Полное, статическое и динамическое давление.
При движении воздуха по воздуховоду в любом поперечном сечении различают 3 вида давления:
Статическое,
Динамическое,
Полное.
Статическое
давление определяет потенциальную
энергию 1 м3
воздуха в рассматриваемом сечении. Оно
равно давлению на стенки воздуховода.
.
Динамическое давление – кинематическая энергия потока отнесенный к 1м3 воздуха.
,
Па
– плотность
воздуха,
-
скорость воздуха, м/с.
Полное давление равно сумме статического и динамического давления.
Принято
пользоваться значением избыточного
давления, принимая за условный ноль
атмосферное давление на уровне системы.
В нагнетательных воздуховодах полное
и статическое избыточное давление
всегда «+», т.е. давление >
.
Во всасывающих воздуховодах полное и
статическое избыточное давление «-».
2. Потери давления на трение.
Рассмотрим
движение воздуха на отрезке воздуховода
между сечениями 1-2 на расстоянии l.
.
Потери давления определяются по формуле Вейсбоха:
.
-
коэффициент трения.
-
периметр.
-
площадь поперечного сечения.
Дарси выразил коэффициент трения, через коэффициент сопротивления трения.
Потери давления в круглом воздуховоде определяют:
,
,
,
.
– коэффициент
сопротивления трения. Зависит от режима
движения жидкости по воздуховоду.
-
кинематическая вязкость, зависит от
температуры.
При
ламинарном режиме:
при турбулентном движении зависит от шероховатости поверхности трубы. Применяются различные формулы и широко известна ф. Альдшуля:
– абсолютная
эквивалентная шероховатость материала
внутренней поверхности воздуховода,
мм.
Для литой стали 0,1мм; Силикатобетонные плиты 1,5 мм
Кирпич 4 мм , Штукатурка по сетке 10 мм
Удельные потери давления
В
инженерных расчетах пользуются
специальными таблицами, в которых
приводят значения
для круглого воздуховода. Для воздуховодов
из других материалов вводится поправочный
коэффициент и
.
Значение
поправочного коэффициента
приводится к справочнике в зависимости
от вида материала
и от скорости перемещения воздуха по
воздуховоду.
Для прямоугольных воздуховодов за расчетную величину d принимают эквивалентный dэк, при которой потери давления в круглом воздуховоде при той же скорости будут равны потерям давления в прямоугольном воздуховоде:
-
стороны прямоугольного воздуховода.
Следует
иметь в виду: расход воздуха прямоугольного
и круглого воздуховодов с
при равенстве скоростей не совпадает.
3. Потери давления на местные сопротивления.
Местные сопротивления – называют аэродинамическое сопротивление сосредоточенное в одном месте на коротком участке воздуховода (тройник на проход, поворот, изменение сечения, воздухораспределитель, запорно-регулирующая арматура).
В местных сопротивлениях всегда происходит перестройка полей скоростей и образование на границах потоков вихрей. Она и поддерживает вращение вихрей требует затрат энергии, следовательно при прохождении местного сопротивления сопровождается потерей давления. Потери начинаются на некотором расстоянии от местных сопротивлений и выравнивается на некотором расстоянии после местного сопротивления (2-3 калибра). На всем этом участке происходят потери давления на трение, но условно для удобства расчета потери давления на местных сопротивлениях считаются сосредоточенными (в одном месте).
Аналитически определяют потери давления на местные сопротивления для некоторых отдельных случаев. Чаще пользуются экспериментальными данными. Потери давления пропорциональны динамическому давлению воздуха в воздуховоде.
.
– коэффициент
линейного сопротивления, безразмерная
величина.
-
доля потерь давления в данном сопротивлении
отнесенной к динамическому давлению.
Определяют потери давления в долях от динамического давления. Значения принимаются в широких пределах. При небольших скоростях значения м.б. порядка нескольких десятков или сотен.
Иногда в ответвлении тройников знак имеет отрицательное значение: увеличение удельной энергии потока ответвления в следствии инжекции его основным потоком. В расчетах знак нужно учитывать.
- относится к участку с меньшим расходом.
При
движении воздуха с
потери давления следует определять с
поправочным коэффициентом:
- на трение,
- на местные сопротивления.
,
При
.
При
.