湿空气流动与当量直径计算示例
湿空气流动与当量直径计算示例
●湿空气流动压降
湿空气流动的沿程压降为：
△py= fρaw-awLu2/(2de)
式中，△py为湿空气流动的沿程压降，Pa；f为湿空气流动的沿程阻力系数，无因次；ρaw-aw为湿空气的密度，kg(湿空气)/m3(湿空气)；L为湿空气的流动长度，m；u为湿空气的流动速度，m/s；de湿空气流动通道的当量直径，m。
●沿程阻力系数
流动准则数Re为：
Re=ude/vaw
式中，Re为雷诺数，无因次；u为湿空气的流速，m/s；de为湿空气流动通道的当量直径，m；vaw为湿空气的运动黏度，m2/s。
对湿空气在管内的流动，当流动雷诺数不大于2300时，沿程阻力系数为：
f=64/Re
当湿空气流动的雷诺数大于2300时，沿程阻力系数为：
f=0.11×(K/de+68/Re)0.25
式中，K为湿空气流动通道壁的粗糙度，m。
典型流动通道的粗糙度为：
钢板风管：0.15×10-3m
镀锌钢管：0.15×10-3m
抛光钢管：0.05×10-3m
塑料管：0.01×10-3m
铜管：0.01×10-3m
玻璃管：0.01×10-3m
●当量直径
湿空气在非圆通道中流动时，当量直径为：
de=4A/U
式中，de为当量直径，m；A为流动通道的截面积，m2；U为湿周（流动截面上与湿空气接触的壁面周长）。
当湿空气充满流动通道时，圆管的当量直径即其直径；方管的当量直径为其边长；扁管的当量直径为2L1L2/(L1+L2)，其中L1与L2为扁管的长边长度和短边长度。
计算示例：
设内直径为50mm的外管内布置有100根外直径为1.8mm的中空纤维，湿空气在外管内壁与中空纤维外壁之间构成的流道内流动；湿空气温度为50℃，进口处总压力为101325Pa，其中水蒸气分压力为3000Pa，需确定湿空气流速为2m/s、流动长度为1000mm时的流动压降和湿空气流量。
湿空气流道截面积为：
A=0.25×3.14×0.05×0.05-100×0.25×3.14×0.0018×0.0018
=0.00171m2
湿空气流动的湿周为：
U=3.14×0.05+100×3.14×0.0018
=0.7222m
则湿空气流道的当量直径为：
de=4A/U
=4×0.00171/0.7222
=0.0095m
上述湿空气参数下湿空气的运动黏度为：
νaw=17.96×10-6 m2/s
则湿空气流动的雷诺数为：
Re=ude/vaw
=2×0.0095/(17.96×10-6)
=1058
因雷诺数小于2300，湿空气为层流，其沿程阻力系数为：
f=64/Re
=64/1058=0.0605
上述参数下湿空气的密度为：
ρaw-aw=1.081 kg(湿空气)/m3(湿空气)
则湿空气的流动压降为：
△py= fρaw-awLu2/(2de)
=0.0605×1.081×1×22/(2×0.0095)
=13.8Pa
湿空气的体积流量为：
vaw=uA
=2×0.00171
=0.00342m3/s
湿空气的质量流量为：
maw=ρaw-aw vaw
=1.081×0.00342=0.00370kg/s
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