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誠信經營質量保障價格實惠服務完善 在實驗室和制造業的氣路系統設計中,設計師們常常面臨一個問題:這條氣路的管徑到底選多大?這涉及到復雜的計算,但是流體力學本就是實驗得來的,今天我們不講過于復雜的計算,從基礎知識出發,結合實際應用場景,解析影響管路氣體流量的關鍵因素。
先來看流量是怎么計算的。以圓管為例:
(實際上基本都是圓管)
圓柱的體積=底面積×高,相應的,氣體體積流量就是管路截面積×流速。即:
Q=πd2/4·ν
這意味著,流量與管徑的平方成正比,與流速成正比。例如,若管徑擴大2倍,流量將增至4倍;若流速提高2倍,流量也會翻倍。
我們來舉例計算一下內徑10mm,流速10m/s時,流量是多少?
直接代入以上公式可以得到:
Q=3.14×0.012÷4×10=0.000785m3/s≈47.1L/min
如果內徑是20mm,那么流量就會變成47.1×4=188.4L/min。
這里的流量指的是體積流量,需要根據管道壓力才能換算出質量流量(標況流量)。
然而在實際的管路系統中并不能簡單地進行上述計算,氣體黏度、管壁粗糙度和長度、各種管閥件,都會對氣體流動產生很大影響。如黏度越大,氣體流動阻力就越大;管子越長,阻力就越大;一個90度標準彎頭的阻力相當于增加5~10倍管長的直管段……這些阻力的影響在氣路中就體現為壓力損失,壓損帶來的多是負面影響,設計中應該盡可能減小壓損。
對于管徑與流速的關系、管閥件與壓損的關系,需要一定的實踐積累才能準確掌控。不過工程上也有一些經驗值可供參考,《工藝管道安裝設計手冊》給出了管道內空氣在不同壓力下的流速推薦值: 
上述流速是給足了設計余量的,屬于非常安全的流速范圍,主管路可直接參考這個值,分支管路可以適當提高流速。
優秀的氣路設計是理論計算、工程經驗和具體需求三者結合的產物,在確保安全、穩定和高效的前提下,才能做出經濟合理的管徑選擇。