風流的壓力1靜壓2動壓3全壓4位壓5風流的全壓和機械能主要內容一、靜壓風流壓力：單位體積空氣所具有的能夠對外做功的機械能1.概念由分子熱運動產生的分子動能的一部分轉化的能夠對外做功的機械能叫靜壓能，用Ep表示（J/m3）當空氣分子撞擊到器壁上時就有了力的效應，這種單位面積上力的效應稱為靜壓力，簡稱靜壓，用p表示（N/m2，即Pa）工業通風中，靜壓即單位面積上受到的垂直作用力一、靜壓2.特點3.（1）無論靜止的空氣還是流動的空氣都具有靜壓力（2）風流中任一點的靜壓各向同值，且垂直作用面（3）風流靜壓的大小（可用儀表測量）反映了單位體積風流所具有的能夠對外做功的靜壓能的多少（1）絕對靜壓：以真空為測算零點（比較基準）而測得的壓力，用p表示（2）相對靜壓：以當地當時同標高的大氣壓力為測算基準（零點）而測得的壓力，即表壓力，用h表示表示方法一、靜壓P0ABPAPPBPAPBhA(+)hB(-)真空(0)P0風流的絕對靜壓（p）、相對靜壓（h）和與其對應的大氣壓（p0）三者之間的關系（見圖）：h=p-p0二、動壓1.概念其單位體積風流的動能所轉化顯現的壓力叫動壓或稱速壓，用hv表示，單位Pa當空氣流動時，除位壓和靜壓外，還有空氣定向運動的動能，用Ev表示，J/m32.計算設某點的空氣密度為ρi（kg/m3），其定向運動的流速即風速為

i（m/s），則單位體積空氣所具有的動能為：二、動壓4.某斷面動壓即為該斷面平均風速計算值3.在同一流動斷面上，由于風速分布的不均勻性，各點的風速不相等，所以其動壓值不等2.動壓總大于零。當作用面與流動方向有夾角時，其感受到的動壓值將小于動壓真值。故在測量動壓時，應使感壓孔垂直于運動方向1.只有做定向流動的空氣才具有動壓，因此動壓具有方向性！3.特點三、全壓風流中某一點的動壓和靜壓之和稱為全壓，全壓也分為絕對全壓（pt）和相對全壓（ht）,在風流中某點i的絕對全壓均可用下式表示：pti=pi+hvi由上式可知，風流中的任一點的絕對全壓恒大于絕對靜壓；相對全壓有正負之分，與通風方式有關三、全壓abPa真空P0PPbha(+)hbbP0PathvhathvhbtPbt抽出式通風壓入式通風壓入式通風抽出式通風a(-)四、位壓1.概念單位體積風流對于某基準面而具有的位能，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，叫重力位能，簡稱位能，用Ep0表示Ep0=MgZ2.計算abPiZ122211

位壓計算圖在圖所示的井筒中，求1-1、2-2兩斷面之間的位壓，取2-2點為基準面此式是位壓的數學定義式。即兩斷面間的位壓的數值就等于兩斷面間單位面積上的空氣柱重量的數值四、位壓四、位壓3.位壓與靜壓的關系

當空氣靜止時（v=0），如上圖的系統。由空氣靜力學可知，各斷面的機械能相等。設2-2斷面為基準面1-1斷面總機械能:E1=Ep01+p12-2斷面總機械能:E2=Ep02+p2由E1=E2得：Ep01+p1=Ep02+p2由于Ep02=0（以2-2斷面為基準面），Ep01=ρ12gZ12，又得p2=Ep01+p1=ρ12gZ12+p1此即空氣靜止時，位壓與靜壓之間的關系四、位壓4.位壓的特點1.位壓是相對某一基準面具有的能量，它隨所選基準面的變化而變化2.位壓是一種潛在的能量，不能像靜壓那樣用儀表進行直接測量3.位壓和靜壓可以相互轉化，當空氣由標高高的斷面流至標高低的斷面時，位壓轉化為靜壓；反之，當空氣由標高低的斷面流至標高高的斷面時，靜壓轉化為位壓四、位壓根據能量的概念，單位體積風流的機械能為單位體積風流的靜壓能、動能、位能之和，因此，從數值上來說，單位體積風流的機械能E等于靜壓、動壓和位壓之和，或等于全壓和位壓之和，即或E=pti+hZE=pi+hvi+hZ風流流動的基本方程風流流動連續性方程1風流流動能量方程2使用單位體積流體能量方程的注意事項3主要內容一、風流流動連續性方程風流在風道中的流動可以看作是穩定流（流動參數不隨時間變化的流動）當空氣從風道的1斷面流向2斷面，且做定常流動時（即在流動過程中不漏風又無補給），則兩個過流斷面的空氣質量流量相等，即ρ1

1S1=ρ2

2S2

一、風流流動連續性方程Mi=const任一過流斷面的質量流量為Mi（kg/s），則當S1=S2時，空氣的密度與其流速成反比其通過任一斷面的體積流量Q（m3/s）相等，即：Q=

iSi=const風道斷面上風流的平均流速與過流斷面的面積成反比可壓縮流體01不可壓縮流體（密度為常數）02二、風流流動能量方程風流在圖所示的風道中由1斷面流至2斷面，其間無其他動力源。設1kg空氣克服流動阻力消耗的能量為LR，周圍介質傳遞給空氣的熱量為q；設1、2斷面的參數分別為風流的絕對靜壓p1、p2，風流的平均流速

1、

2；風流的內能u1、u2；風流的密度ρ1、ρ2；距基準面的高度Z1、Z20021Z1Z2傾斜風道示意圖二、風流流動能量方程0021Z1Z2傾斜風道示意圖在1斷面下，1kg空氣具有的能量為：到達2斷面時的能量為：根據能量守恒定律：二、風流流動能量方程0021Z1Z2傾斜風道示意圖二、風流流動能量方程例在某一通風井巷中，測得1、2兩斷面的絕對靜壓分別為101324.7Pa和101858Pa，若S1=S2，兩斷面間的高差Z1-Z2=100米，巷道中

m12=1.2kg/m3，求：1、2兩斷面間的通風阻力，并判斷風流方向0021Z1Z2解：假設風流方向1

2，列能量方程由于阻力值為正，所以原假設風流方向正確，即1

2

由于風道斷面上風速分布的不均勻性和測量誤差，從嚴格意義上講，用實際測得的斷面平均風速計算出來的斷面總動能和斷面實際總動能是不等的。實際測得的斷面平均風速計算出來的斷面總動能應乘以動能系數加以修正01在工業通風中，一般其動能差較小，式中ρm可分別用各自斷面上的密度來代替，以計算其動能差02三、使用單位體積流體能量方程的注意事項風流流動必須是穩定流，即斷面上的參數不隨時間的變化而變化，所研究的始、末斷面要選在緩變流場上03風流總是從總能量（機械能）大的地方流向總能量小的地方。在判斷風流方向時，應用始、末兩斷面上的總能量來進行04三、使用單位體積流體能量方程的注意事項！三、使用單位體積流體能量方程的注意事項在始、末斷面有壓源時，壓源的作用方向與風流的方向一致，壓源為正，說明壓源對風流做功；反之，則為通風阻力05單位質量或單位體積流量的能量方程只適用于1、2斷面間流量不變的條件，對于流動過程中有流量變化的情況，應按總能量的守恒定律列方程06風流流態與風道斷面風速分布1.風流流態DBAC墨水流線玻璃管雷諾實驗雷諾實驗01雷諾現象021.風流流態(a)層流(c)過渡流(b)湍流流體質點做直線運動；流體分層流動，層間不相混合、不碰撞；流動阻力來源于層間粘性摩擦力不是獨立流型（層流+湍流），流體處于不穩定狀態（易發生流型轉變）主體做軸向運動，同時有徑向脈動；特征：流體質點的脈動雷諾現象021.風流流態（a）層流（b）紊流

風流流態與風道斷面風速分布示意圖拋物線vc指數曲線vc1.風流流態雷諾數03當Re≤2320(下臨界雷諾數)時，為層流在實際工程計算中，通常以Re=2300作為管道流動流態的判定準數在Re=2320～4000的區域內，流動狀態不是固定的，因此稱為不穩定的過渡區當Re>4000(上臨界雷諾數)時，流動狀態為紊流即：Re≤2300層流Re>2300紊流1.風流流態當量直徑04對于不同形狀的井巷斷面，其周長U與斷面積S的關系，可用下式表示：式中：C—斷面形狀系數：梯形C=4.16三心拱C=3.85半圓拱C=3.902.風道斷面風速分布vOttC點A處流體質點的速度脈動曲線示意圖2.風道斷面風速分布Re≥4000ururRd湍流時流體在圓管中的速度分布umaxδ巷道斷面風速分布減少通風阻力的措施1.減少通風摩擦阻力措施減小相對粗糙度1保證有足夠大的風道斷面2選用斷面周長較小的風道3減少風道長度4避免風道內風量過于集中52.減少局部通風阻力措施漸擴管內的空氣流動合流三通盡量避免風道斷面的突然變化風流交叉或匯合處連接合理0102盡量避免風流急轉彎032.減少局部通風阻力措施幾種彎頭局部阻力系數降低出口流速042.減少局部通風阻力措施進出口風道阻力風道與風機的連接應當合理052.減少局部通風阻力措施保證氣流在進出風機時均勻分布，避免發生流向和流速的突然變化，以減小阻力（和噪聲）局部阻力及計算定義局部阻力及其計算由于風道斷面、方向變化以及分岔或匯合等原因，使均勻流動在局部地區受到影響而破壞，從而引起風流速度場分布變化和產生渦流等，造成風流的能量損失，這種阻力稱為局部阻力。1.局部阻力的成因局部阻力物附近的風流狀況若通過風道的風量為Q（m3/s）時，則上式變為：局部阻力hl一般用動壓的倍數來表示:式中:ξ—局部阻力系數，無量綱，通過實驗確定。大量實驗證明，ξ只取決于局部構件的形狀。2.局部阻力及其計算局部風阻代入上式，有:令:

一般管道通風摩擦阻力與計算一般管道通風摩擦阻力及計算風流在井巷中作沿程流動時，由于流體層間的摩擦和流體與井巷壁面之間的摩擦所形成的阻力稱為摩擦阻力(也叫沿程阻力)式中：L——風道長度，md——圓形風道直徑，或非圓形風道的當量直徑，mv——斷面平均風速，m/sρ——空氣密度，kg/m3λ——無因次系數(沿程阻力系數)，其值通過實驗求得一般管道通風摩擦阻力及計算在實際通風系統中，風道直徑很小、表面粗糙的磚、混凝土風道內和隧道及地下風道的流動狀態屬于阻力平方區；除此以外，一般的通風管道的空氣流動狀態大多屬于紊流光滑區到紊流粗糙區之間的過渡區在設計通風管道時，為避免繁瑣的計算，可根據前面的公式制成各種表格或線算圖《全國通用通風管道計算表》即是一種表格形式。圖1則是根據上述公式得到的線算圖，適用于K=0.15mm薄鋼板風道一般管道通風摩擦阻力及計算運用線算圖或計算表，只要已知流量、管徑、流速、阻力四個參數中的任意兩個，即可求得其余兩個參數必須指出：各種線算圖或計算表格，都是在一些特定的條件下作出的，使用時必須注意圖1通風管道單位長度摩擦阻力線算圖當風道內壁的粗糙度K≠0.15mm時，可先由圖2-3-2查出hb0，再近似按下式修正：式中：hb——實際比摩阻，Pa/mhb0——圖上查出的比摩阻，Pa/mKr——風道內壁粗糙度修正系數K——風道內壁粗糙度，mmv——風道內空氣流速，m/s1.粗糙度的修正1.11.00.90.80.70.660708090100-50050100150t/℃B/kPaKBKtB

溫度與大氣壓的修正系數式中：Kt——溫度修正系數t——實際的空氣溫度，℃KB——大氣壓力修正系數B——實際的大氣壓力，kPa2.空氣溫度和大氣壓力的修正3.密度和黏度的修正式中：ρ——實際的空氣密度，kg/m3v——實際的空氣運動黏度，m2/s一般管道通風摩擦阻力及計算例：已知太原市某廠一通風系統采用鋼板制圓形風道，風量L=1000m3/h，管內空氣流速v=10m/s，空氣溫度t=80℃，求風管的管徑和單位長度的沿程損失。（太原市大氣壓力為91.9kPa）解：由線算圖查得：D=200,hb0=6.8Pa/m，由圖查得：Kt=0.86，KB=0.92所以hb=KtKBhb0=0.86×0.92×6.8=5.38Pa/m太原市大氣壓力：B=91.9kPa阻力平方區通風風道摩擦阻力及計算1.摩擦阻力系數α在標準狀態下空氣密度ρ=1.2kg/m3，令：α稱為摩擦阻力系數，單位為kg/m3或Ns2/m4

當井巷中空氣密度ρ≠1.2kg/m3時，其α值應按下式修正：2.摩擦風阻RfRf稱為摩擦風阻，其單位為：kg/m7或Ns2/m8Rf是空氣密度、管道粗糙程度、斷面、周長、沿程長度諸參數的函數。在正常條件下當某一段管道中的空氣密度ρ一般變化不大時，可將Rf看作是反映管道幾何特征的參數有一鋼板制矩形風道，K=0.15mm，斷面尺寸為500×250mm，流量為L=2700m3/h，空氣溫度為t=50℃，求單位長度摩擦阻力損失解：矩形風管內空氣流速例1：阻力平方區通風風道摩擦阻力及計算流速當量直徑由v=6m/s，Dv=330mm，查圖得：hb0=1.2Pa/m有一鋼板制矩形風道，K=0.15mm，斷面尺寸為500×250mm，流量為L=2700m3/h，空氣溫度為t=50℃，求單位長度摩擦阻力損失解：矩形風管內空氣流速例2：阻力平方區通風風道摩擦阻力及計算流速當量直徑由v=6m/s，Dv=330mm，查圖得：hb0=1.2Pa/m由圖查得：t=50℃時，Kt=0.92，所以：hb=Kthb0=0.92×1.2=1.1Pa/m1.11.00.90.80.70.660708090100-50050100150t/℃B/kPaKBKtB

溫度與大氣壓的修正系數阻力平方區通風風道摩擦阻力及計算設計地下風道為梯形斷面S=8m2，L=1000m，采用工字鋼棚支護，支架截面高度d0=14cm，縱口徑Δ=5，計劃通過風量Q=1200m3/min。預計風道中空氣密度ρ=1.25kg/m3，求該段風道的通風阻力例3：解：根據所給的d0、Δ、Q值，由附錄10查得α0=284.2×10-4×0.88=0.025風道實際摩擦阻力系數:風道摩擦風阻:風道摩擦阻力:通風網絡中風流的基本定律通風網絡中風流的基本定律通風網絡：指若干風流按照各自的風流方向順序相連而成的網狀線路。包括：風量平衡定律、風壓平衡定律和通風阻力定律節點：兩條風路或兩條以上風路的交點分支：匯合處每條支風路回路：由兩條或兩條以上首尾相連形成的閉合線路1278435618234567一、風量平衡定律ΣMi=0156324145321278435618234567

Q1-4+Q2-4+Q3-4-Q4-5-Q4-6=0

Q1-2=Q5-6+Q7-8+Q3-4

（a）（b）二、風壓力平衡定律沒有附加動力回路中，其風壓或阻力代數和等于零h2-4+h4-5+h5-7=h2-7取順時針方向的風壓為正，逆時針方向的風壓為負h2-4+h4-5+h5-7-h2-7=0若回路中有附加動力，則其風壓或阻力代數和等于附加動力產生風壓的代數和，即1278435618234567三、通風阻力定律020103阻力平方區流動的摩擦阻力定律紊流流動局部阻力定律將上兩式相加，則得出阻力平方區流動總阻力定律hr=RrQ2hl=RlQ2h=RQ2簡單通風網絡特性主要內容1234通風網絡基本形式串聯風路特性并聯風路特性阻力平方區流動角聯風路特性一、通風網絡基本形式1串聯風路由兩條或兩條以上分支彼此首尾相連，中間沒有風流分匯點的線路一、通風網絡基本形式2并聯風路由兩條或兩