Dobór kanałów wentylacyjnych: kalkulator
Wpisz strumień powietrza oraz jedną z wielkości: jednostkową stratę ciśnienia (metoda stałych strat jednostkowych), prędkość lub średnicę, aby od razu otrzymać średnicę kanału okrągłego, wymiary prostokątne, prędkość i ciśnienie dynamiczne. Równania z podstawionymi liczbami są w sekcji Kroki obliczeń, a stałe i źródła niżej w sekcji Podstawy.
Dobór kanałów według strumienia powietrza (stałe straty 1 Pa/m)
Obliczone przy domyślnych ustawieniach kalkulatora powyżej (strata 1,0 Pa/m, około 0,1 mm H₂O/m; blacha ocynkowana, ε 0,09 mm; powietrze o 20 °C). Średnica okrągła i prędkość dają dokładnie 1 Pa/m; średnica znormalizowana i wymiary prostokątne są zaokrąglone w górę do 50 mm.
| Strumień powietrza m³/h | Strumień powietrza CFM | Śr. okrągła mm | Prędkość m/s | Śr. znorm. mm | Prostokąt 1 : 1, mm | Prostokąt 2 : 1, mm | Prostokąt 3 : 1, mm |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 500 | 294.3 | 210 | 3.99 | 250 | 200 × 200 | 300 × 150 | 350 × 150 |
| 1 000 | 588.6 | 273 | 4.75 | 300 | 250 × 250 | 400 × 200 | 450 × 150 |
| 2 000 | 1 177 | 354 | 5.65 | 400 | 350 × 350 | 500 × 250 | 600 × 200 |
| 3 000 | 1 766 | 412 | 6.24 | 450 | 400 × 400 | 550 × 300 | 700 × 250 |
| 5 000 | 2 943 | 500 | 7.07 | 550 | 500 × 500 | 700 × 350 | 850 × 300 |
| 7 500 | 4 414 | 583 | 7.81 | 600 | 550 × 550 | 800 × 400 | 1 000 × 350 |
| 10 000 | 5 886 | 650 | 8.37 | 650 | 600 × 600 | 900 × 450 | 1 100 × 400 |
| 15 000 | 8 829 | 758 | 9.24 | 800 | 700 × 700 | 1 000 × 500 | 1 250 × 450 |
| 20 000 | 11 770 | 845 | 9.90 | 850 | 800 × 800 | 1 150 × 600 | 1 400 × 500 |
Wymiary prostokątne dają taką samą stratę ciśnienia przy tym samym strumieniu powietrza (średnica równoważna Huebschera), szerokość × wysokość w mm. Dla innych strumieni, strat jednostkowych lub stosunków boków użyj kalkulatora powyżej.
Podstawy
Strata ciśnienia w kanale okrągłym wynika z równania Darcy'ego-Weisbacha ze współczynnikiem oporów liniowych wg Colebrooka. Przy doborze według jednostkowej straty ciśnienia szukana jest średnica dająca zadane R; kanał prostokątny dobiera się przez średnicę równoważną, która daje taką samą stratę ciśnienia przy tym samym strumieniu powietrza.
| Pozycja | Równanie | Uwagi · podstawa |
|---|---|---|
| Strata ciśnienia (Darcy-Weisbach) | R = Δp/L = (f / D) · ρV²/2 | R w Pa/m, D w m, ρ w kg/m³, V w m/s. Równanie Darcy'ego z rozdziału Duct Design w ASHRAE |
| Współczynnik oporów liniowych (Colebrook) | 1/√f = −2 log₁₀( ε/(3,7 D) + 2,51/(Re √f) ) | Re ≥ 2300. Współczynnik f występuje po obu stronach, więc jest iterowany (od przybliżenia Haalanda do zmiany względnej 10⁻¹²). Zakres przejściowy od 2300 do 4000 też z niego korzysta, co daje wartość nieco zawyżoną |
| Współczynnik oporów liniowych (przepływ laminarny) | f = 64 / Re | Re < 2300 (Hagen-Poiseuille); w wyniku oznaczone jako laminarny |
| Liczba Reynoldsa, ciśnienie dynamiczne | Re = V·D / ν, Pv = ρV²/2 | V = Q / A, A = πD²/4 |
| Gęstość powietrza | ρ = p / (R_da · T) | Powietrze suche, p = 101,325 kPa, R_da = 287,042 J/(kg·K) (ASHRAE 2017, rozdział 1, ta sama stała co w kalkulatorze psychrometrycznym). 1,204 kg/m³ przy 20 °C |
| Lepkość (Sutherland) | μ = μ₀ (T/T₀)^1,5 · (T₀ + S)/(T + S), ν = μ/ρ | Powietrze: μ₀ = 1,716 × 10⁻⁵ Pa·s, T₀ = 273,15 K, S = 110,4 K (White). Przy 20 °C ν = 1,506 × 10⁻⁵ m²/s, w granicach 1 % typowych tablic właściwości |
| Odpowiednik prostokątny (Huebscher) | De = 1,30 (a·b)^0,625 / (a + b)^0,25 | Średnica okrągła o takiej samej stracie ciśnienia przy tym samym strumieniu powietrza i długości (ASHRAE, rozdział Duct Design). Przykład: 400 × 200 mm daje 305 mm. Rzeczywista prędkość w kanale prostokątnym to Q/(a·b) |
| Wymiary znormalizowane | D, a, b → ⌈x / 50⌉ × 50 mm | Średnica okrągła i oba boki prostokąta są zaokrąglane w górę do 50 mm (przy stałym jednym boku tylko bok wolny). Średnica równoważna rośnie tylko wtedy, gdy rośnie któryś bok, więc kończy na wartości równej lub większej od obliczonej, a strata ciśnienia nie przekracza zadanej. Prędkość i strata są potem przeliczane ponownie. Sprawdź listę wymiarów producenta |
| Ograniczenia kanału prostokątnego | 1 ≤ a/b ≤ 8, bok krótszy ≥ 50 mm | Powyżej 4 : 1 pojawia się ostrzeżenie (większy obwód przy tym samym polu oznacza większe opory i zużycie materiału). Powyżej 8 : 1 lub przy boku krótszym niż 50 mm kalkulator nie liczy |
Chropowatość materiałów ε
Wartości kategorii chropowatości z tabeli 1 rozdziału Duct Design w ASHRAE Handbook Fundamentals (SI) (Smooth 0,03, Medium smooth 0,05, Average 0,09, Medium rough 0,9, Rough 3,0 mm). Przykłady materiałów to te, które ta sama tabela przypisuje do danej kategorii. Ten sam materiał ma szeroki zakres wartości zależnie od rozstawu połączeń i jakości wykonania, więc inne wartości wpisz jako własną chropowatość.
| Materiał | ε (mm) | Kategoria ASHRAE |
|---|---|---|
| Blacha stalowa ocynkowana | 0.09 | Average (średni) |
| Gładki (rura ciągniona, rura PVC) | 0.03 | Smooth (gładki) |
| Stal handlowa | 0.05 | Medium smooth (średnio gładki) |
| Kanał z wełny szklanej | 0.9 | Medium rough (średnio chropowaty) |
| Kanał elastyczny (całkowicie rozciągnięty) | 3.0 | Rough (chropowaty) |
Właściwości powietrza (powietrze suche, 101,325 kPa)
| Temperatura °C | Gęstość ρ kg/m³ | Lepkość μ Pa·s | Lepkość kinematyczna ν m²/s |
|---|---|---|---|
| −20 | 1.3944 | 1.615 × 10⁻⁵ | 1.158 × 10⁻⁵ |
| 0 | 1.2923 | 1.716 × 10⁻⁵ | 1.328 × 10⁻⁵ |
| 20 | 1.2042 | 1.813 × 10⁻⁵ | 1.506 × 10⁻⁵ |
| 40 | 1.1272 | 1.907 × 10⁻⁵ | 1.692 × 10⁻⁵ |
| 60 | 1.0596 | 1.999 × 10⁻⁵ | 1.886 × 10⁻⁵ |
Dobór prędkości i jednostkowej straty ciśnienia
Kalkulator przyjmuje podział na kanały niskoprędkościowe (do 15 m/s) i wysokoprędkościowe (powyżej); granica bywa różna w różnych poradnikach. Ostrzega, gdy prędkość w kanale okrągłym lub prostokątnym przekracza 15 m/s.
Metoda stałych strat jednostkowych dobiera każdy odcinek według jednostkowej straty ciśnienia przyjętej dla kanału głównego (zwykle około 1 Pa/m, czyli 0,1 mm H₂O/m). Dla każdego odcinka zmienia się tylko strumień powietrza.
Przykład obliczeń
Strumień powietrza 10 000 m³/h, jednostkowa strata ciśnienia 1,0 Pa/m, blacha ocynkowana (ε 0,09 mm), powietrze o 20 °C: Q = 2,778 m³/s, D = 649,9 mm, V = 8,37 m/s, Re = 361 000, f = 0,0154. Po zaokrągleniu w górę: 650 mm.
Jako prostokąt 2 : 1 ten sam kanał ma 853 × 427 mm, a po zaokrągleniu obu boków w górę do 50 mm 900 × 450 mm (średnica równoważna 686 mm, rzeczywista prędkość 6,86 m/s, strata 0,77 Pa/m).
Źródła
- ASHRAE Handbook, Fundamentals (SI), rozdział Duct Design: równania Darcy'ego i Colebrooka, tabela 1 chropowatości, średnica równoważna Huebschera
- Colebrook, C. F. (1939), Turbulent flow in pipes, Journal of the Institution of Civil Engineers 11
- Huebscher, R. G. (1948), Friction equivalents for round, square and rectangular ducts, ASHVE Transactions 54
- Haaland, S. E. (1983), Simple and explicit formulas for the friction factor in turbulent pipe flow, Journal of Fluids Engineering 105 (wartość początkowa i kontrola)
- White, F. M., Viscous Fluid Flow: stałe Sutherlanda dla powietrza
Najczęściej zadawane pytania
Jak dobrać kanał na podstawie strumienia powietrza?
Metodą stałych strat jednostkowych przyjmij jednostkową stratę ciśnienia dla kanału głównego (często 1 Pa/m, czyli około 0,1 mm H₂O/m) i dobierz każdy odcinek według jego strumienia powietrza. Na przykład 10 000 m³/h przy 1 Pa/m w blasze ocynkowanej daje kanał okrągły 650 mm (8,37 m/s) albo 900 × 450 mm przy 2 : 1. Typowe strumienie podaje tabela powyżej.
Jaką prędkość w kanale przyjąć?
Kalkulator przyjmuje, że kanały do 15 m/s są niskoprędkościowe, a szybsze wysokoprędkościowe, i ostrzega powyżej 15 m/s; w innych poradnikach granice mogą się różnić. Przy stałej jednostkowej stracie ciśnienia 1 Pa/m prędkość rośnie od około 4 do 10 m/s dla strumieni od 500 do 20 000 m³/h, jak w tabeli powyżej.
Jak zamienić kanał prostokątny na okrągły?
Użyj średnicy równoważnej Huebschera, De = 1,30 (ab)^0,625 / (a + b)^0,25, która daje taką samą stratę ciśnienia przy tym samym strumieniu powietrza. Kanał 900 × 450 mm ma około 686 mm. To nie jest średnica o równym polu przekroju.
Czy 0,1 mm H₂O/m i 1 Pa/m to ta sama wartość?
Prawie. 0,1 mm H₂O/m = 0,98 Pa/m, a 1 Pa/m = 0,102 mm H₂O/m. W praktyce często traktuje się je jako tę samą wartość.
Ostatnia aktualizacja: 2026-10-12.