8. Расчет диаметров воздуховодов

Диаметры воздуховодов рассчитывают по формуле:

, (8.1)

где Q – расход воздуха на участке, м³/с; υ – скорость воздуха на участке, м/с, принимается экономически оптимальной и эксплуатационно надежной.

Экономически оптимальную скорость выбирают из следующих соображений: чем меньше скорость воздуха, тем меньше потери давления и меньше расход энергии на установку. Но с уменьшением скоростей увеличиваются диаметры, расход металла на их изготовление и монтаж, что удорожает первоначальную стоимость установки. Оптимальной, с экономической точки зрения, является скорость, равная 5-7 м/с.

В промышленных вентиляционных установках при запыленном воздухе такие низкие экономически оптимальные скорости недостаточны, т.к. частицы мелкой пыли налипают на стенки воздухопроводов, повышают сопротивление сети и нарушают ее работу.

Поэтому при расчете диаметров вентиляционных воздуховодов производственных установок принимают эксплуатационную надежную скорость воздуха:

- на элеваторе и в зерноочистительном отделении при вертикальном положении воздуховодов, не менее 12 м/с, при наклонном и горизонтальном положении воздуховодов – не менее 16 м/с;

- в размольном отделении мельниц и сушильном отделении крупозаводов при вертикальном положении воздуховодов – не менее 10 м/с; при наклонном и горизонтальном положении – не менее 16 м/с.

На комбикормовых заводах скорость воздуха на горизонтальных участках принимают:

- для линии минерального сырья, влаготепловой обработки – не менее 18 м/с;

- для аспирационных установок, обслуживающих все другие линии – не менее 16 м/с.

На первом участке главной магистрали желательно принимать минимальную эксплуатационно надежную скорость, а на последующих участках, от пылеотделителя, ее увеличивают на 5…10% по отношению к скорости предыдущего участка. Однако это не всегда можно выполнить. Поэтому скорость воздуха на последующих участках может увеличиваться и уменьшаться, но она не должна быть меньше 13 м/с. Скорости воздуха в боковых участках сети могут быть значительно больше, чем в главной магистрали.

В настоящее время рекомендован следующий ряд стандартных диаметров воздуховодов: 80; 100; 110; 125; 140; 160; 180; 200; 225; 250; 280; 315; 355; 400; 450; 500; 560; 630; 710; 800; 900; 1000; 1120; 1250; 1400; 1600 мм.

Расход воздуха на участках главной магистрали при расчете диаметров находят суммированием потоков в тройниках, и с учетом подсосов. Подсос воздуха принимают в воздухопроводах 5%; во всасывающем фильтре – 15%; в батарейном циклоне со шлюзовым затвором при работе на всасывании 150 м³/с, и в клапанах, отключающих аспирируемые точки, например, насыпные лотки и сбрасывающие тележки ленточных транспортеров, по 100 м³/с на каждый клапан.

При проектировании и расчете сетей с фильтрами нужно, чтобы суммарные потери давления в сети на участках главной магистрали до фильтра были бы не менее 675 Па. Это необходимо, чтобы обеспечивался необходимый вакуум в фильтре для эффективной продувки ткани атмосферным воздухом, в противном случае необходимо уменьшить диаметр воздуховода или поставить диафрагму.

При расчете вентиляционных сетей основным условием нормальной работы тройника является соблюдение равенства:

,

где Н_ПТ.П – потери давления в проходном участке; Н_ПТ.Б – потери давления в боковом участке.

Потери давления в тройнике выравниваются двумя способами:

- повышают потери давления в боковом участке, уменьшая диаметр и увеличивая скорость воздуха;

- применяют диафрагму.

Первый способ более экономичен, преимущество второго способа состоит в том, что диафрагма позволяет регулировать расход воздуха при наладке вентиляционной сети.

Этот способ применяют в тех случаях, когда диаметр бокового участка меньше 80 мм или если необходимо регулировать сопротивление сети и расход воздуха при наладке и эксплуатации вентиляционной установки.

Диафрагму подбирают следующим образом. Находят разность потерь давления в проходном и боковом участках:

. (8.2)

Затем определяют коэффициент сопротивления диафрагмы:

, (8.3)

где υ – скорость воздуха в воздухопроводе бокового участка, м/с.

После этого по приложению 9 подбирают отношение и затем, зная D, определяют глубину установки диафрагмы а.

Общее сопротивление сети Н_С (Па), равное сумме всех потерь давления на участках главной магистрали, находят по формуле:

(8.4)

где Н_М – потери давления в аспирируемой машине первого участка главной магистрали, Па; - суммарные потери давления в воздуховодах на участках главной магистрали, Па; Н_П – потери давления в пылеотделителях, Па; Н_ВЫХ – потери давления на выхлоп, Па; Н_ВАК – вакуум в рабочем помещении, Па.

Давление Н_В (Па), по которому подбирают вентилятор, находят по формуле:

, (8.5)

где 1,1 – коэффициент, учитывающий добавочное сопротивление, неучтенное расчетными формулами.

Расход воздуха, необходимый для подбора вентилятора, находят по формуле:

, (8.6)

где Q_М – полезный расход воздуха в сети, равен сумме расходов аспирируемых машин, м³/с; Q_ПОД – подсос воздуха в сети, м³/с.

Величина подсоса зависит от типа и устройства сети:

, (8.7)

где Q₁ – подсос воздуха в воздуховодах;

;

Q₂ – подсос в батарейном циклоне; Q₃ – подсос во всасывающем фильтре.

Вентилятор подбирают по справочным данным по давлению Н_В (Па) и расходу Q_В (м³/ч), используя характеристику вентилятора.

Просматривая характеристики нескольких номеров и типов вентиляторов, окончательно принимают такой вентилятор, который дает наибольший КПД.

Мощность на валу вентилятора определяют по формуле:

(кВт), (8.8)

где η_В – КПД вентилятора, принимается по характеристике.

Мощность электродвигателя для привода вентилятора будет:

(кВт), (8.9)

где η₁ – КПД подшипников вентилятора; ; η₂ – КПД передачи, для клиноременной ; для плоскоременной ; k – коэффициент запаса, принимают при мощности на валу вентилятора:

до 0,5 кВт

от 0,5 до 1 кВт

от 1,0 до 2 кВт

от 2,0 до 5 кВт

свыше 5,0 кВт

Для осевых вентиляторов независимо от мощности.