談通風(fēng)管道局部阻力計(jì)算方法胡寶林在通風(fēng)除塵與氣力輸送系統(tǒng)中，管道的局部阻力主要在彎頭、變徑管、三通、閥門等管件和重雜物分離器、供料器、卸料器、除塵器等設(shè)備上產(chǎn)生。由于管件形狀和設(shè)備結(jié)構(gòu)的不確定性以及局部阻力的復(fù)雜性，目前許多局部阻力系數(shù)還不能用公式進(jìn)行計(jì)算，只能通過大量的實(shí)驗(yàn)測(cè)試阻力再推算阻力系數(shù)，并制成表格供設(shè)計(jì)者查詢。例如在棉花加工生產(chǎn)線上，常規(guī)的漏斗形重雜物分離器壓損為300左右，離心式籽棉卸料器壓損為400左右，這些都是實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，由于規(guī)格結(jié)構(gòu)不同差異也會(huì)很大，所以僅供參考。只有一些常見的形狀或結(jié)構(gòu)比較確定的管件及設(shè)備可通過公式計(jì)算阻力系數(shù)，例如彎頭、旋風(fēng)除塵器等。局部阻力是管道阻力的重要組成部分，一個(gè) 90彎頭的阻力相當(dāng)于2.56.5的直管沿程阻力。由于涉及到局部阻力的管件種類繁多，不便一一列舉，因此，本文以彎頭等常用管件為例重點(diǎn)討論在純空氣下和帶料運(yùn)行時(shí)的局部阻力系數(shù)的變化及局部阻力計(jì)算方法。一、純空氣輸送時(shí)局部阻力和系數(shù)1、局部阻力當(dāng)固體邊界的形狀、大小或者兩者之一沿流程急劇變化，流體的流動(dòng)速度分布就會(huì)發(fā)生變化，阻力大大增加，形成輸送能量的損失，這種阻力稱為局部阻力。在產(chǎn)生局部損失的地方，由于主流與邊界分離和漩渦的存在，質(zhì)點(diǎn)間的摩擦和撞擊加劇，因而產(chǎn)生的輸送能量損失比同樣長的直管道要大得多，局部阻力與物料的密度及速度的平方成正比，局部阻力計(jì)算公式：式中：局部阻力，； 局部阻力系數(shù)，實(shí)驗(yàn)取得或公式計(jì)算； 動(dòng)壓，； 空氣密度，1.205（20）； 空氣流速，2、阻力系數(shù)阻力系數(shù)的確定有兩種方法，一是查表法，二是公式法。查表法：許多管件或設(shè)備都具有特殊的形狀或結(jié)構(gòu)，阻力系數(shù)難以用理論公式計(jì)算，只能通過測(cè)試阻力后再反推阻力系數(shù)。為了便于查詢和參考，通過大量的實(shí)驗(yàn)已經(jīng)制成了查詢表。例如表一所示的就是常見規(guī)格圓形管道彎頭的局部阻力系數(shù)查詢表。表中的數(shù)據(jù)都是實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)。彎頭阻力系數(shù)查詢表表一RD1.5D2D2.5D3D6D10D150.058 0.044 0.037 0.033 0.029 0.024 0.016 300.110 0.081 0.069 0.061 0.054 0.038 0.030 600.180 0.140 0.120 0.100 0.091 0.064 0.051 750.205 0.160 0.135 0.115 0.105 0.073 0.058 900.230 0.180 0.150 0.130 0.120 0.083 0.066 1200.270 0.200 0.170 0.150 0.130 0.100 0.076 1500.300 0.220 0.190 0.170 0.150 0.110 0.084 1800.330 0.250 0.210 0.180 0.160 0.120 0.092 公式法：彎頭、旋風(fēng)除塵器都具有比較規(guī)范的結(jié)構(gòu)和形狀，可以根據(jù)其主要結(jié)構(gòu)參數(shù)通過公式進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算方法如下：（一）彎頭阻力系數(shù)：式中：彎曲角，； 曲率半徑，mm； 管道直徑，mm。（二）旋風(fēng)除塵器阻力系數(shù)：式中： 除塵器的局部阻力系數(shù)； 系數(shù)，2040，一般取30； 除塵器進(jìn)口截面積，； 排風(fēng)管直徑，； 直筒高，； 錐筒高，。計(jì)算結(jié)果與實(shí)測(cè)結(jié)果基本一致，如表二所示。彎頭阻力系數(shù)表（公式計(jì)算）表二Rn=R/D n1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 6.0 10.0 150.061 0.048 0.040 0.035 0.032 0.021 0.015 300.103 0.080 0.068 0.059 0.053 0.035 0.026 600.172 0.135 0.114 0.100 0.089 0.059 0.043 750.204 0.160 0.135 0.118 0.105 0.070 0.051 900.234 0.183 0.154 0.135 0.121 0.080 0.059 1200.290 0.227 0.191 0.167 0.150 0.099 0.073 1500.343 0.269 0.226 0.198 0.177 0.117 0.086 1800.393 0.308 0.259 0.227 0.203 0.134 0.099 二、物料輸送時(shí)局部阻力系數(shù)附加前面介紹的公式中的局部阻力系數(shù)是按純空氣流動(dòng)時(shí)計(jì)算的，當(dāng)輸送物料時(shí)，因物料的濃度影響加劇了局部阻力，因此要按輸送濃度附加阻力系數(shù)，研究還發(fā)現(xiàn)，對(duì)于供料器、管道的三通、變徑管等阻力系數(shù)基本可按純空氣再附加計(jì)算，。對(duì)于卸料器和除塵器，在器內(nèi)的物料和灰塵的運(yùn)動(dòng)，是靠慣性進(jìn)行的，無需附加壓損。但是對(duì)于彎頭，它除了取決于物料性質(zhì)、氣流速度、彎曲角度及曲率半徑外，由于物料在轉(zhuǎn)彎的同時(shí)受物料重力等影響，還與彎頭的空間走向有關(guān)。即使彎頭的規(guī)格完全相同，但空間走向不同則阻力系數(shù)也會(huì)不同，基本走向如圖一所示。圖一圖中可見，當(dāng)輸送物料時(shí)，水平轉(zhuǎn)垂直向上的彎頭附加阻力系數(shù)最大，為2.2，其次是垂直向上轉(zhuǎn)水平附加阻力系數(shù)為1.6，然后是水平轉(zhuǎn)水平為1.5，較小的是水平轉(zhuǎn)垂直向下和垂直向下轉(zhuǎn)水平分別為0.7和1.0。這樣在計(jì)算物料輸送時(shí)彎頭的局部阻力系數(shù)公式應(yīng)擴(kuò)展為：式中：物料輸送時(shí)含有阻力附加系數(shù)的彎頭局部阻力，； 物料輸送時(shí)因空間走向不同而附加的阻力系數(shù)，如圖一； 輸送濃度（輸送混合比）； 輸送純空氣時(shí)彎頭的阻力系數(shù)（查表或計(jì)算）； 空氣密度，1.205（20）； 空氣流速，三、不同空間走向彎頭阻力分析現(xiàn)以軋花廠外吸籽棉管道彎頭為例計(jì)算分析。基本輸送參數(shù)：籽棉輸送量8500，混合比0.8，輸送風(fēng)速24，管道直徑360，籽棉從進(jìn)口先后經(jīng)過三個(gè) 90彎頭后再經(jīng)過直管進(jìn)入車間的卸料器，三個(gè)彎頭分別是水平轉(zhuǎn)垂直向上、垂直向上轉(zhuǎn)水平、水平轉(zhuǎn)水平?，F(xiàn)分別計(jì)算輸送純空氣和輸送籽棉時(shí)的局部阻力。1、計(jì)算輸送純空氣時(shí)的局部阻力系數(shù)和阻力（）（）2、計(jì)算輸送籽棉時(shí)的局部阻力系數(shù)和阻力（）（）（）（）顯然，考慮到輸送物料時(shí)因彎頭的空間走向不同其阻力系數(shù)也不同，局部阻力系數(shù)比輸送純空氣時(shí)要大得多，局部阻力約等于純空氣時(shí)的23倍。所以在計(jì)算彎頭阻力時(shí)不能僅僅按純空氣時(shí)的系數(shù)來計(jì)算，必須考慮物料的輸送濃度和彎頭的空間走向。這也充分說明，為什么有時(shí)計(jì)算的管道阻力比實(shí)際阻力小很多，甚至有些人只重視經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)而輕視理論計(jì)算之緣故。四、彎頭阻力系數(shù)與節(jié)數(shù)有關(guān)目前絕大多數(shù)薄鐵制作的彎頭都是多節(jié)彎頭，同樣管徑、彎曲角度和曲率半徑的彎頭，由于節(jié)數(shù)不同阻力系數(shù)也不同，節(jié)數(shù)越多則阻力系數(shù)越小。如表三所示。多節(jié)彎頭阻力系數(shù)表表三值90彎頭的制作四節(jié)彎頭五節(jié)彎頭七節(jié)彎頭十節(jié)彎頭R/D（二中節(jié)二端節(jié)）（三中節(jié)二端節(jié)）（五中節(jié)二端節(jié)）（八中節(jié)二端節(jié)）1.0 0.29 0.28 0.24 0.24 1.5 0.25 0.23 0.21 0.21 6.0 0.083 10.0 0.066 其他角度修正系數(shù)（C）a=C604530C0.80 0.60 0.40 從表三可見，明確制作彎頭的節(jié)數(shù)是很必要的，節(jié)數(shù)包含兩個(gè)端節(jié)，端節(jié)是中節(jié)的一般，雖然節(jié)數(shù)越多阻力系數(shù)越小，但是節(jié)數(shù)越多制作越麻煩，一般要求中間節(jié)最窄寬度尺寸不低于50。隨著薄鐵加工技術(shù)的不斷進(jìn)步，機(jī)械制作彎頭可以實(shí)現(xiàn)節(jié)數(shù)更多、阻力更小，甚至一次成型的無節(jié)彎頭必將逐步取代手工制作的多節(jié)彎頭?？梢姀濐^節(jié)數(shù)多少問題不僅是制作工藝問題，也是設(shè)計(jì)問題。