在實(shí)驗(yàn)室和制造業(yè)的氣路系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)師們常常面臨一個(gè)問題：這條氣路的管徑到底選多大？這涉及到復(fù)雜的計(jì)算，但是流體力學(xué)本就是實(shí)驗(yàn)得來的，今天我們不講過于復(fù)雜的計(jì)算，從基礎(chǔ)知識出發(fā)，結(jié)合實(shí)際應(yīng)用場景，解析影響管路氣體流量的關(guān)鍵因素。
先來看流量是怎么計(jì)算的。以圓管為例：
（實(shí)際上基本都是圓管）
圓柱的體積=底面積×高，相應(yīng)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(kuò)大2倍，流量將增至4倍；若流速提高2倍，流量也會(huì)翻倍。
我們來舉例計(jì)算一下內(nèi)徑10mm，流速10m/s時(shí)，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(nèi)徑是20mm，那么流量就會(huì)變成47.1×4=188.4L/min。
這里的流量指的是體積流量，需要根據(jù)管道壓力才能換算出質(zhì)量流量（標(biāo)況流量）。
        然而在實(shí)際的管路系統(tǒng)中并不能簡單地進(jìn)行上述計(jì)算，氣體黏度、管壁粗糙度和長度、各種管閥件，都會(huì)對氣體流動(dòng)產(chǎn)生很大影響。如黏度越大，氣體流動(dòng)阻力就越大；管子越長，阻力就越大；一個(gè)90度標(biāo)準(zhǔn)彎頭的阻力相當(dāng)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(xiàn)為壓力損失，壓損帶來的多是負(fù)面影響，設(shè)計(jì)中應(yīng)該盡可能減小壓損。
對于管徑與流速的關(guān)系、管閥件與壓損的關(guān)系，需要一定的實(shí)踐積累才能準(zhǔn)確掌控。不過工程上也有一些經(jīng)驗(yàn)值可供參考，《工藝管道安裝設(shè)計(jì)手冊》給出了管道內(nèi)空氣在不同壓力下的流速推薦值： 

        上述流速是給足了設(shè)計(jì)余量的，屬于非常安全的流速范圍，主管路可直接參考這個(gè)值，分支管路可以適當(dāng)提高流速。
優(yōu)秀的氣路設(shè)計(jì)是理論計(jì)算、工程經(jīng)驗(yàn)和具體需求三者結(jié)合的產(chǎn)物，在確保安全、穩(wěn)定和高效的前提下，才能做出經(jīng)濟(jì)合理的管徑選擇。