变径设计原则：渐变过渡与阻力控制

1. 变径位置与形式

• 位置选择：变径点应距离风机出口或弯头至少 3 倍管径长度，避免气流冲击导致噪音或阻力增大。
• 变径形式：
  • 渐缩管：管径由大变小（如 φ150→φ125），采用 45°~60° 锥角渐变过渡，减少涡流损失。
  • 渐扩管：管径由小变大（如 φ100→φ125），锥角建议≤30°，避免气流反流。

2. 阻力损失计算

• 变径管道的局部阻力损失 ΔP=ζ×2ρv2（ζ 为阻力系数，ρ 为空气密度，v 为风速）。
• 关键系数：
  • 渐缩管（锥角 60°）：ζ≈0.1~0.2；
  • 渐扩管（锥角 30°）：ζ≈0.3~0.5；
  • 突变变径（非渐变）：ζ 可高达 0.5~1.0，应避免使用。
• 控制目标：变径段阻力损失需≤系统总阻力的 10%，否则需调整变径角度或增加风机风压。

三、案例：主管道变径设计流程

场景：

步骤 1：确定变径前后管径

• 主管道：600 m³/h，风速 8 m/s，对应 φ150 mm（计算值 φ145 mm，取标准管径）。
• 支管：单根 200 m³/h，风速 6 m/s，对应 φ100 mm（计算值 φ97 mm，取标准管径）。

步骤 2：设计变径过渡段

• 采用三分流渐缩管，主管道 φ150 mm 渐变至 3 根 φ100 mm 支管，锥角 50°，总长度≥300 mm（3 倍主管径）。
• 计算阻力损失：
  主管道风速 v1=3600×4π×0.152600≈7.54m/s，
  支管风速 v2=3600×4π×0.12200≈7.07m/s，
  阻力系数 ζ 取 0.2（渐缩管），
  局部阻力 ΔP=0.2×21.2×(7.542−7.072)≈0.84Pa，满足系统要求。

步骤 3：验证风机风压

• 原风机风压需覆盖变径前后管道阻力（含沿程阻力与局部阻力），若变径后风压不足，需更换高风压风机（如从 300 Pa 提升至 350 Pa）。

四、注意事项：标准管径与施工细节

1. 优先选用标准管径
   • 圆形管道常见规格：φ63、φ75、φ100、φ125、φ150、φ200 mm；
   • 矩形扁管常见规格：40×100、50×150、60×200、80×250 mm（高度 × 宽度），需与主机接口匹配。
2. 避免过度变径
   • 变径前后管径差不宜超过 50%（如 φ150→φ100 允许，φ150→φ75 需谨慎），否则易导致风量骤降或噪音增大。
3. 施工工艺要求
   • 变径管需使用专用配件（如不锈钢变径接头），严禁直接切割管道拼接；
   • 连接处需密封（用铝箔胶带或法兰固定），避免漏风影响系统效率。

总结：科学计算与经验结合

一、核心参数：风量与管径的关系

1. 风量计算基础

• 单位换算：风量单位通常为 m³/h（立方米 / 小时），需根据房间面积、层高、换气次数（如住宅一般取 0.5~1 次 / 小时）计算总风量。
  ▶ 示例：面积 80㎡、层高 3m 的房间，换气次数 1 次 /h，总风量 = 80×3×1 = 240 m³/h。
• 支管风量分配：主管道风量为各支管风量之和，需根据房间功能（如卧室、客厅）分配不同风量（如客厅风量可适当增大）。

2. 管径与风速的经验公式

• 新风系统管道风速建议：
  • 主管道：风速 6~10 m/s，对应管径参考：

    风量（m³/h）	圆形管径（mm）	矩形扁管（高 × 宽，mm）
    200~300	φ100	50×150
    300~500	φ125	60×200
    500~800	φ150	80×250

  • 支管道：风速 4~6 m/s，对应管径参考：

    风量（m³/h）	圆形管径（mm）	矩形扁管（高 × 宽，mm）
    50~100	φ63	40×100
    100~200	φ75	50×150

• 公式推导：
  
  圆形管道截面积 S=4πd2（d 为直径，单位 m），
  
  风量 $Q=S\times v\times 3600$（v 为风速，单位 m/s），