杜肯索斯（武汉）空气分布系统有限公司 谢天鹏 杜泽

风管得热与温升

气流在风管内传输流动时，管内的低温气体，由内外温差作用，通过风管管壁与外界发生热交换。此而引起的管道内部气流温度的变化称为风管温。为减缓这种现象造成的冷量损失，通常在风管管壁加装保温层来增加两侧流体之间的热阻。

(1)风管得热

制冷工况时，从风管的入口端到末端，管内气体过管壁获得热量，温度升高。风管内气流通过壁面与外界空气热交换的获得的热量为：

式中：Q 为获得总热量，kJ；C 为空气定压比热，kJ/(kg·℃)；G 为管道内风量，kg/s；Δt 为管道温升，℃。

(2)风管温升

从入口到末端，管内气体获得的热量，等于从管壁传入的热量。假定入口风温为 t0，出口风温为 ts，则可似取平均温度 tavg 为：

式中：N 为风管周长平均值，m；L 为风管长度，m；ta 为围空气（环境）温度，℃；K 为传热系数，W/(m2·℃)；R保温管道的热阻，m·2 ℃/W

对于矩形风管：

式中：αng 为内壁换热系数，W/(m2·℃)；αwg 为外壁换热系数，W/(m2·℃)；δ 为保温层厚度，m；D0 为风管内径，；D1 为风管外径，m；λ0、λ1、λ2……为组成风管主体的层基材的导热系数，W/(m·2 ℃)。

由于外层的聚酯层贴面与内层的防火层贴面的料厚度通常为 0.2 mm 甚至更薄，相对于中间的橡塑保温层来说保温作用可忽略不计，因此为了简化计算考虑可认为此两层结构的导热热阻为 0，因此式（4）、（5）可简化为式（6）、（7）：

外壁换热系数 αwg，取决于壁面粗糙度、外界工况件等，对于户外场所，外壁面换热系数一般取值 8.14W/(m2·℃) （也有学者给出的数值取值范围为 8~10W/(m2·℃)），内部气流与风管内部接触且高速流动，内壁表面换热系数远大于外壁换热系数，因此 项可似趋近于 0，用于简化计算时可按 0 值处理。

保温厚度计算

计算保温层厚度，通常采用防凝露法。防凝露法算保温厚度的思路是，认为外壁面的最低温度，最等于当地环境的露点温度，以使风管外表面不发生露现象。

因此，决定保温层厚度的因素有：

1）风管外表面温度应高于管壁外围环境空气的露点温度。

2）为保证最端的送风效果，风管的末端的温度不得高于可接受最高送风温度。

(1)板材及矩形风管的计算

对于保温板材及矩形风管：

对于圆形风管：

D1 由下式计算：

式中：δ 为保温材料的厚度，m；tw 为风管外表面温度，℃。

(2)椭圆形风管计算

对于截面为原型的风管，其几何直径与水力半径换算公式为：

式中：R 为水力半径；A 为管道截面积；L 为管道湿周； 为管道直径，即 d=4R。

与圆形风管相对比，椭圆形风管的当量直径 dε 用水力半径表示为：

式中：dε 椭圆管道当量直径；a 为椭圆长半径；b 为椭圆半径。

求出椭圆形管道当量直径后，通过式（11）将当量直径换算层等效的水力半径，椭圆形管道当量直径代圆形管道计算式（10）即可。

计算示例

某处于室外环境的内径 457 mm，长度 20 m 的橡塑复合风管，入口风速为 8 m/s，送风温度 11 ℃，环境度 33 ℃，环境湿度 85%，拟采用的橡塑复合风管的热系数为 0.031 W/(m·K)。树上鸟教育暖通设计在线教学杜老师。

(1)保温厚度计算

根据环境温度与环境湿度，查表或计算得到环境点温度 td 为 30.13 ℃。根据式（10），计算得到外径 D1算过程如下：

求解得：D1=0.505 m。根据式（9），得到保温厚度 δ 24 mm。即选用 24 mm 厚度规格的柔性保温风管即避免风管外表面发生凝露现象。

(2)温升计算

11 ℃时，空气的定压比热可取为 1.025 kJ/(kg·K)，度可取为 1.24 kg/m3，根据式（7），求解得：热阻 R=.5902 m·2 ℃/W。

根据式（2）、式（3）计算得：ts=11.665 ℃，则此 20 m度管段温升为 0.665 ℃。

结语

本文通过对常见的矩形、圆形的橡塑复合风管的温厚度及温升计算方法进行推导，并通过具体的计算案例详述了数值计算过程，通过当量直径的替代的方法把此计算过程扩充到扁圆形管型。计算过程中根实际情况进行了部分数值的简化、取值，并详述了原阐述。通过本文的综合分析，得到了如下的结论：

1）防凝露法选型是橡塑复合风管厚度选型的快捷用的方法。

2）由于内外贴面层的厚度远小于中间的橡塑保温，计算风管温升时对此两层结构的传热热阻进行忽，以用于简化计算的过程是可取的。

3）由于通风管道内部的流速一般情况下大于m/s，绝大部分常规送风状态时风管内部流动处于紊及湍流状态，内部气流与风管内发生强烈热交换，风内壁与内部气体的表面换热热阻远小于橡塑保温的导热热阻，因此计算值对管道内部与气流交界面换热热阻按 0 值处理也是可取的。

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