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风压计算

补充:0  浏览:13342  发布时间:2011-10-18

 风压就是垂直于气流方向的平面所受到的风的压力。


根据伯努利方程得出的风-压关系,风的动压为


wp=0.5·ro·v² (1)


其中wp为风压[kN/m²],ro为空气密度[kg/m³],v为风速[m/s]。


由于空气密度(ro)和重度(r)的关系为 r=ro·g, 因此有 ro=r/g。在(1)中使用这一关系,得到


wp=0.5·r·v²/g (2)


此式为标准风压公式


在标准状态下(气压为1013 hPa, 温度为15°C), 空气重度 r=0.01225 [kN/m³]。纬度为45°处的重力加速度g=9.8[m/s²], 我们得到


wp=v²/1600 (3)


此式为用风速估计风压的通用公式


应当指出的是,空气重度和重力加速度随纬度和海拔高度而变。一般来说,r/g 在高原上要比在平原地区小,也就是说同样的风速在相同的温度下,其产生的风压在高原上比在平原地区小。


根据伯努利方程,空气在风管内流动时具有下列关系


p1+0.5·v12·ρ=p2+0.5·v22·ρ+ΔH (伯努利方程)


式中 p1和 p2为 截面1和2处空气的静压,Pa


v1和v2为 截面1和2处空气的流速,m/s


ρ为空气的密度,kg/m3


ΔH为由于摩擦阻力和局部阻力造成的流动阻力,Pa


0.5·v2·ρ称为动压;p+0.5·v2·ρ称为全压


摩擦阻力计算


1) 圆形风管的摩擦阻力计算


单位(m)管长上的摩擦阻力计算公式为:


Rm=(λ/4Rs)·(0.5·v2·ρ)


式中Rm为单位管长的摩擦阻力,Pa/m


λ为摩擦阻力系数,按风量和风速可从风管摩阻线解图查得


v为风管中空气的平均流速,m/s


ρ为风管中空气的密度,kg/m3


Rs为风管的水力半径,m Rs=f/U


f为管道中充满空气部分的横断面面积,m2


u为湿周,m


因此,圆形风管每m管长的摩擦阻力为Rm =(λ/D)·(0.5·v2·ρ)


2) 矩形风管的摩擦阻力计算


可按圆形风管的公式计算,但水力半径和当量直径需按下式确定:


水力半径 Rs=a·b/2(a+b)


当量直径D=2a·b/(a+b)


式中a 为矩形风管的长边 b 为矩形风管的短边


3) 局部阻力计算


局部阻力发生在空气流过弯头、三通和变径管处,计算式为:


Hd=ξ(0.5·v2·ρ)


Hd为局部阻力,Pa ξ为局部阻力系数 v为管内空气的平均流速,m/s ρ为空气的密度,kg/m3

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