一、風速
風速即空氣流動速度,單位有米每秒(m/s)、千米每小時(km/h)、海里每小時(knot)等,可用機械式、超聲波、熱線式、皮托管等風速儀測量,皮托管風速儀通過測流體總壓與靜壓差計算流速,在航空航天、氣象觀測等領域應用廣泛。
風速受多種因素影響:氣壓差是驅動空氣流動的動力,氣壓差越大風速越快;溫度差異致空氣密度變化產(chǎn)生壓力差引發(fā)流動;地形地貌影響顯著,平原風速相對穩(wěn)定且較低,山區(qū)或峽谷氣流受擠壓加速;障礙物阻礙空氣流動使風速降低。
二、風量
風量指單位時間內空氣通過某一截面的體積,單位為立方米每秒(m3/s)或立方米每小時(m3/h),計算公式為:風量 = 風速 × 風道截面積。例如,風道截面積 1 平方米、風速 5 米每秒時,風量為 5 立方米每秒。
實際工程中,準確計算風量對合理設計通風系統(tǒng)、確保室內空氣質量至關重要。風量過小,無法及時排出污濁空氣,致室內空氣質量下降;風量過大,會造成能源浪費和噪音問題。
三、風壓
風壓分靜壓、動壓和全壓,三者相互關聯(lián)又各有特點。
1、靜壓
靜壓(Ps)是流體施加于器具表面且垂直于表面的力,在風機系統(tǒng)中由風機推動流體產(chǎn)生,可通過重力和風機推動效果形成。風機風管中靜壓有正負之分,正靜壓值表示風管內部壓力高于外部,由風機氣流推動導致;負靜壓值表示風管內部壓力低于外部,由風機抽吸效果或外部環(huán)境影響造成。
靜壓單位有 kgf/m2(千克力/平方米)、mmAq(毫米水柱)、Pa(帕斯卡),可直接測量獲取。在風機系統(tǒng)設計與使用中,準確了解和控制靜壓很重要,靜壓過高可能導致風管破裂或風機過載,過低則無法克服管道阻力,影響通風效果。
2、動壓
動壓(Pv)是流體運動產(chǎn)生的壓力,主要由流體速度引起。風管內空氣等流體以一定速度流動時產(chǎn)生動壓,單位有 kgf/m2(千克力/平方米)、mmAq(毫米水柱)、Pa(帕斯卡),可測量或計算得出。動壓大小取決于流體速度,速度越快動壓越大。
在風管和空氣動力學中,動壓與靜壓相互作用,決定風管內空氣流動特性和能量轉移情況。如通風管道中,動壓使空氣克服阻力向前流動,靜壓保證空氣均勻分布。合理調整動壓可提高通風效率,降低能耗。
3、全壓
全壓(PT)是風管或風機系統(tǒng)中的總壓力,由靜壓(Ps)和動壓(Pv)組成,表達式為:[ PT = Ps + Pv ]。風機系統(tǒng)中,全壓數(shù)值在風機選型和設計時確定,一般不因風管局部變化顯著改變,但受溫度影響,溫度變化影響空氣密度,進而影響風壓計算,如高溫環(huán)境下空氣密度降低,相同風速和風道截面積下風壓減小。
四、送風靜壓工作原理與計算方法
送風靜壓基于流體力學原理,空調系統(tǒng)中風機旋轉推動空氣流動形成壓力,在管道內分為靜壓和動壓。靜壓垂直于氣流方向,用于克服管道阻力;動壓平行于氣流方向,與氣體流速相關,為空氣流動提供動力。
送風靜壓計算涉及風機性能、管道尺寸和布局、空氣流速及流體密度等因素。簡化計算可采用以下公式:
靜壓(Ps)= 全壓(Pt) - 動壓(Pd)
全壓 Pt 由風機制造商提供,表示風機出口處總壓力;
動壓 Pd 計算公式為:動壓(Pd)= 0.5 * ρ * V2
實際計算需考慮管道摩擦阻力(空氣與管道壁面摩擦產(chǎn)生)和局部阻力(管道彎頭、三通、閥門等部位產(chǎn)生),通常結合實驗數(shù)據(jù)和經(jīng)驗公式精確估算,確保通風系統(tǒng)設計和運行符合需求。
五、參數(shù)關系
風速、風量和風壓緊密關聯(lián)。風速影響風量和風壓,根據(jù)風量計算公式,風道截面積一定時,風速越大風量越大;動壓直接由風速決定,風速越快動壓越大,靜壓雖不直接由風速決定,但風機性能和風速會影響其分布和大小。
風量與風壓相互制約,通風系統(tǒng)中增加風量可能需提高風機轉速或增大風道截面積,但會導致風壓變化。風壓不足無法克服管道阻力,風量增大也難有效輸送空氣;風壓過高會增加系統(tǒng)能耗和噪音,甚至損壞設備。
全壓是靜壓和動壓總和,反映通風系統(tǒng)總壓力能力。設計通風系統(tǒng)時需合理確定全壓值,確保系統(tǒng)提供足夠風量和風壓滿足通風換氣要求,同時綜合考慮三者關系,優(yōu)化系統(tǒng)設計和運行參數(shù),實現(xiàn)高效穩(wěn)定運行。

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