Расчет воздуховодов систем вентиляции: алгоритм, таблица, онлайн-калькулятор
Расчёт воздуховодов вентиляции является одним из этапов расчета вентиляции и заключается в определении размеров воздуховода в зависимости от расхода воздуха, который должен проходить через рассматриваемый воздуховод. Кроме того, возникают задачи по определению площади поверхности воздуховода. Рассмотрим их более подробно.
Купить запчасти для оросительных систем agritech.ru.
Содержание статьи:
- Расчёт воздуховодов онлайн
- Расчёт сечения воздуховодов
- Алгоритм расчета сечения воздуховодов
- Таблица сечений воздуховодов
- Пример расчёта воздуховода
- Эквивалентный диаметр воздуховода
- Что такое эквивалентный диаметр воздуховода
- Расчет эквивалентного диаметра воздуховодов
- Пример расчета эквивалентного диаметра воздуховодов и некоторые выводы
Расчёт воздуховодов онлайн
| Хочу такой же калькулятор себе на сайт | ||||
| Исходные данные | ||||
|---|---|---|---|---|
| Расход воздуха: | м3/ч | |||
| Максимальная скорость воздуха: | м/с | |||
| Результаты расчета | ||||
| Параметр | Сечение | Скорость | Dэкв | Потери |
| Сечение круглого воздуховода: | ||||
| Рекомендуемые сечения прямоугольных воздуховодов: | ||||
| Допустимые сечения прямоугольных воздуховодов: | ||||
| Хочу такой же калькулятор себе на сайт | ||||
| Ссылка на этот расчет: | ||||
Для расчета воздуховодов рекомендуем воспользоваться онлайн-калькулятором, расположенным выше.
Исходными данными для расчета являются расход воздуха и максимальная допустимая скорость воздуха в воздуховоде.
Преимуществом нашего калькулятора является то, что в результате расчета вы узнаете не только рекомендуемое сечение круглых и/или прямоугольных воздуховодов, но и фактическую скорость воздуха в них, эквивалентный диаметр и потери давления на 1 метр длины.
О расчете площади воздуховодов читайте в отдельной статье.
Расчёт сечения воздуховодов
Задача расчёта сечения воздуховодов вентиляции может звучать по-разному:
- расчёт воздуховодов вентиляции
- расчёт воздуха в воздуховоде
- расчёт сечения воздуховодов
- формула расчёта воздуховодов
- расчёт диаметра воздуховода
Следует понимать, что все вышеперечисленные расчёты — по сути, одна и та же задача, которая сводится к определению площади сечения воздуховода, по которому протекает расход воздуха G [м3/час].
Алгоритм расчета сечения воздуховодов
Расчет сечения воздуховодов подразумевает определение размеров воздуховодов в зависимости от расхода пропускаемого воздуха. Он выполняется в 4 этапа:
- Пересчет расхода воздуха в м3/с
- Выбор скорости воздуха в воздуховоде
- Определение площади сечения воздуховода
- Определение диаметра круглого или ширины и высоты прямоугольного воздуховода.
На первом этапе расчёта воздуховода расход воздуха G, выраженный, как правило, в м3/час, переводится в м3/с. Для этого его необходимо разделить на 3600:
- G [м3/c] = G [м3/час] / 3600
На втором этапе следует задать скорость движения воздуха в воздуховоде. Скорость следует именно задать, а не рассчитать. То есть выбрать ту скорость движения воздуха, которая представляется оптимальной.
Высокая скорость воздуха в воздуховоде позволяет использовать воздуховоды малого сечения. Однако при этом поток воздуха будет шуметь, а аэродинамическое сопротивление воздуховода сильно возрастёт.
Малая скорость воздуха в воздуховоде обеспечивает тихий режим работы системы вентиляции и малое аэродинамическое сопротивление, но делает воздуховоды очень громоздкими.
Для систем общеобменной вентиляции оптимальной скоростью воздуха в воздуховоде считается 4 м/с. Для больших воздуховодов (600×600 мм и более) скорость воздуха может быть повышена до 6 м/с. В системах дымоудаления скорость воздуха может достигать и превышать 10 м/с.
Итак, на втором этапе расчета воздуховодов задаётся скорость движения воздуха v [м/с].
На третьем этапе определяется требуемая площадь сечения воздуховода путем деления расхода воздуха на его скорость:
- S [м2] = G [м3/c] / v [м/с]
На четвёртом, заключительном, этапе под полученную площадь сечения воздуховода подбирается его диаметр или длины сторон прямоугольного сечения.
Таблица сечений воздуховодов
В помощь проектировщикам разработано несколько таблиц сечений воздуховодов, которые позволяют быстро подобрать сечение в зависимости от полученной площади.
Пример расчёта воздуховода
В качестве примера рассчитаем сечение воздуховода с расходом воздуха 1000 м
- G = 1000/3600 = 0,28 м3/c
- v = 4 м/с
- S = 0,28 / 4 = 0,07 м2
- В случае круглого воздуховода его диаметр составил бы D = корень (4·S/ π) ≈ 0,3 м = 300мм. Ближайший стандартный диаметр воздуховода — 315 мм.
В случае прямоугольного воздуховода необходимо подобрать такие А и В, чтобы их произведение было равно примерно 0,07. При этом рекомендуется, чтобы А и В не отличались друг от друга более чем в три раза, то есть воздуховод 700×100 — не лучший вариант. Более хорошие варианты: 300×250, 350×200.
Эквивалентный диаметр воздуховода
При сравнении круглых и прямоугольных воздуховодов разного сечения с точки зрения аэродинамики прибегают к понятию эквивалентного диаметра воздуховода.
С его помощью можно определить, какой из двух вариантов сечений является предпочтительным.
Что такое эквивалентный диаметр воздуховода
Эквивалентный диаметр прямоугольного воздуховода — это диаметр воображаемого круглого воздуховода, в котором потеря давления на трение была бы равна потере давления на трение в исходном прямоугольном воздуховоде при одинаковой длине обоих воздуховодов.
В книгах и учебниках В. Н. Богословского такой диаметр называется «Эквивалентный по скорости диаметр», в литературе П. Н. Каменева — «Равновеликий диаметр по потерям на трение».
Расчет эквивалентного диаметра воздуховодов
Эквивалентный диаметр прямоугольного воздуховода вычисляется по формуле:
- Dэкв_пр = 2·А·В / (А+В), где А и В — ширина и высота прямоугольного воздуховода.
Например, эквивалентный диаметр воздуховода 500×300 равен 2·500·300 / (500+300) = 375 мм.
Эквивалентный диаметр квадратного воздуховода равен стороне квадрата:
- Dэкв_кв = 2·А·А / (А+А) = А.
И этот факт весьма интересен, ведь обычно чем больше площадь сечения воздуховода, тем ниже его сопротивление. Однако круглая форма сечения воздуховода имеет наилучшие аэродинамические показатели. Именно поэтому сопротивление квадратного и круглого воздуховодов равны, хотя площадь сечния квадратного воздуховода на 27% больше площади сечения круглого воздуховода.
В общем случае формула для эквивалентного диаметра воздуховода выглядит следующим образом:
- Dэкв = 4·S / П, где S и П — соответственно, площадь и периметр воздуховода.
Используя эту формулу можно подтвердить правильность вышеприведённых формул для прямоугольного и квадратного воздуховодов, а также убедиться в том, что эквивалентный диаметр круглого воздуховода равен диаметру этого воздуховода:
-
Dкругл = 4·π·R2 / 2·π·R = 2R = D.
Кроме того, для расчета может помочь таблица эквивалентного диаметра воздуховодов
Пример расчета эквивалентного диаметра воздуховодов и некоторые выводы
В качестве примера определим эквивалентный диаметр воздуховода 600×300:
Dэкв_600_300 = 2·600·300 / (600+300) = 400 мм.
Интересно отметить, что площадь сечения круглого воздуховодам диаметром 400 мм составляет 0,126 м2, а площадь сечения воздуховода 600×300 составляет 0,18 м2, что на 42% больше. Расход стали на 1 метр круглого воздуховода сечением 400 мм составляет 1,25 м2, а на 1 метр воздуховода сечением 600×300 — 1,8 м2, что на 44% больше.
Таким образом, любой аналогичный круглому прямоугольный воздуховод значительно проигрывает ему как в компактности, так и в металлоемкости.
Рассмотрим ещё один пример — определим эквивалентный диаметр воздуховода 500×100 мм:
Dэкв_500_100 = 2·500·100 / (500+100) = 167 мм.
Здесь разница в площади сечения и в металлоемкости достигает 2,5 раз. Таким образом, формула эквивалентного диаметра для прямоугольного воздуховода объясняет тот факт, что чем больше «расплющен» воздуховод (чем больше разница между значениями А и В), тем менее эффективен этот воздуховод с аэродинамической точки зрения.
Это одна из причин, по которой в вентиляционной технике не рекомендуется применять воздуховоды, в сечении которых одна сторона превышает другую более чем в три раза.
Выбор воздуховода и расчет диаметра
Промышленная вентиляция проектируется с учетом нескольких фактов, на все существенное влияние оказывает сечение воздухопроводов.
- Кратность обмена воздуха. Во время расчетов принимаются во внимание особенности технологии, химический состав выделяемых вредных соединений, и габариты помещения.
- Шумность. Системы вентиляции не должны ухудшать условия труда по параметру шумности. Сечение и толщина подбирается таким образом, чтобы минимизировать шум воздушных потоков.
- Эффективность общей системы вентиляции. К одному магистральному воздухопроводу могут присоединяться несколько помещений. В каждом из них должны выдерживаться свои параметры вентиляции, а это во многом зависит от правильности выбора диаметров. Они выбираются с таким расчетом, чтобы размеры и возможности одного общего вентилятора могли обеспечивать регламентируемые режимы системы.
- Экономичность. Чем меньше размеры потерь энергии в воздуховодах, тем ниже потребление электрической энергии. Одновременно нужно принимать во внимание стоимость оборудования, выбирать экономически обоснованные габариты элементов.
Эффективная и экономичная система вентиляции требует сложных предварительных расчетов, заниматься этим могут только специалисты с высшим образованием. В настоящее время для промышленной вентиляции чаще всего используются пластиковые воздуховоды, они отвечают всем современным требованиям, дают возможность уменьшить не только габариты и себестоимость вентиляционной системы, но и затраты на ее обслуживание.
Пластиковая промышленная вентиляция
Расчет диаметра воздухопровода
Для расчетов габаритов нужно иметь исходные данные: максимально допустимую скорость движения воздушного потока и объем пропускаемого воздуха в единицу времени. Эти данные берутся из технических характеристик вентиляционной системы. Скорость движения воздуха оказывает влияние на шумность системы, а она строго контролируется санитарными государственными организациями. Объем пропускаемого воздуха должен отвечать параметрам вентиляторов и требуемой кратности обмена. Расчетная площадь воздухопровода определяется по формуле Sс = L × 2,778 / V, где:
Sс – площадь сечения воздуховода в квадратных сантиметрах; L – максимальная подача (расход) воздуха в м3/час;
V – расчетная рабочая скорость воздушного потока в метрах за секунду без пиковых значений;
2,778 – коэффициент для перевода различных метрических чисел к значениям диаметра в квадратных сантиметрах.
Проектировщики вентиляционных систем учитывают следующие важные зависимости:
- При необходимости подачи одинакового объема воздуха уменьшение диаметра воздухопроводов приводит к возрастанию скорости воздушного потока. Такое явление имеет три негативных последствия. Первое – увеличение скорости движения воздуха увеличивает шумность, а этот параметр контролируются санитарными нормами и не может превышать допустимых значений. Второе – чем выше скорость движения воздуха, тем выше потери энергии, тем мощнее нужны вентиляторы для обеспечения заданных режимов функционирования системы, тем больше их размеры. Третье – небольшие габариты воздухопроводов не в состоянии правильно распределять потоки между различными помещениями.
Такое явление имеет три негативных последствия. Первое – увеличение скорости движения воздуха увеличивает шумность, а этот параметр контролируются санитарными нормами и не может превышать допустимых значений. Второе – чем выше скорость движения воздуха, тем выше потери энергии, тем мощнее нужны вентиляторы для обеспечения заданных режимов функционирования системы, тем больше их размеры. Третье – небольшие габариты воздухопроводов не в состоянии правильно распределять потоки между различными помещениями.Зависимость скорости воздуха от диаметра воздухопровода
- Неоправданное увеличение диаметров воздуховодов повышает цену вентиляционной системы, создает сложности во время монтажных работ. Большие размеры оказывают негативное влияние на стоимость обслуживания системы и себестоимость изготавливаемой продукции.
Чем меньше диаметр воздухопровода, тем быстрее скорость движения воздуха. А это не только повышает шумность и вибрацию, но и увеличивает показатели сопротивления воздушного потока.
Соответственно, для обеспечения необходимой расчетной кратности обмена требуется устанавливать мощные вентиляторы, что увеличивает их размеры и экономически невыгодно при современных ценах на электрическую энергию.
При увеличении диаметров вышеописанные проблемы исчезают, но появляются новые – сложность монтажа и высокая стоимость габаритного оборудования, включая различную запорную и регулирующую арматуру. Кроме того, воздуховоды большого диаметра требуют много свободного места для установки, под них приходится проделывать отверстия в капитальных стенах и перегородках. Еще одна проблема – если они используются для обогрева помещений, то большие размеры воздуховода требуют увеличенных затрат на мероприятия по теплозащите, из-за чего дополнительно возрастает сметная стоимость системы.
В упрощенных вариантах расчетов принимается во внимание, что оптимальная скорость воздушных потоков должна быть в пределах 12–15 м/с, за счет этого удается несколько уменьшить их диаметр и толщину.
В связи с тем, что магистральные воздуховоды в большинстве случаев прокладываются в специальных технических каналах, уровнем шумности можно пренебрегать. В ответвлениях, заходящих непосредственно в помещения, скорость воздуха уменьшается до 5–6 м/с, за счет чего уменьшается шумность. Объем воздуха берется из таблиц СаНиПина для каждого помещения в зависимости от его назначения габаритов.
Проблемы возникают с магистральными воздуховодами значительной протяженности на больших предприятиях или в системах с множеством ответвлений. К примеру, при нормируемом расходе воздуха 35000 м3/ч и скорости воздушного потока 8 м/с диаметр воздухопровода должен быть не менее 1,5 м толщиной более двух миллиметров, при увеличении скорости воздушного потока до 13 м/с габариты воздуховодов уменьшаются до 1 м.
Таблица потери давления
Потери давления
Диаметр ответвлений воздухопроводов рассчитывается с учетом требований к каждому помещению. Допускается использовать для них одинаковые размеры, а для изменения параметров воздуха устанавливать различные регулируемые дроссельные заслонки.
Такие варианты вентиляционных систем позволяют в автоматическом режиме изменять показатели работы с учетом фактической ситуации. В помещениях не должно быть сквозняков, вызванных работой вентиляции. Создание благоприятного микроклимата достигается за счет правильного выбора места монтажа вентиляционных решеток и их линейных размеров.
Сами системы рассчитываются методом постоянных скоростей и методом потери давления. Исходя из этих данных, подбираются размеры, тип и мощность вентиляторов, рассчитывается их количество, планируются места установки, определяются размеры воздуховода.
Если вас интересует стоимость изготовления продукции, отправьте нам техническое задание на почту info@plast‑product.ru или позвоните по телефону 8 800 555‑17‑56
Эквивалентный диаметр — прямоугольные и круглые воздуховоды ОВиКВ
Эквивалентный диаметр — это диаметр круглого воздуховода или трубы, который дает такую же потерю давления, как и эквивалентный прямоугольный воздуховод или труба.
Приведенную ниже таблицу можно использовать для сравнения эквивалентных диаметров прямоугольных и круглых воздуховодов. Таблица основана на формуле потерь на трение в воздуховодах.
Прямоугольные размеры и объем воздушного потока адаптированы к методу равных потерь на трение для определения размеров систем вентиляционных каналов.
В приведенной ниже таблице указан максимальный расход воздуха в воздуховодах с низкими и средними потерями давления.
- максимальное трение < 0,1–0,2 дюйма водяного столба/100 футов
- скорость воздуха < 1500–2000 фут/мин (8–10 м/с)
| Расход воздуха — q — (кубических футов в минуту, куб. футов/мин) (м 3 /с) | Размер воздуховода (дюймы) (мм) x (мм) | Эквивалентный диаметр Размеры круглых воздуховодов — D E — (дюймы) (Mm) — .  — v — (ft/min) (m/s) | Friction Loss (inH 2 O / 100 ft duct) (Pa/100m) | ||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| () | х () х () | () | () | () | |||||||||||||||
| 80 (0.04) | 3 x 7 4 x 5 | 4.9 4.9 | 611 (3.1) | 0.15 | |||||||||||||||
| 100 (0.045) | 4 x 6 | 5.33 | 646 (3.28) | 0.16 | |||||||||||||||
| 120 (0.05) | 4 x 7 5 x 6 | 5.7 6.0 | 670 (3,57) | 0.15 | |||||||||||||||
| 140 (0.063) | 4 x 8 | 6.09 | 691 (3.5) | 0.15 | |||||||||||||||
| 150 (0.068) | 3.5 x 10 | 6.26 | 702 (3.6) | 0.15 | |||||||||||||||
| 160 (0.  07) | 4 x 9 5 x 7 6 x 6 | 6.4 6.4 6.6 | 710 (3.6) | 0.15 | |||||||||||||||
| 180 (0,08) | 4 x 10 | 6.74 | 726 (3,69) | 0,15 | |||||||||||||||
| 200 (0,09) | 6 x 7 | 7,1183 | 6 x 7 | 7,1183 | 6 x 7 | 7,1183 | 6 x 7 | 7,1183 | 6 x 7 | 7,1183 | 6 x 7 | 7,1183 | 6 x 7 | 7,10083 | . (0.12) | 4 x 12 | 7.31 | 790 (4.01) | 0.15 |
| 250 (0.11) | 6 x 8 | 7.55 | 803 (4.08) | 0.15 | |||||||||||||||
| 270 (0.1) | 4 x 14 | 7.81 | 811 (4.12) | 0.15 | |||||||||||||||
| 300 (0.14) | 5 x 12 6 x 10 7 x 8 | 8. 3 8.4 8.2 | 804 (4.1) | 0.14 | |||||||||||||||
| 400 (0.18) | 7 x 10 8 x 9 | 9.1 9.3 | 884 (4.5) | 0.15 | |||||||||||||||
480 | 8 x 10 9 x | 9,8 9,8 | 923 (4,7) | 0,15 | |||||||||||||||
| 600 (0,27) | |||||||||||||||||||
| 600 (0,27) | |||||||||||||||||||
| (0,27) | |||||||||||||||||||
| (0,27) | |||||||||||||||||||
| (0,27). 909 (4.9) | 0.14 | ||||||||||||||||||
| 750 (0.34) | 8 x 14 9 x 12 10 x 11 | 11.5 11.3 11.5 | 1047 (5.3) | 0.15 | |||||||||||||||
| 800 (0,36) | 8 x 15 10 x 12 | 11.8 12.0 | 1048 (5.3) | 0.15 | |||||||||||||||
| 1000 (0.45) | 10 x 14 12 x 12 | 12. 9 13.1 | 1104 (5.6) | 0.15 | |||||||||||||||
| 1300 (0.59) | 12 x 14 | 14.1 | 1189 (6.0) | 0.15 | |||||||||||||||
| 1400 (0.63) | 12 x 15 | 14,6 | 1197 (6.1) | 0.15 | |||||||||||||||
| 1700 (0.77) | 10 x 22 14 x 15 | 15.9 15.8 | 1231 (6.3) | 0.14 | |||||||||||||||
| 1900 ( 0.86) | 12 x 19 14 x 16 | 16.4 16.4 | 1295 (6.6) | 0.15 | |||||||||||||||
| 2000 (0.9) | 10 x 25 12 x 20 15 x 16 | 16,9 16,8 16,9 | 1291 (6,6) | 0,14 | |||||||||||||||
| 2500 (1,13) | 14 x 20 15 x 18 | 18.2 17, | . (1.26) | 12 x 26 16 x 20 | 19. 0 19.5 | 1428 (7.3) | 0.15 | ||||||||||||
| 3300 (1.49) | 12 x 30 14 x 25 | 20.2 20,2 | 1480 (7.5) | 0.15 | |||||||||||||||
| 3800 (1.71) | 12 x 34 15 x 25 | 21.4 21.0 | 1525 (7.8) | 0.15 | |||||||||||||||
| 4100 (1.84 ) | 12 x 36 16 x 25 20 x 20 | 21.9 21.7 21.9 | 1565 (8.0) | 0.15 | |||||||||||||||
| 5400 (2.43) | 12 x 45 16 x 30 20 х 24 | 24,1 23.7 23.9 | 1699 (8.6) | 0.15 | |||||||||||||||
| 6200 (2.79) | 16 x 36 18 x 30 23 x 25 | 24.7 25.2 26.2 | 1719 (8.7) | 0.15 | |||||||||||||||
| 7200 (3.24) | 16 x 40 20 x 32 25 x 25 | 27. 0 27.5 27.3 | 1816 (9.2) | 0.15 | |||||||||||||||
| 8400 (3.78 ) | 20 x 35 25 x 28 | 28.6 28.9 | 1879 (9.5) | 0.15 | |||||||||||||||
| 10300 (4.64) | 16 x 55 20 x 43 25 x 38 | 31.0 31.5 33.5 | 1964 (10.0) | 0.15 | |||||||||||||||
| 13000 (5.85) | 20 x 50 30 x 32 | 33.7 33.9 | 2098 (10.7) | 0.15 | |||||||||||||||
| 13500 (6.08) | 20 x 55 30 x 35 | 35.2 35.4 | 2002 (10.2) | 0.13 | |||||||||||||||
| 15000 (6.75) | 25 x 48 30 x 40 | 37.4 37.8 | 1969 (10) | 0.12 | |||||||||||||||
| 17000 (7.65) | 32 x 40 | 39.1 | 2044 (10.4) | 0. 12 | |||||||||||||||
| 19000 (8.55) | 32 x 45 35 х 40 | 41.3 40.9 | 2039 (10.4) | 0.11 |
- 1 in = 25.4 mm
- 1 inH 2 O / 100 ft = 84 mmH 2 O /100 m
Внимание! — из-за большей окружности и большей площади трения по отношению к объему воздуха — воздуховод круглого сечения всегда более эффективен, чем воздуховод прямоугольного сечения.
- Сделать ярлык для этого калькулятора на главном экране?
Пример — воздушный поток в прямоугольном и круглом воздуховоде
2000 куб. футов в минуту (0,94 м 3 /с) воздуха проходит через прямоугольный воздуховод 10 x 12 дюймов .
Потери на трение в соответствии с приведенной выше таблицей составляют 0,81 дюйма водяного столба на 100 футов воздуховода (примерно 6,6 Па/м).
Скорость в прямоугольном воздуховоде
v = (2000 куб. футов/мин) / (((10 дюймов) (1/12 фут/дюйм) ((12 дюймов)(1/12 фут/дюйм)))
= 2400 фут/мин (12,2 м/с)
Скорость в эквивалентном 12-дюймовом круглом воздуховоде согласно таблице выше составляет 2589 фут/мин (13,2 м/с) .
SCIRP Открытый доступ
Издательство научных исследований
Журналы от A до Z
Журналы по темам
- Биомедицинские и биологические науки.
- Бизнес и экономика
- Химия и материаловедение.
- Информатика. и общ.
- Науки о Земле и окружающей среде.
- Машиностроение
- Медицина и здравоохранение
- Физика и математика
- Социальные науки. и гуманитарные науки
Журналы по тематике
- Биомедицина и науки о жизни
- Бизнес и экономика
- Химия и материаловедение
- Информатика и связь
- Науки о Земле и окружающей среде
- Машиностроение
- Медицина и здравоохранение
- Физика и математика
- Социальные и гуманитарные науки
Публикация у нас
- Подача статьи
- Информация для авторов
- Ресурсы для экспертной оценки
- Открытые специальные выпуски
- Заявление об открытом доступе
- Часто задаваемые вопросы
Публикуйте у нас
- Представление статьи
- Информация для авторов
- Ресурсы для экспертной оценки
- Открытые специальные выпуски
- Заявление об открытом доступе
- Часто задаваемые вопросы
Подпишитесь на SCIRP
Свяжитесь с нами
клиент@scirp. org | |
| +86 18163351462 (WhatsApp) | |
| 1655362766 | |
| Публикация бумаги WeChat |
| Недавно опубликованные статьи |
| Недавно опубликованные статьи |
Подпишитесь на SCIRP
Свяжитесь с нами
клиент@scirp. |