9 Аэродинамический расчет систем вентиляции

Аэродинамический расчет производится для выбора сечений воздуховодов и определения потерь давления в системе вентиляции. Перед началом расчета необходимо построить аксонометрическую схему системы, выбрать магистраль, т. е. цепочку последовательно расположенных участков, сумма потерь давления на которых окажется наибольшей. Магистраль следует разбить на отдельные участки, каждому из которых необходимо присвоить порядковый номер, начиная с участка с наименьшим расходом. Затем очередные порядковые номера даются участкам ответвлений, на каждом из которых указывается его длина в метрах и расход проходящего по нему воздуха, м³/ч.

Аэродинамический расчет системы вентиляции состоит из двух этапов – расчета участков основного направления (магистрали) и расчета ответвлений с увязкой потерь давления в них.

Расчет магистрали выполняют в следующей последовательности.

1.Для воздуховодов прямоугольного сечения определяются размеры поперечного сечения воздуховодов на расчетных участках магистрали. Площадь поперечного сечения воздуховода на расчетном участке определяют по формуле:

, (9.1)

где L_i – расчетный расход воздуха на i-м участке, м³/ч;

v_рек – рекомендуемая скорость движения воздуха на i-м участке, м/с.

Рекомендуемая скорость движения воздуха принимается:

при механической вентиляции - на магистралях до 8 м/с;

на ответвлениях до 6 м/с;

при естественной вентиляции - в горизонтальных сборных

воздуховодах до 1 м/с;

в вытяжных шахтах до 1,5 м/с;

в каналах 0,5-4 м/с.

2. По величине F_тр по табл. 12.1, 12.2 или 12.7 [13] выбираются нормированные размеры воздуховодов прямоугольного сечения.

3.Для воздуховодов прямоугольного сечения определяют величину эквивалентного диаметра по скорости d_э по формуле:

. (9.2)

4.Определяется фактическая скорость движения воздуха на участке v, м/с, по формуле:

. (9.3)

5.Для воздуховодов прямоугольного сечения по табл. 12.17[13] по фактической скорости и эквивалентному диаметру определяются удельные потери давления на трение R, Па/м, и динамическое давление Р_д, Па.

Для воздуховодов круглого сечения по табл.12.17[13] определяют диаметр воздуховода, скорость воздуха, динамическое давление по величине расхода воздуха на участке, задаваясь скоростью движения воздуха по приведенным выше рекомендациям.

6. Определяют потери давления на трение на участке ΔР_тр, Па, по формуле:

(9.4)

где l – длина участка, м;

n – коэффициент, учитывающий шероховатость материала стенок воздуховода, принимаемый по табл. 12.12 [13] .

7. Потери давления в местных сопротивлениях на расчетном участке ΔР_мс, Па, определяются по формуле:

, (9.5)

где Σζ – сумма коэффициентов местных сопротивлений.

Значения коэффициентов местных сопротивлений ζ приведены в справочной литературе [2,3,13].

Расчет коэффициентов местных сопротивлений сводится в таблицу 9.1

Таблица 9.1

Местные сопротивления

№ участка	Местные сопротивления	ζ	Σζ
1	2	3	4

8. Определяются общие потери давления на расчетном участке ΔР, Па, по формуле:

. (9.6)

9. Определяются потери давления в магистрали системы (как сумма потерь давления в расчетных участках магистрали) ΔР_маг, Па, по формуле:

, (9.7)

где m – количество расчетных участков магистрали.

Аэродинамический расчет воздуховодов сводится в таблицу 9.2.

Выполняется увязка ответвлений, которая заключается в сравнении потерь давления в ответвлении и на не общих участках магистрали. Неувязка давлений не должна превышать 10%.Неувязка давлений устраняется изменением размеров поперечного сечения воздуховодов или установкой дополнительного местного сопротивления-диафрагмы.

Коэффициент местного сопротивления, которым должна обладать диафрагма, определяется по формуле:

, (9.8)

где ΔP_изб –избыточное давление, которое необходимо погасить в диафрагме ,Па;

Р_д- динамическое давление на участке ,Па, на котором устанавливается диафрагма.

Размеры отверстий дроссельных диафрагм определяются по таблицам, приведенным в справочной литературе [3,13].

Таблица 9.2

Аэродинамический расчет воздуховодов

№ участка	Расход воздуха, L, м3/ч	Длина участка l, м	Размеры сечения (d или a×b), м	Площадь поперечного сечения канала F, м2	Фактическая скорость v, м/с	Эквивалентный диаметр dэ, м	Динамическое давление потока Рд, Па	Удельные потери на трение R, Па/м	n, показатель, учитывающий шероховатость стенок воздуховода	Потери давления на трение Δpl = R ln, Па	Сумма коэф. местного сопротивления Σζ	Потери давления в местных сопротивлениях ΔРмс = Σζ· pд, Па	Потери давления на участке ΔР = ΔРтр + ΔРмс, Па
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14