Сопротивление сети воздуховодов расчет: Расчет потери давления в воздуховодах в системе вентиляции и кондиционирования

Содержание

Расчет потери давления в воздуховодах в системе вентиляции и кондиционирования

Когда известны параметры воздуховодов (их длина, сечение, коэффициент трения воздуха о поверхность), можно рассчитать потери давления в системе при проектируемом расходе воздуха.

Общие потери давления (в кг/кв.м.) рассчитываются по формуле:

P = R*l + z,

где R — потери давления на трение в расчете на 1 погонный метр воздуховода, l — длина воздуховода в метрах, z — потери давления на местные сопротивления (при переменном сечении).

1. Потери на трение:

В круглом воздуховоде потери давления на трение P тр считаются так:

Pтр = (x*l/d) * (v*v*y)/2g,

где x — коэффициент сопротивления трения, l — длина воздуховода в метрах, d — диаметр воздуховода в метрах, v — скорость течения воздуха в м/с, y — плотность воздуха в кг/куб.м., g — ускорение свободного падения (9,8 м/с2).

  • Замечание: Если воздуховод имеет не круглое, а прямоугольное сечение, в формулу надо подставлять эквивалентный диаметр, который для воздуховода со сторонами А и В равен: dэкв = 2АВ/(А + В)

2. Потери на местные сопротивления:

Потери давления на местные сопротивления считаются по формуле:

z = Q* (v*v*y)/2g,

где Q — сумма коэффициентов местных сопротивлений на участке воздуховода, для которого производят расчет, v — скорость течения воздуха в м/с, y — плотность воздуха в кг/куб.м., g — ускорение свободного падения (9,8 м/с2). Значения Q содержатся в табличном виде.

Метод допустимых скоростей

При расчете сети воздуховодов по методу допустимых скоростей за исходные данные принимают оптимальную скорость воздуха (см. таблицу). Затем считают нужное сечение воздуховода и потери давления в нем.

Порядок действий при аэродинамическом расчете воздуховодов по методу допустимых скоростей:

  • Начертить схему воздухораспределительной системы. Для каждого участка воздуховода указать длину и количество воздуха, проходящего за 1 час.
  • Расчет начинаем с самых дальних от вентилятора и самых нагруженных участков.
  • Зная оптимальную скорость воздуха для данного помещения и объем воздуха, проходящего через воздуховод за 1 час, определим подходящий диаметр (или сечение) воздуховода.
  • Вычисляем потери давления на трение P тр.
  • По табличным данным определяем сумму местных сопротивлений Q и рассчитываем потери давления на местные сопротивления z.
  • Располагаемое давление для следующих ветвлений воздухораспределительной сети определяется как сумма потерь давления на участках, расположенных до данного ветвления.

В процессе расчета нужно последовательно увязать все ветви сети, приравняв сопротивление каждой ветви к сопротивлению самой нагруженной ветви. Это делают с помощью диафрагм. Их устанавливают на слабо нагруженные участки воздуховодов, повышая сопротивление.

Таблица максимальной скорости воздуха в зависимости от требований к воздуховоду

 

Назначение

Основное требование

Бесшумность

Мин. потери напора

Магистральные каналы

Главные каналы

Ответвления

Приток

Вытяжка

Приток

Вытяжка

Жилые помещения

3

5

4

3

3

Гостиницы

5

7.5

6.5

6

5

Учреждения

6

8

6.5

6

5

Рестораны

7

9

7

7

6

Магазины

8

9

7

7

6

Примечание: скорость воздушного потока в таблице дана в метрах в секунду

Метод постоянной потери напора

Данный метод предполагает постоянную потерю напора на 1 погонный метр воздуховода. На основе этого определяются размеры сети воздуховодов. Метод постоянной потери напора достаточно прост и применяется на стадии технико-экономического обоснования систем вентиляции:

  • В зависимости от назначения помещения по таблице допустимых скоростей воздуха выбирают скорость на магистральном участке воздуховода.
  • По определенной в п.1 скорости и на основании проектного расхода воздуха находят начальную потерю напора (на 1 м длины воздуховода). Для этого служит нижеприведенная диаграмма.
  • Определяют самую нагруженную ветвь, и ее длину принимают за эквивалентную длину воздухораспределительной системы. Чаще всего это расстояние до самого дальнего диффузора.
  • Умножают эквивалентную длину системы на потерю напора из п.2. К полученному значению прибавляют потерю напора на диффузорах.

Теперь по приведенной ниже диаграмме определяют диаметр начального воздуховода, идущего от вентилятора, а затем диаметры остальных участков сети по соответствующим расходам воздуха. При этом принимают постоянной начальную потерю напора.

Диаграмма определения потерь напора и диаметра воздуховодов

Расчет воздуховодов, площади сечения, сопротивления сети, мощности калориферов

Расчет воздуховодов или проектирование систем вентиляции


В создании оптимального микроклимата помещений наиболее важную роль играет вентиляция. Именно она в значительной степени обеспечивает уют и гарантирует здоровье находящихся в помещении людей. Созданная система вентиляции позволяет избавиться от множества проблем, возникающих в закрытом помещении: от загрязнения воздуха парами, вредными газами, пылью органического и неорганического происхождения, избыточным теплом. Однако предпосылки хорошей работы вентиляции и качественного воздухообмена закладываются задолго до сдачи объекта в эксплуатацию, а точнее, на стадии создания проекта вентиляции. Производительность систем вентиляции зависит от размеров воздуховодов, мощности вентиляторов, скорости движения воздуха и других параметров будущей магистрали. Для проектирования системы вентиляции необходимо осуществить большое количество инженерных расчетов, которые учтут не только площадь помещения, высоту его перекрытий, но и множество других нюансов.

Расчет площади сечения воздуховодов

После того, как вы определили производительность вентиляции, можно переходить к расчету размеров (площади сечения) воздуховодов.

Расчет площади воздуховодов определяется по данным о необходимом потоке, подаваемом в помещение и по максимально допустимой скорости потока воздуха в канале. Если допустимая скорость потока будет выше нормы, то это приведет к потере давления на местные сопротивления, а также по длине, что повлечет за собой увеличение затрат электроэнергии. Также правильный расчет площади сечения воздуховодов необходим для того, чтобы уровень аэродинамического шума и вибрация не превышали норму.

При расчете нужно учитывать, что если вы выберете большую площадь сечения воздуховода, то скорость воздушного потока снизится, что положительно повлияет и на снижение аэродинамического шума, а также на затраты по электроэнергии. Но нужно знать, что в этом случае стоимость самого воздуховода будет выше. Однако использовать «тихие» низкоскоростные воздуховоды большого сечения не всегда возможно, так как их сложно разместить в запотолочном пространстве. Уменьшить высоту запотолочного пространства позволяет применение прямоугольных воздуховодов, которые при одинаковой площади сечения имеют меньшую высоту, чем круглые (например, круглый воздуховод диаметром 160 мм имеет такую же площадь сечения, как и прямоугольный размером 200×100 мм). В то же время монтировать сеть из круглых гибких воздуховодов проще и быстрее.

Поэтому при выборе воздуховодов обычно подбирают вариант, наиболее подходящий и по удобству монтажа, и по экономической целесообразности.

Площадь сечения воздуховода определяется по формуле:

Sс = L * 2,778 / V, где

 — расчетная площадь сечения воздуховода, см²;

L — расход воздуха через воздуховод, м³/ч;

V — скорость воздуха в воздуховоде, м/с;

2,778 — коэффициент для согласования различных размерностей (часы и секунды, метры и сантиметры).

Итоговый результат мы получаем в квадратных сантиметрах, поскольку в таких единицах измерения он более удобен для восприятия.

Фактическая площадь сечения воздуховода определяется по формуле:

S = π * D² / 400 — для круглых воздуховодов,

S = A * B / 100 — для прямоугольных воздуховодов, где

S — фактическая площадь сечения воздуховода, см²;

D — диаметр круглого воздуховода, мм;

A и B — ширина и высота прямоугольного воздуховода, мм.

Расчет сопротивления сети воздуховодов

После того как вы рассчитали площадь сечения воздуховодов, необходимо определить потери давления в вентиляционной сети (сопротивление водоотводной сети). При проектировании сети необходимо учесть потери давления в вентиляционном оборудовании. Когда воздух движется по воздуховодной магистрали, он испытывает сопротивление. Для того чтобы преодолеть это сопротивление, вентилятор должен создавать определенное давление, которое измеряется в Паскалях (Па). Для выбора приточной установки нам необходимо рассчитать это сопротивление сети.

Для расчета сопротивления участка сети используется формула:

P=R*L+Ei*V2*Y/2

Где R — удельные потери давления на трение на участках сети

L — длина участка воздуховода (8 м)

Еi — сумма коэффициентов местных потерь на участке воздуховода

V — скорость воздуха на участке воздуховода, (2,8 м/с)

Y — плотность воздуха (принимаем 1,2 кг/м3).

Значения R определяются по справочнику (R — по значению диаметра воздуховода на участке d=560 мм и V=3 м/с). Еi — в зависимости от типа местного сопротивления.

В качестве примера, результаты расчета воздуховода и сопротивления сети приведены в таблице:

Где М=V2 *Y/2, W=M*Ei

Pmax=P1+P3+P5+P7=74,334 Па.

Таким образом, потери давления в вентиляционной сети составляют Р=74,334 Па

Расчет мощности калорифера воздуховодов

После того как вы определили сопротивление сети, следует рассчитать требуемую мощность калорифера.

Для этого необходимо учитывать желаемую температуру воздуха на выходе и минимальную температуру наружного воздуха.

Температура воздуха, поступающего в помещение, должна быть выше 18°С. Минимальная температура наружного воздуха зависит от конкретных климатических условий. Например в Московской области она составляет примерно —26°С в зимний период. Таким образом, включенный на полную мощность калорифер должен иметь потенциал для нагрева воздуха на 44°С. Для квартирного помещения расчетная мощность калорифера, как правило, варьируется от 1 до 5 кВт, а для офисов этот показатель составляет 5–50 кВт.

Для более точного расчета используйте следующую формулу:

P = ΔT * L * Cv / 1000, где

Р — мощность калорифера, кВт;

ΔT — разность температур воздуха на выходе и входе калорифера,°С.

Для Москвы ΔT=44°С, для других регионов — определяется по СНиП;

L — производительность вентиляции, м³/ч.

Cv — объемная теплоемкость воздуха, равная 0,336 Вт·ч/м³/°С. Этот параметр зависит от давления, влажности и температуры воздуха, но в расчетах мы этим пренебрегаем.

Для получения более подробной информации, расчета площади, стоимости и заказа воздуховодов обращайтесь в нашу компанию.

Источник

Что такое потеря давления? — официальный сайт VENTS

Сопротивление прохождению воздуха в вентиляционной системе, в основном, определяется скоростью движения воздуха в этой системе. С увеличением скорости возрастает и сопротивление. Это явление называется потерей давления. Статическое давление, создаваемое вентилятором, обуславливает движение воздуха в вентиляционной системе, имеющей определенное сопротивление. Чем выше сопротивление такой системы, тем меньше расход воздуха, перемещаемый вентилятором. Расчет потерь на трение для воздуха в воздуховодах, а также сопротивление сетевого оборудования (фильтр, шумоглушитель, нагреватель, клапан и др.) может быть произведен с помощью соответствующих таблиц и диаграмм, указанных в каталоге. Общее падение давления можно рассчитать, просуммировав показатели сопротивления всех элементов вентиляционной системы.

Рекомендуемая скорость движения воздуха в воздуховодах:

Тип Скоросто воздуха, м/с
Магистральные воздуховоды 6,0 — 8,0
Боковые ответвления 4,0 — 5,0
Распределительные воздуховоды 1,5 — 2,0
Приточные решетки у потолка 1,0 – 3,0
Вытяжные решетки 1,5 – 3,0

Определение скорости движения воздуха в воздуховодах:

V= L / (3600*F) (м/сек)

где L – расход воздуха, м3/ч;
F – площадь сечения канала, м2.

Рекомендация 1.
Потеря давления в системе воздуховодов может быть снижена за счет увеличения сечения воздуховодов, обеспечивающих относительно одинаковую скорость воздуха во всей системе. На изображении мы видим, как можно обеспечить относительно одинаковую скорость воздуха в сети воздуховодов при минимальной потере давления.

Рекомендация 2.
В системах с большой протяженностью воздуховодов и большим количеством вентиляционных решеток целесообразно размещать вентилятор в середине вентиляционной системы. Такое решение обладает несколькими преимуществами. С одной стороны, снижаются потери давления, а с другой стороны, можно использовать воздуховоды меньшего сечения.

Пример расчета вентиляционной системы:
Расчет необходимо начать с составления эскиза системы с указанием мест расположения воздуховодов, вентиляционных решеток, вентиляторов, а также длин участков воздуховодов между тройниками, затем определить расход воздуха на каждом участке сети.

Выясним потери давления для участков 1-6, воспользовавшись графиком потери давления в круглых воздуховодах, определим необходимые диаметры воздуховодов и потерю давления в них при условии, что необходимо обеспечить допустимую скорость движения воздуха.

Участок 1: расход воздуха будет составлять 220 м3/ч. Принимаем диаметр воздуховода равным 200 мм, скорость – 1,95 м/с, потеря давления составит 0,2 Па/м х 15 м = 3 Па (см. диаграмму определение потерь давления в воздуховодах).

Участок 2: повторим те же расчеты, не забыв, что расход воздуха через этот участок уже будет составлять 220+350=570 м3/ч. Принимаем диаметр воздуховода равным 250 мм, скорость – 3,23 м/с. Потеря давления составит 0,9 Па/м х 20 м = 18 Па.

Участок 3: расход воздуха через этот участок будет составлять 1070 м3/ч.
Принимаем диаметр воздуховода равным 315 мм, скорость 3,82 м/с. Потеря давления составит 1,1 Па/м х 20= 22 Па.

Участок 4: расход воздуха через этот участок будет составлять 1570 м3/ч. Принимаем диаметр воздуховода равным 315 мм, скорость – 5,6 м/с. Потеря давления составит 2,3 Па х 20 = 46 Па.

Участок 5: расход воздуха через этот участок будет составлять 1570 м3/ч. Принимаем диаметр воздуховода равным 315 мм, скорость 5,6 м/с. Потеря давления составит 2,3 Па/м х 1= 2,3 Па.

Участок 6: расход воздуха через этот участок будет составлять 1570 м3/ч. Принимаем диаметр воздуховода равным 315 мм, скорость 5,6 м/с. Потеря давления составит 2,3 Па х 10 = 23 Па. Суммарная потеря давления в воздуховодах будет составлять 114,3 Па.

Когда расчет последнего участка завершен, необходимо определить потери давления в сетевых элементах: в шумоглушителе СР 315/900 (16 Па) и в обратном клапане КОМ 315 (22 Па). Также определим потерю давления в отводах к решеткам (сопротивление 4-х отводов в сумме будут составлять 8 Па).

Определение потерь давления на изгибах воздуховодов

График позволяет определить потери давления в отводе, исходя из величины угла изгиба, диаметра и расхода воздуха.

Пример. Определим потерю давления для отвода 90° диаметром 250 мм при расходе воздуха 500 м3/ч. Для этого найдем пересечение вертикальной линии, соответствующей нашему расходу воздуха, с наклонной чертой, характеризующей диаметр 250 мм, и на вертикальной черте слева для отвода в 90° находим величину потери давления, которая составляет 2 Па.

Принимаем к установке потолочные диффузоры серии ПФ, сопротивление которых, согласно графику, будет составлять 26 Па.

Теперь просуммируем все величины потери давления для прямых участков воздуховодов, сетевых элементов, отводов и решеток. Искомая величина 186,3 Па.

Мы рассчитали систему и определили, что нам нужен вентилятор, удаляющий 1570 м3/ч воздуха при сопротивлении сети 186,3 Па. Учитывая требуемые для работы системы характеристики нас устроит вентилятор требуемые для работы системы характеристики нас устроит вентилятор ВЕНТС ВКМС 315.

Определение потерь давления в воздуховодах

Определение потерь давления в обратном клапане


Подбор необходимого вентилятора

Определение потерь давления в шумоглушителях

Определение потерь давления на изгибах воздухуводов

Определение потерь давления в диффузорах

Расчет воздуховодов, площади сечения, сопротивления сети, мощности калориферов

Расчет воздуховодов или проектирование систем вентиляции

В создании оптимального микроклимата помещений наиболее важную роль играет вентиляция. Именно она в значительной степени обеспечивает уют и гарантирует здоровье находящихся в помещении людей. Созданная система вентиляции позволяет избавиться от множества проблем, возникающих в закрытом помещении: от  загрязнения воздуха парами, вредными газами, пылью органического и неорганического происхождения, избыточным теплом. Однако предпосылки хорошей работы вентиляции и качественного воздухообмена закладываются задолго до сдачи объекта в эксплуатацию, а точнее, на стадии создания проекта вентиляции.  Производительность систем вентиляции зависит от размеров воздуховодов, мощности вентиляторов, скорости движения воздуха и других параметров будущей магистрали. Для проектирования системы вентиляции необходимо осуществить большое количество инженерных расчетов, которые учтут не только площадь помещения, высоту его перекрытий, но и множество других нюансов.

Расчет площади сечения воздуховодов

После того, как вы определили производительность вентиляции, можно переходить к расчету размеров (площади сечения) воздуховодов.

Расчет площади воздуховодов определяется по данным о необходимом потоке, подаваемом в помещение и по максимально допустимой скорости потока воздуха в канале. Если допустимая скорость потока будет выше нормы, то это приведет к потере давления на местные сопротивления, а также по длине, что повлечет за собой увеличение затрат электроэнергии. Также правильный расчет площади сечения воздуховодов необходим для того, чтобы уровень аэродинамического шума и вибрация не превышали норму.

При расчете нужно учитывать, что если вы выберете большую площадь сечения воздуховода, то скорость воздушного потока снизится, что положительно повлияет и на снижение аэродинамического шума, а также на затраты по электроэнергии. Но нужно знать, что в этом случае стоимость самого воздуховода будет выше. Однако использовать «тихие» низкоскоростные воздуховоды большого сечения не всегда возможно, так как их сложно разместить в запотолочном пространстве. Уменьшить высоту запотолочного пространства позволяет применение прямоугольных воздуховодов, которые при одинаковой площади сечения имеют меньшую высоту, чем круглые (например, круглый воздуховод диаметром 160 мм имеет такую же площадь сечения, как и прямоугольный размером 200×100 мм). В то же время монтировать сеть из круглых гибких воздуховодов проще и быстрее.

Поэтому при выборе воздуховодов обычно подбирают вариант, наиболее подходящий и по удобству монтажа, и по экономической целесообразности.

Площадь сечения воздуховода определяется по формуле:

Sс = L * 2,778 / V, где

 — расчетная площадь сечения воздуховода, см²;

L — расход воздуха через воздуховод, м³/ч;

V — скорость воздуха в воздуховоде, м/с;

2,778 — коэффициент для согласования различных размерностей (часы и секунды, метры и сантиметры).

Итоговый результат мы получаем в квадратных сантиметрах, поскольку в таких единицах измерения он более удобен для восприятия.

Фактическая площадь сечения воздуховода определяется по формуле:

S = π * D² / 400 — для круглых воздуховодов,

S = A * B / 100 — для прямоугольных воздуховодов, где

S — фактическая площадь сечения воздуховода, см²;

D — диаметр круглого воздуховода, мм;

A и B — ширина и высота прямоугольного воздуховода, мм.

Расчет сопротивления сети воздуховодов

После того как вы рассчитали площадь сечения воздуховодов, необходимо определить потери давления в вентиляционной сети (сопротивление водоотводной сети). При проектировании сети необходимо учесть потери давления в вентиляционном оборудовании. Когда воздух движется по воздуховодной магистрали, он испытывает сопротивление. Для того чтобы преодолеть это сопротивление, вентилятор должен создавать определенное давление, которое измеряется в Паскалях (Па). Для выбора приточной установки нам необходимо рассчитать это сопротивление сети.

Для расчета сопротивления участка сети используется формула:

P=R*L+Ei*V2*Y/2

Где R – удельные потери давления на трение на участках сети

L – длина участка воздуховода (8 м)

Еi – сумма коэффициентов местных потерь на участке воздуховода

V – скорость воздуха на участке воздуховода, (2,8 м/с)

Y – плотность воздуха (принимаем 1,2 кг/м3).

Значения R определяются по справочнику (R – по значению диаметра воздуховода на участке d=560 мм и V=3 м/с). Еi – в зависимости от типа местного сопротивления.

В качестве примера, результаты расчета воздуховода и сопротивления сети приведены в таблице:

№ уч. Gм3/ч Vм/с dмм МПа RПа/м R*LПа Еi WПа РПа
1 2160 5 2,8 560 4,7 0,018 0,09 2,1 9,87 9,961
2 2160 3 2,8 560 4,7 0,018 0,054 2,4 11,28 11,334
3 4320 3 4,5 630 12,2 0,033 0,099 0,9 10,98 11,079
4 2160 3 2,8 560 4,7 0,018 0,054 2,4 11,28 11,334
5 6480 2 6,7 630 26,9 0,077 0,154 0,9 24,21 24,264
6 2160 3 2,8 560 4,7 0,018 0,054 2,4 11,28 11,334
7 8640 3 8,9 630 47,5 0,077 0,531 0,6 28,50 29,031

Где М=V2 *Y/2, W=M*Ei

Pmax=P1+P3+P5+P7=74,334 Па.

Таким образом, потери давления в вентиляционной сети составляют Р=74,334 Па

Расчет мощности калорифера воздуховодов

После того как вы определили сопротивление сети, следует рассчитать требуемую мощность калорифера.

Для этого необходимо учитывать желаемую температуру воздуха на выходе и минимальную температуру наружного воздуха.

Температура воздуха, поступающего в помещение, должна быть выше 18°С. Минимальная температура наружного воздуха зависит от конкретных климатических условий. Например в Московской области она составляет примерно –26°С в зимний период. Таким образом, включенный на полную мощность калорифер должен иметь потенциал для нагрева воздуха на 44°С. Для квартирного помещения расчетная мощность калорифера, как правило, варьируется от 1 до 5 кВт, а для офисов этот показатель составляет 5–50 кВт.

Для более точного расчета используйте следующую формулу:

P = ΔT * L * Cv / 1000, где

Р  —  мощность калорифера, кВт;

ΔT — разность температур воздуха на выходе и входе калорифера,°С.

Для Москвы ΔT=44°С, для других регионов — определяется по СНиП;

L  —  производительность вентиляции, м³/ч.

Cv — объемная теплоемкость воздуха, равная 0,336 Вт·ч/м³/°С. Этот параметр зависит от давления, влажности и температуры воздуха, но в расчетах мы этим пренебрегаем.

Для получения более подробной информации, расчета площади, стоимости и заказа воздуховодов обращайтесь в нашу компанию.

Расчет потерь давления на местные сопротивления вентиляция формулы

Главная » Блог » Расчет потерь давления на местные сопротивления вентиляция формулы

Расчет потери давления в воздуховодах в системе вентиляции

Вентиляция › Услуги по вентиляции › Проектирование вентиляции ›

Когда известны параметры воздуховодов (их длина, сечение, коэффициент трения воздуха о поверхность), можно рассчитать потери давления в системе при проектируемом расходе воздуха.

Общие потери давления (в кг/кв.м.) рассчитываются по формуле:

P = R*l + z,

где R — потери давления на трение в расчете на 1 погонный метр воздуховода, l — длина воздуховода в метрах, z — потери давления на местные сопротивления (при переменном сечении).

1. Потери на трение:

В круглом воздуховоде потери давления на трение P тр считаются так:

Pтр = (x*l/d) * (v*v*y)/2g,

где x — коэффициент сопротивления трения, l — длина воздуховода в метрах, d — диаметр воздуховода в метрах, v — скорость течения воздуха в м/с, y — плотность воздуха в кг/куб.м., g — ускорение свободного падения (9,8 м/с2).

  • Замечание: Если воздуховод имеет не круглое, а прямоугольное сечение, в формулу надо подставлять эквивалентный диаметр, который для воздуховода со сторонами А и В равен: dэкв = 2АВ/(А + В)

2. Потери на местные сопротивления:

Потери давления на местные сопротивления считаются по формуле:

z = Q* (v*v*y)/2g,

где Q — сумма коэффициентов местных сопротивлений на участке воздуховода, для которого производят расчет, v — скорость течения воздуха в м/с, y — плотность воздуха в кг/куб.м., g — ускорение свободного падения (9,8 м/с2). Значения Q содержатся в табличном виде.

Метод допустимых скоростей

При расчете сети воздуховодов по методу допустимых скоростей за исходные данные принимают оптимальную скорость воздуха (см. таблицу). Затем считают нужное сечение воздуховода и потери давления в нем.

Порядок действий при аэродинамическом расчете воздуховодов по методу допустимых скоростей:

  • Начертить схему воздухораспределительной системы. Для каждого участка воздуховода указать длину и количество воздуха, проходящего за 1 час.
  • Расчет начинаем с самых дальних от вентилятора и самых нагруженных участков.
  • Зная оптимальную скорость воздуха для данного помещения и объем воздуха, проходящего через воздуховод за 1 час, определим подходящий диаметр (или сечение) воздуховода.
  • Вычисляем потери давления на трение P тр.
  • По табличным данным определяем сумму местных сопротивлений Q и рассчитываем потери давления на местные сопротивления z.
  • Располагаемое давление для следующих ветвлений воздухораспределительной сети определяется как сумма потерь давления на участках, расположенных до данного ветвления.

В процессе расчета нужно последовательно увязать все ветви сети, приравняв сопротивление каждой ветви к сопротивлению самой нагруженной ветви. Это делают с помощью диафрагм. Их устанавливают на слабо нагруженные участки воздуховодов, повышая сопротивление.

Таблица максимальной скорости воздуха в зависимости от требований к воздуховоду

Назначение

Основное требование

Бесшумность

Мин. потери напора

Магистральные каналы

Главные каналы

Ответвления

Приток

Вытяжка

Приток

Вытяжка

Жилые помещения

3

5

4

3

3

Гостиницы

5

7.5

6.5

6

5

Учреждения

6

8

6.5

6

5

Рестораны

7

9

7

7

6

Магазины

8

9

7

7

6

Примечание: скорость воздушного потока в таблице дана в метрах в секунду

Метод постоянной потери напора

Данный метод предполагает постоянную потерю напора на 1 погонный метр воздуховода. На основе этого определяются размеры сети воздуховодов. Метод постоянной потери напора достаточно прост и применяется на стадии технико-экономического обоснования систем вентиляции:

  • В зависимости от назначения помещения по таблице допустимых скоростей воздуха выбирают скорость на магистральном участке воздуховода.
  • По определенной в п.1 скорости и на основании проектного расхода воздуха находят начальную потерю напора (на 1 м длины воздуховода). Для этого служит нижеприведенная диаграмма.
  • Определяют самую нагруженную ветвь, и ее длину принимают за эквивалентную длину воздухораспределительной системы. Чаще всего это расстояние до самого дальнего диффузора.
  • Умножают эквивалентную длину системы на потерю напора из п.2. К полученному значению прибавляют потерю напора на диффузорах.

Теперь по приведенной ниже диаграмме определяют диаметр начального воздуховода, идущего от вентилятора, а затем диаметры остальных участков сети по соответствующим расходам воздуха. При этом принимают постоянной начальную потерю напора.

Диаграмма определения потерь напора и диаметра воздуховодов

Использование прямоугольных воздуховодов

В диаграмме потерь напора указаны диаметры круглых воздуховодов. Если вместо них используются воздуховоды прямоугольного сечения, то необходимо найти их эквивалентные диаметры с помощью приведенной ниже таблицы.

Примечания:

  • Если позволяет пространство, лучше выбирать круглые или квадратные воздуховоды;
  • Если места недостаточно (например, при реконструкции), выбирают прямоугольные воздуховоды. Как правило, ширина воздуховода в 2 раза больше высоты).

В таблице по горизонтальной указана высота воздуховода в мм, по вертикальной — его ширина, а в ячейках таблицы содержатся эквивалентные диаметры воздуховодов в мм.

Таблица эквивалентных диаметров воздуховодов

Размеры

150

200

250

300

350

400

450

500

250

210

245

275

300

230

265

300

330

350

245

285

325

355

380

400

260

305

345

370

410

440

450

275

320

365

400

435

465

490

500

290

340

380

425

455

490

520

545

550

300

350

400

440

475

515

545

575

600

310

365

415

460

495

535

565

600

650

320

380

430

475

515

555

590

625

700

390

445

490

535

575

610

645

750

400

455

505

550

590

630

665

800

415

470

520

565

610

650

685

850

480

535

580

625

670

710

900

495

550

600

645

685

725

950

505

560

615

660

705

745

1000

520

575

625

675

720

760

1200

620

680

730

780

830

1400

725

780

835

880

1600

830

885

940

1800

870

935

990

Получите коммерческое предложение на email:

Нужна консультация? Звоните:

8(495) 118-27-34

Информация, размещенная на сайте, носит ознакомительный характер и ни при каких условиях не является публичной офертой.

Расчет потери напора воздуха в системе вентиляции

Назначение

Основное требование
Бесшумность Мин. потери напора
Магистральные каналы Главные каналы Ответвления
Приток Вытяжка Приток Вытяжка
Жилые помещения 3 5 4 3 3
Гостиницы 5 7.5 6.5 6 5
Учреждения 6 8 6.5 6 5
Рестораны 7 9 7 7 6
Магазины 8 9 7 7 6

Исходя из этих значений следует рассчитывать линейные параметры воздуховодов.

Расчет нужно начинать с составления схемы системы вентиляции с обязательным указанием пространственного расположения воздуховодов, длины каждого участка, вентиляционных решеток, дополнительного оборудования для очистки воздуха, технической арматуры и вентиляторов. Потери определяются вначале по каждой отдельной линии, а потом суммируются. По отдельному технологическому участку потери определяются с помощью формулы P = L×R+Z, где P – потери воздушного давления на расчетном участке, R – потери на погонном метре участка, L – общая длина воздуховодов на участке, Z – потери в дополнительной арматуре системы вентиляции.

Для расчета потерь давления в круглом воздуховоде используется формула Pтр. = (L/d×X) × (Y×V)/2g. X – табличный коэффициент трения воздуха, зависит от материала изготовления воздуховода, L – длина расчетного участка, d – диаметр воздуховода, V – требуемая скорость воздушного потока, Y – плотность воздуха с учетом температуры, g – ускорение падения (свободного). Если система вентиляции имеет квадратные воздуховоды, то для перевода круглых значений в квадратные следует пользоваться таблицей № 2.

Табл. № 2. Эквивалентные диаметры круглых воздуховодов для квадратных

Размеры

150 200 250 300 350 400 450 500
250 210 245 275
300 230 265 300 330
350 245 285 325 355 380
400 260 305 345 370 410 440
450 275 320 365 400 435 465 490
500 290 340 380 425 455 490 520 545
550 300 350 400 440 475 515 545 575
600 310 365 415 460 495 535 565 600
650 320 380 430 475 515 555 590 625
700 390 445 490 535 575 610 645
750 400 455 505 550 590 630 665
800 415 470 520 565 610 650 685
850 480 535 580 625 670 710
900 495 550 600 645 685 725
950 505 560 615 660 705 745
1000 520 575 625 675 720 760
1200 620 680 730 780 830
1400 725 780 835 880
1600 830 885 940
1800 870 935 990

По горизонтали указана высота квадратного воздуховода, а по вертикали ширина. Эквивалентное значение круглого сечения находится на пересечении линий.

Потери давления воздуха в изгибах берутся из таблицы № 3.

Табл. № 3. Потери давления на изгибах

Для определения потерь давления в диффузорах используются данные из таблицы № 4.

Табл. № 4. Потери давления в диффузорах

В таблице № 5 дается общая диаграмма потерь на прямолинейном участке.

Табл. № 5. Диаграмма потерь давления воздуха в прямолинейных воздуховодах

Все отдельные потери на данном участке воздуховода суммируются и корректируются с таблицей № 6. Табл. № 6. Расчет понижения давления потока в системах вентиляции

Во время проектирования и расчетов существующие нормативные акты рекомендуют, чтобы разница в величине потерь давления между отдельными участками не превышала 10%. Вентилятор нужно устанавливать в участке системы вентиляции с наиболее высоким сопротивлением, самые удаленные воздуховоды должны иметь минимальное сопротивление. Если эти условия не выполняются, то необходимо изменять план размещения воздуховодов и дополнительного оборудования с учетом требований положений.

Калькулятор

Порядок расчета потерь давления в воздуховодах

Комментариев:

Рейтинг: 30

Сердцем любой вентиляционной системы с механическим побуждением воздушного потока является вентилятор, который создает этот поток в воздуховодах. Мощность вентилятора напрямую зависит от напора, который необходимо создать на выходе из него, а для того, чтобы определить величину этого давления, требуется произвести расчет сопротивления всей системы каналов.

Для расчета потерь давления нужна схема и размеры воздуховода и дополнительного оборудования.

Исходные данные для вычислений

Когда известна схема вентиляционной системы, размеры всех воздухопроводов подобраны и определено дополнительное оборудование, схему изображают во фронтальной изометрической проекции, то есть аксонометрии. Если ее выполнить в соответствии с действующими стандартами, то на чертежах (или эскизах) будет видна вся информация, необходимая для расчета.

Аэродинамическая характеристика по вентилятора.

  1. С помощью поэтажных планировок можно определить длины горизонтальных участков воздухопроводов. Если же на аксонометрической схеме проставлены отметки высот, на которых проходят каналы, то протяженность горизонтальных участков тоже станет известна. В противном случае потребуются разрезы здания с проложенными трассами воздухопроводов. И в крайнем случае, когда информации недостаточно, эти длины придется определять с помощью замеров по месту прокладки.
  2. На схеме должно быть изображено с помощью условных обозначений все дополнительное оборудование, установленное в каналах. Это могут быть диафрагмы, заслонки с электроприводом, противопожарные клапаны, а также устройства для раздачи или вытяжки воздуха (решетки, панели, зонты, диффузоры). Каждая единица этого оборудования создает сопротивление на пути воздушного потока, которое необходимо учитывать при расчете.
  3. В соответствии с нормативами на схеме возле условных изображений воздуховодов должны быть проставлены расходы воздуха и размеры каналов. Это определяющие параметры для вычислений.
  4. Все фасонные и разветвляющие элементы тоже должны быть отражены на схеме.

Если такой схемы на бумаге или в электронном виде не существует, то придется ее начертить хотя бы в черновом варианте, при вычислениях без нее не обойтись.

Вернуться к оглавлению

Диаграмма потери напора на каждый метр воздуховода.

Очень часто приходится сталкиваться с достаточно простыми схемами вентиляции, в которых присутствует воздухопровод одного диаметра и нет никакого дополнительного оборудования. Такие схемы просчитываются достаточно просто, но что делать, если схема сложная с множеством ответвлений? Согласно методике просчета потерь давления в воздуховодах, которая изложена во многих справочных изданиях, нужно определить самую длинную ветвь системы либо ветку с наибольшим сопротивлением. Выяснить таковую по сопротивлению на глаз удается редко, поэтому принято вести расчет по самой протяженной ветви. После этого пользуясь величинами расходов воздуха, проставленных на схеме, всю ветку делят на участки по этому признаку. Как правило, расходы меняются после разветвлений (тройников) и при делении лучше всего ориентироваться на них. Бывают и другие варианты, например, приточные или вытяжные решетки, встроенные прямо в магистральный воздуховод. Если на схеме это не показано, а такая решетка имеется, потребуется расход после нее высчитать. Участки нумеруют начиная от самого удаленного от вентилятора.

Вернуться к оглавлению

Таблица максимальной скорости воздуха.

Общая формула расчета потерь давления в воздуховодах для всей вентиляционной системы выглядит следующим образом:

HB = ∑(Rl + Z), где:

  • HB — потери давления во всей системе воздуховодов, кгс/м²;
  • R — сопротивление трению 1 м воздухопровода эквивалентного сечения, кгс/м²;
  • l — протяженность участка, м;
  • Z — величина давления, теряемого воздушным потоком в местных сопротивлениях (фасонных элементах и дополнительном оборудовании).

Примечание: значение площади поперечного сечения воздуховода, участвующее в расчете, принимается изначально как для круглой формы канала. Сопротивление трению для каналов прямоугольной формы определяется по площади сечения, эквивалентному круглому.

Расчет начинают от самого отдаленного участка №1, затем переходят ко второму участку и так далее. Результаты вычислений по каждому участку складываются, о чем и говорит математический знак суммирования в расчетной формуле. Параметр R зависит от диаметра канала (d) и динамического давления в нем (Рд), а последнее, в свою очередь, зависит от скорости движения воздушного потока. Коэффициент абсолютной шероховатости стенок (λ) традиционно принимается как для воздухопровода из оцинкованной стали и составляет 0,1 мм:

R = (λ / d) Рд.

Диаграмма определения потерь напора и диаметра воздуховодов.

Пользоваться этой формулой в процессе расчета потерь давления не имеет смысла, так как значения R для различных скоростей воздуха и диаметров уже просчитаны и являются справочными величинами (Р. В. Щекин, И.Г. Староверов — справочники). Поэтому просто необходимо найти эти значения в соответствии с конкретными условиями перемещения воздушных масс и подставить их в формулу. Еще один показатель, динамическое давление Рд, который связан с параметром R и участвует в дальнейшем подсчете местных сопротивлений, тоже величина справочная. Учитывая эту связь между двумя параметрами, в справочных таблицах они приводятся совместно.

Значение Z потерь давления в местных сопротивлениях рассчитывают по формуле:

Z = ∑ξ Рд.

Знак суммирования обозначает, что нужно сложить результаты расчета по каждому из местных сопротивлений на заданном участке. Кроме уже известных параметров, в формуле присутствует коэффициент ξ. Его величина безразмерна и зависит от вида местного сопротивления. Значения параметра для многих элементов вентиляционных систем посчитаны либо определены опытным путем, поэтому находятся в справочной литературе. Коэффициенты местного сопротивления вентиляционного оборудования зачастую указывают сами производители, определив их значения опытным путем на производстве или в лаборатории.

Таблица эквивалентных диаметров воздуховодов.

Вычислив длину участка №1, количество и вид местных сопротивлений, следует правильно определить все параметры и подставить их в расчетные формулы. Получив результат, переходить ко второму участку и далее, до самого вентилятора. При этом не следует забывать о том участке воздухопровода, который расположен уже за вентиляционной установкой, ведь напора вентилятора должно хватить и на преодоление его сопротивления.

Закончив расчеты по самой протяженной ветви, производят такие же по соседней ветке, потом по следующей и так до самого конца. Обычно эти все ветви имеют много общих участков, поэтому вычисления пойдут быстрее. Целью определения потерь давления на всех ветвях есть их общая увязка, ведь вентилятор должен распределить свой расход равномерно по всей системе. То есть в идеале потери давления в одной ветви должны отличаться от другой не более чем на 10%. Простыми словами, это значит, что самое ближнее к вентилятору ответвление должно иметь самое высокое сопротивление, а дальнее — самое низкое. Если это не так, рекомендуется вернуться к пересчету диаметров воздуховодов и скоростей движения воздуха в них.

Когда по какой-либо причине увязать ветви невозможно, в них устанавливают дополнительные искусственные сопротивления — диафрагмы, которые следует подбирать. Для упрощения процесса вместо диафрагм устанавливают дроссель — клапаны, с их помощью можно сопротивление ветви регулировать, перекрывая поток заслонкой.

Как показывает практика, правильно просчитанная и отрегулированная после монтажа вентиляционная система работает безупречно.

Расчет сопротивления воздуховода калькулятор. Расчет давления в воздуховодах

Когда известны параметры воздуховодов (их длина, сечение, коэффициент трения воздуха о поверхность), можно рассчитать потери давления в системе при проектируемом расходе воздуха.

Общие потери давления (в кг/кв.м.) рассчитываются по формуле:

где R — потери давления на трение в расчете на 1 погонный метр воздуховода, l — длина воздуховода в метрах, z — потери давления на местные сопротивления (при переменном сечении).

1. Потери на трение:

В круглом воздуховоде потери давления на трение P тр считаются так:

Pтр = (x*l/d) * (v*v*y)/2g,

где x — коэффициент сопротивления трения, l — длина воздуховода в метрах, d — диаметр воздуховода в метрах, v — скорость течения воздуха в м/с, y — плотность воздуха в кг/куб.м., g — ускорение свободного падения (9,8 м/с2).

Замечание: Если воздуховод имеет не круглое, а прямоугольное сечение, в формулу надо подставлять эквивалентный диаметр, который для воздуховода со сторонами А и В равен: dэкв = 2АВ/(А + В)

2. Потери на местные сопротивления:

Потери давления на местные сопротивления считаются по формуле:

z = Q* (v*v*y)/2g,

где Q — сумма коэффициентов местных сопротивлений на участке воздуховода, для которого производят расчет, v — скорость течения воздуха в м/с, y — плотность воздуха в кг/куб.м., g — ускорение свободного падения (9,8 м/с2). Значения Q содержатся в табличном виде.

Метод допустимых скоростей

При расчете сети воздуховодов по методу допустимых скоростей за исходные данные принимают оптимальную скорость воздуха (см. таблицу). Затем считают нужное сечение воздуховода и потери давления в нем.

Порядок действий при аэродинамическом расчете воздуховодов по методу допустимых скоростей:

Начертить схему воздухораспределительной системы. Для каждого участка воздуховода указать длину и количество воздуха, проходящего за 1 час.

Расчет начинаем с самых дальних от вентилятора и самых нагруженных участков.

Зная оптимальную скорость воздуха для данного помещения и объем воздуха, проходящего через воздуховод за 1 час, определим подходящий диаметр (или сечение) воздуховода.

Вычисляем потери давления на трение P тр.

По табличным данным определяем сумму местных сопротивлений Q и рассчитываем потери давления на местные сопротивления z.

Располагаемое давление для следующих ветвлений воздухораспределительной сети определяется как сумма потерь давления на участках, расположенных до данного ветвления.

В процессе расчета нужно последовательно увязать все ветви сети, приравняв сопротивление каждой ветви к сопротивлению самой нагруженной ветви. Это делают с помощью диафрагм. Их устанавливают на слабо нагруженные участки воздуховодов, повышая сопротивление.

Таблица максимальной скорости воздуха в зависимости от требований к воздуховоду

Метод постоянной потери напора

Данный метод предполагает постоянную потерю напора на 1 погонный метр воздуховода. На основе этого определяются размеры сети воздуховодов. Метод постоянной потери напора достаточно прост и применяется на стадии технико-экономического обоснования систем вентиляции:

В зависимости от назначения помещения по таблице допустимых скоростей воздуха выбирают скорость на магистральном участке воздуховода.

По определенной в п.1 скорости и на основании проектного расхода воздуха находят начальную потерю напора (на 1 м длины воздуховода). Для этого служит нижеприведенная диаграмма.

Определяют самую нагруженную ветвь, и ее длину принимают за эквивалентную длину воздухораспределительной системы. Чаще всего это расстояние до самого дальнего диффузора.

Умножают эквивалентную длину системы на потерю напора из п.2. К полученному значению прибавляют потерю напора на диффузорах.

Теперь по приведенной ниже диаграмме определяют диаметр начального воздуховода, идущего от вентилятора, а затем диаметры остальных участков сети по соответствующим расходам воздуха. При этом принимают постоянной начальную потерю напора.

Диаграмма определения потерь напора и диаметра воздуховодов

В диаграмме потерь напора указаны диаметры круглых воздуховодов. Если вместо них используются воздуховоды прямоугольного сечения, то необходимо найти их эквивалентные диаметры с помощью приведенной ниже таблицы.

Примечания:

Если позволяет пространство, лучше выбирать круглые или квадратные воздуховоды;

Если места недостаточно (например, при реконструкции), выбирают прямоугольные воздуховоды. Как правило, ширина воздуховода в 2 раза больше высоты).

В таблице по горизонтальной указана высота воздуховода в мм, по вертикальной — его ширина, а в ячейках таблицы содержатся эквивалентные диаметры воздуховодов в мм.

Этим материалом редакция журнала „Мир Климата“ продолжает публикацию глав из книги „Системы вентиляции и кондиционирования. Рекомендации по проектированию для произ- водственных и общественных зданий“. Автор Краснов Ю.С.

Аэродинамический расчет воздуховодов начинают с вычерчивания аксонометрической схемы (М 1: 100), проставления номеров участков, их нагрузок L (м 3 /ч) и длин I (м). Определяют направление аэродинамического расчета — от наиболее удаленного и нагруженного участка до вентилятора. При сомнениях при определении направления рассчитывают все возможные варианты.

Расчет начинают с удаленного участка: определяют диаметр D (м) круглого или площадь F (м 2) поперечного сечения прямоугольного воздуховода:

Скорость растет по мере приближения к вентилятору.

По приложению Н из принимают ближайшие стандартные значения: D CT или (а х b) ст (м).

Гидравлический радиус прямоугольных воздуховодов (м):

где — сумма коэффициентов местных сопротивлений на участке воздуховодов.

Местные сопротивления на границе двух участков (тройники, крестовины) относят к участку с меньшим расходом.

Коэффициенты местных сопротивлений даны в приложениях.

Схема приточной системы вентиляции, обслуживающей 3-этажное административное здание

Пример расчета

Исходные данные:

№ участков подача L, м 3 /ч длина L, м υ рек, м/с сечение а × b, м υ ф, м/с D l ,м Re λ Kmc потери на участке Δр, па
решетка рр на выходе 0,2 × 0,4 3,1 1,8 10,4
1 720 4,2 4 0,2 × 0,25 4,0 0,222 56900 0,0205 0,48 8,4
2 1030 3,0 5 0,25× 0,25 4,6 0,25 73700 0,0195 0,4 8,1
3 2130 2,7 6 0,4 × 0,25 5,92 0,308 116900 0,0180 0,48 13,4
4 3480 14,8 7 0,4 × 0,4 6,04 0,40 154900 0,0172 1,44 45,5
5 6830 1,2 8 0,5 × 0,5 7,6 0,50 234000 0,0159 0,2 8,3
6 10420 6,4 10 0,6 × 0,5 9,65 0,545 337000 0,0151 0,64 45,7
10420 0,8 ю. Ø0,64 8,99 0,64 369000 0,0149 0 0,9
7 10420 3,2 5 0,53 × 1,06 5,15 0,707 234000 0,0312 ×n 2,5 44,2
Суммарные потери: 185
Таблица 1. Аэродинамический расчет

Воздуховоды изготовлены из оцинкованной тонколистовой стали, толщина и размер которой соответствуют прил. Н из . Материал воздухозаборной шахты — кирпич. В качестве воздухораспределителей применены решетки регулируемые типа РР с возможными сечениями: 100 х 200; 200 х 200; 400 х 200 и 600 х 200 мм, коэффициентом затенения 0,8 и максимальной скоростью воздуха на выходе до 3 м/с.

Сопротивление приемного утепленного клапана с полностью открытыми лопастями 10 Па. Гидравлическое сопротивление калориферной установки 100 Па (по отдельному расчету). Сопротивление фильтра G-4 250 Па. Гидравлическое сопротивление глушителя 36 Па (по акустическому расчету). Исходя из архитектурных требований проектируют воздуховоды прямоугольного сечения.

Сечения кирпичных каналов принимают по табл. 22.7 .

Коэффициенты местных сопротивлений

Участок 1. Решетка РР на выходе сечением 200×400 мм (рассчитывают отдельно):

№ участков Вид местного сопротивления Эскиз Угол α, град. Отношение Обоснование КМС
F 0 /F 1 L 0 /L ст f прох /f ств
1 Диффузор 20 0,62 Табл. 25.1 0,09
Отвод 90 Табл. 25.11 0,19
Тройник-проход 0,3 0,8 Прил. 25.8 0,2
∑ = 0,48
2 Тройник-проход 0,48 0,63 Прил. 25.8 0,4
3 Тройник-ответвление 0,63 0,61 Прил. 25.9 0,48
4 2 отвода 250 × 400 90 Прил. 25.11
Отвод 400 × 250 90 Прил. 25.11 0,22
Тройник-проход 0,49 0,64 Табл. 25.8 0,4
∑ = 1,44
5 Тройник-проход 0,34 0,83 Прил. 25.8 0,2
6 Диффузор после вентилятора h=0,6 1,53 Прил. 25.13 0,14
Отвод 600 × 500 90 Прил. 25.11 0,5
∑= 0,64
Конфузор перед вентилятором D г =0,42 м Табл. 25.12 0
7 Колено 90 Табл. 25.1 1,2
Решетка жалюзийная Табл. 25.1 1,3
∑ = 1,44
Таблица 2. Определение местных сопротивлений

Краснов Ю.С.,

Когда известны параметры воздуховодов (их длина, сечение, коэффициент трения воздуха о поверхность), можно рассчитать потери давления в системе при проектируемом расходе воздуха.

Общие потери давления (в кг/кв.м.) рассчитываются по формуле:

P = R*l + z,

где R — потери давления на трение в расчете на 1 погонный метр воздуховода, l — длина воздуховода в метрах, z — потери давления на местные сопротивления (при переменном сечении).

1. Потери на трение:

В круглом воздуховоде потери давления на трение P тр считаются так:

Pтр = (x*l/d) * (v*v*y)/2g,

где x — коэффициент сопротивления трения, l — длина воздуховода в метрах, d — диаметр воздуховода в метрах, v — скорость течения воздуха в м/с, y — плотность воздуха в кг/куб.м., g — ускорение свободного падения (9,8 м/с2).

  • Замечание: Если воздуховод имеет не круглое, а прямоугольное сечение, в формулу надо подставлять эквивалентный диаметр, который для воздуховода со сторонами А и В равен: dэкв = 2АВ/(А + В)

2. Потери на местные сопротивления:

Потери давления на местные сопротивления считаются по формуле:

z = Q* (v*v*y)/2g,

где Q — сумма коэффициентов местных сопротивлений на участке воздуховода, для которого производят расчет, v — скорость течения воздуха в м/с, y — плотность воздуха в кг/куб.м., g — ускорение свободного падения (9,8 м/с2). Значения Q содержатся в табличном виде.

Метод допустимых скоростей

При расчете сети воздуховодов по методу допустимых скоростей за исходные данные принимают оптимальную скорость воздуха (см. таблицу). Затем считают нужное сечение воздуховода и потери давления в нем.

Порядок действий при аэродинамическом расчете воздуховодов по методу допустимых скоростей:

  • Начертить схему воздухораспределительной системы. Для каждого участка воздуховода указать длину и количество воздуха, проходящего за 1 час.
  • Расчет начинаем с самых дальних от вентилятора и самых нагруженных участков.
  • Зная оптимальную скорость воздуха для данного помещения и объем воздуха, проходящего через воздуховод за 1 час, определим подходящий диаметр (или сечение) воздуховода.
  • Вычисляем потери давления на трение P тр.
  • По табличным данным определяем сумму местных сопротивлений Q и рассчитываем потери давления на местные сопротивления z.
  • Располагаемое давление для следующих ветвлений воздухораспределительной сети определяется как сумма потерь давления на участках, расположенных до данного ветвления.

В процессе расчета нужно последовательно увязать все ветви сети, приравняв сопротивление каждой ветви к сопротивлению самой нагруженной ветви. Это делают с помощью диафрагм. Их устанавливают на слабо нагруженные участки воздуховодов, повышая сопротивление.

Таблица максимальной скорости воздуха в зависимости от требований к воздуховоду

Назначение

Основное требование

Бесшумность

Мин. потери напора

Магистральные каналы

Главные каналы

Ответвления

Приток

Вытяжка

Приток

Вытяжка

Жилые помещения

Гостиницы

Учреждения

Рестораны

Магазины

Примечание: скорость воздушного потока в таблице дана в метрах в секунду

Метод постоянной потери напора

Данный метод предполагает постоянную потерю напора на 1 погонный метр воздуховода. На основе этого определяются размеры сети воздуховодов. Метод постоянной потери напора достаточно прост и применяется на стадии технико-экономического обоснования систем вентиляции:

  • В зависимости от назначения помещения по таблице допустимых скоростей воздуха выбирают скорость на магистральном участке воздуховода.
  • По определенной в п.1 скорости и на основании проектного расхода воздуха находят начальную потерю напора (на 1 м длины воздуховода). Для этого служит нижеприведенная диаграмма.
  • Определяют самую нагруженную ветвь, и ее длину принимают за эквивалентную длину воздухораспределительной системы. Чаще всего это расстояние до самого дальнего диффузора.
  • Умножают эквивалентную длину системы на потерю напора из п.2. К полученному значению прибавляют потерю напора на диффузорах.

Теперь по приведенной ниже диаграмме определяют диаметр начального воздуховода, идущего от вентилятора, а затем диаметры остальных участков сети по соответствующим расходам воздуха. При этом принимают постоянной начальную потерю напора.

Диаграмма определения потерь напора и диаметра воздуховодов

Использование прямоугольных воздуховодов

В диаграмме потерь напора указаны диаметры круглых воздуховодов. Если вместо них используются воздуховоды прямоугольного сечения, то необходимо найти их эквивалентные диаметры с помощью приведенной ниже таблицы.

Примечания:

  • Если позволяет пространство, лучше выбирать круглые или квадратные воздуховоды;
  • Если места недостаточно (например, при реконструкции), выбирают прямоугольные воздуховоды. Как правило, ширина воздуховода в 2 раза больше высоты).

В таблице по горизонтальной указана высота воздуховода в мм, по вертикальной — его ширина, а в ячейках таблицы содержатся эквивалентные диаметры воздуховодов в мм.

Таблица эквивалентных диаметров воздуховодов

Расчет сопротивления сети вентиляции пример. Аэродинамический расчет воздуховодов приточной системы вентиляции

где R — потери давления на трение в расчете на 1 погонный метр воздуховода, l — длина воздуховода в метрах, z — потери давления на местные сопротивления (при переменном сечении).

1. Потери на трение:

Pтр = (x*l/d) * (v*v*y)/2g,

z = Q* (v*v*y)/2g,

Метод допустимых скоростей

При расчете сети воздуховодов по методу допустимых скоростей за исходные данные принимают оптимальную скорость воздуха (см. таблицу). Затем считают нужное сечение воздуховода и потери давления в нем.

Данный метод предполагает постоянную потерю напора на 1 погонный метр воздуховода. На основе этого определяются размеры сети воздуховодов. Метод постоянной потери напора достаточно прост и применяется на стадии технико-экономического обоснования систем вентиляции:

В диаграмме потерь напора указаны диаметры круглых воздуховодов . Если вместо них используются воздуховоды прямоугольного сечения, то необходимо найти их эквивалентные диаметры с помощью приведенной ниже таблицы.

Примечания:

Если места недостаточно (например, при реконструкции), выбирают прямоугольные воздуховоды . Как правило, ширина воздуховода в 2 раза больше высоты).

Этим материалом редакция журнала „Мир Климата“ продолжает публикацию глав из книги „Системы вентиляции и кондиционирования. Рекомендации по проектированию для произ-
водственных и общественных зданий“. Автор Краснов Ю.С.

Аэродинамический расчет воздуховодов начинают с вычерчивания аксонометрической схемы (М 1: 100), проставления номеров участков, их нагрузок L (м 3 /ч) и длин I (м). Определяют направление аэродинамического расчета — от наиболее удаленного и нагруженного участка до вентилятора. При сомнениях при определении направления рассчитывают все возможные варианты.

Расчет начинают с удаленного участка: определяют диаметр D (м) круглого или площадь F (м 2) поперечного сечения прямоугольного воздуховода:

Скорость растет по мере приближения к вентилятору.

По приложению Н из принимают ближайшие стандартные значения: D CT или (а х b) ст (м).

Гидравлический радиус прямоугольных воздуховодов (м):

где — сумма коэффициентов местных сопротивлений на участке воздуховодов.

Местные сопротивления на границе двух участков (тройники, крестовины) относят к участку с меньшим расходом.

Коэффициенты местных сопротивлений даны в приложениях.

Схема приточной системы вентиляции, обслуживающей 3-этажное административное здание

Пример расчета

Исходные данные:

№ участков подача L, м 3 /ч длина L, м υ рек, м/с сечение
а × b, м
υ ф, м/с D l ,м Re λ Kmc потери на участке Δр, па
решетка рр на выходе 0,2 × 0,4 3,1 1,8 10,4
1 720 4,2 4 0,2 × 0,25 4,0 0,222 56900 0,0205 0,48 8,4
2 1030 3,0 5 0,25× 0,25 4,6 0,25 73700 0,0195 0,4 8,1
3 2130 2,7 6 0,4 × 0,25 5,92 0,308 116900 0,0180 0,48 13,4
4 3480 14,8 7 0,4 × 0,4 6,04 0,40 154900 0,0172 1,44 45,5
5 6830 1,2 8 0,5 × 0,5 7,6 0,50 234000 0,0159 0,2 8,3
6 10420 6,4 10 0,6 × 0,5 9,65 0,545 337000 0,0151 0,64 45,7
10420 0,8 ю. Ø0,64 8,99 0,64 369000 0,0149 0 0,9
7 10420 3,2 5 0,53 × 1,06 5,15 0,707 234000 0,0312 ×n 2,5 44,2
Суммарные потери: 185
Таблица 1. Аэродинамический расчет

Воздуховоды изготовлены из оцинкованной тонколистовой стали, толщина и размер которой соответствуют прил. Н из. Материал воздухозаборной шахты — кирпич. В качестве воздухораспределителей применены решетки регулируемые типа РР с возможными сечениями: 100 х 200; 200 х 200; 400 х 200 и 600 х 200 мм, коэффициентом затенения 0,8 и максимальной скоростью воздуха на выходе до 3 м/с.

Сопротивление приемного утепленного клапана с полностью открытыми лопастями 10 Па. Гидравлическое сопротивление калориферной установки 100 Па (по отдельному расчету). Сопротивление фильтра G-4 250 Па. Гидравлическое сопротивление глушителя 36 Па (по акустическому расчету). Исходя из архитектурных требований проектируют воздуховоды прямоугольного сечения.

Сечения кирпичных каналов принимают по табл. 22.7 .

Коэффициенты местных сопротивлений

Участок 1. Решетка РР на выходе сечением 200×400 мм (рассчитывают отдельно):

№ участков Вид местного сопротивления Эскиз Угол α, град. Отношение Обоснование КМС
F 0 /F 1 L 0 /L ст f прох /f ств
1 Диффузор 20 0,62 Табл. 25.1 0,09
Отвод 90 Табл. 25.11 0,19
Тройник-проход 0,3 0,8 Прил. 25.8 0,2
∑ = 0,48
2 Тройник-проход 0,48 0,63 Прил. 25.8 0,4
3 Тройник-ответвление 0,63 0,61 Прил. 25.9 0,48
4 2 отвода 250 × 400 90 Прил. 25.11
Отвод 400 × 250 90 Прил. 25.11 0,22
Тройник-проход 0,49 0,64 Табл. 25.8 0,4
∑ = 1,44
5 Тройник-проход 0,34 0,83 Прил. 25.8 0,2
6 Диффузор после вентилятора h=0,6 1,53 Прил. 25.13 0,14
Отвод 600 × 500 90 Прил. 25.11 0,5
∑= 0,64
Конфузор перед вентилятором D г =0,42 м Табл. 25.12 0
7 Колено 90 Табл. 25.1 1,2
Решетка жалюзийная Табл. 25.1 1,3
∑ = 1,44
Таблица 2. Определение местных сопротивлений

Краснов Ю.С.,

Когда известны параметры воздуховодов (их длина, сечение, коэффициент трения воздуха о поверхность), можно рассчитать потери давления в системе при проектируемом расходе воздуха.

Общие потери давления (в кг/кв.м.) рассчитываются по формуле:

где R — потери давления на трение в расчете на 1 погонный метр воздуховода, l — длина воздуховода в метрах, z — потери давления на местные сопротивления (при переменном сечении).

1. Потери на трение:

В круглом воздуховоде потери давления на трение P тр считаются так:

Pтр = (x*l/d) * (v*v*y)/2g,

где x — коэффициент сопротивления трения, l — длина воздуховода в метрах, d — диаметр воздуховода в метрах, v — скорость течения воздуха в м/с, y — плотность воздуха в кг/куб.м., g — ускорение свободного падения (9,8 м/с2).

  • Замечание: Если воздуховод имеет не круглое, а прямоугольное сечение, в формулу надо подставлять эквивалентный диаметр, который для воздуховода со сторонами А и В равен: dэкв = 2АВ/(А + В)

2. Потери на местные сопротивления:

Потери давления на местные сопротивления считаются по формуле:

z = Q* (v*v*y)/2g,

где Q — сумма коэффициентов местных сопротивлений на участке воздуховода, для которого производят расчет, v — скорость течения воздуха в м/с, y — плотность воздуха в кг/куб.м., g — ускорение свободного падения (9,8 м/с2). Значения Q содержатся в табличном виде.

Метод допустимых скоростей

При расчете сети воздуховодов по методу допустимых скоростей за исходные данные принимают оптимальную скорость воздуха (см. таблицу). Затем считают нужное сечение воздуховода и потери давления в нем.

Порядок действий при аэродинамическом расчете воздуховодов по методу допустимых скоростей:

  • Начертить схему воздухораспределительной системы. Для каждого участка воздуховода указать длину и количество воздуха, проходящего за 1 час.
  • Расчет начинаем с самых дальних от вентилятора и самых нагруженных участков.
  • Зная оптимальную скорость воздуха для данного помещения и объем воздуха, проходящего через воздуховод за 1 час, определим подходящий диаметр (или сечение) воздуховода.
  • Вычисляем потери давления на трение P тр.
  • По табличным данным определяем сумму местных сопротивлений Q и рассчитываем потери давления на местные сопротивления z.
  • Располагаемое давление для следующих ветвлений воздухораспределительной сети определяется как сумма потерь давления на участках, расположенных до данного ветвления.

В процессе расчета нужно последовательно увязать все ветви сети, приравняв сопротивление каждой ветви к сопротивлению самой нагруженной ветви. Это делают с помощью диафрагм. Их устанавливают на слабо нагруженные участки воздуховодов, повышая сопротивление.

Таблица максимальной скорости воздуха в зависимости от требований к воздуховоду

Примечание: скорость воздушного потока в таблице дана в метрах в секунду

Метод постоянной потери напора

Данный метод предполагает постоянную потерю напора на 1 погонный метр воздуховода. На основе этого определяются размеры сети воздуховодов. Метод постоянной потери напора достаточно прост и применяется на стадии технико-экономического обоснования систем вентиляции:

  • В зависимости от назначения помещения по таблице допустимых скоростей воздуха выбирают скорость на магистральном участке воздуховода.
  • По определенной в п.1 скорости и на основании проектного расхода воздуха находят начальную потерю напора (на 1 м длины воздуховода). Для этого служит нижеприведенная диаграмма.
  • Определяют самую нагруженную ветвь, и ее длину принимают за эквивалентную длину воздухораспределительной системы. Чаще всего это расстояние до самого дальнего диффузора.
  • Умножают эквивалентную длину системы на потерю напора из п.2. К полученному значению прибавляют потерю напора на диффузорах.

Теперь по приведенной ниже диаграмме определяют диаметр начального воздуховода, идущего от вентилятора, а затем диаметры остальных участков сети по соответствующим расходам воздуха. При этом принимают постоянной начальную потерю напора.

Диаграмма определения потерь напора и диаметра воздуховодов

Использование прямоугольных воздуховодов

В диаграмме потерь напора указаны диаметры круглых воздуховодов. Если вместо них используются воздуховоды прямоугольного сечения, то необходимо найти их эквивалентные диаметры с помощью приведенной ниже таблицы.

Примечания:

  • Если позволяет пространство, лучше выбирать круглые или квадратные воздуховоды;
  • Если места недостаточно (например, при реконструкции), выбирают прямоугольные воздуховоды. Как правило, ширина воздуховода в 2 раза больше высоты).

В таблице по горизонтальной указана высота воздуховода в мм, по вертикальной — его ширина, а в ячейках таблицы содержатся эквивалентные диаметры воздуховодов в мм.

Таблица эквивалентных диаметров воздуховодов

Целью аэродинамического расчета является определение потерь давления (сопротивления) движению воздуха во всех элементах системы вентиляции — воздуховодах, их фасонных элементах, решетках, диффузорах, воздухонагревателях и других. Зная общую величину этих потерь, можно подобрать вентилятор, способный обеспечить необходимый расход воздуха. Различают прямую и обратную задачи аэродинамического расчета. Прямая задача решается при проектировании вновь создаваемых систем вентиляции, состоит в определении площади сечения всех участков системы при заданном расходе через них. Обратная задача – определение расхода воздуха при заданной площади сечения эксплуатируемых или реконструируемых систем вентиляции. В таких случаях для достижения требуемого расхода достаточно изменения частоты вращения вентилятора или его замены на другой типоразмер.

Аэродинамический расчет начинают после определения кратности воздухообмена помещений и принятия решения по трассировке (схеме прокладки) воздуховодов и каналов. Кратность воздухообмена является количественной характеристикой работы системы вентиляции, показывает, сколько раз в течение 1-го часа объем воздуха помещения полностью заменится новым. Кратность зависит от характеристик помещения, его назначения и может отличаться в несколько раз. Перед началом аэродинамического расчета создается схема системы в аксонометрической проекции и масштабе М 1:100. На схеме выделяют основные элементы системы: воздуховоды, их фасонные части, фильтры, шумоглушители, клапана, воздухонагреватели, вентиляторы, решетки и другие. По этой схеме, строительным планам помещений определяют длину отдельных ветвей. Схему делят на расчетные участки, которые имеют постоянный расход воздуха. Границами расчетных участков являются фасонные элементы – отводы, тройники и прочие. Определяют расход на каждом участке, наносят его, длину, номер участка на схему. Далее выбирают магистраль – наиболее длинную цепь последовательно расположенных участков, считая от начала системы до самого удаленного ответвления. Если в системе несколько магистралей одинаковой длины, то главной выбирают с большим расходом. Принимается форма поперечного сечения воздуховодов – круглая, прямоугольная или квадратная. Потери давления на участках зависят от скорости воздуха и состоят из: потерь на трение и в местных сопротивлениях. Общие потери давления системы вентиляции равны потерям магистрали и состоят из суммы потерь всех ее расчетных участков. Выбирают направление расчета – от самого дальнего участка до вентилятора.

По площади F определяют диаметр D (для круглой формы) или высоту A и ширину B (для прямоугольной) воздуховода, м. Полученные величины округляют до ближайшего большего стандартного размера, т.е. D ст , А ст и В ст (справочная величина).

Пересчитывают фактические площадь сечения F факт и скорость v факт .

Для прямоугольного воздуховода определяют т.н. эквивалентный диаметр DL = (2A ст * B ст ) / (A ст + B ст ), м.

Определяют величину критерия подобия Рейнольдса Re = 64100* D ст * v факт. Для прямоугольной формы D L = D ст .

Коэффициент трения λ тр = 0,3164 ⁄ Re-0,25 при Re≤60000, λ тр = 0,1266 ⁄ Re-0,167 при Re>60000.

Коэффициент местного сопротивления λм зависит от их типа, количества и выбирается из справочников.

Сопротивление прохождению воздуха в вентиляционной системе, в основном, определяется скоростью движения воздуха в этой системе. С увеличением скорости возрастает и сопротивление. Это явление называется потерей давления. Статическое давление, создаваемое вентилятором, обуславливает движение воздуха в вентиляционной системе, имеющей определенное сопротивление. Чем выше сопротивление такой системы, тем меньше расход воздуха, перемещаемый или . Расчет потерь на трение для воздуха в воздуховодах, а также сопротивление сетевого оборудования (фильтр, шумоглушитель, нагреватель, клапан и др.) может быть произведен с помощью соответствующих таблиц и диаграмм, указанных в каталоге. Общее падение давления можно рассчитать, просуммировав показатели сопротивления всех элементов вентиляционной системы.

Рекомендуемая скорость движения воздуха в воздуховодах:

Определение скорости движения воздуха в воздуховодах:


V= L / 3600*F (м/сек)

где L — расход воздуха, м 3 /ч;
F — площадь сечения канала, м 2 .

Рекомендация 1.
Потеря давления в системе воздуховодов может быть снижена за счет увеличения сечения воздуховодов, обеспечивающих относительно одинаковую скорость воздуха во всей системе. На изображении мы видим, как можно обеспечить относительно одинаковую скорость воздуха в сети воздуховодов при минимальной потере давления.

Рекомендация 2.
В системах с большой протяженностью воздуховодов и большим количеством вентиляционных решеток целесообразно размещать вентилятор в середине вентиляционной системы. Такое решение обладает несколькими преимуществами. С одной стороны, снижаются потери давления, а с другой стороны, можно использовать воздуховоды меньшего сечения.

Пример расчета вентиляционной системы:
Расчет необходимо начать с составления эскиза системы с указанием мест расположения воздуховодов, вентиляционных решеток, вентиляторов, а также длин участков воздуховодов между тройниками, затем определить расход воздуха на каждом участке сети.

Выясним потери давления для участков 1-6, воспользовавшись графиком потери давления в круглых воздуховодах, определим необходимые диаметры воздуховодов и потерю давления в них при условии, что необходимо обеспечить допустимую скорость движения воздуха.

Участок 1: расход воздуха будет составлять 220 м 3 /ч. Принимаем диаметр воздуховода равным 200 мм, скорость — 1,95 м/с, потеря давления составит 0,2 Па/м х 15 м = 3 Па (см. диаграмму определение потерь давления в воздуховодах).

Участок 2: повторим те же расчеты, не забыв, что расход воздуха через этот участок уже будет составлять 220+350=570 м 3 /ч. Принимаем диаметр воздуховода равным 250 мм, скорость — 3,23 м/с. Потеря давления составит 0,9 Па/м х 20 м = 18 Па.

Участок 3: расход воздуха через этот участок будет составлять 1070 м 3 /ч.
Принимаем диаметр воздуховода равным 315 мм, скорость 3,82 м/с. Потеря давления составит 1,1 Па/м х 20= 22 Па.

Участок 4: расход воздуха через этот участок будет составлять 1570 м 3 /ч. Принимаем диаметр воздуховода равным 315 мм, скорость — 5,6 м/с. Потеря давления составит 2,3 Па х 20 = 46 Па.

Участок 5: расход воздуха через этот участок будет составлять 1570 м 3 /ч. Принимаем диаметр воздуховода равным 315 мм, скорость 5,6 м/с. Потеря давления составит 2,3 Па/м х 1= 2,3 Па.

Участок 6: расход воздуха через этот участок будет составлять 1570 м 3 /ч. Принимаем диаметр воздуховода равным 315 мм, скорость 5,6 м/с. Потеря давления составит 2,3 Па х 10 = 23 Па. Суммарная потеря давления в воздуховодах будет составлять 114,3 Па.

Когда расчет последнего участка завершен, необходимо определить потери давления в сетевых элементах: в шумоглушителе СР 315/900 (16 Па) и в обратном клапане КОМ 315 (22 Па). Также определим потерю давления в отводах к решеткам (сопротивление 4-х отводов в сумме будут составлять 8 Па).

Определение потерь давления на изгибах воздуховодов

График позволяет определить потери давления в отводе, исходя из величины угла изгиба, диаметра и расхода воздуха.

Пример. Определим потерю давления для отвода 90° диаметром 250 мм при расходе воздуха 500 м3/ч. Для этого найдем пересечение вертикальной линии, соответствующей нашему расходу воздуха, с наклонной чертой, характеризующей диаметр 250 мм, и на вертикальной черте слева для отвода в 90° находим величину потери давления, которая составляет 2Па.

Принимаем к установке потолочные диффузоры серии ПФ, сопротивление которых, согласно графику, будет составлять 26 Па.

Теперь просуммируем все величины потери давления для прямых участков воздуховодов, сетевых элементов, отводов и решеток. Искомая величина 186,3 Па.

Мы рассчитали систему и определили, что нам нужен вентилятор, удаляющий 1570 м3/ч воздуха при сопротивлении сети 186,3 Па. Учитывая требуемые для работы системы характеристики нас устроит вентилятор требуемые для работы системы характеристики нас устроит вентилятор ВЕНТС ВКМС 315.

Определение потерь давления в воздуховодах.

Определение потерь давления в обратном клапане.

Подбор необходимого вентилятора.


Определение потерь давления в шумоглушителях.

Определение потерь давления на изгибах воздухуводов.


Определение потерь давления в диффузорах.


Основой проектирования любых инженерных сетей является расчет. Для того чтобы правильно сконструировать сеть приточных или вытяжных воздуховодов, необходимо знать параметры воздушного потока. В частности, требуется рассчитать скорость потока и потери давления в канале для правильного подбора мощности вентилятора.

В этом расчете немаловажную роль играет такой параметр, как динамическое давление на стенки воздуховода.

Поведение среды внутри воздухопровода

Вентилятор, создающий воздушный поток в приточном или вытяжном воздуховоде, сообщает этому потоку потенциальную энергию. В процессе движения в ограниченном пространстве трубы потенциальная энергия воздуха частично переходит в кинетическую. Этот процесс происходит в результате воздействия потока на стенки канала и называется динамическим давлением.

Кроме него существует и статическое давление, это воздействие молекул воздуха друг на друга в потоке, оно отражает его потенциальную энергию. Кинетическую энергию потока отражает показатель динамического воздействия, именно поэтому данный параметр участвует в расчетах .

При постоянном расходе воздуха сумма этих двух параметров постоянна и называется полным давлением. Оно может выражаться в абсолютных и относительных единицах. Точкой отсчета для абсолютного давления является полный вакуум, в то время как относительное считается начиная от атмосферного, то есть разница между ними — 1 Атм. Как правило, при расчете всех трубопроводов используется величина относительного (избыточного) воздействия.

Вернуться к оглавлению

Физический смысл параметра

Если рассмотреть прямые отрезки воздуховодов, сечения которых уменьшаются при постоянном расходе воздуха, то будет наблюдаться увеличение скорости потока. При этом динамическое давление в воздуховодах будет расти, а статическое — снижаться, величина полного воздействия останется неизменной. Соответственно, для прохождения потока через такое сужение (конфузор) ему следует изначально сообщить необходимое количество энергии, в противном случае может уменьшиться расход, что недопустимо. Рассчитав величину динамического воздействия, можно узнать количество потерь в этом конфузоре и правильно подобрать мощность вентиляционной установки.

Обратный процесс произойдет в случае увеличения сечения канала при постоянном расходе (диффузор). Скорость и динамическое воздействие начнут уменьшаться, кинетическая энергия потока перейдет в потенциальную. Если напор, развиваемый вентилятором, слишком велик, расход на участке и во всей системе может вырасти.

В зависимости от сложности схемы, вентиляционные системы имеют множество поворотов, тройников, сужений, клапанов и прочих элементов, называемых местными сопротивлениями. Динамическое воздействие в этих элементах возрастает в зависимости от угла атаки потока на внутреннюю стенку трубы. Некоторые детали систем вызывают значительное увеличение этого параметра, например, противопожарные клапаны, в которых на пути потока установлены одна или несколько заслонок. Это создает повышенное сопротивление потоку на участке, которое необходимо учитывать в расчете. Поэтому во всех вышеперечисленных случаях нужно знать величину динамического давления в канале.

Вернуться к оглавлению

Расчеты параметра по формулам

На прямом участке скорость движения воздуха в воздуховоде неизменна, постоянной остается и величина динамического воздействия. Последняя рассчитывается по формуле:

Рд = v2γ / 2g

В этой формуле:

  • Рд — динамическое давление в кгс/м2;
  • V — скорость движения воздуха в м/с;
  • γ — удельная масса воздуха на этом участке, кг/м3;
  • g — ускорение силы тяжести, равное 9.81 м/с2.

Получить значение динамического давления можно и в других единицах, в Паскалях. Для этого существует другая разновидность этой формулы:

Рд = ρ(v2 / 2)

Здесь ρ — плотность воздуха, кг/м3. Поскольку в вентиляционных системах нет условий для сжатия воздушной среды до такой степени, чтобы изменилась ее плотность, она принимается постоянной — 1.2 кг/м3.

Далее, следует рассмотреть, как участвует величина динамического воздействия в расчете каналов. Смысл этого расчета — определить потери во всей системе приточной либо вытяжной вентиляции для подбора напора вентилятора, его конструкции и мощности двигателя. Расчет потерь происходит в два этапа: сначала определяются потери на трение о стенки канала, потом высчитывается падение мощности воздушного потока в местных сопротивлениях. Параметр динамического давления участвует в расчете на обоих этапах.

Сопротивление трению на 1 м круглого канала рассчитывается по формуле:

R = (λ / d) Рд, где:

  • Рд — динамическое давление в кгс/м2 или Па;
  • λ — коэффициент сопротивления трению;
  • d — диаметр воздуховода в метрах.

Потери на трение определяются отдельно для каждого участка с различными диаметрами и расходами. Полученное значение R умножают на общую длину каналов расчетного диаметра, прибавляют потери на местных сопротивлениях и получают общее значение для всей системы:

HB = ∑(Rl + Z)

Здесь параметры:

  1. HB (кгс/м2) — общие потери в вентиляционной системе.
  2. R — потери на трение на 1 м канала круглого сечения.
  3. l (м) — длина участка.
  4. Z (кгс/м2) — потери в местных сопротивлениях (отводах, крестовинах, клапанах и так далее).

Вернуться к оглавлению

Определение параметров местных сопротивлений вентиляционной системы

В определении параметра Z также принимает участие величина динамического воздействия. Разница с прямым участком заключается в том, что в разных элементах системы поток меняет свое направление, разветвляется, сходится. При этом среда взаимодействует с внутренними стенками канала не по касательной, а под разными углами. Чтобы это учесть, в расчетную формулу можно ввести тригонометрическую функцию, но тут есть масса сложностей. Например, при прохождении простого отвода 90⁰ воздух поворачивает и нажимает на внутреннюю стенку как минимум под тремя разными углами (зависит от конструкции отвода). В системе воздуховодов присутствует масса более сложных элементов, как рассчитать потери в них? Для этого существует формула:

  1. Z = ∑ξ Рд.

Для того чтобы упростить процесс расчета, в формулу введен безразмерный коэффициент местного сопротивления. Для каждого элемента вентиляционной системы он разный и является справочной величиной. Значения коэффициентов были получены расчетами либо опытным путем. Многие заводы-производители, выпускающие вентиляционное оборудование, проводят собственные аэродинамические исследования и расчеты изделий. Их результаты, в том числе и коэффициент местного сопротивления элемента (например, противопожарного клапана), вносят в паспорт изделия или размещают в технической документации на своем сайте.

Для упрощения процесса вычисления потерь вентиляционных воздуховодов все значения динамического воздействия для разных скоростей также просчитаны и сведены в таблицы, из которых их можно просто выбирать и вставлять в формулы. В Таблице 1 приведены некоторые значения при самых применяемых на практике скоростях движения воздуха в воздуховодах.

Поделитесь статьей с друзьями:

Похожие статьи

Аэродинамический расчет системы вентиляции | Техническая библиотека ПромВентХолод

Цель аэродинамического расчета

Целью аэродинамического расчета является определение потерь давления (сопротивления) движению воздуха во всех элементах системы вентиляции – воздуховодах, их фасонных элементах, решетках, диффузорах, воздухонагревателях и других. Зная общую величину этих потерь, можно подобрать вентилятор, способный обеспечить необходимый расход воздуха. Различают прямую и обратную задачи аэродинамического расчета. Прямая задача решается при проектировании вновь создаваемых систем вентиляции, состоит в определении площади сечения всех участков системы при заданном расходе через них. Обратная задача – определение расхода воздуха при заданной площади сечения эксплуатируемых или реконструируемых систем вентиляции. В таких случаях для достижения требуемого расхода достаточно изменения частоты вращения вентилятора или его замены на другой типоразмер.


Аэродинамический расчет

начинают после определения кратности воздухообмена  помещений и принятия решения по трассировке (схеме прокладки) воздуховодов и каналов. Кратность воздухообмена является количественной характеристикой работы системы вентиляции, показывает, сколько раз в течение 1-го часа объем воздуха помещения полностью заменится новым. Кратность зависит от характеристик помещения, его назначения и может отличаться в несколько раз. Перед началом аэродинамического расчета создается схема системы в аксонометрической проекции и масштабе М 1:100. На схеме выделяют основные элементы системы: воздуховоды, их фасонные части, фильтры, шумоглушители, клапана, воздухонагреватели, вентиляторы, решетки и другие. По этой схеме, строительным планам помещений определяют длину отдельных ветвей. Схему делят на расчетные участки, которые имеют постоянный расход воздуха. Границами расчетных участков являются фасонные элементы – отводы, тройники и прочие. Определяют расход на каждом участке, наносят его, длину, номер участка на схему. Далее выбирают магистраль – наиболее длинную цепь последовательно расположенных участков, считая от начала системы до самого удаленного ответвления. Если в системе несколько магистралей одинаковой длины, то главной выбирают с большим расходом. Принимается форма поперечного сечения воздуховодов – круглая, прямоугольная или квадратная. Потери давления на участках зависят от скорости воздуха и  состоят из: потерь на трение и в местных сопротивлениях. Общие потери давления системы вентиляции равны потерям магистрали и состоят из суммы потерь всех ее расчетных участков. Выбирают направление расчета – от самого дальнего участка до вентилятора.

Рассчитывают площадь сечения воздуховода F = Q / v рек, м². Здесь  Q – расход воздуха, м³/с, v рек – рекомендуемая скорость воздуха, м/с (справочная величина). 

По площади F определяют диаметр D (для круглой формы) или высоту A и ширину B (для прямоугольной) воздуховода, м. Полученные величины округляют до ближайшего большего стандартного размера, т.е. D ст , А ст и В ст (справочная величина).

Пересчитывают фактические площадь сечения F факт и скорость  v факт

Для прямоугольного воздуховода определяют т.н. эквивалентный диаметр DL = (2A ст* B ст) / (A ст + B ст), м.

Определяют величину критерия подобия Рейнольдса  Re = 64100* D ст* v факт. Для прямоугольной формы D L = D ст.

Коэффициент трения  λ тр = 0,3164 ⁄ Re-0,25 при Re≤60000,  λ тр = 0,1266 ⁄ Re-0,167 при Re>60000.

Коэффициент местного сопротивления  λм зависит от их типа, количества и выбирается из справочников.

Потери давления на расчетном участке Р = ((λтр*L) / Dст + λм) *0,6* v2 факт, Па. Здесь L – длина расчетного участка.

Суммируя потери давления участков, получим потери магистрали и  системы вентиляции.

Зная потери давления системы, выбирают вентилятор. Создаваемое им давление и расход воздуха принимаются с 10 % запасом. По его аэродинамической характеристике, представленной фирмой-изготовителем, определяют величину коэффициента полезного действия (КПД) n.

Подсчитывают N = (Q вент * P вент) / (3600 * 1000 * n), кВт, мощность, потребляемую электродвигателем вентилятора, сравнивают ее с  данными изготовителя. Здесь вент, P вент – расход воздуха и  давление, создаваемое вентилятором.

Также рекомендуем Вам следующий материал:

Как посчитать вентиляцию в квадратных метрах. Как рассчитать сечение и диаметр воздуховода

Зная параметры воздуховодов (их длина, сечение, коэффициент трения воздуха о поверхность), можно рассчитать потери давления в системе при расчетном расходе воздуха.

Полная потеря давления (в кг / м 2) рассчитывается по формуле:

P = R * l + z,

где R — потеря давления на трение на 1 погонный метр воздуховода, l z — потеря давления на местные сопротивления (с переменным сечением).

1. Потеря трения:

В воздуховоде круглого сечения потери давления на трение Ptr составляют:

Ptr = (x * l / d) * (v * v * y) / 2g,

где x — коэффициент сопротивления трения, l — длина воздуховода в метрах, d — диаметр воздуховода в метрах, v y g — ускорение свободного падения (9,8 м / с2).

Комментарий: Если воздуховод имеет не круглое, а прямоугольное сечение, эквивалентный диаметр должен быть подставлен в формулу, которая для воздуховода со сторонами A и B составляет: dEq = 2AB / (A + B)

2.Потери на местном сопротивлении:

Падение давления на местные сопротивления рассчитывается по формуле:

z = Q * (v * v * y) / 2g,

, где Q — сумма коэффициентов местного сопротивления на участке воздуховода, для которого производится расчет, v — скорость воздушного потока в м / с, y — плотность воздуха в кг / м3. , г — ускорение свободного падения (9,8 м / с2). Значения Q содержатся в виде таблицы.

Метод допустимых скоростей

При расчете сети воздуховодов за исходные данные принимается оптимальная скорость воздуха по методу допустимых скоростей (см. Таблицу). Затем учитывается желаемое сечение воздуховода и потери давления в нем.

Методика аэродинамического расчета воздуховодов методом допустимых скоростей:

  1. Нарисуйте схему системы распределения воздуха. Для каждого участка воздуховода укажите длину и количество воздуха, проходящего за 1 час.
  2. Расчет начинается с наиболее удаленных от вентилятора и наиболее загруженных участков.
  3. Зная оптимальную скорость воздуха для данного помещения и объем воздуха, проходящего через воздуховод за 1 час, определите соответствующий диаметр (или поперечное сечение) воздуховода.
  4. Рассчитайте потерю давления на трение Ptr.
  5. По табличным данным определяем сумму местных сопротивлений Q и рассчитываем потери давления для местных сопротивлений z.
  6. Доступное давление для следующих ответвлений воздухораспределительной сети определяется как сумма потерь давления в секциях, расположенных перед этим ответвлением.

В процессе расчета необходимо последовательно связать все ветви сети, приравняв сопротивление каждой ветви к сопротивлению наиболее нагруженной ветви. Делается это с помощью диафрагм. Устанавливаются на малонагруженные участки воздуховодов, повышая сопротивление.

Таблица максимальной скорости воздуха в зависимости от требований к воздуховоду
Назначение Основное требование
Бесшумность Мин.потеря напора
Магистральные каналы Основные каналы Филиал
Приток Вытяжка приток Вытяжка
Жилые помещения 3 5 4 3 3
Отели 5 7.5 6,5 6 5
Учреждения 6 8 6,5 6 5
Рестораны 7 9 7 7 6
Магазины 8 9 7 7 6

Примечание: скорость воздушного потока в таблице дана в метрах в секунду.

Метод постоянной потери напора

Этот метод предполагает постоянную потерю давления на 1 погонный метр воздуховода. Исходя из этого, определяются размеры сети воздуховодов. Метод постоянной потери напора достаточно прост и применяется на этапе технико-экономического обоснования вентиляционных систем.

  1. В зависимости от назначения помещения по таблице допустимых скоростей воздуха выбирается скорость на основном участке воздуховода.
  2. В соответствии со скоростью, определенной в пункте 1, и на основе расчетного расхода воздуха определяется начальная потеря напора (на 1 м длины воздуховода).Для этого используется приведенная ниже диаграмма.
  3. Определяется наиболее загруженный патрубок, и его длина принимается за эквивалентную длину воздухораспределительной системы. Чаще всего это расстояние до самого дальнего диффузора.
  4. Умножьте эквивалентную длину системы на потерю напора из пункта 2. К полученному значению прибавляется потеря давления на диффузорах.
  5. Теперь на диаграмме ниже определяется диаметр начального воздуховода, идущего от вентилятора, а затем диаметры остальных участков сети в соответствии с соответствующим потоком воздуха.В этом случае предполагается постоянная начальная потеря напора.
Схема определения потери напора и диаметра воздуховодов
Использование воздуховодов прямоугольного сечения

Диаметр круглых каналов указан на диаграмме потери давления. Если вместо них используются воздуховоды прямоугольного сечения, необходимо найти их эквивалентные диаметры, используя приведенную ниже таблицу.

Примечания:

  1. Если позволяет пространство, лучше выбрать воздуховоды круглой или квадратной формы.
  2. Если места мало (например, при реконструкции), выбирают воздуховоды прямоугольного сечения. Обычно ширина воздуховода в 2 раза больше высоты). В таблице высота воздуховода в мм указана по горизонтали, ширина — по вертикали, а в ячейках таблицы указаны эквивалентные диаметры воздуховодов в мм.
Таблица эквивалентных диаметров воздуховодов
Размеры 150 200 250 300 350 400 450 500
250 210 245 275
300 230 265 300 330
350 245 285 325 355 380
400 260 305 345 370 410 440
450 275 320 365 400 435 465 490
500 290 340 380 425 455 490 520 545
550 300 350 400 440 475 515 545 575
600 310 365 415 460 495 535 565 600
650 320 380 430 475 515 555 590 625
700 390 445 490 535 575 610 645
750 400 455 505 550 590 630 665
800 415 470 520 565 610 650 685
850 480 535 580 625 670 710
900 495 550 600 645 685 725
950 505 560 615 660 705 745
1000 520 575 625 675 720 760
1200 620 680 730 780 830
1400 725 780 835 880
1600 830 885 940
1800 870 935 990

Комментарии:

  • Факторы, влияющие на размер воздуховодов
  • Расчет размеров воздуховодов
  • Выбор размеров для реальных условий

Для отвода свежего или вытяжного воздуха из систем вентиляции в гражданских или промышленных зданиях используются воздуховоды различной конфигурации, формы и размера.Часто их приходится укладывать на существующие помещения в самых неожиданных и загроможденных местах. В таких случаях решающую роль играет правильное сечение воздуховода и его диаметр.

Факторы, влияющие на размер воздуховодов

Успешно проложить вентиляционные системы на вновь проектируемых или вновь построенных объектах не составляет большого труда — достаточно согласовать расположение систем относительно рабочих мест, оборудования и других инженерных сетей. В существующих промышленных зданиях это сделать намного сложнее из-за ограниченного пространства.

Этот и несколько других факторов влияют на расчет диаметра воздуховода:

  1. Одним из основных факторов является расход приточного или вытяжного воздуха в единицу времени (м 3 / ч), который должен пройти по этому каналу.
  2. Пропускная способность также зависит от скорости воздуха (м / с). Он не может быть слишком маленьким, тогда по расчету размер воздуховода будет очень большим, что экономически нецелесообразно. Слишком высокая скорость может вызвать вибрацию, повышенный шум и мощность приточно-вытяжной установки.Для разных участков системы подачи рекомендуется брать разную скорость, ее значение лежит в пределах от 1,5 до 8 м / с.
  3. Материал воздуховода важен. Обычно это оцинкованная сталь, но используются и другие материалы: разные виды пластмасс, нержавеющая сталь или черная сталь. Последний имеет наибольшую шероховатость поверхности, сопротивление потоку будет больше, да и размер канала придется брать больше. Значение диаметра следует подбирать согласно нормативной документации.

В таблице 1 указаны нормальные размеры воздуховодов и толщина металла для их изготовления.

Таблица 1

Примечание: Таблица 1 отражает не полностью нормальные, а только наиболее распространенные размеры каналов.

Воздуховоды изготавливают не только круглой, но и прямоугольной и овальной формы. Их размеры взяты через значение эквивалентного диаметра. Также новые методы изготовления каналов позволяют использовать металл меньшей толщины, увеличивая при этом скорость в них без риска возникновения вибрации и шума.Это касается спирально-навитых воздуховодов, они обладают высокой плотностью и жесткостью.

Вернуться к содержанию

Расчет размеров дыхательных путей

Для начала необходимо определить количество приточного или вытяжного воздуха, который должен быть доставлен по каналу в помещение. Когда это значение известно, площадь поперечного сечения (м 2) рассчитывается по формуле:

В этой формуле:

  • θ — скорость воздуха в канале, м / с;
  • л — расход воздуха, м 3 / ч;
  • S — площадь поперечного сечения канала, м 2;

Чтобы связать единицы времени (секунды и часы), число 3600 присутствует в вычислении.

Диаметр круглого воздуховода в метрах можно рассчитать по площади его поперечного сечения по формуле:

S = π D 2/4, D 2 = 4S / π, где D — диаметр канала, м.

Порядок расчета размеров воздуховода следующий:

  1. Зная расход воздуха в этой зоне, определите скорость его движения в зависимости от назначения канала. В качестве примера можно взять L = 10 000 м 3 / ч и скорость 8 м / с, так как ветка является основной линией.
  2. Рассчитайте площадь поперечного сечения: 10 000/3600 x 8 = 0,347 м 2, диаметр будет 0,665 м.
  3. Обычно выбирают ближайший из двух размеров, обычно берут тот, который больше. Рядом с 665 мм есть диаметры 630 мм и 710 мм, должно получиться 710 мм.
  4. В обратном порядке вычисляется фактическая скорость воздушной смеси в воздуховоде для дальнейшего определения мощности вентилятора. В этом случае поперечное сечение будет: (3,14 x 0,71 2/4) = 0,4 м 2, а реальная скорость будет 10 000/3600 x 0.4 = 6,95 м / с.
  5. В случае, если необходимо проложить канал прямоугольной формы, его размеры выбираются по расчетной площади поперечного сечения, эквивалентной круглой. То есть рассчитать ширину и высоту трубопровода так, чтобы площадь в данном случае составила 0,347 м 2. Это может быть вариант 700 мм x 500 мм или 650 мм x 550 мм. Такие воздуховоды устанавливают в стесненных условиях, когда пространство для прокладки ограничено технологическим оборудованием или другими инженерными сетями.

Параметры показателей микроклимата определяются положениями ГОСТ 12.1.2.1002-00, 30494-96, СанПин 2.2.4.548, 2.1.2.1002-00. На основании действующих постановлений правительства был разработан Свод практических правил СП 60.13330.2012. Скорость воздуха должна обеспечивать соблюдение существующих норм.

Что учитывается при определении скорости воздуха

Для правильного выполнения расчетов проектировщикам необходимо выполнить несколько регламентированных условий, каждое из которых имеет одинаково важное значение.Какие параметры зависят от скорости воздушного потока?

Уровень шума в помещении

В зависимости от конкретного использования помещения санитарные нормы устанавливают следующие максимальные уровни звукового давления.

Таблица 1. Максимальные значения уровня шума.

Превышение параметров допускается только в кратковременном режиме при пуске / остановке системы вентиляции или дополнительного оборудования.
Уровень вибрации в помещении Во время работы вентиляторов возникает вибрация.Показатели вибрации зависят от материала изготовления воздуховодов, методов и качества виброгашения прокладок и скорости прохождения воздуха через воздуховоды. Общие показатели вибрации не могут превышать пределов, установленных государственными организациями.

Таблица 2. Максимальные значения допустимой вибрации.


В расчетах выбирается оптимальная скорость воздуха, не усиливающая вибрационные процессы и связанные с ними звуковые колебания.Система вентиляции должна поддерживать в помещении определенный микроклимат.

Значения скорости потока, влажности и температуры приведены в таблице.

Таблица 3. Параметры микроклимата.


Еще одним показателем, который учитывается при расчете скорости потока, является частота воздухообмена в системах вентиляции. С учетом их использования санитарные нормы устанавливают следующие требования к воздухообмену.

Таблица 4.Кратность воздухообмена в различных помещениях.

Домашнее хозяйство
Жильё Кратность воздухообмена
Гостиная (в квартире или в общежитии) 3м 3 / час на 1м 2 жилого помещения
Кухня квартиры или общежития 6-8
Ванная 7-9
Душевая 7-9
Туалет 8-10
Прачечная (бытовая) 7
Гардеробная 1,5
Кладовая 1
Гараж 4-8
Погреб 4-6
Промышленное
Производственные помещения и помещения большого объема Кратность воздухообмена
Театр, кинозал, конференц-зал 20-40 м 3 на человека
Офисные помещения 5-7
Банк 2-4
Ресторан 8-10
Бар, Кафе, пивная, бильярдная 9-11
Кухонное помещение в кафе, ресторане 10-15
Супермаркет 1,5-3
Аптека (торговый зал) 3
Гараж и автомастерская 6-8
Туалет (общий) 10-12 (или 100 м 3 на один туалет)
Танцевальный зал, дискотека 8-10
Курительная 10
Сервер 5-10
Спортзал не менее 80 м 3 на 1 задействованного и не менее 20 м 3 на 1 зрителя
Парикмахерская (до 5 рабочих мест) 2
Парикмахер (более 5 рабочих мест) 3
Фондовая 1-2
Прачечная 10-13
Бассейн 10-20
Промышленное крашение 25-40
Механический цех 3-5
Аудитория 3-8

Алгоритм расчетов Скорость воздуха в воздуховоде определяется с учетом всех вышеперечисленных условий, технические данные уточняются заказчиком при проектировании и монтаже систем вентиляции.Основным критерием расчета скорости потока является кратность обмена. Все дальнейшие согласования производятся путем изменения формы и поперечного сечения воздуховодов. Расход можно взять из таблицы в зависимости от скорости и диаметра воздуховода.

Таблица 5. Расход воздуха в зависимости от скорости потока и диаметра воздуховода.


Самостоятельный расчет

Например, в помещении объемом 20 м 3 согласно требованиям санитарных норм. Для эффективной вентиляции необходимо обеспечить трехкратную смену воздуха.Это означает, что не менее одного часа через воздуховод должен пройти не менее L = 20 м 3 × 3 = 60 м 3. Формула для расчета скорости потока: V = L / 3600 × S, где:

В — скорость воздушного потока в м / с;

л — расход воздуха в м 3 / ч;

S — площадь поперечного сечения каналов, м 2.

Возьмем воздуховод круглого сечения Ø 400 мм, площадь поперечного сечения:

В нашем примере S = (3,14 × 0,4 2 м) / 4 = 0,1256 м 2. Соответственно, для обеспечения необходимой кратности воздухообмена (60 м 3 / ч) в воздуховоде круглого сечения Ø 400 мм (S = 0 .1256 м 3) скорость воздушного потока составляет: V = 60 / (3600 × 0,1256) ≈ 0,13 м / с.

С помощью той же формулы с заданной скоростью можно рассчитать объем воздуха, движущегося по воздуховодам в единицу времени.

L = 3600 × S (м 3) × V (м / с). Объем (расход) получается в квадратных метрах.

Как уже говорилось ранее, уровень шума вентиляционных систем зависит от скорости воздуха. Чтобы свести к минимуму негативное воздействие Это явление инженеры рассчитали максимально допустимые скорости воздуха для разных помещений.

По такому же алгоритму определяется скорость воздуха в воздуховоде при расчете теплоснабжения, задаются поля допусков для минимизации потерь на обслуживание здания в зимний период, вентиляторы подбираются по их мощности. Данные о расходе воздуха также необходимы для снижения потерь давления, что позволяет повысить эффективность систем вентиляции и снизить потребление электроэнергии.

Расчет проводится для каждого отдельного сечения, с учетом полученных данных подбираются параметры основных линий по диаметру и геометрии.Они должны иметь возможность пропускать откачанный воздух из всех отдельных помещений. Диаметр воздуховодов выбирается таким образом, чтобы минимизировать шум и потери сопротивления. Для расчета кинематической схемы важны все три параметра системы вентиляции: максимальный объем откачиваемого / откачиваемого воздуха, скорость движения воздушных масс и диаметр воздуховодов. Работы по расчету систем вентиляции относятся к категории сложных с инженерной точки зрения, их могут выполнять только профессиональные специалисты со специальным образованием.

Для обеспечения постоянства значений скорости воздуха в каналах разного сечения используются следующие формулы:


После расчета окончательных данных берутся ближайшие значения стандартных трубопроводов. Благодаря этому сокращается время монтажа оборудования и упрощается процесс его периодического обслуживания и ремонта. Еще один плюс — снижение ориентировочной стоимости системы вентиляции.

Для воздушного отопления жилых и производственных помещений скорость регулируется с учетом температуры теплоносителя на входе и выходе, для равномерного рассеивания потока теплого воздуха продумана схема установки и размеры вентиляционных решеток.Современные системы воздушного отопления дают возможность автоматически регулировать скорость и направление потоков. Температура воздуха на выходе не должна превышать + 50 ° С, расстояние до рабочего места не менее 1,5 м. Скорость воздушных масс регулируется действующими государственными стандартами и отраслевыми актами.

При расчетах по желанию заказчиков может быть учтена возможность установки дополнительных ответвлений, для этого предусмотрен запас производительности оборудования и пропускной способности каналов.Расходы рассчитываются таким образом, чтобы после увеличения мощности систем вентиляции они не создавали дополнительной звуковой нагрузки на людей, находящихся в помещении.

Выбор диаметров производится из минимально приемлемых, чем меньше размеры — универсальная система вентиляции, тем дешевле ее изготовление и установка. Системы локальной вытяжки рассчитываются отдельно, могут работать как в автономном режиме, так и могут подключаться к существующим системам вентиляции.

Государственными нормативными документами установлены рекомендуемые скорости движения в зависимости от расположения и назначения воздуховодов. При расчетах необходимо придерживаться этих параметров.

Тип и расположение воздуховода и решетки Вентиляция
Натуральный Механический
Жалюзи для забора воздуха 0,5-1,0 2,0-4,0
Каналы шахт свежего воздуха 1,0-2,0 2,0-6,0
Сборные горизонтальные каналы 0,5-1,0 2,0-5,0
Вертикальные каналы 0,5-1,0 2,0-5,0
Приточные решетки на полу 0,2-0,5 0,2-0,5
Приточные решетки на потолке 0,5-1,0 1,0-3,0
Решетки выхлопные 0,5-1,0 1,5-3,0
Вытяжные валы 1,0-1,5 3,0-6,0

Внутри помещения воздух не может двигаться со скоростью более 0.3 м / с, кратковременное превышение параметра не более 30%. Если в помещении две системы, скорость воздуха в каждой из них должна обеспечивать не менее 50% расчетного объема подачи или удаления воздуха.

Пожарные выдвигают свои требования к скорости движения воздушных масс в воздуховодах в зависимости от категории помещения и особенностей технологического процесса. Стандарты направлены на снижение скорости распространения дыма или огня по воздуховодам.При необходимости на вентиляционные системы необходимо установить клапаны и отсечки. Устройства срабатывают по сигналу датчика или вручную ответственным лицом. В единой системе вентиляции могут быть соединены только определенные группы помещений.

В холодное время года в отапливаемых помещениях температура воздуха в результате работы системы вентиляции не может быть ниже нормируемой. Нормализованная температура обеспечивается перед началом рабочей смены. В теплый период эти требования не актуальны.Движение воздушных масс не должно нарушать нормы, предусмотренные СанПин 2.1.2.2645. Для достижения желаемых результатов при проектировании систем меняются диаметр воздуховодов, мощность и количество вентиляторов, а также скорость потока.

В принятые проектные данные по параметрам движения в воздуховодах следует указать:

  1. Выполнение параметров микроклимата в помещениях, поддержание качества воздуха в установленных пределах. При этом принимаются меры по снижению непроизводительных потерь тепла.Данные взяты как из действующих нормативных документов, так и из технического задания заказчиков.
  2. Скорость движения воздушных масс в рабочих зонах не должна вызывать сквозняков, обеспечивать приемлемый комфорт пребывания в помещении. Механическая вентиляция предусмотрена только в тех случаях, когда невозможно добиться желаемых результатов за счет естественного. Кроме того, в цехах с вредными условиями труда необходимо устанавливать механическую вентиляцию.

При расчете расхода воздуха в системах с естественной вентиляцией принимается среднегодовое значение разницы между плотностью внутреннего и наружного воздуха.Минимальные фактические рабочие характеристики должны обеспечивать приемлемые стандартные значения скорости воздухообмена.

Метод усечения для расчета сопротивления систем вентиляционных каналов кондиционирования воздуха при неразвитых граничных условиях потока

Расчет сопротивления вентиляционных каналов кондиционирования воздуха при не полностью развитом потоке является важной проблемой, которую необходимо решить. Основываясь на характеристиках сопротивления в вентиляционных каналах кондиционирования воздуха, в данном исследовании был предложен метод усечения — вычислительный метод, который подходит для не полностью разработанных граничных условий потока.Были исследованы распределения сопротивления в воздуховодах перед и после него от типичных местных компонентов, включая переходники, отводы и тройники. Используя значения сопротивления локальных компонентов при полностью развитом потоке, сопротивления, которые не принадлежали не полностью развитому потоку, были усечены и удалены. Наконец, были обсуждены этапы расчета предлагаемого метода, представлен технический пример и проанализирована точность разработанной модели. Результаты показали, что для локальных компонентов системы (переходники, отводы и тройники) их пропорции в общем сопротивлении демонстрируют аналогичные тенденции при различных соотношениях ширины и высоты.Сопротивление этих локальных компонентов включает сопротивление на входе, на выходе и их собственное сопротивление. Сопротивление на входе составляло 2–6% от общего сопротивления, в то время как сопротивление переходников, изгибов и тройников на выходе составляло 40–60% от общего сопротивления. Установлена ​​функциональная зависимость между местным сопротивлением и расстоянием отсечки переходников, отводов и тройников. Следовательно, метод усечения может рассчитать местное сопротивление по расстоянию отсечки.Более того, в представленном инженерном примере погрешность между фактическими измеренными значениями сопротивления и значениями, смоделированными с помощью метода усечения, составила всего 4,28%, что намного меньше, чем у результатов, смоделированных с помощью традиционных методов расчета (53,64%).

Hetter Отопление и Охлаждение | Сеть воздуховодов

При замене системы отопления, вентиляции и кондиционирования необходимо многое учесть, не в последнюю очередь это должно быть текущее состояние сети воздуховодов . .

Ввести новую газовую печь на 95% — это нормально и хорошо, но реальная цель — получить воздух туда, куда вы хотите, эффективным / доступным способом.

Протоки подобны венам в вашем теле. Конечно, они обеспечивают циркуляцию воздуха по всему дому. В Hetter Heating & Cooling мы обнаружили, что большинство домовладельцев испытывают проблемы с комфортом в своем доме из-за плохого распределения воздуха — это означает протекающие воздуховоды , недостаточный поток воздуха, плохой отвод влаги или неэффективную камеру статического давления .Мы решаем потенциальные проблемы с воздуховодами в нашей БЕСПЛАТНОЙ смете на дому. (Все изображения, представленные здесь, являются недавними установками Hetter ).

Воздуховоды часто упускаются из виду. Негерметичные воздуховоды могут вызвать проблемы со здоровьем и привести к потере экономии энергии, которую обещают новые высокоэффективные системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха. Кроме того, если воздуховоды слишком малы, они заставят систему HVAC потреблять больше энергии, обеспечивая при этом меньший комфорт. Слишком маленькие воздуховоды также могут привести к преждевременному отказу оборудования.

Каждое крупное исследование, которое производители и сторонние организации проводили в нашей отрасли за последние пятнадцать лет, показало, что негерметичные воздуховоды могут не только способствовать значительным потерям в энергоэффективности , но также способствовать снижению комфорта . .

Наиболее заметное исследование было проведено North Carolina Alternative Energy Corporation , некоммерческой организацией, которая изучила эффективность производителей систем кондиционирования воздуха по сравнению с фактической эффективностью, полученной после установки; они обнаружили в 93% установок, была какая-то утечка в воздуховоде , которая могла способствовать:

  • Плохое качество воздуха в помещении
  • Проблемы здоровья и безопасности
  • Сквозняк и неравномерная температура
  • Более высокие счета за электроэнергию

Это исследование также показало, что в 70% установках были участки дома, в которых был неправильный воздушный поток , что, конечно, может способствовать:

  • Неравномерные температуры
  • Плохой контроль влажности
  • Шумные решетки и регистры
  • И может увеличить эксплуатационные расходы на 10%
Герметизация воздуховодов

Воздуховоды являются неотъемлемой частью вашей системы приточного воздуха — печи, теплового насоса или центрального кондиционера.Задача вашей сети воздуховодов — равномерно циркулировать нагретый или охлажденный воздух в каждой комнате вашего дома. Плохо функционирующие воздуховоды, пропускающие кондиционированный воздух, снижают эффективность вашей системы на целых 20%, из-за чего ей становится труднее поддерживать комфортную температуру в вашем доме. Воздуховоды обычно скрыты в стенах, потолках, чердаках, подвалах или подвальных помещениях, что может затруднить доступ к ним и их ремонт. EPA рекомендует использовать профессионального подрядчика для улучшения воздуховодов. В Hetter Heating & Cooling мы ремонтируем воздуховоды и предлагаем БЕСПЛАТНУЮ оценку для каждой домашней сметы.Капитальный ремонт воздуховодов не является обычным элементом модернизации системы. Небольшие изменения в сочетании с новой, более эффективной системой распределения воздуха могут существенно повлиять на комфорт в вашем доме. Советы по выбору подходящего подрядчика см. На EnergyStar.gov.

Недостаточный воздушный поток

Правильно установленный и обслуживаемый воздуховод может длиться двадцать и более лет. Но время, тепло и влажность могут ухудшить изоляцию воздуховода. С годами ваши воздуховоды могли собирать загрязнения, которые необходимо удалить.Подумай об этом. Были ли некоторые комнаты в вашем доме менее комфортабельными, чем другие? В некоторых комнатах слишком жарко, слишком холодно или и то, и другое? Hetter Heating & Cooling не только оценивает вашу существующую сеть воздуховодов на предмет эффективности и надлежащего распределения воздуха, но мы можем предложить (за дополнительную плату) оценку между комнатами , чтобы убедиться, что ваша система воздуховодов настроена на подавать нужное количество воздуха в каждую комнату. Вы не получите всех преимуществ от своей новой системы отопления и / или кондиционирования воздуха, если ваши воздуховоды нуждаются в ремонте или замене.

Как мы уже говорили, надлежащий воздушный поток в вашем доме имеет решающее значение как для комфорта, так и для экономии энергии. Hetter — одна из немногих местных компаний, занимающихся HVAC, которая постоянно вкладывает свое время и ресурсы в семинары по воздуховодам и воздушным потокам. Мы знаем, потому что смотрим вокруг и не видим конкурентов. Для получения дополнительной информации перейдите на сайт nationalcomfortinstitute.com.

Удаление недостаточной влажности

Одним словом — вариатор (два слова).Если летом вы испытываете проблемы с повышенной влажностью в своем доме, мы настоятельно рекомендуем рассмотреть возможность установки новой печи с регулируемой скоростью (вашей системы распределения воздуха). Воздуходувка на вашей печи не только отвечает за проталкивание кондиционированного воздуха через ваш дом круглый год, но также отвечает за удаление старого застоявшегося воздуха из вашего дома. Вентилятор вашей печи, по сути, постоянно толкает и тянет для вашего комфорта. К сожалению, воздуходувка без переменной скорости имеет ограниченный комфорт, который она может вам предложить.С другой стороны, регулируемая скорость обеспечивает более высокую влажность летом, чем любой другой вентилятор. Trane предлагает несколько различных вариантов регулирования скорости (см. Страницу «Нагрев»).

Пленум

Камера статического давления — область непосредственно над вашей печью — вероятно, является наиболее важной частью вашей сети воздуховодов. Если эта область неэффективна и не будет решена во время установки новой системы, это почувствует и ваш комфорт, и ваш кошелек.

В Hetter Heating & Cooling мы серьезно относимся к пленумам. Хотя большинство наших конкурентов либо пропускают, либо не обращают внимания на какие-либо обновления, необходимые в этой области, мы сделали это особой и заметной частью нашего контрольного списка позиций. Не все пленумы необходимо рассматривать. Фактически, большинство из них прекрасно впишется в вашу новую систему. Обычно старые печи — те, что старше 25 лет — вполне могут иметь камеру статического давления, которую необходимо переделать.

Обратите внимание на плотные, гладкие и хорошо закрытые камеры статического давления.Воздух идет по пути наименьшего сопротивления. Если при замене (установка новой печи) воздухозаборник остается слишком большого размера, вы рискуете не доставить необходимый воздух в проблемные зоны по всему дому. Вентиляционные камеры слишком большого размера могут снизить скорость воздуха, ухудшить аэродинамику и даже увековечить очень расточительное явление, называемое «взбалтыванием». Узкие пленочные камеры, подобные тем, что изображены на картинке, не только гарантируют, что ваша система будет работать более эффективно, но и эстетично выглядят намного лучше.

Что Hetter Heating & Cooling может вам предложить:
  • БЕСПЛАТНЫЙ визуальный осмотр (включая любые рекомендации по улучшению воздушного потока / комфорта / эффективности) вашей существующей сети воздуховодов с оценкой замены вашего оборудования HVAC.
  • A БЕСПЛАТНО Расчет тепловых потерь (для определения оборудования правильного размера для вашего дома) с оценкой замены вашего оборудования HVAC.
  • Из комнаты в комнату Тепловые потери Расчет тепловой нагрузки (за дополнительную плату) для определения точного объема воздушного потока, необходимого по всему дому, особенно в проблемных комнатах.
  • Опытные специалисты службы для точной диагностики проблем с воздушным потоком.
  • Испытание статическим давлением (с установкой).
  • Тест воздушного потока (за дополнительную плату, по комнатам).
  • Уплотнить камеру статического давления (при установке печи и / или системы) мастикой, металлической лентой.
  • Система балансирных каналов (с топкой и / или установкой системы).

Для получения дополнительной информации и копии брошюры ENERGY STAR «Уплотнение воздуховодов» посетите сайт www.EnergyStar.gov/ducts.

Очистка воздуховодов

Если вы не помните, когда вы их чистили в последний раз, возможно, пришло время.Вы удивитесь, что может привлечь ваша сеть воздуховодов. Для тщательной очистки воздуховодов всего дома мы рекомендуем связаться с членом NADCA (Национальная ассоциация очистки воздуховодов).

Решетки и регистры

Ваши воздушные решетки и регистры приточного воздуха играют важную роль в обеспечении комфорта отопления и кондиционирования воздуха. Бывают случаи, когда простая замена одного или нескольких из этих устройств может заметно улучшить тепловой комфорт вашего дома.Обратные решетки меньшего размера могут снизить эффективность вашей системы кондиционирования воздуха, а также снизить комфорт в вашем доме. Hetter Heating & Cooling проведет визуальный осмотр, чтобы убедиться, что эти устройства имеют размер и работают должным образом, и БУДЕТ вносить предложения (при необходимости) по улучшению работы.

Коэффициент сопротивления

— обзор

(3) Анемометр с горячим проводом

Учитывая большие сложности в применении обычного устройства для измерения скорости к супераэродинамическим потокам, естественно возникает мысль о других подходах.Одна из возможностей — использование горячей проволоки. Если диаметр проволоки составляет порядка 0,000 1 дюйма и если давление газового потока составляет примерно 100 микрон, отношение длины свободного пробега к диаметру проволоки будет примерно 180. Следовательно, обтекание проволоки определенно будет поток свободных молекул [2] . Таким образом, мы имеем простую физическую ситуацию, которая является улучшением по сравнению с довольно неопределенными обстоятельствами смешанных динамических и вязких эффектов для измерения скорости трубкой Пито.Поэтому представляется целесообразным изучить эту возможность путем пробного расчета характеристик такого термоанемометра.

Если θ — это наклон твердой поверхности к потоку газа, который имеет макроскопическую скорость U и максвелловское распределение молекулярных скоростей, поступательная энергия молекул E itr , падающих на единицу площади, равна

(18) Eitr = ρc2π {e− (U / c) 2sin2θ (c2 + 12U2) + πUcsinθ (54c2 + 12U2) [1 + erf (Ucsinθ)]}

, где c 2 = 2 RT , T — температура газового потока, а erf — функция ошибок.Теперь пусть r будет радиусом горячей проволоки. Тогда полная энергия E i , падающая на единицу длины провода, является суммой поступательной энергии и внутренней энергии. Если c v — удельная теплоемкость при постоянном объеме, эта полная энергия на единицу длины провода равна

(19) Ei = ρcπr {[12U2 + (12R + cυ) T] ∫ − π / 2π / 2e− (U / c) 2sin2θdθ + r [12U2 + (R + cυ) T] ∫ − π / 2π / 2Ucsinθ [1 + erf (Ucsinθ)] dθ)

Интегралы в уравнении. (19) можно выразить в виде табличных функций (см. Приложение).Таким образом,

(20) Ei = ρcr {[12U2 + (12R + cV) T] F1 (Uc) + [12U2 + (R + cV) T] F2 (Uc)}

, где

(21) F1 (Uc ) = 1π∫ − π / 2π / 2e− (U2 / c2) sin2θdθ = πe− (1/2) (U / c) 2I0 (12U2c2)

(22) F2 (Uc) = ∫ − π / 2π / 2 (Ucsinθ) [1 + erf (Ucsinθ)] dθ = π (Uc) 2e− (1/2) (U / c) 2 [I0 (12U2c2) + I1 (12U2c2)]

I 0 и I 1 — модифицированные функции Бесселя первого рода нулевого и первого порядков соответственно. Функции F 1 и F 2 приведены в таблице 1.

Таблица 1. Функции F 1 и F 2 [ср. Уравнение (21)]

Ед. / С F 1 F 2
0 0 0 901 0 0 1.77102 45 901 901 1,737 51 0,070 20
0,4 1,638 80 0,272 69
0.6 1,492 48 0,585 60
0,8 1,320 21 0,978 43
1,0 1,143 28 1,420 53
0,978 1 901 10
1,4 0,834 80 2,354 92
1,6 0,716 28 2,818 12
1,8 0,621 53 3,271 17
2.0 0,546 83 3,713 56
2,2 0,487 90 4,146 72
2,4 0,440 90 4,573 00
2,6 2,6
2,8 0,371 00 5,411 17
3,0 0,344 20 5,874 98

Если T w — это температура стены, а — коэффициент . Разность между энергией E i , падающей на поверхность, и энергией E r , переносимой молекулами, повторно испущенными с поверхности, равна

Ei − Er = α (Ei − Ew)

где E w — энергия, которая была бы унесена молекулами, если бы переизлучение происходило при температуре T w провода.Следовательно,

(23) Ei − Er = aρcr {[12U2 + (12R + cV) (T − Tw)] F1 (Uc) + [12U2 + (R + cV) (T − Tw)] F2 (Uc)}

Эта разность энергии представляет собой полезную энергию, подводимую к проводу на единицу длины воздушным потоком.

Если i — электрический ток, нагревающий провод, а Ом — сопротивление провода на единицу длины при температуре провода, то тепловыделение на единицу длины провода током нагрева составляет i 2 Ом. Из-за излучения провод теряется тепло.Если a — это постоянная Стефана-Больцмана, а ɛ — коэффициент излучения поверхности провода, потери тепла на излучение на единицу длины равны 2πrɛσTw4. Следовательно, если провод достиг устойчивого состояния, для теплового баланса требуется

(24) αρ2RTr {F1 (Uc) [12U2 + (12R + CV) (T − Tw)] + F2 (Uc) [12U2 + (R + cV) ) (T − Tw)]} + i2Ω = 2πrɛσTw4

Это уравнение можно привести к несколько более простой форме, используя следующее соотношение:

(25) R = cp − cV = cV (γ − 1)

Кроме того, если мы возьмем Т 0 в качестве эталонной температуры, при которой сопротивление Ом равно Ом 0 и соответствующий температурный коэффициент сопротивления равен β, сопротивление Ом можно выразить как

(26) Ω = Ω0 [1 + β (Tw − T0)]

Теперь пусть

(27) λ = Ω / Ω0

Тогда из уравнения.(26),

(28) Tw / T0 = [(λ − 1) / (βT0)] + 1

Теперь введите ρ 0 в качестве эталонной плотности и i 0 в качестве эталонной. ток нагрева; затем уравнение. (24) можно записать как

(29) (1 + λ − 1βT1) 4 = [αρ0 (RT0) 3 / 2π2ɛσT04] (ρρ0) (TT0) 3/2 {F1 (Uc) [U2c2 + 12γ + 1γ −1 (1−1 + λ − 1βT0T / T0)] + F2 (Uc) [U2c2 + γγ − 1 (1−1 + λ − 1βT0T / T0)]} + (i02Ω02πrɛσT04) λ (ii0) 2

конкретные значения эталонной температуры T 0 , эталонной плотности ρ 0 и эталонного тока i 0 еще не зафиксированы.Теперь мы зафиксируем эти величины, потребовав, чтобы

(30) βT0 = 1

(31) αρ0 (RT0) 3/2 / (π2ɛσT04) = 1

(32) i02Ω0 / (2πrɛσT04) = 1

Тогда уравнение . (29) упрощается до

(33) λ4 = (pp0) (TT0) 1/2 × {F1 (Uc) [(Uc) 2 + 12γ + 1γ − 1 (1 − λT / T0)] + F2 ( Uc) [(Uc) 2 + γγ − 1 (1 − λT / T0)]} + λ (ii0) 2

Это уравнение рабочих характеристик горячей проволоки в свободномолекулярном потоке.

Теперь рассмотрим подробнее случай блестящей платиновой проволоки. Чтобы удовлетворить уравнение. (30), T 0 = 492 ° R.Значение для ɛ и α можно принять равным 0,08 и 0,90 соответственно. Тогда уравнение. (31) дает соответствующее давление p 0 для ρ 0 и T 0 как

p0 = π24σT04 / (αRT0) = 3,37 мкм

Пусть радиус r провод быть 0,000 1 дюйма. Тогда уравнение. (32) дает эталонный ток нагрева i 0 как

i0 = 2πrɛσT04 / Ω0 = 0,274 миллиампер

, где удельное сопротивление платины принято равным 10.96 × 10 −6 Ом-см. Следовательно, порядок величин различных величин вполне удовлетворительный.

Если провод используется с постоянным током нагрева, то уравнение. (33) можно использовать для расчета зависимости между отношением сопротивлений λ и отношением скоростей ( U / c ) при постоянной плотности воздушного потока и температуре. Это сделано для p / p 0 = 1, T / T 0 = 1 и i / i 0 = 1, * и результат представлен на рис.6. Видно, что чувствительность прибора хорошая. Конечно, поведение термоанемометра будет фактически определяться калибровкой для любого эксперимента. Поскольку характеристики провода сильно зависят от коэффициента аккомодации α, , как показано уравнением. (29), необходимо будет найти материалы, которые могут поддерживать этот коэффициент постоянным в течение значительного периода времени, чтобы не требовалась частая калибровка. Однако настоящий анализ, кажется, указывает на возможность использования такого прибора для измерений в разреженных газах, и определенно желательны дальнейшие исследования.

Рис. 6. Коэффициент сопротивления λ круглой платиновой проволоки диаметром 0,000 2, нагретой постоянным током 0,274 миллиампер в потоке ветра со статическим давлением 3,37 мкм и статической температурой 492 ° R. U / c = r / 2M; M = Число Маха воздушного потока

Понимание расчетов Neher-McGrath и пропускной способности Кондукторы

Теплообмен
Ключ к пониманию допустимой нагрузки — это понимание теплопередачи.В определение допустимой нагрузки дается в Национальном электротехническом кодексе (NEC) как «ток в амперах, который проводник может непрерывно проводить в условиях использования, не превышая его температурный рейтинг ». Чтобы лучше понять допустимая нагрузка нам необходимо изучить, как передается тепло и как тепловые цепи по отношению к проводнику с током.

Когда ток проходит по проводнику, он должен проходить через электрические сопротивление проводника. Когда это происходит, выделяется тепло. Один блок тепла, ватт, можно рассчитать как квадрат I, умноженный на R, где R равно электрическое сопротивление проводника в омах и I равно току в амперах.Тепло, выделяемое в проводнике, проходит через несколько тепловые барьеры за счет конвекции, проводимости и излучения и рассеивают в воздух. Возможными тепловыми барьерами являются изоляция жилы, воздух внутри воздуховода, стенка воздуховода, почва, окружающая подземный воздуховод, и любая дополнительная теплоизоляция, например, полиуретан.

Передача тепла подчиняется фундаментальному закону физики, а теплопередача всегда течет от более теплого объекта к более холодному, как тепло течет изнутри дома через стены наружу на холодный день.Скорость теплопередачи зависит от нескольких переменных. и может быть описан термическим уравнением, которое очень похоже на сопротивление закон (E = IxR), заменяя теплотой ток и тепловое сопротивление для электрического сопротивление. В уравнении теплопередачи скорость теплопередачи прямо выражается в зависимости от разницы температур между проводником, называемым TC и температура окружающей среды называются TA. В уравнении теплопередачи TC-TA = (IxIxR) x RCA, где I — ток в амперах, R — электрическое сопротивление. в омах, а RCA — это тепловое сопротивление в градусах Цельсия-см / ватт, как правило. называется термо-ом-стопы.TC — максимально допустимая рабочая температура. в градусах Цельсия проводника. TA — температура окружающей среды воздух или грунт для подземных установок. Решение для I:

Пусть тепло, в данном случае IxIxR, будет представлено W и термическим сопротивлением, RCA, с помощью R с линией над ним, мы можем нарисовать тепловую цепь, похожую на к электрической цепи.

Тепло будет течь от горячих предметов к холодным, пока не будет достигнута равновесная температура.
1. Температура остается постоянной, если потеря тепла = приток тепла
2. Эффективность зависит от веществ и ситуации
Уравнение Неера-МакГрата
Открытое Жозефом Фурье в 1807 году уравнение № 1 иногда бывает называется уравнением теплопередачи Фурье. Уравнение в разделе 310-15 (C) уравнения NEC, как показано ниже, называемое уравнением Неера-МакГрата, является более сложной версией уравнения теплопередачи Фурье. Уравнение Неера-МакГрата было открыто двумя инженерами-кабелями в 1957 году.В уравнении Neher-McGrath (NM) Delta TD — это термин, добавляемый к температуре окружающей среды TA, чтобы компенсировать тепло. генерируется в оболочке и изоляции для более высоких напряжений. Delta TD — это называется повышением температуры диэлектрических потерь и несущественна для напряжений ниже 2000. Другой член в уравнении NM, (1 + YC), является используемым множителем для преобразования сопротивления постоянного тока (RDC) в сопротивление переменного тока или импеданс. Для проволоки сечением меньше №2 этот термин становится несущественным. Конечно, мы должны помнить, что уравнение НМ было разработано с использованием стандартная частота сети 60 Гц и синусоидальная форма волны для тока и напряжение.

Для расчета различных термических сопротивлений используется множество уравнений. для изоляции проводника — воздушное пространство между проводником и внутри трубы, трубы или стенки воздуховода, а также тепловое сопротивление вне трубопровода. Как и электрические резисторы, тепловые сопротивления в серии добавляются, и общая сумма равна RCA.

Температура окружающей среды, TA, варьируется, но обычно составляет 30 или 40 градусов по Цельсию. используется для наземных установок.Для подземных установок TA составляет 20 градусов по Цельсию. Инженеры-строители, работающие на государство Министерства транспорта Аляски заявляют, что фактическая измеренная температура 30 дюймов под поверхностью — это 19,3 градуса по Цельсию возле Фэрбенкса, Аляска. Это, конечно, в летние месяцы. Температура проводника, TC, для большинства строительных проводов на 600 вольт — 60, 75 или 90 градусов по Цельсию. Максимальная температура изоляции проводников определяется проводимостью. испытания на старение и удлинение в климатических камерах.

В расчетах ЯМ есть много переменных в 30-40 уравнениях. используется для учета количества проводников, количества и размера прилегающих каналы, количество и размер соседних рядов каналов, коэффициент поверхности излучательная способность, количество кабелей, осевое расстояние между кабелями, посторонние источники тепла и скорость ветра. Все эти и другие факторы влияют на расчет емкости. Анализ расчета ЯМ выявляет многие подробные сведения о токовой нагрузке: например, допустимая токовая нагрузка проводов в ярком и блестящий канал на открытом воздухе выше, чем допустимая нагрузка в тусклом и темный канал из-за коэффициента излучения поверхности и его влияния на излучение тепла.Кроме того, один из наиболее критикуемых недостатков Выявлен расчет ЯМ: Расчет основан на одной единственной линейной фут проводника, длина которого может составлять несколько сотен футов, если условия резко различаются по всей длине.

В Национальном электротехническом кодексе есть достаточные таблицы допустимой нагрузки. для большинства установок. Однако таблицы в NEC — очень грубые приближения. и поэтому включают значительный запас прочности. Есть экземпляры где применение таблиц допустимой нагрузки, включая запасы прочности недостаточны, требуя от инженеров, монтажников и инспекторов выполнения фактические расчеты ЯМ с использованием одного из нескольких доступных программных пакетов.Например, в NEC нет требований для решения проблемы. чрезмерной теплоизоляции вокруг кабелей и трубопроводов. Что просходит если вокруг трубы несколько дюймов пенополиуретана? Там в NEC нет таблиц снижения номинальных характеристик для такого рода ситуаций. Тем не менее, добавление излишней теплоизоляции повлияет на допустимую нагрузку проводник, особенно пенополиуретан, который имеет вдвое большую изоляцию из стеклопластика. Чтобы решить эту проблему, мы должны помнить, что уравнение НМ является уравнением радиального теплообмена, и что расчет NM выполняется на одном типичном основании установки, которая может составлять несколько сотен футов долго.Радиальная теплопередача означает, что тепло течет наружу под углом девяносто градусов. к длине проводника в отличие от осевой теплопередачи, где тепло течет по длине проводника. В реальном мире есть осевой и радиальный теплообмен. Но уравнение NM и NEC предполагают что проводник и окружающие тепловые барьеры бесконечно длинные и равномерный там, где не происходит осевой теплопередачи. Однако есть некоторые допуски в НЭК на осевую теплопередачу. Например, есть отсутствие снижения характеристик для более трех токоведущих проводов в ниппеле, если сосок не превышает 24 дюймов в длину.Также не требуются кабели в комплекте. подлежат снижению, если длина пучков не превышает 24 дюймов. Есть также правило десяти процентов, приведенное в разделе 310-15 (c). Это ситуации где имеется достаточная осевая теплопередача для предотвращения попадания проводников перегрев. Также было бы разумно предположить, что там, где слишком много теплоизоляция длиной не более 24 дюймов, допустимая токовая нагрузка проводники не будут затронуты из-за осевой теплопередачи.


Снижение номинальных значений для трехфазной сети на 600 В, 60 Гц для чрезмерного Теплоизоляция с использованием значения R — три одиночных проводника в Гоночная трасса в свободном воздухе.

Снижение номинальных характеристик требуется из-за чрезмерной теплоизоляции. Это снижение можно сделать, используя значение R для одного дюйма изоляции. Значения R обычно составляют около 3,2 на дюйм для стекловолокна и 6,0 на дюйм для распыляемого на пенополиуритане. Умножьте значение R на один дюйм изоляции (то есть в BTUth-дюйм / час-фут * фут-фут) на 694, чтобы преобразовать до C-см / ватт, единицы, используемые в уравнении Neher McGrath для нахождения термо-ом ноги. Уравнение, использующее значение R: Ri = (0,012) * 694 * R-Value * LOG10 (Outside Диаметр теплоизоляции в дюймах / Внешний диаметр дорожки качения в дюймах дюймы)
Для быстрого приближения к пониженной допустимой нагрузке добавьте вычисленную значение термического ома в фут к значению RCA, используемому в исходном расчете NM и пересчитайте допустимую нагрузку.Найти исходное значение RCA проще чем кажется. Используйте допустимую нагрузку из Таблицы 310.15 (B) (16) при 75 градусах. столбец. Используйте TA = 30, TC = 75, градусы C. Затем найдите 75 градусов. C. Сопротивление постоянному току из таблицы 8 в главе 9. Умножьте это сопротивление. на 1000, чтобы преобразовать в мкОм на фут проводника, значение и единиц, используемых в уравнении NM. Используйте это для RDC в уравнении NM. Теперь решите уравнение NM 1, приведенное выше, чтобы найти RCA. Следующий пересчитать допустимая нагрузка, используя уравнение NM, но на этот раз добавьте новое значение Ri для теплоизоляция до RCA найдена по исходным данным.В новая емкость — это ваша пониженная емкость. Этот метод можно использовать для других допустимые значения температуры, если сопротивление из таблицы 8 главы 9 пересчитано для той же температуры, что и температура допустимой нагрузки проводника. Эта процедура представляет собой быстрое приближение и предполагает отсутствие осевой теплопередачи. и использует сопротивление постоянному току для импеданса, которое может варьироваться для проводов сечением выше №2 в зависимости от коэффициента мощности. Помните, что уравнение NM дает допустимую нагрузку в килоамперах, поэтому вам нужно умножить на 1000, чтобы получить амперы.Также, предполагается, что теплоизоляция равномерно распределена по дорожке качения или кабель.
Этот метод неприменим, если существуют разные типы термического изоляция по длине кабельного канала или кабеля, например, там, где кабельный канал или кабель могут проходить через деревянные элементы. В этих случаях граничные пределы могут быть найдены, если предположить, что промежуточное тепловое среда с более низким значением R — первичная теплоизоляция. Древесина имеет показатель R от 0,89 для твердых пород дерева до 1,48 для кедра. Эти более низкие значения R могут устанавливать предел максимальной допустимой нагрузки, в то время как более высокие R-значения могут установить минимальную допустимую нагрузку.Более продвинутый метод, использующий исчисление конечных разностей, может быть использован, если более точный требуются результаты. Это тема, охваченная теплопередачей. физика преподается в машиностроении. R-значения и теплопроводность значения можно найти в Справочнике ASHRAE 1985 года.

Снижение номинальных значений для трехфазной сети на 600 В, 60 Гц для чрезмерного Теплоизоляция с использованием уравнения Н-М — три одиночных проводника в гоночной трассе на свободном воздухе.

Приведенная ниже диаграмма была составлена ​​с использованием значений, найденных с помощью Excel 7.0 калькулятор электронных таблиц. В этом расчете значения R не были используется, хотя в калькуляторе есть два метода, один из которых использует коэффициент теплопроводности и один с использованием R-значений. Значения теплопроводности в БТЕ-дюйм / час-фут * фут-фут использовались для расчета диаграммы. Эти ценности были умножены на 0,00144131, чтобы преобразовать их в Вт / см C, а затем Обратное значение Вт / см C было взято, чтобы получить правильные единицы, C-см / Вт, термического сопротивления для расчета Neher McGrath. Эти ценности были подтверждены с помощью калькулятора веб-страницы Соединенного Королевства по адресу http: // www.omnis.demon.co.uk/ чтобы убедиться, что ошибок не было. Нормальная допустимая нагрузка была рассчитана используя уравнение N-M в соответствии с форматом, приведенным в документе IEEE «Neher McGrath Расчеты для силовых кабелей »Питера Поллака, написанного в 1984 году. метод, показанный ниже в примере, дает хорошие результаты для менее 2000 вольт и для построения проводов, исключая некоторые из сложные уравнения в статье N-M.

Вторая часть расчета таблицы обнаружила тепловую стойкость изоляции к напылению пенополиуретана и рыхлым целлюлоза и стекловолокно с использованием того же уравнения, которое использовалось для расчета Ri.. Значение Re вычитается из первого значения RCA, затем тепловое сопротивление, Ri » ‘теплоизоляции добавляется к начальному Значения Ri и Rsd. Новое Re рассчитывается для теплоизоляции. с коэффициентом излучения 0,3, поскольку предполагается, что изоляция не яркая и блестящий. Это новое значение Re ’’ ’добавляется к Ri, Rsd и Ri’ ’’ чтобы найти новое значение RCA. Это значение RCA затем используется для выполнения новый расчет N-M для определения допустимой нагрузки. Новая емкость разделена на ранее рассчитанную допустимую нагрузку и умноженную на 100, чтобы получить на снижение номинальных значений на цент.Процент снижения номинальных характеристик, умноженный на рассчитанная первая допустимая нагрузка дает уменьшенную допустимую нагрузку, обнаруженную во втором расчет. Преимущество электронной таблицы в том, что можно изменить многие переменные и мгновенно вычислить новые значения. Ячейки с формулами в электронной таблице заблокированы, поэтому разворот лист должен быть незащищенным, чтобы изменить их. Точность этого калькулятора можно проверить, сравнив рассчитанные значения со значениями в таблице 310.15 (В) (16) и путем сравнения рассчитанных факторов снижения номинальных характеристик окружающей среды с коэффициенты снижения номинальных характеристик в нижней части таблицы 310.15 (В) (16).
Сопротивление переменного тока одного фута проводника влияет на расчет НМ. существенно. Для проводов сечением выше № 2, таблица 9 в главе 9 NEC следует использовать для определения импеданса переменного тока вместо использования постоянного тока сопротивление, рассчитанное или взятое из таблицы 8 в главе 9. Табличный калькулятор рассчитывает сопротивление переменному току аналогичным образом. как газета Поллака. Сначала рассчитывается сопротивление постоянному току с использованием бумажная формула N-M для температуры TC, используя 12,9 Ом, круговой мил Ом на фут при 75 градусах Цельсия.для меди. Сопротивление постоянному току умножается на соотношение постоянного и переменного тока. Соотношение постоянного и переменного тока взято из Стандартное руководство для инженеров-электриков, десятое издание, стр. 17-20.

Чтобы использовать калькулятор электронных таблиц для Excel 7.0 щелкните здесь.

График ниже взят из электронной таблицы. 3/0 по 3 THWN медь в 1 1/2 дюйма EMT и медь № 2 по 3 XHHW каждая в 1 дюйме жесткий на открытом воздухе. Poly предназначен для напыления на пенополиуретан и ячейка предназначена для стекловолокна или целлюлозы.Температура окружающей среды 30 градусов по Цельсию. использовал. Tc составляет 90 градусов по Цельсию для № 2 и 75 градусов по Цельсию для 3/0.
Для полиуретана используется теплопроводность 0,17 БТЕ-дюйм / час-фут * фут-фут. и 0,30 БТЕ-дюйм / час-фут * фут-фут используется для стекловолокна или целлюлозы.



рупий
Neher McGrath Таблица VII Константы, используемые для нахождения
Состояние А B C А ‘ B ‘
В металлической трубе 17 3.6 0,029 3,2 0,19
В оптоволоконном канале на воздухе 17 2.1 0,016 5,6 0,33
В волокнистом канале в бетоне 17 2.3 0,024 4.6 0,27
Транзитный воздуховод 17 3.0 0,014 4.4 0,26
Транзитный канал из монетобетона 17 2,9 0,029 3,7 0,22
Газонаполненная труба при 200 фунт / кв. Дюйм 3.1 1,16 0,0053 2.1 0,68
Трубка или канал, заполненный маслом 0,84 0 0,0065 2.1 2.45

Ds ‘= множитель для преобразования описанных проводников в эквивалентные круг.

1.00 x диаметр для одного кабеля
1,65 x диаметр для двух кабелей
2,15 x диаметр для трех кабелей
2,50 x диаметр для четырех кабелей

Десятичные эквиваленты

1/16 0,0625
1/8 .125
3/16 0,187
1/4 0,250
5/16 0,312
3/8 0,375
16.07 0,437
1/2 0,500
16 сентября 0,562
5/8 0,625

Размеры EMT

Электрические металлические трубки

Размер сделки в дюймах
За пределами Dia.в дюймах
Внутри Dia. в дюймах
Толщина стенки в дюймах
1/2 0,706 0,622 0,042
3/4 0,922 0,824 0,049
1 1,163 1.049 0,057
1 1/4 1,510 1.380 0,065
1 1/2 1,740 1,610 0,065
2 2,197 2,067 0,065
2 1/2 2,875 2,731 0,072
3 3.500 3,356 0,072
3 1/2 4.00 3.834 0,083
4 4.500 4,334 0,083
5
6

Размеры жесткого кабелепровода

Сталь или алюминий

Размер в дюймах
За пределами Dia.в дюймах
Внутренний диаметр в дюймах
Толщина стенки в дюймах
1/2 0,840 0,632 .104
3/4 1.050 0,836 .107
1 1,315 1.060 0,126
1 1/4 1,660 1.394 .133
1 1/2 1.900 1,624 .138
2 2.375 2,083 .146
2 1/2 2,875 2,489 .193
3 3.500 3,090 .205
3 1/2 4.00 3.570 0,215
4 4.500 4,050 0,225
5 5,563 5,073 .245
6



Размеры IMC

Промежуточный металлический трубопровод

Размер сделки в дюймах
За пределами Dia.в дюймах
Внутри Dia. в дюймах
Толщина стенки в дюймах
1/2 0,815 0,675 0,070
3/4 1.029 0,879 0,075
1 1,290 1.120 0,085
1 1/4 1,638 1.468 0,085
1 1/2 1,883 1,703 0,090
2 2.360 2,170 0,095
2 1/2 2,857 2,597 .130
3 3,476 3,216 .130
3 1/2 3,971 3.711 .130
4 4,466 4,206 .130
5
6






Измерение поперечного воздушного потока в воздуховоде | Fluke

Правильный поток воздуха в воздуховодах ОВК имеет важное значение для хорошей работы оборудования.Когда потоки воздуха неправильные, воздух не может быть кондиционирован должным образом, эксплуатационные расходы повышаются, а ожидаемый срок службы оборудования сокращается.

Многие обстоятельства требуют измерения скорости или расхода воздуха, и пересечение воздуховода является наиболее точным методом получения этой информации. Траверс воздуховода состоит из ряда равномерно распределенных измерений скорости и давления воздуха по всей площади поперечного сечения прямого воздуховода (диаграмму см. В этой направляющей воздушного потока). В этой заметке по применению объясняется, как это сделать.

Проведение пересечения воздуховода

Для максимальной точности измерения воздушного потока снимите несколько показаний в плоскости пересечения, преобразуйте их в скорость и затем усредните их. На рисунке 1 показаны точки вдоль плоскости траверсы, в которых следует проводить измерения, в прямоугольных или круглых воздуховодах.

Измерьте расход воздуха как минимум в 25 точках, независимо от размера воздуховода.

  • Для сторон воздуховода короче 30 дюймов необходимо взять пять точек пересечения (по 5 с каждой стороны, 5 * 5 = 25).
  • Для сторон воздуховода от 30 до 36 дюймов необходимо взять шесть точек.
  • Для сторон воздуховода длиннее 36 дюймов необходимо снять семь точек.
  • Если сторона воздуховода меньше 18 дюймов, то любые показания, которые вы снимаете, следует снимать из центра равных участков, которые находятся на расстоянии не более 6 дюймов друг от друга, с минимум двумя точками на каждую сторону воздуховода.

Предпочтительное расположение траверсы в приточном воздуховоде должно быть на прямом участке воздуховода с 10 прямыми эквивалентными диаметрами воздуховода вверх по потоку и 3 прямыми эквивалентными диаметрами воздуховода после плоскости траверсы, хотя минимум 5 эквивалентных диаметров воздуховода вверх по потоку. и 1 воздуховод эквивалентного диаметра ниже по потоку может дать адекватные результаты.

Когда траверса расположена рядом с вентилятором, условия потока обычно более благоприятны на входе на обратной стороне. Траверса на стороне входа должна составлять 0,5 эквивалентного диаметра воздуховода перед входом вентилятора.

Эквивалентный диаметр воздуховода = √ (4HV / π)
H = горизонтальный размер воздуховода
V = вертикальный размер воздуховода
π = 3,14

Установка измерительного устройства

Для определения глубины погружения измерительного устройства см. Следующие таблицы .Предположим, у нас есть образец воздуховода со сторонами размером 24 x 15 дюймов. Для стороны 24 дюйма нашего образца прямоугольного воздуховода обратитесь к строке «5 линий поперечного сечения».

Правило Лог-Чебышева для прямоугольных каналов
Количество точек или линий пересечения Положение относительно внутренней стенки
5 0,074, 0,288, 0,500, 0,712, 0,926
6 0,061, 0,235, 0,437, 0,563, 0,765, 0,939
7 0.053, 0,0203, 0,366, 0,500, 0,634, 0,797, 0,947
10
Правило Лог-Чебычева для круглых воздуховодов
Число точек на диаметр Положение относительно внутренней стенки
6 0,032, 0,135, 0,321, 0,679, 0,865, 0,968
8 0,021, 0,117, 0,184, 0,345, 0,655, 0,816, 0,883, 0,981
10 0,019, 0,153, 0,217, 0,361, 0,639 , 0.783, 0,847, 0,923, 0,981

Обратите внимание на пять множителей, перечисленных в разделе «Положение относительно внутренней стены». Умножьте размер воздуховода (24 дюйма) на числа в таблице, чтобы получить различную глубину вставки для этой стороны воздуховода. Например, ближайшее к внутренней стене положение будет: 0,074 * 24 дюйма = 1,78 дюйма, и и т. д. Для стороны 15 дюймов следуйте приведенным выше текстовым инструкциям по проведению измерений, когда стороны воздуховода меньше 18 дюймов.

Пошаговые инструкции

Вот как выполнить измерения скорости и давления с помощью Fluke 922

  • Подсоедините трубку общего давления к порту 922 «+», а трубку статического давления — к порту «-».
  • Выберите режим «Объем потока».
  • Выберите круглый или прямоугольный воздуховод.
  • Введите внутренние размеры воздуховода в соответствии с запросом.
  • Нулевой счетчик
  • Поместите наконечник трубки Pitot-Static в воздуховод в первой точке пересечения.
  • Когда отображается стабильное показание объема воздуха, нажмите «Сохранить», чтобы сохранить показания.
  • Повторить для каждой точки перемещения
  • После того, как все показания точки перемещения будут сохранены, нажмите «Расчет среднего» для среднего расхода воздуха

Общее давление минус статическое давление равно скоростному давлению.Fluke 922 автоматически преобразует давление скорости в скорость в режиме скорости. В режиме «Объем потока» 922 будет запрашивать геометрию и размеры воздуховода, чтобы отображать поток воздуха (куб. Фут / мин) непосредственно в реальном времени. Расчет скорости и расхода воздуха 922 основан на стандартном воздухе при 29,92 дюйма ртутного столба и температуре 70 ° F.

Советы

Когда мы говорим о размещении трубки Пито на 10 диаметров прямого канала вверх по потоку и 3 диаметра прямого канала после поперечной плоскости, нам нужно сначала преобразовать размеры прямоугольных воздуховодов в их эквивалентные диаметры окружности.

Для выполнения обхода с круглым воздуховодом, по существу, следуйте тем же правилам размещения плоскости обхода, что и для прямоугольного. Однако круглые воздуховоды требуют измерения по 3 диаметрам (см. Руководство по потоку воздуха), как минимум 6 измерений на диаметр. Умножьте количество точек, которые вы будете измерять, на цифру во второй половине таблицы 1, чтобы определить положение измерения относительно внутренней стенки воздуховода.

Примечания:

  1. При выполнении пересечения воздуховода всегда следите за тем, чтобы носик трубки Пито был параллелен стенке воздуховода и обращен к воздушному потоку.
  2. По возможности снимайте показания на длинных прямых участках воздуховода. Избегайте измерения сразу после локтей или других препятствий в дыхательных путях.

Дополнительные ресурсы

Для начала ознакомьтесь со стандартами ASHRAE 111 «Методы измерения, тестирования, регулировки и балансировки систем отопления, вентиляции, кондиционирования и охлаждения зданий» и стандартами ISO 3966. Первый включает общую главу, посвященную измерениям в воздухе, со ссылкой на правило Лога-Чебычева, разработанное в ISO 3966, в дополнение к дополнительным указаниям по размещению плоскости пересечения и методам измерения.Стандарт ISO более подробно описывает разработку правила.

Для получения дополнительной информации о воздушном потоке см. Краткое справочное руководство Fluke Airflow. Для простого и краткого объяснения измерений воздушного потока см. «Воздушный поток в воздуховодах» Лео А. Мейера (LAMA Books).

Обследование проекта воздуховода — www.itieffe.com

Исследование проекта воздуховода

ИССЛЕДОВАНИЕ И ПРОЕКТ ВОЗДУХОВОДОВ

Для расчета системы вентиляции, для которой требуются воздуховоды, необходимо следовать заказанной процедуре, которую можно схематически представить следующим образом.

1) Тщательное изучение плана здания и самого здания. для того, чтобы спроектировать наиболее удобный завод. максимально избегая всех препятствий и обеспечивая весь необходимый доступ к его составным частям. В то же время убедитесь, что проект прост и включает широкие изгибы и постепенные вариации в разрезе.

2) Расположение выходных отверстий воздуховода таким образом, чтобы обеспечить надлежащее распределение воздуха в вентилируемом помещении.

3) Определите размер выпускных отверстий в зависимости от необходимого объема воздуха. их количество и разрешенная скорость. чтобы получить желаемый запуск. не забывая. однако, что с увеличением скорости шум также увеличивается, и убедитесь, что все вентиляционные отверстия имеют достаточную свободную поверхность.

4) Рассчитайте размеры всех основных воздуховодов и ответвлений одним из следующих двух методов:

  1. a) метод, основанный на скорости: путем предварительной установки скорости воздуха в различных точках контура, начиная от максимального значения в главном воздуховоде до минимума на выходе в окружающую среду
  2. b) метод, основанный на равном сопротивлении: воздуховод имеет такую ​​форму, чтобы получить равную потерю давления из-за трения на единицу развертки воздуховода.

СКОРОСТЬ ВОЗДУХА В КАНАЛАХ

Расположение

гражданские здания м / с

промышленная среда м / с

Подышал свежим воздухом

4-5

6-8

Главный воздуховод, подключенный к вентилятору

4-5

6–12

Отводы воздуховода

2–5

3–6

Вертикальные ответвления

1,5 — 3

2–4

Вентиляционные отверстия, решетки и др.

0,5 — 2

1–5

В промышленных условиях допустимы более высокие скорости воздуха, поскольку возникающий шум является незначительным фактором.

Аналогичное соображение можно сделать и для других конкретных сред. Обычно распределение воздуха от вентилятора к выпускным отверстиям выполняется сначала с помощью основного коллектора, а затем с помощью отдельных ответвлений, а не с помощью нескольких каналов, принадлежащих отдельному вентилятору, и это по очевидным причинам экономии на стоимости растение.

СКОРОСТНОЙ МЕТОД

Этот метод определения размеров воздуховодов включает произвольный выбор скоростей в различных секциях системы, начиная, как уже упоминалось, с самых высоких скоростей около вентилятора до достижения, с постепенным уменьшением, на скорость ниже в различных ответвлениях и, следовательно, в решетках или вентиляционных отверстиях, через которые воздух поступает в вентилируемое помещение.

РИСУНОК 1
Пример 1

На рис. 1 показана простая система, предназначенная для гражданского применения, оснащенная шестью приточными форточками длиной 850 м 3 / ч каждое в точках EE, FF, GG.

Таким образом, установка будет рассчитана для одного расхода всего воздуха 6 x 850 = 5,100 м 3 / H.

Главный воздуховод указан отрезками ABC D.

Участок АВ магистрального воздуховода

Этот участок пропускает 5,100 м 3 / ч, и если предположить, что шум является незначительным фактором, скорость в этом стволе может составлять 5 м / с.

Поверхность разреза AB

ВС участок магистрального канала

Здесь фактор шума становится более важным, и лучше принять скорость 4 м / с.Эта секция несет 5,100 м 3 / ч, за вычетом воздуха, поступающего из двух рукавов BG, т.е. 5,100 — 1,700 = 3,400 м 3 / H

Поверхность раздела BG

КД участок магистрального воздуховода

Так как эта секция основного воздуховода находится далеко от вентилятора и питает только два плеча DE. соответствующая скорость и 2,5 м / с.

Эта секция несет 5,100 м 3 / ч за вычетом воздуха, отбираемого в четырех рукавах BG и CF, т.е.е. 5,100 — (1700 — 1,700) = 1,700 м 3 / H.

Поверхность секции CD
Вывод DE

Так как на каждом ответвлении имеется только один выпуск E, две секции воздуховода будут иметь одинаковые размеры, и если предположить, что наиболее подходящая скорость составляет 2 м / с для диапазона 850 м 3 / ч, мы получим:

Поверхность разреза DE

Теперь, зная площади секций воздуховодов, можно установить фактические размеры, имея в виду, что для простоты конструкции рекомендуется, в соответствии с каждым изменением секции, изменять только один из двух размеров.

В рассматриваемом примере подходящими размерами могут быть:

AB = 810 X 350 мм = 0,283 м 2

BC = 675 X 350 мм = 0,236 м 2

CD = 675 X 280 мм = 0,189 м 2

DE = 425 X 280 мм = 0,119 м 2

МЕТОД, ОСНОВАННЫЙ НА РАВНОМ СОПРОТИВЛЕНИИ

Этот метод определения размеров воздуховодов, вероятно, лучше предыдущего; он направлен на обеспечение хорошего распространения, особенно на тех растениях, которые имеют значительное развитие в длину.

Кроме того, для этого не требуется, по крайней мере, до определенной степени, определенного опыта для определения наиболее подходящих скоростей в различных частях установки; априори должна быть установлена ​​только одна скорость: последняя секция системы.

После определения размеров этой секции другие скорости рассчитываются таким образом, чтобы получить такое же падение давления на единицу длины воздуховода.

Схема на рисунке 4.дает потерю давления в мм cda [или кг / м 2 ) для круглых воздуховодов разных размеров, по которым проходит указанное количество воздуха; можно считать падение давления для данного участка и, следовательно, размеры других участков воздуховода могут быть установлены путем считывания диаметра, соответствующего тому же перепаду давления, основанному на соответствующем воздушном потоке.

На основании таблицы 1. также можно получить диаметры эквивалентных круглых каналов, зная размеры сторон прямоугольных каналов и наоборот.

Пример 2

Начиная с воздуховода DE, рассмотренного в уже упомянутом примере, и предполагая скорость 2 м / с:

размер канала:

Эквивалентный диаметр воздуховода круглого сечения = 0,388 м.

Из диаграммы на рисунке 4 перепад давления на 1 м воздуховода равен 0,013 мм cda

Труба CD составляет 1700 м 3 / ч, перепад давления на длине 1 м составляет 0,013 мм cda

Диаметр эквивалентного воздуховода круглого сечения = 500 мм.

Воздуховод BC проходит 3,400 м 3 / ч, перепад давления на 1 м всегда 0,013 мм cda

Эквивалентный диаметр воздуховода круглого сечения = 650 мм.

Воздуховод AB составляет 5,100 м 3 / ч, перепад давления для I in всегда 0,013 мм cda

Эквивалентный диаметр воздуховода круглого сечения = 770 мм.

Рисунок 2

Таким образом, мы установили размеры каналов, предполагая, что они состоят из каналов круглого сечения.Для получения соответствующих прямоугольных воздуховодов можно использовать таблицу l, приняв следующие пропорции.

Проведено

Ø мм

Примерный эквивалент прямоугольного воздуховода

DE Ø

388

х 400320

CD Ø

500

х 680320

BC Ø

650

х 680 520

AB Ø

770

X 960 520

Следует отметить, что этот метод просто устанавливает размеры воздуховодов системы; из этого автоматически не следует, что каждое сопло имеет точно установленное количество воздуха.

Выходные отверстия, расположенные ближе всего к вентилятору, могут пропускать немного больше воздуха, чем те, которые расположены на концах системы.

В этом смысле более точное проектирование системы потребовало бы долгих расчетов и, по всей вероятности, дробных размеров воздуховодов.

В случаях, когда важно точное распределение воздуха, совершенно нормально использовать заслонки, позволяющие регулировать расход в отдельных ветвях.

Наконец, необходимо быть очень осторожным при выборе кривых размеров, изменениях секций, оценке препятствий и т. Д., чтобы снизить перепад давления в системе и добиться экономии энергии при работе вентилятора.

На рис. 3. приведены некоторые примеры элементов, составляющих системы вентиляции, в их возможных ситуациях.

ПРЕОБРАЗОВАНИЕ ДИНАМИЧЕСКОГО ДАВЛЕНИЯ В СТАТИЧЕСКОЕ ДАВЛЕНИЕ

Во многих случаях вентилятор, выбираемый для данной сети воздуховодов, представляет собой небольшой вентилятор с высокой скоростью вращения и высокой скоростью подачи воздуха.

Это приводит к высокому динамическому давлению и, как следствие, высокой кинетической энергии.

В этих случаях рекомендуется повторно использовать эту энергию для увеличения производительности вентилятора, а не для ее рассеивания.

Этого можно достичь, если перед окончательным выпуском воздуха скорость самого воздуха удобно уменьшить с минимальными потерями до тех пор, пока динамическое давление не станет достаточно низким.

Восстановленная таким образом энергия увеличивает статическое давление, создаваемое вентилятором.

На практике это достигается за счет использования расходящегося воздуховода, называемого диффузором, конечный диаметр которого зависит от желаемой скорости нагнетания.

Угол расхождения важен; от этого зависят возможности восстановления кинетической энергии, но нельзя пренебрегать занимаемым пространством и стоимостью самого диффузора.

В целом можно сказать, что в динамике общий угол расхождения не должен превышать 10 ° для получения хорошего восстановления, в то время как он совершенно бесполезен, если его раскрытие составляет 60 ° или более.

Диаграмма на рисунке 5 показывает оптимальные пропорции и размеры диффузоров, поставляемых с вентилятором, соответствующие разным процентам восстановления динамического давления вентилятора.

Тот же принцип может применяться, когда вентилятор не нагнетает воздух через свободное отверстие, а питает сеть каналов, с той разницей, что динамическое давление движущегося воздуха не теряется на конце диффузора, а поддерживается в воздуховод, который следует за ним. .

Следовательно, любое восстановление статического давления происходит из-за разницы в динамическом давлении на двух концах самого диффузора.

Рисунок 6. показывает процент восстановления статического давления в диффузоре на основе разницы динамического давления на каждом из его концов при отсутствии утечек выхлопных газов.

Пример 3

Система с канализированным воздухом: предусмотрена для транспортировки 8,500 м 3 / ч при статическом давлении 18 мм cda. Вы хотите использовать осевой вентилятор с лопастями с профилем крыльев около 480 мм в диаметре с:

диапазон 8,500 м 3 / ч, статическое давление 13 мм cda и общее давление 23 мм cda. Какие размеры диффузора необходимы для получения желаемого статического давления 18 мм cda?

Динамическое давление = Общее давление — Статическое давление: 23-13 = 10 мм cda

Требуемое восстановление статического давления = 18 — 13 = 5 мм.

Если вентилятор полностью расположен ниже по потоку от системы, т. Е. Он работает без выходного отверстия, требуемый процент рекуперации будет:

Из рисунка 5 оптимальные размеры диффузора, дающего 50% рекуперации, составляют:

где:

L = длина диффузора

D 1 = диаметр конца диффузора (со стороны вентилятора)

D 2 = диаметр конца диффузора (сторона выпуска)

и, следовательно:

L = 1,80 X 480 мм = 865 мм приблизительно

D = 1,43 X 480 мм = примерно 685 мм.

Рисунок 3

ПРИМЕРЫ ПРАВИЛЬНОГО И НЕПРАВИЛЬНОГО РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ ВОЗДУХОВОДОВ

Вход в водовод

Рисунок 3а

Уменьшение и увеличение раздела

Рисунок 3b Рисунок 3 c

Кривые и отводы

3D рисунок

таблица 1

Воздуховоды — эквивалентный диаметр

Рисунок 4

Падение давления в прямых круглых трубах из оцинкованной листовой стали — воздух при 20 ° C и 760 мм рт. Ст.

Диапазон, м 3 / ч

Потери напора в мм H 2 Или на метр канала

Рисунок 5

Оптимальные размеры диффузоров в поставке вентилятора для разных процентов восстановления динамического давления Пунктирная линия = оптимальный размер

Восстановление статического давления в% от динамического давления в секции D

Рисунок 6

Восстановление статического давления, выраженное в% от разницы между динамическими давлениями на двух концах диффузора Рисунок 6

Восстановление статического давления в диффузорах, выраженное в% от разницы динамических давлений


.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

*