風管得熱與溫升
氣流在風管內(nèi)傳輸流動時，管內(nèi)的低溫氣體，由內(nèi)外溫差作用，通過風管管壁與外界發(fā)生熱交換。此而引起的管道內(nèi)部氣流溫度的變化稱為風管溫。為減緩這種現(xiàn)象造成的冷量損失，通常在風管管壁加裝保溫層來增加兩側(cè)流體之間的熱阻。
(1)風管得熱
制冷工況時，從風管的入口端到末端，管內(nèi)氣體過管壁獲得熱量，溫度升高。風管內(nèi)氣流通過壁面與外界空氣熱交換的獲得的熱量為：
式中：Q 為獲得總熱量，kJ；C 為空氣定壓比熱，kJ/(kg·℃)；G 為管道內(nèi)風量，kg/s；Δt 為管道溫升，℃。
(2)風管溫升
從入口到末端，管內(nèi)氣體獲得的熱量，等于從管壁傳入的熱量。假定入口風溫為 t0，出口風溫為 ts，則可似取平均溫度 tavg 為：
式中：N 為風管周長平均值，m；L 為風管長度，m；ta 為圍空氣（環(huán)境）溫度，℃；K 為傳熱系數(shù)，W/(m2·℃)；R保溫管道的熱阻，m·2 ℃/W
對于矩形風管：
式中：αng 為內(nèi)壁換熱系數(shù)，W/(m2·℃)；αwg 為外壁換熱系數(shù)，W/(m2·℃)；δ 為保溫層厚度，m；D0 為風管內(nèi)徑，；D1 為風管外徑，m；λ0、λ1、λ2……為組成風管主體的層基材的導(dǎo)熱系數(shù)，W/(m·2 ℃)。
由于外層的聚酯層貼面與內(nèi)層的防火層貼面的料厚度通常為 0.2 mm 甚至更薄，相對于中間的橡塑保溫層來說保溫作用可忽略不計，因此為了簡化計算考慮可認為此兩層結(jié)構(gòu)的導(dǎo)熱熱阻為 0，因此式（4）、（5）可簡化為式（6）、（7）：
外壁換熱系數(shù) αwg，取決于壁面粗糙度、外界工況件等，對于戶外場所，外壁面換熱系數(shù)一般取值 8.14W/(m2·℃) （也有學(xué)者給出的數(shù)值取值范圍為 8~10W/(m2·℃)），內(nèi)部氣流與風管內(nèi)部接觸且高速流動，內(nèi)壁表面換熱系數(shù)遠大于外壁換熱系數(shù)，因此 項可似趨近于 0，用于簡化計算時可按 0 值處理。
保溫厚度計算
計算保溫層厚度，通常采用防凝露法。防凝露法算保溫厚度的思路是，認為外壁面的最低溫度，最等于當?shù)丨h(huán)境的露點溫度，以使風管外表面不發(fā)生露現(xiàn)象。
因此，決定保溫層厚度的因素有：
1）風管外表面溫度應(yīng)高于管壁外圍環(huán)境空氣的露點溫度。
2）為保證最端的送風效果，風管的末端的溫度不得高于可接受最高送風溫度。
(1)板材及矩形風管的計算
對于保溫板材及矩形風管：
對于圓形風管：
D1 由下式計算：
式中：δ 為保溫材料的厚度，m；tw 為風管外表面溫度，℃。
(2)橢圓形風管計算
對于截面為原型的風管，其幾何直徑與水力半徑換算公式為：
式中：R 為水力半徑；A 為管道截面積；L 為管道濕周； 為管道直徑，即 d=4R。
與圓形風管相對比，橢圓形風管的當量直徑 dε 用水力半徑表示為：
式中：dε 橢圓管道當量直徑；a 為橢圓長半徑；b 為橢圓半徑。
求出橢圓形管道當量直徑后，通過式（11）將當量直徑換算層等效的水力半徑，橢圓形管道當量直徑代圓形管道計算式（10）即可。
計算示例
某處于室外環(huán)境的內(nèi)徑 457 mm，長度 20 m 的橡塑復(fù)合風管，入口風速為 8 m/s，送風溫度 11 ℃，環(huán)境度 33 ℃，環(huán)境濕度 85%，擬采用的橡塑復(fù)合風管的熱系數(shù)為 0.031 W/(m·K)。樹上鳥教育暖通設(shè)計在線教學(xué)杜老師。
(1)保溫厚度計算
根據(jù)環(huán)境溫度與環(huán)境濕度，查表或計算得到環(huán)境點溫度 td 為 30.13 ℃。根據(jù)式（10），計算得到外徑 D1算過程如下：
求解得：D1=0.505 m。根據(jù)式（9），得到保溫厚度 δ 24 mm。即選用 24 mm 厚度規(guī)格的柔性保溫風管即避免風管外表面發(fā)生凝露現(xiàn)象。
(2)溫升計算
11 ℃時，空氣的定壓比熱可取為 1.025 kJ/(kg·K)，度可取為 1.24 kg/m3，根據(jù)式（7），求解得：熱阻 R=.5902 m·2 ℃/W。
根據(jù)式（2）、式（3）計算得：ts=11.665 ℃，則此 20 m度管段溫升為 0.665 ℃。
結(jié)語
本文通過對常見的矩形、圓形的橡塑復(fù)合風管的溫厚度及溫升計算方法進行推導(dǎo)，并通過具體的計算案例詳述了數(shù)值計算過程，通過當量直徑的替代的方法把此計算過程擴充到扁圓形管型。計算過程中根實際情況進行了部分數(shù)值的簡化、取值，并詳述了原闡述。通過本文的綜合分析，得到了如下的結(jié)論：
1）防凝露法選型是橡塑復(fù)合風管厚度選型的快捷用的方法。
2）由于內(nèi)外貼面層的厚度遠小于中間的橡塑保溫，計算風管溫升時對此兩層結(jié)構(gòu)的傳熱熱阻進行忽，以用于簡化計算的過程是可取的。
3）由于通風管道內(nèi)部的流速一般情況下大于m/s，絕大部分常規(guī)送風狀態(tài)時風管內(nèi)部流動處于紊及湍流狀態(tài)，內(nèi)部氣流與風管內(nèi)發(fā)生強烈熱交換，風內(nèi)壁與內(nèi)部氣體的表面換熱熱阻遠小于橡塑保溫的導(dǎo)熱熱阻，因此計算值對管道內(nèi)部與氣流交界面換熱熱阻按 0 值處理也是可取的。
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