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3. 风道通用设计规范3.1. 风道系统设计需考虑的因素 在汽车风道系统设计时，要保证将其制冷和采暖设备的出风均匀地送入车厢内。在满足该使用效果的前提下，尽可能地做到结构简单，制造方便，与车内内饰设计及附件相协调。风道系统设计时，需考虑以下因素：
1. 必须考虑车身总布置设计、内饰造型设计以及底盘设计中和风道设计相
关的情况；
2. 由于汽车车厢空间有限，空调汽车的风道压力损失问题较为严重，因此
在设计、布置风道时，应特别注意风道中的压力损失；
3. 要考虑风道各支管路之间的风量平衡，各支管路之间的空气流动的压力
损失差值不得超过15％，并要详细计算各支管路的沿程阻力损失； 4. 必须将风道的气流噪声控制在允许的范围内，因此要对风道的风速进行
控制。通常出风口风速控制在6.5～11m/s，新风入口处风速5～6m/s，主风道风速5.5～8m/s，支风道风速4～5.5m/s，过滤器风速1～1.5m/s； 5. 风道不能有大的泄漏点，以保证空调系统功能的发挥；
6. 对风道要进行隔热保温处理，以减少空气在风道输送过程中的冷、热量
损失，并防止低温风道表面结露。常用的保温材料有聚苯乙烯泡沫塑料、玻璃棉、聚氨脂泡沫塑料等，为了防止火灾，车外风道最好用泡沫石棉隔热，并用石棉布包扎；
3.2. 风道中的压力损失 由于汽车车室内部的空气流动受有限的车厢空间的限制，汽车空调风道的压力损失问题较为严重，风道压力损失是由沿程压力损失和局部压力损失两部分组成。
3.2.1. 风道沿程压力损失
风道沿程压力损失是空气沿风道管壁流动时，由空气与管壁之间的摩擦、空气分子与分子之间的摩擦而产生。
风道单位长度的沿程压力损失pm（又称比摩阻）的计算式如下：
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1?2? pm??
4Rs2式中：λ——摩擦阻力系数；
ν——风道内空气的平均速度（m/s）； RS——风道的水力半径（m）；
RS＝A/P；
A ——风道的过流横截面面积（m2）； P ——风道的周长（m）；
摩擦阻力系数λ是雷诺数Re和管壁粗糙度n的函数。若空气流动呈层流状态时（Re<2300），λ值与管壁表面粗糙度无关，只与Re有关，即
λ＝64/Re
当空气呈紊流状态时（Re＞2300），有三种状态：
⑴当层流边界层覆盖住管壁凸起高度时，为水力光滑管，此时影响λ值的只有Re，即
??0.31640.25Re
⑵当层流边界层只是覆盖住管壁一部分凸起高度，而另一部分凸起高度在边界层外时，为过渡状态，此时λ既与Re有关，又与管壁粗糙度有关。
⑶如果层流边界层很薄，管壁凸起高度完全突出在边界层外部，属于水力粗糙管，λ只与管壁表面粗糙度有关而与Re无关。
但是对于大部分风道而言，空气的流动处在紊流过渡区，λ值既与Re有关，又与管壁表面粗糙度n有关，λ值与Re和n的关系可参阅一般空调设计手册和管道设计手册中的有关图表。
风道内空气的平均速度ν对风道沿程压力损失的影响最大，如果在相同风量时，风道中风速选得过大，虽然可减小风道的尺寸，但同时也会使风道内空气流动的沿程阻力以速度的平方值增加，而且还需要配置高压风机来满足风道出口风速的要求；反之，在相同的风量条件下，把空气速度选得过小，虽然风道阻力损失减小，但同时使风道尺寸过大，造成安装不方便，风道在车厢里所占空间过多。为此，空调汽车风道的风速应控制在如表3.1所示的低速风道送风范围内：
表3.1 低速风道推荐风速 空调系统风量（m3/h） 风速（m/s） 新空气风道 主风道 分支风道 精品文档
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<800 800～8000 8000～25000
<5 7～15 12～18 6～10 8～14 2～4 4～8 10～16 4～8 风道摩擦阻力系数λ和单位长度的沿程压力损失pm也可采用如下的简化计算式计算：
①风道材料为薄钢板，风道内壁表面各凸出部分的平均高度为0.15mm时，
?0.21?0.075 ??0.0175D?；
pm????2D2?0.0105D?1.21?1.925
D——圆形风道内径或风道当量直径（m）； 适用范围：0.2m≤D≤2m； 3 m/s≤ν≤20m/s；
②风道材料为塑料板或玻璃钢，风道内壁表面各凸出部分的平均高度（绝对粗糙度）为1mm时，
?0.19?0.167 ??0.0188D?；
pm????2D2?0.0113D?1.19?1.833
D——圆形风道内径或风道当量直径（m）； 适用范围：0.2m≤D≤2m； 5 m/s≤ν≤30m/s；
要降低风道沿程压力损失，就要求风道内表面光滑平整，以降低风道表面的绝对粗糙度，从而减小摩擦阻力。
3.2.2. 风道的局部压力损失
局部压力损失是由于空气在风道中的流量、流动方向或速度骤然突变时，会在风道内发生涡流或速度的重新分布，从而使流动阻力大大增加，造成能量损失。例如当空气流过三通管、四通管等部件时，因流量改变而产生的局部阻力损失；当空气流过弯管、渐扩管、渐缩管、风门等部件时因气流速度或方向改变而产生的局部阻力损失。
不论哪类局部构件，其所引起的局部阻力损失
?pj???pj均可根据下式计算：
??22
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?——局部阻力系数，其取值根据相应的风道截面气流速度查阅有关的工程手册；
设计风道时，为了减小局部阻力，通常采取如下技术措施：
① 避免风道截面突变
风道截面突然扩大，会使部分气流因流速的变化而脱离扩管的壁面，在扩大截面处产生涡流，形成局部阻力损失。因此，在风道布置长度允许的条件下，应采用渐扩或渐缩管道，使局部阻力损失和噪音减小。一般渐扩管中心角≤14°，渐缩管中心角<40°为宜（如图3.1）。
图3.1 风道截面突变角度
② 风道应尽量减少转弯
由于空气流过弯管时，气流主流会因流向突变而脱离管壁表面，使局部区域出现真空，气流会在局部区域回旋，造成能量损失，而且产生噪音。为了减小转弯处的局部阻力系数，可以减小转弯处的曲率半径和减少弯管过渡的节数。矩形风道的弯头，除了减小曲率半径之外，还可在弯头内部设置导流板来减小局部阻力系数。
在处理竖直风管与车内纵向风管的接头时，两者截面应尽量接近，并尽可能地增大90°弯头的圆角半径，若增设导流板，风阻可明显减小（如图3.2a）。在紧靠弯头的后面气流还未稳定（如图3.2b），不宜设置出风口，如果必须设置出风口，应在弯头或风口处加导流板。
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图3.2 风道弯头
③ 处理好局部管件的形成与连接
局部管件不仅涉及局部阻力而且关系到噪音，如果处理不好局部管件的形成和连接，涡流的生成可能性大大增加。则不仅会大大增加局部阻力，而且会使局部管件成为噪声源。增设导流板和合理确定弯曲半径会改善局部管件的连接情况。（如图3.3）
图3.3 风道局部管件设计举例
④ 风道与风机连接应合理
气流在进出风机处要求均匀分布，不要有流向和流速的突然变化。气流出口的连接管应保持直管段，长度最好不小于出口边长的1.5～2.5倍，如果受空间限制，出口管必须折弯时，应在弯管中增设导流板，而且转弯的方向要顺着风
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(整理)风道设计.
