空氣摩擦加熱風機原理：暖風機發熱的原理是什么？

　　PTC加熱器按傳導方式分 (1)以熱傳導為主的PTC陶瓷加熱器.其特點是通過PTC發熱元件表面安裝的電極板(導電兼傳熱)絕緣層(隔電兼傳熱)導熱蓄熱板(有的還附加有導熱膠)等多層傳熱結構,把PTC元件發出的熱量傳到被加熱的物體上. (2)以所形成的熱風進行對流式傳熱的各種PTC陶瓷熱風器.其特點是輸出功率大,并能自動調節吹出風溫和輸出熱量. (3)紅外線輻射加熱器.其特點實際利用PTC元件或導熱板表面迅速發出的熱量直接或間接地激發接觸其表面的遠紅外涂料或遠紅外材料使之輻射出紅外線,便構成了PTC陶瓷紅外輻射加熱器. PTC加熱器按結構特點分 (1)普通實用型PTC陶瓷加熱器.這類器具主要有: 電熱蚊藥驅蚊器、暖手器、干燥器、電熱板、電燙斗、電烙鐵、電熱粘合器、卷發燙發器等.其特點是功率不大，但熱效率高很實用. (2)自動恒溫型PTC加熱器.這類器具主要有：小型晶體器件恒溫槽、恒溫培養箱、電子保溫瓶、 保溫箱、保溫杯、保溫盤、保溫柜、保溫桌等。其特點是自動保溫、結構簡單、 恒溫特性好、熱效率高、使用環境溫度范圍寬. (3)熱風PTC加熱器.這類熱風PTC加熱器主要有：小型溫風取暖器、電吹風、暖房機、烘干機、干衣柜、干衣機、工業烘干設備等. 其特點是輸出熱風功率大、速熱、安全、能自動調節風溫和功耗。問題2：PTC暖風機不會耗氧。問題3： 會使臥室空氣干燥，最好買臺加濕器。

空氣摩擦加熱風機原理：汽車空調暖風系統的組成和工作原理

　　汽車的暖風系統可以將車內的空氣或從車外吸入車內的空氣加熱，提高車內的溫度。汽車的暖風系統有許多，按熱源的不同可分為熱水取暖系統、燃氣取暖系統、取暖系統等，目前小車上主要采用熱水取暖系統，大型車輛上主要采用燃氣取暖系統。

　　汽車空調暖風系統的組成

　　1) 熱水取暖系統的工作原理

　　熱水取暖系統的熱源通常采用發動機的冷卻水，使冷卻水流過一個加熱器芯，再使用鼓風機將冷空氣吹過加熱器芯加熱空氣，使車內的溫度升高，見圖4－40。

　　(汽車維修技術網

　　的組成和

　　圖4-40 熱水取暖系統的工作原理

　　2) 熱水取暖系統的組成和部件的

　　熱水取暖系統主要由加熱器芯、水閥、鼓風機、控制面板等組成。

　?。?）加熱器芯

　　加熱器芯的結構如圖4－41所示，由水管和散熱器片組成，發動機的冷卻水進入加熱器芯的水管，通過散熱器片散熱后，再返回發動機的。

　　圖4-41 加熱器芯

　　（2）水閥

　　水閥用來控制進入加熱器芯的水量，進而調節暖風系統的加熱量，調節時，可通過控制面板上的調節桿或旋鈕進行控制，其結構見圖4－42。

　　圖4-42 水閥

　?。?）鼓風機

　　鼓風機由可調節速度的和鼠籠式風扇組成，其作用是將空氣吹過加熱器芯加熱后送入車內。調節電動機的速度，可以調節向車廂內的送風量。鼓風機的結構見圖4-43。

　　圖4-43 鼓風機

　　3) 熱水取暖系統調節溫度的方式

　　4) 就暖風系統而言，其溫度的調節方式有兩種，一種是空氣混合型，另一種是水流調節型。

　　（1）空氣混合型

　　這種類型的暖風系統在暖風的氣道中安裝空氣混合調節風門，這個風門可以控制通過加熱器芯的空氣和不通過加熱器芯的空氣的比例，實現溫度的調節，目前絕大多數汽車均采用這種方式，其示意圖見圖4-44。

　　圖4-44 空氣混合型暖風系統

　?。?）水流調節型

　　這類暖風系統采用前述的水閥調節流經加熱器芯的熱水量，改變加熱器芯本身的溫度，進而調節溫度。其調節的示意圖見圖4-45。

　　在大、中型客車上，僅靠發動機冷卻水的余熱取暖是遠遠滿足不了要求的，為此，在大客車中常采用燃氣取暖系統。燃氣取暖系統的示意圖見圖4-47， 燃油和空氣在中混合燃燒，加熱發動機的，加熱后的水進入加熱器芯向外散熱，降溫后返回發動機再進行循環。

　　簡單而供熱可靠，不另需，只要發動機工作，便可產生熱水。其缺點是必須在發動機冷卻水溫度上升到大循環時才能供暖，在寒冷季節供暖量顯得有些不足，甚至導致發動機過冷，影響發動機的正常工作；在取暖時，發動機的運行增加了發動機的；大型客車僅依靠這種裝置難以滿足供暖要求，而且新型的效率高， 可用作暖的余熱相對比少，所需升溫時間比稍長，。

　　缺點：效率低、復雜、體積較大，如果熱交換器漏氣，則廢氣進入車廂，造成污染。目前很少使用該取曖方式。

空氣摩擦加熱風機原理：空氣懸浮風機的工作原理

　　隨著永磁材料技術、半導體技術和控制技術的發展，空氣懸浮風機成為世界上新型的電機。運轉時，轉軸以20000-轉的高速運轉，發動機效率可達百分之九十七。永磁無刷高速電機還配有數控調速裝置，使系統控制簡單。

　　空氣懸浮風機也是一個離心鼓風機，電機本質上不同于傳統的風扇，這取決于齒輪的增長速度。無齒輪傳動大大降低了機械傳動和摩擦帶來的能耗，大大提高了效率。

　　空氣懸浮風機依靠氣動場來懸浮軸承并保持高速運轉。當軸承的運行方式與傳統滾子軸承不同時，轉軸與軸承之間沒有物理接觸點，因此不需要低能潤滑油損失。這種冷卻方式通過變頻器調節電機的轉速，風量調節精度高、效率高、節能、噪音低、運行可靠、無需長期維護。

　　空氣懸浮風機高速、無振動、低噪音、體積小、結構簡單、節能、電磁輻射小，是目前節能的綠色環保電機。在一定程度上，懸浮風機主要采用無油空氣強化冷卻和水冷技術。散熱片采用導熱性強的鋁合金(AL)制成，無附加能的損耗，結構簡單。

　　這種設計可以確保滾筒風機在炎熱的夏天仍然保持其可靠的工作性能。懸浮風機內部出風口的旁通管裝有排氣閥和消音器。制造時，其外殼主要由碳鋼制成，內部裝有吸音材料。風機采用氣動排氣閥，在停電或異常情況下，能保證風機的穩妥關閉而不受任何影響，美觀大方。

　　空氣懸浮風機通過彈性噴嘴與轉鼓風機直接相連，以減少入口管道的壓力損失和噪音。過濾器和消音器是鋼制外殼，內部裝有隔音材料。浮風機的方形或矩形可更換濾芯安裝在進氣口處，由吸聲材料制成的片狀結構的整體式進氣消聲器安裝在鼓風機體內的進氣口和過濾器之間，以降低進氣噪音。

　　另外，空氣懸浮風機由于采用高科技空氣懸浮軸承技術，完全避免了機械摩擦和振動。經過嚴格測量，證明機器運轉時，離機器1m處的噪聲級為80dB。是非常好用的設備。

空氣摩擦加熱風機原理：空氣流動基本原理

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　　1、第二章 空氣流動基本原理,主要研究空氣流動過程中宏觀力學參數的變化規律以及能量的轉換關系。 內容： 風流壓力、風流流動方程、通風阻力、通風網絡中風流的基本定律、簡單通風網絡特性、自然通風原理、風道壓力分布、局部通風進出口風流運動規律、置換通風原理等內容。,本章學習目標,1.掌握風道流動的空氣靜壓、位壓、動壓、全壓的概念及其相應關系 2.掌握空氣流動的連續性方程和能量方程 3.掌握紊流狀態下的摩擦阻力、局部阻力的計算 4.了解風流流態與風道斷面的風速分布 5.掌握通風網絡中風流的基本定律和簡單通風網路特性 6.掌握自然風壓的計算方法 7.了解風道通風壓力分布 8.了解吸入口與吹出口氣流運動規律 。

　　2、9.掌握均勻送風與置換通風方式的原理,第一節 風流壓力,風流壓力：單位體積空氣所具有的能夠對外做功的機械能。 一、靜壓 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。,2.特點 （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。 3.表示方。

　　3、法 （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。,圖2-1-1 絕對靜壓、相對靜壓和大氣壓之間的關系,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2-1-1）： h=p - p0 二、動壓 1.概念 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/m3；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。,2.計算 設某點的空氣密度為i（kg/m3），其定向運動的流速即風速為i（m/s），則單。

　　4、位體積空氣所具有的動能為： ，J/m3 Evi對外所呈現的動壓 ，Pa,3.特點 （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。 （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。 （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。 （4）某斷面動壓即為該斷面平均風速計算值。,三、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=MgZ 。

　　5、, J,圖2-1-2 位壓計算圖,2.計算 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點為基準面（2-2斷面的位能為零）。按下式計算1-1、2-2斷面間位壓： ,J/m3 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。,3.位壓與靜壓的關系 當空氣靜止時（v=0），如圖2-1-2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 + p1 2-2斷面總機械能 E2=Ep02 + p2 由E1=E2得： Ep01 + p1=Ep02 + p2 由于Ep02=0（以2。

　　6、-2斷面為基準面）， Ep01=12gZ12，又得 p2=Ep01 + p1=12gZ12 + p1 此即空氣靜止時，位壓與靜壓之間的關系。,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、風流的全壓和機械能 1.風流的全壓 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。

　　7、均可用下式表示 pti=pi + hvi 式中 pti風流中i點的絕對全壓，Pa； pi風流中i點的絕對靜壓，Pa； hvi風流中i點的動壓，Pa。 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。,2.單位體積風流的機械能 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 E=pi + hvi + hZ 或 E=pti + hZ,第二節 風流流動基本方程,包括風流流動的連續性方程和能量方程。 本節主要介紹工業通風中空氣流動。

　　8、的壓力和能量變化規律，導出風道風流流動的連續性方程和能量方程。 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）。質量守恒定律 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 11S1=22S2,任一過流斷面的質量流量為Mi（kg/s），則 Mi=const 這就是空氣流動的連續性方程，適用于可壓縮和不可壓縮流體。 （1）可壓縮流體 當S1=S2時，空氣的密度與其流速成反比。 （2）不可壓縮流體（密度為常數） 其通過任一斷面的體積流量Q（m3/s）相等，即 Q=iSi=c。

　　9、onst 風道斷面上風流的平均流速與過流斷面的面積成反比。,二、風流流動能量方程 風流在圖2-2-1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(J/kg），周圍介質傳遞給空氣的熱量為q（J/kg）；設1、2斷面的參數分別為風流的絕對靜壓p1、p2（Pa），風流的平均流速1、2（m/s）；風流的內能u1、u2（J/kg）；風流的密度1、2（kg/m3）；距基準面的高度Z1、Z2（m）。,圖2-2-1 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， 式中 qR 風流克服通風阻力消耗的能量后所轉化的熱 能，。

　　10、J/kg。,根據熱力學第一定律，傳給空氣的熱量（qR+q），一部分用于增加空氣的內能，一部分使空氣膨脹對外做功，即 式中，v空氣的比體積，m3/kg。 又因為： 將上兩式代入前面的公式，并整理可得 ,J/kg 此即單位質量可壓縮空氣在無其他動力源的風道中流動時能量方程的一般形式。,進一步可求得： ，J/kg 此即單位質量可壓縮空氣在無其他動力源的風道中流動時的能量方程。 同理，如有其他動力源并產生風壓Lt，則單位質量可壓縮空氣能量方程為： ，J/kg,設1m3空氣流動過程中的能量損失為hR（Pa），則由體積和質量的關系，其值為1kg空氣流動過程中的能量損失（LR）乘以按流動過程狀態考慮計算的空。

　　11、氣密度m ，即 hR=LRm 將上式代入前面的式子，可得 ，J/m3。單位體積可壓縮空氣的能量方程（無其他動力源） ,J/m3。單位體積可壓縮空氣的能量方程（有其他動力源）,式中， p1 - p2 靜壓差； gm(Z1-Z2)或 為1、2斷面的位壓差； 是1、2斷面的速壓差。 上式的物理意義為：1m3空氣在流動過程中的能量損失等于兩斷面間的機械能差。,三、使用單位體積流體能量方程的注意事項 1.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。 動能。

　　12、系數Kv是斷面實際總動能與用實際測得的斷面平均風速計算出來的總動能的比值，計算式為： 式中，vl為斷面S上微小面積dS的風速。 Kv值一般為1.021.1。在實際工業通風應用中，可取Kv=1。,2.在工業通風中，一般其動能差較小，式中m可分別用各自斷面上的密度來代替，以計算其動能差。 3.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。 4.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。 5.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。

　　13、阻力。 6.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。,第三節 通風阻力,通風阻力是當空氣沿風道運動時，由于風流的黏滯性和慣性以及風道壁面等對風流的阻滯、擾動作用而形成的，它是造成風流能量損失的原因。 通風阻力包括摩擦阻力（沿程阻力）和局部阻力。 一、風流流態與風道斷面風速分布 1.管道風流流態 層流：在流速較低時，流體質點互不混雜，沿著與管軸方向平行的方向做層狀運動，稱為層流（或滯流）。 紊流：在流速較大時，流體質點的運動速度在大小和方向上都隨時發生變化，成為相互混雜的紊亂流動，稱為紊流（或湍流）。,管道內。

　　14、流動的狀態的變化，可用無量綱雷諾數來表征 式中 v氣流速度，m/s； D管道直徑，m； 氣體密度，kg/m3； 氣體動力黏度，PaS。 流體在直圓管內流動時，流動狀態的變化： Re4000（上臨界雷諾數）：紊流。 實際工程計算中，以Re=2300作為管道流動流態的判定準數，即： Re2300 紊流。,（a）層流,（b）紊流,圖2-3-1 風流流態與風道斷面風速分布示意圖,指數曲線,2.風道斷面風速分布 層流流態的風流，斷面上的流速分布為拋物線形，中心最大速度v0為平均流速的2倍（圖2-3-1）。 紊流狀態下，管道內流速的分布取決于Re的大小。距管中心r處的流速與管中心（r=0）最大流速v0的比。

　　15、值服從于指數定律（圖2-3-1） 。 式中 r0管道半徑； n取決于Re的指數：當Re=50000時，n=1/7； Re=時，n=1/8； Re=時，n=1/10。,設斷面上任一點風速為vi，則風道斷面的平均風速v為 式中，S為斷面面積， 即為通過斷面S上的風量Q，則 Q=vS 斷面上平均風速v與最錦工速vmax的比值稱為風速分布系數（速度場系數），用kv表示 其值與風道粗糙度有關。風道壁面愈光滑，該值愈大，即斷面上風速分布愈均勻。,二、一般管道通風摩擦阻力及計算 圓形風道的摩擦阻力hr可按下式計算： ，Pa 式中 摩擦阻力無量綱系數； v風道內空氣的平均流速，m。

　　16、/s； 空氣的密度，kg/m3； L風道長度，m； D圓形風道直徑，m。 如將風道長度為1m摩擦阻力稱為比摩阻，并以hb表示，則 ，Pa/m,當量直徑：指以與非圓形風道有相等比摩阻值的圓形風道直徑。分為流速當量直徑和流量當量直徑兩種，工程中一般用流速當量直徑De計算。 流速當量直徑：假想一圓形風道中的空氣流速與矩形風道的空氣流速相等，且單位長度摩擦阻力（比摩阻）也相等，計算出的圓形風道直徑。可得流速當量直徑De與斷面積S、斷面周長U的關系為： 對于不同形狀的通風斷面，其周長U與斷面面積S的關系： 式中，C斷面形狀系數（梯形C=4.16，三心拱C=3.85，半圓拱C=3.90）。,摩擦阻力無量綱。

　　17、系數與風道內空氣的流動狀態和管壁的粗糙度有關。 管壁的粗糙度分為絕對粗糙度K和相對粗糙度K/D。 1.當流動處于層流區、層流紊流過渡區、紊流光滑區，即 時，主要與Re有關，與K/D無明顯關系； 2.當流動處于紊流光滑區向紊流粗糙區過渡時，即Re介于兩者之間時，主要與Re、K/D均有關系； 3.當流動處于阻力平方區（紊流粗糙區）時，即 時，只與K/D有關。,對于流動為紊流光滑區向阻力平方區過渡時的摩擦阻力無量綱系數，中國于1976年編制的全國通用通風管道計算表采用的公式為： 式中 K風道內壁的當量絕對粗糙度，mm； D風道直徑，mm。,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。

　　18、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2-3-2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。,工程計算中還常用一些簡化公式，如 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。,當實際條件與圖表條件相差較大時，應加以修正。修正的內容主要有以下三類： （。

　　19、1）粗糙度的修正 當風道內壁的粗糙度K0.15mm時，可先由圖2-3-2查出hb0，再近似按下式修正： ，Pa/m 式中 hb實際比摩阻，Pa/m； hb0圖上查出的比摩阻，Pa/m； Kr風道內壁粗糙度修正系數； K風道內壁粗糙度，mm； v風道內空氣流速，m/s。,（2）空氣溫度和大氣壓力的修正 按下式修正： ，Pa/m 式中，Kt溫度修正系數，即 t實際的空氣溫度，； KB大氣壓力修正系數，即 B實際的大氣壓力，kPa。,Kt和KB也可以直接由圖2-3-3查得。從圖中可看出，在0100范圍內，可近似把溫度和壓力的影響看作是直線關系。,圖2-3-3 溫度與大氣壓的修正系數,【例1】 已知太。

　　20、原市某廠一通風系統采用鋼板制圓形風道，風量L=1000 m3/h，管內空氣流速v=10 m/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91.9 kPa） 解：由線算圖查得：D=200 hb0=6.8 Pa/m， 太原市大氣壓力：B=91.9 kPa 由圖2-3-3查得： Kt=0.86， KB=0.92 所以， hb=KtKBhb0=0.860.926.8=5.38 Pa/m,【例2】 有一鋼板制矩形風道，K=0.15 mm，斷面尺寸為 mm，流量為L=2700 m3/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=m。

　　21、/s 流速當量直徑==m 由=6 m/s，=330 mm，查圖2-3-2得：hb0=1.2 Pa/m 由圖2-3-3查得：t=50時， Kt=0.92 所以 hb=Kthb0=0.921.2=1.1 Pa/m,（3）密度和黏度的修正 ，Pa/m 式中 實際的空氣密度，kg/m3； v實際的空氣運動黏度，m2/s。 【例3】 有一表面光滑的磚砌風道（K=3mm），斷面尺寸為 mm，流量為L=1 m3/S（3600 m3/h），求單位長度摩擦阻力。,三、阻力平方區通風風道摩擦阻力及計算 對于紊流粗糙區（阻力平方區）的摩擦阻力無量綱系數一般采用以下公式 或,在實際通風系統中，紊。

　　22、流粗糙區的風道如為非圓形，在前面計算圓形風道摩擦阻力hr的式子中，用當量直徑De代替D，則得到阻力平方區風道的摩擦阻力hr計算式： 因此，對于幾何尺寸和風道壁面已定型的紊流粗糙區通風風道，之與K/D有關，可視為定值，在標準狀態下空氣密度為1.2kg/m3，故令 ，摩擦阻力系數，kg/m3或Ns2/m4。,前人通過大量實驗和實測所得的、在標準狀態（密度為1.2kg/m3）條件下的各類風道的摩擦阻力系數，即標準值0見附錄10。 當風道中空氣密度不等于1.2kg/m3時，可按下式修正： 將代入摩擦阻力計算公式，可得 若通過風道的風量為Q（m3/s）時，則 對于已定型的風道，L、S、U等為已知，故令 。

　　23、，風道的摩擦風阻，kg/m7或Ns2/m8,在正常條件下當某一風道中的空氣密度一般變化不大時，可將Rr看作是反映風道幾何特征的參數。 代入摩擦阻力計算公式，則有 ，Pa 此式就是紊流粗糙區（阻力平方區）下的摩擦阻力定律。即當摩擦風阻一定時，摩擦阻力與風量的平方成正比。,例 某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=5，計劃通過風量Q=1200m3/min。預計風道中空氣密度=1.25kg/m3，求該段風道的通風阻力。 解：根據所給的d0、Q值，由附錄10查得 0=284.210-4 0.88=0.025 Ns2/m4 則 風道實際。

　　24、摩擦阻力系數 Ns2/m4 風道摩擦風阻 Ns2/m8 風道摩擦阻力 Pa,四、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,2.局部阻力及其計算 局部阻力hl一般用動壓的倍數來表示 式中，局部阻力系數，無量綱，通過實驗確定。 若通過風道的風量為Q（m3/s）時，則上式變為： 大量實驗證明，只取決于局部構件的形狀。 令 ，局部風阻 代入上式，有 此即紊流流動下的局部阻力定律。,五、減少通風阻力的措施 h=hr + hl 1.減少通風摩擦。

　　25、阻力措施 （1）減小相對粗糙度； （2）保證有足夠大的風道斷面； （3）選用斷面周長較小的風道； （4）減少風道長度； （5）避免風道內風量過于集中。,2.減少局部通風阻力措施 （1）盡量避免風道斷面的突然變化,（2）風流交叉或匯合處連接合理,（3）盡量避免風流急轉彎,（4）降低出口流速,（5）風道與風機的連接應當合理 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）。,第四節 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。 一、風量平衡定律 節點：兩條風路或兩條以上風路。

　　26、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。 根據質量守恒定律，在穩態通風條件下，流入與流出某節點的各分支的質量流量的代數和為零，即 Mi=0,在不考慮風流密度變化的情況下，取流入的風量為正，流出的風量為負，則流入與流出某節點或回路的各分支的體積流量（風量）的代數和為零，即 Qi=0,（a）,（b）,圖2-4-1 風流匯合及回路示意圖,如圖2-4-1（a）所示，當不考慮風流密度變化時，圖中節點4處的風量平衡方程為 Q1-4 + Q2-4 + Q3-4 - Q4-5 - Q4-6=0 對于圖2-4-1（b）所示閉合回路的情況，同樣有 Q1-2 + Q3-。

　　27、4=Q5-6 + Q7-8 或者 Q1-2 + Q3-4 - Q5-6 - Q7-8=0,二、風壓平衡定律 若任何一回路中沒有附加動力，根據能量平衡定律，則不同方向的風流的風壓或通風阻力必然平衡或相等。 對于圖2-4-1（b），可得 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，則 h2-4 + h4-5 + h5-7 - h2-7=0 對于任何一回路，則有 式中，hi為第i段分支的風壓或阻力。,風壓平衡定律：沒有附加動力回路中，不同方向的風流，其風壓或阻力代數和等于零。 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。

　　28、壓的代數和。即 式中，HJ為附加動力產生風壓的代數和。,三、通風阻力定律 1.阻力平方區流動的摩擦阻力定律：風流流動處于紊流粗糙區時，如摩擦風阻一定，摩擦阻力與風量的平方成正比。 hr=RrQ2 2.紊流流動局部阻力定律：紊流流動下，如局部風阻一定，局部阻力與風量的平方成正比。 hl=RlQ2 3.將上兩式相加，則得出阻力平方區流動總阻力定律。 令h=hr+hl為某通風系統分支的通風總阻力；R=Rr+Rl為某通風系統的通風總風阻，則有： h=RQ2 此即紊流粗糙區流動總阻力定律。,第五節 簡單通風網路特性,一、通風網路基本形式 1.串聯風路 由兩條或兩條以上分支彼此首尾相連，中間沒。

　　29、有風流分匯點的線路。 2.并聯風路 由兩條或兩條以上具有相同始節點和末節點的分支所組成的通風網路。 3.角聯風路 內部存在角聯分支的通風網路。 角聯分支：位于通風網路的任意兩條有向通路之間、且不與兩通路的公共節點相連的分支。 簡單角聯風路；復雜角聯風路。,4.復雜風路 以上三種均為簡單風路，至少包含以上兩種或以上簡單風路的通風網路稱為復雜風路。 二、串聯風路特性 1.總風量等于各分支的風量 即： M1=M2=M3=Mn 當各分支的空氣密度相等時，或將所有風量換算為同一標準狀態的風量后， Q1=Q2=Q3=Qn 2.如系統中無位能差和附加通風動力，則總風壓（阻力）等于各分支風壓（阻力）之和。 h。

　　30、s=h1+h2+hn=,3.阻力平方區流動的總風阻等于各分支風阻之和。 即 繪制阻力平方區流動的串聯風路等效阻力特性曲線，方法如下圖：,“風量相等，阻力疊加”,串聯風路等效阻力特性曲線,三、并聯風路特性 1.總風量等于各分支的風量之和 即 當各分支的空氣密度相等時，或將所有風量換算為同一標準狀態的風量后， 2.如系統中無位能差和附加通風動力，總風壓等于各分支風壓 Q1=Q2=Q3=Qn 注意：當各分支的位能差不相等，或分支中存在風機等通風動力時，并聯分支的阻力并不相等。,3.阻力平方區流動并聯風路總風阻與各分支風阻的關系 即 4.并聯風路的風量分配 若已知并聯風路的總風量，在不考慮其他通風動力。

　　31、及風流密度變化時，可由下式計算出分支i的風量 即分支風量取決于總風阻與該分支風阻之比。,并聯風路等效阻力特性曲線 “阻力相等，風量疊加”,四、阻力平方區流動角聯風路特性 在角聯風路中，角聯分支的風向取決于其始末節點間的壓能差。 通過改變角聯分支兩側的邊緣分支的風阻，來改變角聯分支的風向。 對于圖2-5-1（C），推導出如下角聯分支風流方向判別式,由該判別式可以看出，簡單角聯風路中角聯分支的風向完全取決于邊緣風路的風阻比，而與角聯分支本身的風阻無關。 角聯分支一方面具有容易調節風向的優點，另一方面又有出現風流不穩定的可能性。,第六節 自然通風及火災煙氣流動原理,自然通風：由有限空間內外空氣的密度。

　　32、差、大氣運動、大氣壓力差等自然因素引起有限空間內外空氣能量差，促使有限空間的氣體流動并與大氣交換的現象。 自然通風動力（自然風壓）：促使有限空間內氣體流動的能量差。 自然通風的應用： （1）單層工業廠房 （2）多層或高層工業建筑中的熱車間 （3）特種（殊）建筑物、構筑物及容器 （4）各類建筑物中的防排煙系統,一、自然通風的產生 例1：煙囪內外密度差形成（煙囪效應） 例2：工業廠房密度差形成,例3：礦井密度差形成的自然通風,例4：大氣運動形成的自然通風,二、自然風壓的計算 1.密度差形成的自然風壓計算 根據自然風壓定義，圖2-6-2所示系統的自然風壓HN可用下式計算 式中 Z與大氣溫度或密度不等。

　　33、的有限空間高度，m； g重力加速度，m/s2； 1、2分別為圖2-6-2中0-1-2和5-4-3空間的dZ段空氣密度，kg/m3。 分別以空氣密度平均值m1、m2代替1、2后，簡化可得：,2.大氣運動（風壓）形成的自然風壓計算 風向一定時，建筑物外表面上某一點的風壓大小和室外氣流的動壓成正比，HN可用下式表示 式中 A空氣動力系數；（為正，該點風壓為正） vw室外空氣流速，m/s； m室外空氣密度，kg/m3。 穿堂風 3.密度差與大氣運動（風壓）合成的自然風壓計算,三、自然風壓的影響因素 1.密度差形成的自然風壓的影響因素 可用下式來表示 （1）溫度差 影響氣溫差的主要因素是大氣氣溫和風流與。

　　34、有限空間內的熱交換。 （2）空氣成分和濕度 （3）與大氣溫度或密度不等的有限空間高度 （4）大氣壓力,2.大氣運動（風壓）形成自然風壓的影響因素 （1）室外空氣風速 （2）室外溫度T、大氣壓p和相對濕度 （3）建筑物形狀、風向 在實際通風設計中，自然通風僅以密度差形成自然風壓作用計算。,四、火災煙氣流動基本原理 1.火災煙氣的成分和危害性 燃燒分為兩個階段：熱分解過程和燃燒過程。 火災煙氣：指火災時各種物質在熱分解和燃燒作用下生成的產物與剩余空氣的混合物，是懸浮的固態粒子、液態粒子和氣體的混合物。 煙氣的危險性： （1）毒害性 （2）遮光作用 （3）高溫危害,2.促使地面建筑物煙氣流動的主要因。

　　35、素 （1）煙囪效應 （2）氣體熱膨脹 （3）大氣運動風力 （4）通風空調系統,第七節 風道通風壓力(能量)分布及分析,一、水平風道通風壓力（能量）分布及分析 通風機-水平風道通風系統 如圖2-7-1所示，以縱坐標為壓力（相對壓力或絕對壓力），橫坐標為風流流程，作出壓力（能量）分布線。,從圖中可以看出： （1）由于風道水平，各斷面間無位能差，任意兩斷面間的通風阻力等于兩斷面的全壓損失（全壓差）（5-6段除外）。 （2）絕對全壓（相對全壓）沿程逐漸減小；絕對靜壓（相對靜壓）沿程分布隨動壓的大小變化而變化。在全壓一定的條件下，風流的靜壓和動壓可以相互轉化，故靜壓坡度線是沿程起伏變化的。 （3）風機的。

　　36、全壓Ht等于風機進、出口的全壓差，或等于風道的總阻力及出口動壓損失之和。 Ht=pt5 pt6 Ht=h0-12 + hv12 即通風機全壓是用以克服風道阻力和出口動能損失。,將通風機用于克服風道阻力的那一部分能量叫通風機的靜壓Hs，則有 Hs=h0-12=Ht - hv12 表明Hs一定，出口動壓越小，所需通風機的全壓也越小。 （4）風機吸入段的全壓和靜壓均為負值，在風機入口處負壓最大；風機壓出段的全壓均是正值，在風機出口處全壓最大。而壓出段的靜壓則不一定。 （5）各并聯分支的阻力總是相等。,二、包含非水平風道通風壓力（能量）分布及分析 圖2-7-2為簡化的包含非水平風道的地。

　　37、下通風系統。,1.風流壓力（能量）分布線的繪制 設若干測點，即1、2、3、4點，測出各點的絕對靜壓、風速、溫度、濕度、標高等參數；然后以最低水平2-3為基準面，計算出各斷面的總壓能；再選擇坐標系和適當的比例，以壓能為縱坐標，風流流程為橫坐標，把各斷面的靜壓、動壓和位能描在圖2-7-3的坐標系中，即得1、2、3、4斷面的總能量，分別用a、b、c、d點表示，以a1、b1、c1、d1分別表示各斷面的全壓，其中b、c和b1、c1重合； a2、b2、c2、d2點分別表示各斷面的靜壓；最后在壓力（縱坐標）-風流流程（橫坐標）坐標圖上描出各測點，將同名參數點用折線連接起來，即得1-2-3-4流程上的壓力（能。

　　38、量）分布線，如圖2-7-3所示。,2.包含非水平風道風流壓力（能量）分布分析 （1）全能量沿程逐漸下降，通風阻力等于斷面上全能量的下降值；全能量坡度差的坡度反映了流動路線上的通風阻力分布狀況。 （2）絕對全壓和絕對靜壓坡度線的變化與全能量坡度線的變化不同，其坡度線變化有起伏。 （3）位能差（Ep01Ep04）是自然風壓（HN），自然風壓和通風機全壓共同克服風道通風阻力和出口動能損失。,第八節 局部通風進出口氣流運動規律 與均勻送風原理,一、吸入口氣流運動規律,吸氣口附近形成負壓 位于自由空間的點匯吸氣口【圖2-8-1(a)】的吸氣量Q為 式中，v1、v2分別為點1和點2的空氣流速，m/s； r。

　　39、1、r2分別為點1和點2至吸氣口的距離，m。 若在吸氣口四周加上擋板【圖2-8-1(b)】,吸氣氣流受到限制，吸氣量為,由上式可以看出，點匯吸氣口外某一點的空氣流速與該點至吸氣口距離的平方成反比，且隨吸氣口吸氣范圍的減小而增大。 圖2-8-2為通過實驗求得四周無法蘭邊和四周有法蘭邊的圓形吸氣口的速度分布圖。,實驗結果也可用式（2-8-4）和式（2-8-5）表示： 對于四周無法蘭邊的圓形吸氣口， 對于四周有法蘭邊的圓形吸氣口， 式中，v0吸氣口的平均流速，m/s； vx控制點上必需的氣流速度即控制風速，m/s； x控制點至吸氣口的距離，m； F吸氣口面積，m2。,（2-8-4）,（2-8-5）,。

　　40、對于寬長比不小于1：3的矩形吸氣口，上兩式也適用。 但上兩式僅適用于x1.5d的場合，當x1.5d時，實際的速度衰減要比計算值大。 二、吹出口氣流運動規律 空氣從吹氣口吹出，在空間形成一股氣流稱為吹出氣流或射流。根據空間界壁對射流的約束條件，射流又分為自由射流（吹向無限空間）和受限射流（吹向有限空間）；按射流內部溫度的變化情況，可分為等溫射流和非等溫射流。,1.自由淹沒射流 圖2-8-3所示為自由淹沒射流的流動圖，,具有如下特點： （1）出現并發展邊界層 （2）全流場或局部流場氣流參數分布具有自模性 （3）與吸氣口比，軸向速度衰減慢，流場中橫向分速可被忽略。 等溫自由紊流（圓）射流的軸心速度v。

　　41、x、橫斷面直徑dx、起始段長度ln的計算公式為,（2-8-6）,2.附壁受限射流 當射流邊界的擴展受到房間邊壁的影響時，就稱為受限射流（或有限空間射流）。當射流斷面面積達到有限空間橫斷面面積的1/5時，射流受限，成為有限空間射流。,若以附壁射流為基礎，將無量綱距離定為 或 式中，Sn是垂直于射流的空間斷面面積。 當 時，射流的擴散規律與自由射流相同，并稱 的斷面為第一臨界斷面。 當 時，射流擴散受限，射流斷面與流量增加變緩，動量不再守恒，且到 時射流流量最大，射流斷面在稍后處亦達最大，稱 的斷面為第二臨界斷面。,（2-8-7）,三、均勻送風原理 均勻送風：指通風系統的風道把等量的空氣沿風道側壁。

　　42、的成排孔口或短管均勻送出。 靜壓差產生的流速為 空氣在風道內的流速為 式中 pj風道內空氣的靜壓； pd風道內空氣的動壓。 設孔口實際流速為v，孔口出流與風道軸線間的夾角為，則它們與孔口面積f0、孔口在氣流垂直方向上的投影面積f、靜壓差產生的流速vj有如下關系,（2-8-8）,（2-8-9）,（2-8-10）,則，孔口出流流量為 從上式可以看出，要使各側孔的送風量保持相等，必須保證各側孔 相等，下面為實現的途徑： 1.保持 和 均相等 （1）保持各側孔流量系數 相等，出流角盡量大 （2）保持各側孔 相等，三種實現途徑 a.各側孔孔口面積f0相等，風道斷面變化保持各側孔靜壓pj相等。,（2-8-。

　　43、11）,b.風道斷面相等，各側孔孔口面積f0變化使得 相等 c.同時變化風道斷面、各側孔孔口面積f0，使得 相等 2. 變化， 也隨之變化,【例 6.4】如下圖所示的薄鋼板圓錐形側孔均勻送風道。總送風量為7200 m3/h，開設6個等面積的側孔，孔間距為1.5 m，試確定側孔面積、各斷面直徑及風道總阻力損失。,均勻送風管道,解 1計算靜壓速度 和側孔面積 設側孔平均流速=4.5 m/s，孔口流量系數=0.6，則側孔靜壓流速=m/s 側孔面積 m2 取側孔的尺寸高寬： mm,2計算斷面1處流速和斷面尺寸 由 60，即 1.73的原則確定斷面1處流速=m/s 取=4 m/。

　　44、s，斷面1動壓=Pa 斷面1直徑 m,3計算管段12的阻力損失 由風量L=6000 m3/h，近似以=800 mm作為平均直徑，查線算圖得=0.14 Pa/m 沿程損失 Pa 空氣流過側孔直通部分的局部阻力系數 局部損失 管段12總損失=+=0.21+0.096=0.306 Pa,=0.35,4計算斷面2處流速和斷面尺寸 根據兩側孔間的動壓降等于兩側孔間的阻力可得 Pa 斷面2流速=m/s 斷面2直徑,m,5計算管段23的阻力 由風量L=4800 m3/h，=730 mm查附錄6.1得=0.14 Pa/m 沿程損失==0.141.5=0.21 Pa 局部損失=0.3。

　　45、5 Pa 總損失=+=0.21+0.13=0.34 Pa 6按上述步驟計算其余各斷面尺寸，計算結果見表6.6。,7計算風道總阻力 因風道最末端的全壓為零，因此風道總阻力應為斷面1處具有的全壓，即,Pa,第九節 置換通風原理與特征,一、置換通風的原理 擠壓的原理,二、置換通風的特性 以浮力控制為動力。 具有氣流擴散浮力提升、小溫差、低風速、送風紊流小、溫度/濃度分層、空氣品質接近于送風、送風區為層流區的特點。 1.置換通風房間內的自然對流 置換通風的主導氣流是依靠熱源產生的上升氣流及煙羽來驅動房間內的氣流流向。,2.置換通風房間的熱力分層 置換通風是利用空氣密度差在室內形成的由下而上的通風。

　　46、氣流。 3.置換通風房間室內空氣溫度、速度與有害物濃度的分布 溫度：底部溫度低、上部溫度高。 風速：出口約為0.25m/s，隨著高度增加風速越來越低。 有害物濃度：上部高，下部低。在1.1m以下的工作區其有害物濃度遠低于上部的有害物濃度。,三、置換通風的應用 1.落地式置換通風末端裝置在工業廠房的應用,2.落地式置換通風在會議廳的應用 3.架空式置換通風器在辦公室的應用,1.風道直徑250mm，長15m，風道內空氣溫度40。求維持層流運動的最大流速和相應的摩擦阻力。（計算） 2.有一鋼板制矩形風道，其斷面尺寸為寬300mm、長600mm，長10m，風道內流過的風量L=4000 m3/h。求風道。

　　47、的總摩擦阻力。 （查圖或表） 3已知某梯形風道摩擦阻力系數=0.0177 Ns2/m4，風道長L=200m，凈斷面積S=5m，通過風量Q=720 m3/min，求摩擦風阻與摩擦阻力。？,思 考 題,4蘭州市某廠有一通風系統，風管用薄鋼板制作。已知風量L=1500 m3/h（0.417 m3/s），管內空氣流速v=15 m/s，空氣溫度 t=100，求風管的管徑和單位長度的沿程損失。 5一矩形薄鋼板風管（K=0.15 mm）的斷面尺寸為400mm200mm，管長8m，風量為0.88 m3/s，在t=20的工況下運行，試分別用流速當量直徑和流量當量直徑計算其摩擦阻力。如果采用礦渣混凝土板（K=1.5 mm）制作風管，再求該風管的摩擦阻力。如果空氣在冬季加熱至50，夏季冷卻至10，該矩形薄鋼板風管的摩擦阻力有何變化？,6.一圓形通風管道系統的局部，大斷面直徑為600，小斷面直徑為400m，今在斷面變化處測得大小斷面之間的靜壓差為550Pa，大斷面的平均動壓為100Pa,空氣密度為1.2kg/m，求該處的局部阻力系數。,Thanks。

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