沿程阻力和部分阻力。通風(fēng)阻力包括摩擦阻力沿程阻力和部分阻力。一、風(fēng)流流態(tài)與風(fēng)道斷面風(fēng)速分布一、風(fēng)流流態(tài)與風(fēng)道斷面風(fēng)速分布 1.1.管道風(fēng)流流態(tài)管道風(fēng)流流態(tài) 層流：在流速較低時(shí)，流體質(zhì)點(diǎn)互不混雜，沿著與管軸方向?qū)恿鳎涸诹魉佥^低時(shí)，流體質(zhì)點(diǎn)互不混雜，沿著與管軸方向平行的方向做層狀運(yùn)動(dòng)，稱為層流或滯流。平行的方向做層狀運(yùn)動(dòng)，稱為層流或滯流。 紊流：在流速較大時(shí)，流體質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)速度在大小和方向上

25、紊流：在流速較大時(shí)，流體質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)速度在大小和方向上都隨時(shí)發(fā)生變化，成為相互混雜的紊亂流動(dòng)，稱為紊流或湍都隨時(shí)發(fā)生變化，成為相互混雜的紊亂流動(dòng)，稱為紊流或湍流。流。 管道內(nèi)流動(dòng)的形狀的變化，可用無量綱雷諾數(shù)來表征管道內(nèi)流動(dòng)的形狀的變化，可用無量綱雷諾數(shù)來表征式中式中 v v氣流速度，氣流速度，m/sm/s； D D管道直徑，管道直徑，m m； 氣體密度，氣體密度，kg/m3kg/m3； 氣體動(dòng)力黏度，氣體動(dòng)力黏度，PaSPaS。 流體在直圓管內(nèi)流動(dòng)時(shí)，流動(dòng)形狀的變化：流體在直圓管內(nèi)流動(dòng)時(shí)，流動(dòng)形狀的變化： Re2320 Re2320下臨界雷諾數(shù)：層流；下臨界雷諾數(shù)：層流； 2320Re4000

26、 2320Re4000 Re4000上臨界雷諾數(shù)：紊流。上臨界雷諾數(shù)：紊流。 實(shí)踐工程計(jì)算中，以實(shí)踐工程計(jì)算中，以Re=2300Re=2300作為管道流動(dòng)流態(tài)的斷定準(zhǔn)數(shù)，作為管道流動(dòng)流態(tài)的斷定準(zhǔn)數(shù)，即：即： Re2300 Re2300 Re2300 紊流。紊流。vDRea層流層流b紊流紊流圖圖2-3-1 2-3-1 風(fēng)流流態(tài)與風(fēng)道斷面風(fēng)速分布表示圖風(fēng)流流態(tài)與風(fēng)道斷面風(fēng)速分布表示圖指數(shù)曲線指數(shù)曲線拋物線拋物線vcvc 2. 2.風(fēng)道斷面風(fēng)速分布風(fēng)道斷面風(fēng)速分布 層流流態(tài)的風(fēng)流，斷面上的流速分布為拋物線形，中心最大層流流態(tài)的風(fēng)流，斷面上的流速分布為拋物線形，中心最大速度速度v0v0為平均流速的為平

27、均流速的2 2倍圖倍圖2-3-12-3-1。 紊流形狀下，管道內(nèi)流速的分布取決于紊流形狀下，管道內(nèi)流速的分布取決于ReRe的大小。距管中心的大小。距管中心r r處的流速與管中心處的流速與管中心r=0r=0最大流速最大流速v0v0的比值服從于指數(shù)定律的比值服從于指數(shù)定律圖圖2-3-12-3-1 。式中式中 r0 r0管道半徑；管道半徑； n n取決于取決于ReRe的指數(shù)：當(dāng)?shù)闹笖?shù)：當(dāng)Re=50000Re=50000時(shí)，時(shí)，n=1/7n=1/7； Re=200000Re=200000時(shí)，時(shí)，n=1/8n=1/8； Re=2000000 Re=2000000時(shí)，時(shí)，n=1/10n=1/10。nrrv

28、v001 設(shè)斷面上任一點(diǎn)風(fēng)速為設(shè)斷面上任一點(diǎn)風(fēng)速為vivi，那么風(fēng)道斷面的平均風(fēng)速，那么風(fēng)道斷面的平均風(fēng)速v v為為式中，式中，S S為斷面面積，為斷面面積， 即為經(jīng)過斷面即為經(jīng)過斷面S S上的風(fēng)量上的風(fēng)量Q Q，那么，那么 Q = vSQ = vS 斷面上平均風(fēng)速斷面上平均風(fēng)速v v與最大風(fēng)速與最大風(fēng)速vmaxvmax的比值稱為風(fēng)速分布系數(shù)的比值稱為風(fēng)速分布系數(shù)速度場系數(shù)，用速度場系數(shù)，用kvkv表示表示 其值與風(fēng)道粗糙度有關(guān)。風(fēng)道壁面愈光滑，該值愈大，即斷面其值與風(fēng)道粗糙度有關(guān)。風(fēng)道壁面愈光滑，該值愈大，即斷面上風(fēng)速分布愈均勻。上風(fēng)速分布愈均勻。SidSvSv1SidSvmaxvvkv二、

29、普通管道通風(fēng)摩擦阻力及計(jì)算二、普通管道通風(fēng)摩擦阻力及計(jì)算 圓形風(fēng)道的摩擦阻力圓形風(fēng)道的摩擦阻力hrhr可按下式計(jì)算：可按下式計(jì)算： ，PaPa式中式中 摩擦阻力無量綱系數(shù)；摩擦阻力無量綱系數(shù)； v v風(fēng)道內(nèi)空氣的平均流速，風(fēng)道內(nèi)空氣的平均流速，m/sm/s； 空氣的密度，空氣的密度，kg/m3kg/m3； L L風(fēng)道長度，風(fēng)道長度，m m； D D圓形風(fēng)道直徑，圓形風(fēng)道直徑，m m。 如將風(fēng)道長度為如將風(fēng)道長度為1m1m摩擦阻力稱為比摩阻，并以摩擦阻力稱為比摩阻，并以hbhb表示，那么表示，那么 ，Pa/mPa/m22vDLhr212vDhb 當(dāng)量直徑：指以與非圓形風(fēng)道有相等比摩阻值的圓形風(fēng)道

30、直當(dāng)量直徑：指以與非圓形風(fēng)道有相等比摩阻值的圓形風(fēng)道直徑。分為流速當(dāng)量直徑和流量當(dāng)量直徑兩種，工程中普通用流徑。分為流速當(dāng)量直徑和流量當(dāng)量直徑兩種，工程中普通用流速當(dāng)量直徑速當(dāng)量直徑DeDe計(jì)算。計(jì)算。 流速當(dāng)量直徑：假想一圓形風(fēng)道中的空氣流速與矩形風(fēng)道的流速當(dāng)量直徑：假想一圓形風(fēng)道中的空氣流速與矩形風(fēng)道的空氣流速相等，且單位長度摩擦阻力比摩阻也相等，計(jì)算空氣流速相等，且單位長度摩擦阻力比摩阻也相等，計(jì)算出的圓形風(fēng)道直徑?？傻昧魉佼?dāng)量直徑出的圓形風(fēng)道直徑?？傻昧魉佼?dāng)量直徑DeDe與斷面積與斷面積S S、斷面周、斷面周長長U U的關(guān)系為：的關(guān)系為： 對于不同外形的通風(fēng)斷面，其周長對于不同外形的通

31、風(fēng)斷面，其周長U U與斷面面積與斷面面積S S的關(guān)系：的關(guān)系：式中，式中，CC斷面外形系數(shù)梯形斷面外形系數(shù)梯形C=4.16C=4.16，三心拱，三心拱C=3.85C=3.85，半，半圓拱圓拱C=3.90C=3.90。USDe4SCU 摩擦阻力無量綱系數(shù)摩擦阻力無量綱系數(shù)與風(fēng)道內(nèi)空氣的流動(dòng)形狀和管壁的粗與風(fēng)道內(nèi)空氣的流動(dòng)形狀和管壁的粗糙度有關(guān)。糙度有關(guān)。 管壁的粗糙度分為絕對粗糙度管壁的粗糙度分為絕對粗糙度K K和相對粗糙度和相對粗糙度K/DK/D。 1. 1.當(dāng)流動(dòng)處于層流區(qū)、層流紊流過渡區(qū)、紊流光滑區(qū)，即當(dāng)流動(dòng)處于層流區(qū)、層流紊流過渡區(qū)、紊流光滑區(qū)，即 時(shí)，時(shí)，主要與主要與ReRe有關(guān)，與有

32、關(guān)，與K/DK/D無明顯關(guān)系；無明顯關(guān)系； 2. 2.當(dāng)流動(dòng)處于紊流光滑區(qū)向紊流粗糙區(qū)過渡時(shí)，即當(dāng)流動(dòng)處于紊流光滑區(qū)向紊流粗糙區(qū)過渡時(shí)，即ReRe介于兩介于兩者之間時(shí)，者之間時(shí)，主要與主要與ReRe、K/DK/D均有關(guān)系；均有關(guān)系； 3. 3.當(dāng)流動(dòng)處于阻力平方區(qū)紊流粗糙區(qū)時(shí)，即當(dāng)流動(dòng)處于阻力平方區(qū)紊流粗糙區(qū)時(shí)，即 時(shí)，時(shí)，只與只與K/DK/D有關(guān)。有關(guān)。7898.26KDReKDRe2 .191 對于流動(dòng)為紊流光滑區(qū)向阻力平方區(qū)過渡時(shí)的摩擦阻力無量對于流動(dòng)為紊流光滑區(qū)向阻力平方區(qū)過渡時(shí)的摩擦阻力無量綱系數(shù)綱系數(shù)，中國于，中國于19761976年編制的年編制的 采采用的公式為：用的公式為：式中

33、式中 K K風(fēng)道內(nèi)壁的當(dāng)量絕對粗糙度，風(fēng)道內(nèi)壁的當(dāng)量絕對粗糙度，mmmm； D D風(fēng)道直徑，風(fēng)道直徑，mmmm。Re51. 271. 3lg21DK 在實(shí)踐通風(fēng)系統(tǒng)中，風(fēng)道直徑很小、外表粗糙的磚、混凝土在實(shí)踐通風(fēng)系統(tǒng)中，風(fēng)道直徑很小、外表粗糙的磚、混凝土風(fēng)道內(nèi)和隧道及地下風(fēng)道的流動(dòng)形狀屬于阻力平方區(qū)；除此以風(fēng)道內(nèi)和隧道及地下風(fēng)道的流動(dòng)形狀屬于阻力平方區(qū)；除此以外，普通的通風(fēng)管道的空氣流動(dòng)形狀大多屬于紊流光滑區(qū)到紊外，普通的通風(fēng)管道的空氣流動(dòng)形狀大多屬于紊流光滑區(qū)到紊流粗糙區(qū)之間的過渡區(qū)。流粗糙區(qū)之間的過渡區(qū)。 在設(shè)計(jì)通風(fēng)管道時(shí)，為防止繁瑣的計(jì)算，可根據(jù)前面的公式在設(shè)計(jì)通風(fēng)管道時(shí)，為防止繁瑣的計(jì)

34、算，可根據(jù)前面的公式制成各種表格或線算圖。制成各種表格或線算圖。 即是一種即是一種表格方式。圖表格方式。圖2-3-22-3-2那么是根據(jù)上述公式得到的線算圖，適用那么是根據(jù)上述公式得到的線算圖，適用于于K=0.15mmK=0.15mm薄鋼板風(fēng)道。薄鋼板風(fēng)道。 工程計(jì)算中還常用一些簡化公式，如工程計(jì)算中還常用一些簡化公式，如 運(yùn)用線算圖或計(jì)算表，只需知流量、管徑、流速、阻力四個(gè)運(yùn)用線算圖或計(jì)算表，只需知流量、管徑、流速、阻力四個(gè)參數(shù)中的恣意兩個(gè)，即可求得其他兩個(gè)參數(shù)。參數(shù)中的恣意兩個(gè)，即可求得其他兩個(gè)參數(shù)。 必需指出：各種線算圖或計(jì)算表格，都是在一些特定的條件必需指出：各種線算圖或計(jì)算表格，都是

35、在一些特定的條件下作出的，運(yùn)用時(shí)必需留意。下作出的，運(yùn)用時(shí)必需留意。075. 021. 00175. 0vD 當(dāng)實(shí)踐條件與圖表?xiàng)l件相差較大時(shí)，應(yīng)加以修正。修正的內(nèi)當(dāng)實(shí)踐條件與圖表?xiàng)l件相差較大時(shí)，應(yīng)加以修正。修正的內(nèi)容主要有以下三類：容主要有以下三類： 1 1粗糙度的修正粗糙度的修正 當(dāng)風(fēng)道內(nèi)壁的粗糙度當(dāng)風(fēng)道內(nèi)壁的粗糙度K0.15mmK0.15mm時(shí)，可先由圖時(shí)，可先由圖2-3-22-3-2查出查出hb0hb0，再近似按下式修正：再近似按下式修正： ，Pa/mPa/m式中式中 hb hb實(shí)踐比摩阻，實(shí)踐比摩阻，Pa/mPa/m； hb0 hb0圖上查出的比摩阻，圖上查出的比摩阻，Pa/mPa/m

36、； Kr Kr風(fēng)道內(nèi)壁粗糙度修正系數(shù)；風(fēng)道內(nèi)壁粗糙度修正系數(shù)； K風(fēng)道內(nèi)壁粗糙度，風(fēng)道內(nèi)壁粗糙度，mm； v風(fēng)道內(nèi)空氣流速，風(fēng)道內(nèi)空氣流速，m/s。0brbhKh 25. 0)(KvKr 2 2空氣溫度和大氣壓力的修正空氣溫度和大氣壓力的修正 按下式修正：按下式修正： ，Pa/mPa/m式中，式中，KtKt溫度修正系數(shù)，即溫度修正系數(shù)，即 t t實(shí)踐的空氣溫度，實(shí)踐的空氣溫度，； KB KB大氣壓力修正系數(shù)，即大氣壓力修正系數(shù)，即 B B實(shí)踐的大氣壓力，實(shí)踐的大氣壓力，kPakPa。0bBtbhKKh 825. 027320273tKt9 . 03 .101BKB Kt Kt和和KBKB也可以

37、直接由圖也可以直接由圖2-3-32-3-3查得。從圖中可看出，在查得。從圖中可看出，在01000100范圍內(nèi)，可近似把溫度和壓力的影響看作是直線關(guān)系。范圍內(nèi)，可近似把溫度和壓力的影響看作是直線關(guān)系。1.11.11.01.00.90.90.80.80.70.70.60.66060707080809090100100-50-500 05050100100150150t/t/B/kPaB/kPaKBKBKtKtB B圖圖2-3-3 2-3-3 溫度與大氣壓的修正系數(shù)溫度與大氣壓的修正系數(shù)v625. 05 . 0360027003600FLvD)(244baabUS33. 025. 05 . 025.

38、 05 . 02vvD 3 3密度和黏度的修正密度和黏度的修正 ，Pa/mPa/m式中式中 實(shí)踐的空氣密度，實(shí)踐的空氣密度，kg/m3kg/m3； v v實(shí)踐的空氣運(yùn)動(dòng)黏度，實(shí)踐的空氣運(yùn)動(dòng)黏度，m2/sm2/s?！纠纠? 3】 有一外表光滑的磚砌風(fēng)道有一外表光滑的磚砌風(fēng)道K=3mmK=3mm，斷面尺寸為，斷面尺寸為500500400 mm400 mm，流量為，流量為L=1 m3/SL=1 m3/S3600 m3/h3600 m3/h，求單位長度摩，求單位長度摩擦阻力。擦阻力。1.0091.000vvhhbb三、阻力平方區(qū)通風(fēng)風(fēng)道摩擦阻力及計(jì)算三、阻力平方區(qū)通風(fēng)風(fēng)道摩擦阻力及計(jì)算 對于紊流粗糙

39、區(qū)阻力平方區(qū)的摩擦阻力無量綱系數(shù)對于紊流粗糙區(qū)阻力平方區(qū)的摩擦阻力無量綱系數(shù)普普通采用以下公式通采用以下公式或或2lg214. 1KD25. 011. 0DK 在實(shí)踐通風(fēng)系統(tǒng)中，紊流粗糙區(qū)的風(fēng)道如為非圓形，在前面在實(shí)踐通風(fēng)系統(tǒng)中，紊流粗糙區(qū)的風(fēng)道如為非圓形，在前面計(jì)算圓形風(fēng)道摩擦阻力計(jì)算圓形風(fēng)道摩擦阻力hrhr的式子中，用當(dāng)量直徑的式子中，用當(dāng)量直徑DeDe替代替代D D，那，那么得到阻力平方區(qū)風(fēng)道的摩擦阻力么得到阻力平方區(qū)風(fēng)道的摩擦阻力hrhr計(jì)算式：計(jì)算式： 因此，對于幾何尺寸和風(fēng)道壁面已定型的紊流粗糙區(qū)通風(fēng)風(fēng)因此，對于幾何尺寸和風(fēng)道壁面已定型的紊流粗糙區(qū)通風(fēng)風(fēng)道，道，之與之與K/DK/D

40、有關(guān)，可視為定值，在規(guī)范形狀下空氣密度為有關(guān)，可視為定值，在規(guī)范形狀下空氣密度為1.2kg/m31.2kg/m3，故令，故令 ，摩擦阻力系數(shù)，摩擦阻力系數(shù)，kg/m3kg/m3或或Ns2/m4Ns2/m4。SLUvhr288 前人經(jīng)過大量實(shí)驗(yàn)和實(shí)測所得的、在規(guī)范形狀密度為前人經(jīng)過大量實(shí)驗(yàn)和實(shí)測所得的、在規(guī)范形狀密度為1.2kg/m31.2kg/m3條件下的各類風(fēng)道的摩擦阻力系數(shù)，即規(guī)范值條件下的各類風(fēng)道的摩擦阻力系數(shù)，即規(guī)范值00見附錄見附錄1010。 當(dāng)風(fēng)道中空氣密度當(dāng)風(fēng)道中空氣密度不等于不等于1.2kg/m31.2kg/m3時(shí)，可按下式修正：時(shí)，可按下式修正： 將將代入摩擦阻力計(jì)算公式，可

41、得代入摩擦阻力計(jì)算公式，可得 假設(shè)經(jīng)過風(fēng)道的風(fēng)量為假設(shè)經(jīng)過風(fēng)道的風(fēng)量為Q Qm3/sm3/s時(shí)，那么時(shí)，那么 對于已定型的風(fēng)道，對于已定型的風(fēng)道，L L、S S、U U等為知，故令等為知，故令 ，風(fēng)道的摩擦風(fēng)阻，風(fēng)道的摩擦風(fēng)阻，kg/m7kg/m7或或Ns2/m8 Ns2/m8 2 . 10SLUvhr223QSLUhr3SLURr 在正常條件下當(dāng)某一風(fēng)道中的空氣密度普通變化不大時(shí)，可在正常條件下當(dāng)某一風(fēng)道中的空氣密度普通變化不大時(shí)，可將將RrRr看作是反映風(fēng)道幾何特征的參數(shù)。看作是反映風(fēng)道幾何特征的參數(shù)。 代入摩擦阻力計(jì)算公式，那么有代入摩擦阻力計(jì)算公式，那么有 ，PaPa 此式就是紊流粗糙

42、區(qū)阻力平方區(qū)下的摩擦阻力定律。即此式就是紊流粗糙區(qū)阻力平方區(qū)下的摩擦阻力定律。即當(dāng)摩擦風(fēng)阻一定時(shí)，摩擦阻力與風(fēng)量的平方成正比。當(dāng)摩擦風(fēng)阻一定時(shí)，摩擦阻力與風(fēng)量的平方成正比。2QRhrr 例例 某設(shè)計(jì)地下風(fēng)道為梯形斷面某設(shè)計(jì)地下風(fēng)道為梯形斷面S=8m2S=8m2，L=1000mL=1000m，采用工字鋼，采用工字鋼棚支護(hù)，支架截面高度棚支護(hù)，支架截面高度d0=14cmd0=14cm，縱口徑，縱口徑=5=5，方案經(jīng)過風(fēng)量，方案經(jīng)過風(fēng)量Q=1200m3/minQ=1200m3/min。估計(jì)風(fēng)道中空氣密度。估計(jì)風(fēng)道中空氣密度=1.25kg/m3=1.25kg/m3，求該段風(fēng)，求該段風(fēng)道的通風(fēng)阻力。道的

43、通風(fēng)阻力。 解：根據(jù)所給的解：根據(jù)所給的d0d0、Q Q值，由附錄值，由附錄1010查得查得 0=284.2 0=284.210-4 10-4 0.88=0.025 Ns2/m40.88=0.025 Ns2/m4 那么那么 風(fēng)道實(shí)踐摩擦阻力系數(shù)風(fēng)道實(shí)踐摩擦阻力系數(shù) Ns2/m4 Ns2/m4 風(fēng)道摩擦風(fēng)阻風(fēng)道摩擦風(fēng)阻 Ns2/m8 Ns2/m8 風(fēng)道摩擦阻力風(fēng)道摩擦阻力 Pa Pa026. 02 . 125. 1025. 02 . 10598. 08816. 41000026. 033SLURr2 .239601200598. 022QRhrr四、部分阻力及其計(jì)算四、部分阻力及其計(jì)算 由于風(fēng)道

44、斷面、方向變化以及分岔或集合等緣由，使均勻流由于風(fēng)道斷面、方向變化以及分岔或集合等緣由，使均勻流動(dòng)在部分地域遭到影響而破壞，從而引起風(fēng)流速度場分布變化動(dòng)在部分地域遭到影響而破壞，從而引起風(fēng)流速度場分布變化和產(chǎn)生渦流等，呵斥風(fēng)流的能量損失，這種阻力稱為部分阻力。和產(chǎn)生渦流等，呵斥風(fēng)流的能量損失，這種阻力稱為部分阻力。 1.1.部分阻力的成因部分阻力的成因 2. 2.部分阻力及其計(jì)算部分阻力及其計(jì)算 部分阻力部分阻力hlhl普通用動(dòng)壓的倍數(shù)來表示普通用動(dòng)壓的倍數(shù)來表示式中，式中，部分阻力系數(shù)，無量綱，經(jīng)過實(shí)驗(yàn)確定。部分阻力系數(shù)，無量綱，經(jīng)過實(shí)驗(yàn)確定。 假設(shè)經(jīng)過風(fēng)道的風(fēng)量為假設(shè)經(jīng)過風(fēng)道的風(fēng)量為Q Q

45、m3/sm3/s時(shí)，那么上式變?yōu)椋簳r(shí)，那么上式變?yōu)椋?大量實(shí)驗(yàn)證明，大量實(shí)驗(yàn)證明，只取決于部分構(gòu)件的外形。只取決于部分構(gòu)件的外形。 令令 ，部分風(fēng)阻，部分風(fēng)阻 代入上式，有代入上式，有 此即紊流流動(dòng)下的部分阻力定律。此即紊流流動(dòng)下的部分阻力定律。22vhl222QShl22SRl2QRhll五、減少通風(fēng)阻力的措施五、減少通風(fēng)阻力的措施 h = hr + hlh = hr + hl 1. 1.減少通風(fēng)摩擦阻力措施減少通風(fēng)摩擦阻力措施 1 1減小相對粗糙度；減小相對粗糙度； 2 2保證有足夠大的風(fēng)道斷面；保證有足夠大的風(fēng)道斷面； 3 3選用斷面周長較小的風(fēng)道；選用斷面周長較小的風(fēng)道； 4 4減少風(fēng)

46、道長度；減少風(fēng)道長度； 5 5防止風(fēng)道內(nèi)風(fēng)量過于集中。防止風(fēng)道內(nèi)風(fēng)量過于集中。 2. 2.減少部分通風(fēng)阻力措施減少部分通風(fēng)阻力措施 1 1盡量防止風(fēng)道斷面的忽然變化盡量防止風(fēng)道斷面的忽然變化 2 2風(fēng)流交叉或集合處銜接合理風(fēng)流交叉或集合處銜接合理 3 3盡量防止風(fēng)流急轉(zhuǎn)彎盡量防止風(fēng)流急轉(zhuǎn)彎 4 4降低出口流速降低出口流速 5 5風(fēng)道與風(fēng)機(jī)的銜接該當(dāng)合理風(fēng)道與風(fēng)機(jī)的銜接該當(dāng)合理 保證氣流在進(jìn)出風(fēng)機(jī)時(shí)均勻分布，防止發(fā)生流向和流速的忽保證氣流在進(jìn)出風(fēng)機(jī)時(shí)均勻分布，防止發(fā)生流向和流速的忽然變化，以減小阻力和噪聲。然變化，以減小阻力和噪聲。第四節(jié)第四節(jié) 通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)中風(fēng)流的根本定律通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)中風(fēng)流的根本定律

47、通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)：指假設(shè)干風(fēng)流按照各自的風(fēng)流方向順序相連而成通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)：指假設(shè)干風(fēng)流按照各自的風(fēng)流方向順序相連而成的網(wǎng)狀線路。的網(wǎng)狀線路。 包括：風(fēng)量平衡定律、風(fēng)壓平衡定律和通風(fēng)阻力定律。包括：風(fēng)量平衡定律、風(fēng)壓平衡定律和通風(fēng)阻力定律。一、風(fēng)量平衡定律一、風(fēng)量平衡定律 節(jié)點(diǎn)：兩條風(fēng)路或兩條以上風(fēng)路的交點(diǎn)。節(jié)點(diǎn)：兩條風(fēng)路或兩條以上風(fēng)路的交點(diǎn)。 分支：集合處每條支風(fēng)路。分支：集合處每條支風(fēng)路。 回路：由兩條或兩條以上首尾相連構(gòu)成的閉合線路?；芈罚河蓛蓷l或兩條以上首尾相連構(gòu)成的閉合線路。 根據(jù)質(zhì)量守恒定律，在穩(wěn)態(tài)通風(fēng)條件下，流入與流出某節(jié)點(diǎn)根據(jù)質(zhì)量守恒定律，在穩(wěn)態(tài)通風(fēng)條件下，流入與流出某節(jié)點(diǎn)的各分支的質(zhì)量流量

48、的代數(shù)和為零，即的各分支的質(zhì)量流量的代數(shù)和為零，即 Mi=0 Mi=0 在不思索風(fēng)流密度變化的情況下，取流入的風(fēng)量為正，流出在不思索風(fēng)流密度變化的情況下，取流入的風(fēng)量為正，流出的風(fēng)量為負(fù)，那么流入與流出某節(jié)點(diǎn)或回路的各分支的體積流的風(fēng)量為負(fù)，那么流入與流出某節(jié)點(diǎn)或回路的各分支的體積流量風(fēng)量的代數(shù)和為零，即量風(fēng)量的代數(shù)和為零，即 Qi=0 Qi=0156324145321278435618234567ab圖圖2-4-1 2-4-1 風(fēng)流集合及回路表示圖風(fēng)流集合及回路表示圖 如圖如圖2-4-12-4-1a a所示，當(dāng)不思索風(fēng)流密度變化時(shí)，圖中所示，當(dāng)不思索風(fēng)流密度變化時(shí)，圖中節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn)4 4處的風(fēng)量

49、平衡方程為處的風(fēng)量平衡方程為 Q1-4 + Q2-4 + Q3-4 - Q4-5 - Q4-6 = 0Q1-4 + Q2-4 + Q3-4 - Q4-5 - Q4-6 = 0 對于圖對于圖2-4-12-4-1b b所示閉合回路的情況，同樣有所示閉合回路的情況，同樣有 Q1-2 + Q3-4 = Q5-6 + Q7-8Q1-2 + Q3-4 = Q5-6 + Q7-8或者或者 Q1-2 + Q3-4 - Q5-6 - Q7-8 = 0Q1-2 + Q3-4 - Q5-6 - Q7-8 = 0二、風(fēng)壓平衡定律二、風(fēng)壓平衡定律 假設(shè)任何一回路中沒有附加動(dòng)力，根據(jù)能量平衡定律，那么假設(shè)任何一回路中沒有

50、附加動(dòng)力，根據(jù)能量平衡定律，那么不同方向的風(fēng)流的風(fēng)壓或通風(fēng)阻力必然平衡或相等。不同方向的風(fēng)流的風(fēng)壓或通風(fēng)阻力必然平衡或相等。 對于圖對于圖2-4-12-4-1b b，可得，可得 h2-4 + h4-5 + h5-7 = h2-7h2-4 + h4-5 + h5-7 = h2-7 取順時(shí)針方向的風(fēng)壓為正，逆時(shí)針方向的風(fēng)壓為負(fù)，那么取順時(shí)針方向的風(fēng)壓為正，逆時(shí)針方向的風(fēng)壓為負(fù)，那么 h2-4 + h4-5 + h5-7 - h2-7 = 0h2-4 + h4-5 + h5-7 - h2-7 = 0 對于任何一回路，那么有對于任何一回路，那么有式中，式中，hihi為第為第i i段分支的風(fēng)壓或阻力。段

51、分支的風(fēng)壓或阻力。niih10 風(fēng)壓平衡定律：沒有附加動(dòng)力回路中，不同方向的風(fēng)流，其風(fēng)壓平衡定律：沒有附加動(dòng)力回路中，不同方向的風(fēng)流，其風(fēng)壓或阻力代數(shù)和等于零。風(fēng)壓或阻力代數(shù)和等于零。 假設(shè)回路中有附加動(dòng)力，那么其風(fēng)壓或阻力代數(shù)和等于附加假設(shè)回路中有附加動(dòng)力，那么其風(fēng)壓或阻力代數(shù)和等于附加動(dòng)力產(chǎn)生風(fēng)壓的代數(shù)和。即動(dòng)力產(chǎn)生風(fēng)壓的代數(shù)和。即式中，式中，HJHJ為附加動(dòng)力產(chǎn)生風(fēng)壓的代數(shù)和。為附加動(dòng)力產(chǎn)生風(fēng)壓的代數(shù)和。niJiHh1三、通風(fēng)阻力定律三、通風(fēng)阻力定律 1.1.阻力平方區(qū)流動(dòng)的摩擦阻力定律：風(fēng)流流動(dòng)處于紊流粗糙阻力平方區(qū)流動(dòng)的摩擦阻力定律：風(fēng)流流動(dòng)處于紊流粗糙區(qū)時(shí)，如摩擦風(fēng)阻一定，摩擦阻力

52、與風(fēng)量的平方成正比。區(qū)時(shí)，如摩擦風(fēng)阻一定，摩擦阻力與風(fēng)量的平方成正比。 hr = RrQ2hr = RrQ2 2. 2.紊流流動(dòng)部分阻力定律：紊流流動(dòng)下，如部分風(fēng)阻一定，紊流流動(dòng)部分阻力定律：紊流流動(dòng)下，如部分風(fēng)阻一定，部分阻力與風(fēng)量的平方成正比。部分阻力與風(fēng)量的平方成正比。 hl = RlQ2hl = RlQ2 3. 3.將上兩式相加，那么得出阻力平方區(qū)流動(dòng)總阻力定律。將上兩式相加，那么得出阻力平方區(qū)流動(dòng)總阻力定律。 令令h=hr+hlh=hr+hl為某通風(fēng)系統(tǒng)分支的通風(fēng)總阻力；為某通風(fēng)系統(tǒng)分支的通風(fēng)總阻力；R=Rr+RlR=Rr+Rl為某通為某通風(fēng)系統(tǒng)的通風(fēng)總風(fēng)阻，那么有：風(fēng)系統(tǒng)的通風(fēng)總風(fēng)

53、阻，那么有： h = RQ2h = RQ2 此即紊流粗糙區(qū)流動(dòng)總阻力定律。此即紊流粗糙區(qū)流動(dòng)總阻力定律。 第五節(jié)第五節(jié) 簡單通風(fēng)網(wǎng)路特性簡單通風(fēng)網(wǎng)路特性一、通風(fēng)網(wǎng)路根本方式一、通風(fēng)網(wǎng)路根本方式 1.1.串聯(lián)風(fēng)路串聯(lián)風(fēng)路 由兩條或兩條以上分支彼此首尾相連，中間沒有風(fēng)流分匯點(diǎn)由兩條或兩條以上分支彼此首尾相連，中間沒有風(fēng)流分匯點(diǎn)的線路。的線路。 2.2.并聯(lián)風(fēng)路并聯(lián)風(fēng)路 由兩條或兩條以上具有一樣始節(jié)點(diǎn)和末節(jié)點(diǎn)的分支所組成的由兩條或兩條以上具有一樣始節(jié)點(diǎn)和末節(jié)點(diǎn)的分支所組成的通風(fēng)網(wǎng)路。通風(fēng)網(wǎng)路。 3.3.角聯(lián)風(fēng)路角聯(lián)風(fēng)路 內(nèi)部存在角聯(lián)分支的通風(fēng)網(wǎng)路。內(nèi)部存在角聯(lián)分支的通風(fēng)網(wǎng)路。 角聯(lián)分支：位于通風(fēng)網(wǎng)路

54、的恣意兩條有向通路之間、且不與角聯(lián)分支：位于通風(fēng)網(wǎng)路的恣意兩條有向通路之間、且不與兩通路的公共節(jié)點(diǎn)相連的分支。兩通路的公共節(jié)點(diǎn)相連的分支。 簡單角聯(lián)風(fēng)路；復(fù)雜角聯(lián)風(fēng)路。簡單角聯(lián)風(fēng)路；復(fù)雜角聯(lián)風(fēng)路。 4. 4.復(fù)雜風(fēng)路復(fù)雜風(fēng)路 以上三種均為簡單風(fēng)路，至少包含以上兩種或以上簡單風(fēng)路以上三種均為簡單風(fēng)路，至少包含以上兩種或以上簡單風(fēng)路的通風(fēng)網(wǎng)路稱為復(fù)雜風(fēng)路。的通風(fēng)網(wǎng)路稱為復(fù)雜風(fēng)路。二、串聯(lián)風(fēng)路特性二、串聯(lián)風(fēng)路特性 1. 1.總風(fēng)量等于各分支的風(fēng)量總風(fēng)量等于各分支的風(fēng)量 即：即： M1=M2=M3=Mn M1=M2=M3=Mn 當(dāng)各分支的空氣密度相等時(shí)，或?qū)⒁磺酗L(fēng)量換算為同一規(guī)范當(dāng)各分支的空氣密度相等

55、時(shí)，或?qū)⒁磺酗L(fēng)量換算為同一規(guī)范形狀的風(fēng)量后，形狀的風(fēng)量后， Q1=Q2=Q3=Qn Q1=Q2=Q3=Qn 2. 2.如系統(tǒng)中無位能差和附加通風(fēng)動(dòng)力，那么總風(fēng)壓阻力如系統(tǒng)中無位能差和附加通風(fēng)動(dòng)力，那么總風(fēng)壓阻力等于各分支風(fēng)壓阻力之和。等于各分支風(fēng)壓阻力之和。 hs=h1+h2+hn= hs=h1+h2+hn=niih1 3. 3.阻力平方區(qū)流動(dòng)的總風(fēng)阻等于各分支風(fēng)阻之和。阻力平方區(qū)流動(dòng)的總風(fēng)阻等于各分支風(fēng)阻之和。 即即 繪制阻力平方區(qū)流動(dòng)的串聯(lián)風(fēng)路等效阻力特性曲線，方法如繪制阻力平方區(qū)流動(dòng)的串聯(lián)風(fēng)路等效阻力特性曲線，方法如以下圖：以下圖：niinsssRRRRQhR1212.“風(fēng)量相等，風(fēng)量相

56、等，阻力疊加阻力疊加串聯(lián)風(fēng)路等效串聯(lián)風(fēng)路等效阻力特性曲線阻力特性曲線三、并聯(lián)風(fēng)路特性三、并聯(lián)風(fēng)路特性 1. 1.總風(fēng)量等于各分支的風(fēng)量之和總風(fēng)量等于各分支的風(fēng)量之和 即即 當(dāng)各分支的空氣密度相等時(shí)，或?qū)⒁磺酗L(fēng)量換算為同一規(guī)范當(dāng)各分支的空氣密度相等時(shí)，或?qū)⒁磺酗L(fēng)量換算為同一規(guī)范形狀的風(fēng)量后，形狀的風(fēng)量后， 2. 2.如系統(tǒng)中無位能差和附加通風(fēng)動(dòng)力，總風(fēng)壓等于各分支風(fēng)如系統(tǒng)中無位能差和附加通風(fēng)動(dòng)力，總風(fēng)壓等于各分支風(fēng)壓壓 Q1=Q2=Q3=Qn Q1=Q2=Q3=Qn 留意：當(dāng)各分支的位能差不相等，或分支中存在風(fēng)機(jī)等通風(fēng)留意：當(dāng)各分支的位能差不相等，或分支中存在風(fēng)機(jī)等通風(fēng)動(dòng)力時(shí)，并聯(lián)分支的阻力并不

57、相等。動(dòng)力時(shí)，并聯(lián)分支的阻力并不相等。niinsMMMMM121.niinsQQQQQ121. 3. 3.阻力平方區(qū)流動(dòng)并聯(lián)風(fēng)路總風(fēng)阻與各分支風(fēng)阻的關(guān)系阻力平方區(qū)流動(dòng)并聯(lián)風(fēng)路總風(fēng)阻與各分支風(fēng)阻的關(guān)系 即即 4.4.并聯(lián)風(fēng)路的風(fēng)量分配并聯(lián)風(fēng)路的風(fēng)量分配 假設(shè)知并聯(lián)風(fēng)路的總風(fēng)量，在不思索其他通風(fēng)動(dòng)力及風(fēng)流密假設(shè)知并聯(lián)風(fēng)路的總風(fēng)量，在不思索其他通風(fēng)動(dòng)力及風(fēng)流密度變化時(shí)，可由下式計(jì)算出分支度變化時(shí)，可由下式計(jì)算出分支i i的風(fēng)量的風(fēng)量即分支風(fēng)量取決于總風(fēng)阻與該分支風(fēng)阻之比。即分支風(fēng)量取決于總風(fēng)阻與該分支風(fēng)阻之比。22121.111nsssRRRQhRnisissisiRRQQRRQ1并聯(lián)風(fēng)路等效并聯(lián)風(fēng)

58、路等效阻力特性曲線阻力特性曲線 “阻力相等，阻力相等，風(fēng)量疊加風(fēng)量疊加四、阻力平方區(qū)流動(dòng)角聯(lián)風(fēng)路特性四、阻力平方區(qū)流動(dòng)角聯(lián)風(fēng)路特性 在角聯(lián)風(fēng)路中，角聯(lián)分支的風(fēng)向取決于其始末節(jié)點(diǎn)間的壓能在角聯(lián)風(fēng)路中，角聯(lián)分支的風(fēng)向取決于其始末節(jié)點(diǎn)間的壓能差。差。 經(jīng)過改動(dòng)角聯(lián)分支兩側(cè)的邊緣分支的風(fēng)阻，來改動(dòng)角聯(lián)分支經(jīng)過改動(dòng)角聯(lián)分支兩側(cè)的邊緣分支的風(fēng)阻，來改動(dòng)角聯(lián)分支的風(fēng)向。的風(fēng)向。 對于圖對于圖2-5-12-5-1C C，推導(dǎo)出如下角聯(lián)分支風(fēng)流方向判別式，推導(dǎo)出如下角聯(lián)分支風(fēng)流方向判別式 325, 15, 1235, 13241中風(fēng)向由分支中風(fēng)流停滯分支中風(fēng)向由分支RRRRK 由該判別式可以看出，簡單角聯(lián)風(fēng)路中

59、角聯(lián)分支的風(fēng)向完全由該判別式可以看出，簡單角聯(lián)風(fēng)路中角聯(lián)分支的風(fēng)向完全取決于邊緣風(fēng)路的風(fēng)阻比，而與角聯(lián)分支本身的風(fēng)阻無關(guān)。取決于邊緣風(fēng)路的風(fēng)阻比，而與角聯(lián)分支本身的風(fēng)阻無關(guān)。 角聯(lián)分支一方面具有容易調(diào)理風(fēng)向的優(yōu)點(diǎn)，另一方面又有出角聯(lián)分支一方面具有容易調(diào)理風(fēng)向的優(yōu)點(diǎn)，另一方面又有出現(xiàn)風(fēng)流不穩(wěn)定的能夠性?，F(xiàn)風(fēng)流不穩(wěn)定的能夠性。第六節(jié)第六節(jié) 自然通風(fēng)及火災(zāi)煙氣流動(dòng)原理自然通風(fēng)及火災(zāi)煙氣流動(dòng)原理 自然通風(fēng)：由有限空間內(nèi)外空氣的密度差、大氣運(yùn)動(dòng)、大氣自然通風(fēng)：由有限空間內(nèi)外空氣的密度差、大氣運(yùn)動(dòng)、大氣壓力差等自然要素引起有限空間內(nèi)外空氣能量差，促使有限空壓力差等自然要素引起有限空間內(nèi)外空氣能量差，促使有

60、限空間的氣體流動(dòng)并與大氣交換的景象。間的氣體流動(dòng)并與大氣交換的景象。 自然通風(fēng)動(dòng)力自然風(fēng)壓：促使有限空間內(nèi)氣體流動(dòng)的能自然通風(fēng)動(dòng)力自然風(fēng)壓：促使有限空間內(nèi)氣體流動(dòng)的能量差。量差。 自然通風(fēng)的運(yùn)用：自然通風(fēng)的運(yùn)用： 1 1單層工業(yè)廠房單層工業(yè)廠房 2 2多層或高層工業(yè)建筑中的熱車間多層或高層工業(yè)建筑中的熱車間 3 3特種殊建筑物、構(gòu)筑物及容器特種殊建筑物、構(gòu)筑物及容器 4 4各類建筑物中的防排煙系統(tǒng)各類建筑物中的防排煙系統(tǒng)一、自然通風(fēng)的產(chǎn)生一、自然通風(fēng)的產(chǎn)生 例例1 1：煙囪內(nèi)外密度差構(gòu)成煙囪效應(yīng)：煙囪內(nèi)外密度差構(gòu)成煙囪效應(yīng) 例例2 2：工業(yè)廠房密度差構(gòu)成：工業(yè)廠房密度差構(gòu)成 例例3 3：礦井密