沈女士通過壓頭和濾失量計(jì)算兩個(gè)專題，初步探討了流體運(yùn)動(dòng)的機(jī)理。本期，參數(shù)女士再次回到流體運(yùn)動(dòng)研究的話題，分析計(jì)算流阻或風(fēng)阻，用風(fēng)阻連接圖代替實(shí)際管路，簡化電機(jī)風(fēng)路計(jì)算。

對管道流阻或風(fēng)阻兩個(gè)專題的研究表明，當(dāng)：流體通過管道時(shí)，無論是摩擦損失還是局部損失，對應(yīng)的壓降都可以用流體的動(dòng)壓作為基值來表示。

p= /gV2/2……(1)

——公式(1)中的局部損耗系數(shù)

伽馬——重度(北/s3)

g—— 9.81 (m/s2)

V——流速(米/秒)

設(shè)s為管道的橫截面積，q為流速，等式(1)可寫成

p= /gV2/2=/2gS2(SV)2=/2gS22=Z2

即 p=Z2……(2)

在公式(2)中，Z=/2gS2稱為管道的流動(dòng)阻力；如果流體是氣體，則稱為風(fēng)阻；不同類別對應(yīng)的損失分別稱為摩擦阻力、擴(kuò)展風(fēng)阻、減小風(fēng)阻、轉(zhuǎn)向風(fēng)阻、進(jìn)口風(fēng)阻和出口風(fēng)阻。

具有流阻或風(fēng)阻的串并聯(lián)氣體通過管道時(shí)，通常會(huì)有一種以上的損耗，即經(jīng)過幾個(gè)風(fēng)阻后，可以串聯(lián)、并聯(lián)或串并聯(lián)。在計(jì)算和研究通風(fēng)問題時(shí)，通常用風(fēng)阻連接圖代替實(shí)際管道，稱為風(fēng)路圖。

串聯(lián)風(fēng)路圖1所示的管道可以用風(fēng)路圖2代替，其中Z1為進(jìn)口風(fēng)阻，Z2為擴(kuò)展風(fēng)阻，Z3為轉(zhuǎn)彎風(fēng)阻，Z4為減小風(fēng)阻，Z5為出口風(fēng)阻。

如果管道較長，還應(yīng)考慮與管壁的摩擦，即摩擦風(fēng)阻Z6(圖中未顯示)。

圖2中所示的通過每個(gè)風(fēng)阻的氣流是相同的，也就是說，這些風(fēng)阻在風(fēng)路徑中串聯(lián)。

根據(jù)(2)，,公式，氣體流經(jīng)整個(gè)管道或風(fēng)道所需的總壓力等于各部分壓力損失之和，因此

ZdQ2=Z1Q2Z2Q2Z3Q2Z4Q2Z5Q2

ZD=Z1 Z2 Z3 Z4 Z5……(3)

當(dāng)n次風(fēng)過時(shí)

Zd=Z1 Z2 Z3 ……鋅=鋅……(4)

因此，當(dāng)風(fēng)路徑串聯(lián)時(shí)，組合風(fēng)阻是所有風(fēng)阻部分的總和。

串并聯(lián)風(fēng)道圖3為串并聯(lián)管道。

圖4顯示了它的風(fēng)路。

分支的壓降

p=ZQ2……(5)

在公式(5)中，z I=z2 z3

支路中的壓降

p=ZQ2……(6)

在公式(6)中，Z =Z4Z5Z6

由于分支一和分支二具有共同的入口和出口，所以兩個(gè)分支的壓降相等，即

p=p=p=ZdQ2……(7)

ZD=p/Q2=ZQ2/(QQ)2=Z/(1 Q/Q)2

=Z/(1Z/Z)2=1/(1/Z1/Z)2

如果并聯(lián)有n個(gè)風(fēng)阻，等效風(fēng)阻為

ZD=1/(1/Zn)2……(8)

因此，圖4顯示了風(fēng)路徑Z=Z1 Zd Z7 Z8的合成風(fēng)阻。

綜合計(jì)算，電機(jī)內(nèi)流體帶走的損耗為p(單位：kW)，根據(jù)能量守恒關(guān)系所需的冷卻介質(zhì)總流量為

q=p/(Caa)(m3/s) ……(9)

在公式(9)中，冷卻介質(zhì)Ca——對于空氣的比熱(j/m)為1100j/m。

a——冷卻介質(zhì)通過電機(jī)后的溫升()，一般為15 ~ 20

在上面的討論中，管道或風(fēng)路簡化為流阻或風(fēng)阻網(wǎng)絡(luò)圖，合成流阻或風(fēng)阻Z以類似電路圖的形式通過串并聯(lián)求解得到，因此維持流量Q需要補(bǔ)充的流體壓力(從入口到出口的壓降)為

p=ZQ2 .……(10)

由此可見，研究流體運(yùn)動(dòng)的核心是流速和流體壓力