9.9. Потери давления в местных сопротивлениях

При движении жидкости или газа по каналам системы происходит потеря давления (энергии) на преодоление сопротивлений различных препятствий. Эти препятствия называются местными сопротивлениями. К ним относятся все унифицированные детали вентиляционных систем (отводы, полуотводы, переходы, тройники, крестовины).

Потери в местных сопротивлениях принято определять как долю от динамического давления:

, (171)

где ξ – коэффициент местного сопротивления, характеризует долю динамического давления, теряемого на преодоление местных сопротивлений.

Если на участке системы несколько местных сопротивлений, то используется понятие – суммарное значение коэффициентов местных сопротивлений:

. (172)

9.10. Потери давления на участке системы

Участок – элемент системы, имеющий постоянный расход. Границами участков служат тройники и крестовины.

Потери давления на участке системы определяются как сумма потерь давления на трение и потерь давления в местных сопротивлениях:

∆Р_уч = ∆Р_тр + ∆Р_м.с. (173)

В развернутом виде:

∆Р_уч = Rl + Z, (174)

где Z – потери в местных сопротивлениях.

Выражение (174) справедливо для стандартной шероховатости канала k = 0,1 мм.

Если канал выполнен из материала, имеющего шероховатость, отличную от стандартной, то выражение (174) принимает следующий вид:

∆Р_уч = Rlβ_ш + Z, (175)

где β_ш = f(υ, k) – коэффициент относительной шероховатости или поправка на шероховатость материала, отличающуюся от стандартной, принимается для соответствующих видов строительных материалов из таблиц, расположенных до таблиц аэродинамического расчета по скорости и шероховатости материала.

9.11. Потери давления в системе

Потери давления в системе вентиляции, кондиционирования воздуха, аспирации и пневмотранспорта определяются сопротивлением только магистрального направления.

Магистраль – цепь последовательно соединенных участков системы, имеющая самый максимальный расход и длину.

Аналитическая формула для определения потерь давления в системе в целом имеет вид:

, (176)

где – сумма сопротивлений участков магистрального направления;

– сумма потерь давления в оборудовании, находящемся на магистральном направлении.

Для каналов, имеющих шероховатость, отличающуюся от стандартного значения, аналитическая формула для определения потерь давления в системе имеет вид:

. (177)

9.12. Порядок аэродинамического расчета механических систем вентиляции

Цель аэродинамического расчета заключается в определении размеров поперечных сечений и потерь давлений на участках системы и в системе в целом. При расчете необходимо учитывать следующие положения.

1. На аксонометрической схеме системы проставляются расходы и двсех участков.

2. Выбирается магистральное направление и производится нумерация участков, затем нумеруют ответвления.

3. По допустимой скорости на участках магистрального направления определяют площади поперечных сечений:

.

Полученный результат округляют до стандартных значений, являющихся расчетными, и по стандартной площади находят диаметр d или размеры a и b канала.

В справочной литературе до таблиц аэродинамического расчета приведен перечень стандартных размеров площадей воздуховодов круглой и прямоугольной формы.

Наименование участка	Допустимая скорость υдоп, м/с
	Естественная система	Механическая система
		Общественные здания	Промышленные здания
Воздухозаборная жалюзийная решетка*	до 1,5	6÷8	6÷10
Воздухозаборные шахты	до 2,0	6÷10	6÷15
Горизонтальные участки вентсистем	до 1,5	2÷5 (до 6,0)	6÷8
Вертикальные участки вентсистем	2÷2,5	5÷8	8÷15
Приточные вентиляционные решетки (воздухораспределители)	до 1,0	1÷3	3÷6
Вытяжные решетки (местные отсосы)	1÷2	2÷4 (до 5,0)	2÷6 (6÷10)

*Примечание: мелкие птицы, попавшие в зону факела со скоростью, равной 8 м/с, прилипают к решетке.

4. Из таблиц аэродинамического расчета по выбранному диаметру и расходу на участке определяют расчетные значения скорости υ, удельные потери на трение R, динамическое давление Р_дин. Если необходимо, то определяют коэффициент относительной шероховатости β_ш.

5. На участке определяют виды местных сопротивлений, их коэффициенты ξ и суммарное значение ∑ξ.

6. Находят потери давления в местных сопротивлениях:

Z = ∑ξ · Р_дин.

7. Определяют потери давления на трение:

∆Р_тр = R · l.

8.Рассчитывают потери давления на данном участке по одной из следующих формул:

∆Р_уч = Rl + Z,

∆Р_уч = Rlβ_ш + Z.

Расчет повторяют с пункта 3 до пункта 8 для всех участков магистрального направления.

9. Определяют потери давления в оборудовании, расположенном на магистральном направлении ∆Р_об.

10. Рассчитывают сопротивление системы ∆Р_с.

11. Для всех ответвлений повторяют расчет с пункта 3 до пункта 9, если на ответвлениях есть оборудование.

12. Производят увязку ответвлений с параллельными участками магистрали:

. (178)

Ответвления должны иметь сопротивление немного больше или равное сопротивлению параллельного участка магистрали.

Воздуховоды прямоугольной формы имеют аналогичный порядок расчета, только в пункте 4 по значению скорости, найденной из выражения:

,

и эквивалентного диаметра по скорости d_υ находят из таблиц аэродинамического расчета справочной литературы удельные потери на трение R, динамическое давление Р_дин, причем L_табл ≠ L_уч.

Аэродинамические расчеты обеспечивают выполнение условия (178) за счет изменения диаметров на ответвлениях или установкой дросселирующих устройств (дроссель-клапанов, шиберов).

Для некоторых местных сопротивлений значение ξ приводится в справочной литературе в зависимости от скорости. Если значение расчетной скорости не совпадает с табличным, то ξ пересчитывают по выражению:

. (179)

Для неразветвленных систем или систем незначительных размеров увязку ответвлений производят не только с помощью дроссель-клапанов, но и диафрагм.

Для удобства аэродинамический расчет выполняют в табличной форме.

Рассмотрим порядок аэродинамического расчета вытяжной механической системы вентиляции.

Рис. 54

№№ участ-ка	L, м3/ч	F, м2	V, м/с	a×b, мм	Dэ, мм	βш	R, Па/м	l, м	Rlβш, Па	Вид местного сопротивления	∑ξ	Рд, Па	Z=∑ξ· Рд Па	ΔР = Rl + Z, Па
														на участке	на магист-рале
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16
1-2	8262	0,196	11,71	-	500	1	2,56	11,93	30,5	0,42-вн. расширение 0,38-конфузор 0,21-2отвода 0,35-тройник	1,57	83,63	131,31	282,85	282,85
2-3	16524	0,396	11,59	-	710	1	1,63	15,35	25,0	0,21-3отвода 0,2-тройник	0,83	81,95	68,02	93,04	375,89
3-4	19748	0,502	10,93	-	800	1	1,25	2,76	3,5	0,21-2отвода 0,1-переход	0,52	72,84	37,88	41,33	417,21
4-5	19748	0,632	8,68	795х795	795	2,085	0,82	3,50	6,0					5,98	423,20
2'-2	8262	0,196	11,71	-	500	1	2,56	6,27	16,1	0,42-вн. расширение 0,38-конфузор 0,21-2отвода 0,98-тройник	1,99	83,63	166,43	303,48
6-7	743	0,0375	5,50	250х200	-					1,8-сетка	1,80	18,48	33,26	33,26
	2972	0,078	10,58	-	315	1	3,79	5,54	21,0	1,2-поворот 0,17-тройник	1,37	68,33	93,62	114,61
7-3	3224	0,078	11,48	-	315	1	4,42	5,41	23,9	0,17-отвод 1,35-тройник	1,52	80,41	122,23	146,14
7'-7	252	0,015	4,67	200х100	-					1,8-сетка	1,80	13,28	23,91	23,91
	252	0,0123	5,69	-	125	1	3,80	1,23	4,7	1,2-поворот 5,5-тройник	6,70	19,76	132,37	137,04

Тройники имеют два сопротивления - на проход и на ответвление, и они всегда относятся к участкам с меньшим расходом, т.е. либо к проходному сечению, либо к ответвлению. При расчете ответвлений в графе 16 (табл. стр.88) прочерк.

После определения сопротивления участков и размеров сечения на магистральном направлении переходят к расчету и увязке ответвлений.

Если воздуховод имеет круглое сечение, то в графе 5 табл. стр.88) ставится прочерк.