在實驗室和制造業(yè)的氣路系統(tǒng)設(shè)計中，設(shè)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(chǔ)知識出發(fā)，結(jié)合實際應(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(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(nèi)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(nèi)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(jù)管道壓力才能換算出質(zhì)量流量（標況流量）。
        然而在實際的管路系統(tǒng)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(chǎn)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(xiàn)為壓力損失，壓損帶來的多是負面影響，設(shè)計中應(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，需要一定的實踐積累才能準確掌控。不過工程上也有一些經(jīng)驗值可供參考，《工藝管道安裝設(shè)計手冊》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(yōu)秀的氣路設(shè)計是理論計算、工程經(jīng)驗和具體需求三者結(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)濟合理的管徑選擇。