Практическое занятие № 2. Расчёт каналов естественной и искусственной вентиляции
Воздуховодом называют замкнутый по периметру сечения канал, предназначенный для перемещения воздуха или смеси воздуха с парами, газами, пылью под действием разности давлений на концах канала.
Воздух на своём пути преодолевает сопротивления (повороты, тройники, сужения или расширения, решётки, фильтры, калориферы и т. д.), а также трение частиц воздуха между собой и о стенки воздуховодов. Эти аэродинамические сопротивления преодолеваются вследствие разности температур внутреннего и наружного воздуха (в системах с естественным побуждением) или давления, создаваемого вентилятором (в системах с механическим побуждением).
Для цехов производственных помещений энергетического комплекса при относительной влажности воздуха более 60 % воздуховоды могут быть изготовлены:
- из тонколистовой стали;
- бетонных и железобетонных блоков;
- асбоцементных (безнапорных) труб и коробов;
- пластмассовых труб;
- листового алюминия.
Сечения воздуховодов могут быть круглыми, прямоугольными или квадратными. Целесообразно устраивать пристенные короба и подшивные потолки. Для сокращения длины воздуховодов практикуется сосредоточенная факельная подача воздуха в помещения.
Воздуховоды должны быть герметичными, огнестойкими, не снижающими освещённости помещений.
Расчёт каналов естественной вентиляции.
Естественный перепад давлений в системе вентиляции ∆Р (Па) определяется как Архимедова гравитационная выталкивающая сила в среде жидкости (газа) различной плотности:
,
где Н, м – высота воздушного столба от центра вытяжного отверстия канала до отверстия вытяжной шахты;
ρн, ρв, кг/м3 – объёмные плотности наружного и внутреннего воздуха;
g=9,81 м/с2 – ускорение свободного падения.
Площадь поперечного сечения каналов F (м2) определяется по формуле:
,
где L, м3/с – расход воздуха в воздуховоде;
W, м/с – расчётная скорость движения воздуха.
Площадь сечения канала подбирается таким образом, чтобы потери давления в системе вентиляции не превышали располагаемого гравитационного напора.
∆Р ≥ ∆Рп,
где ∆Рп, Па – гидравлическое сопротивление системы вентиляции, определяемое по уравнению:
,
где Ri, Па/м – удельные потери на трение на рассматриваемом участке;
li, м – длина данного участка воздуховода;
β – поправочный коэффициент на шероховатость стенки канала, принимаемый по справочным данным в зависимости от вида материала канала;
α=1,10÷1,15 – коэффициент запаса;
zi, Па – потери давления на местные сопротивления, определяемые с помощью номограммы из формулы:
,
где
hw(i)
– коэффициент
пересчёта, определяемый по номограмме
(динамическое давление
);
-
сумма коэффициентов местных сопротивлений
на всём протяжении канала.
Скорости движения воздуха в естественных системах вентиляции принимают равными:
- 0,5÷1,0 м/с – в воздухоприёмных решётках и каналах;
- до 1,5 м/с – в вытяжках и приточных шахтах.
Горизонтальные участки вытяжных каналов естественной вентиляции не должны превышать протяжённость более 10 м (радиус действия).
Расчёт каналов искуственной вентиляции.
При расчёте воздуховодов определяют поперечные сечения, а также потери давления на трение и в местных сопротивлениях при известном расходе воздуха и заданной скорости.
Возможна и другая постановка задачи: по заданным сечениям, скорости и давлению определяют пропускную способность воздуховода.
Любая сеть воздуховодов состоит из отдельных участков, характеризующихся постоянными сечениями, расходами и скоростями движения воздуха.
Скоростями воздуха при расчёте задаются в следующих пределах:
- 4÷12 м/с – для магистральных воздуховодов;
- 3÷6 м/с – в ответвлениях.
Чем ближе расположен участок к вентилятору, тем выше допускаемая скорость.
Диаметры круглых сечении воздуховодов определяют по формуле:
мм,
,
где L, м3/с – расход воздуха в воздуховоде;
W, м/с – расчётная скорость движения воздуха.
Потери давления ∆Р (Па) в воздуховоде:
,
где Ri, Па/м – удельные потери на трение на рассматриваемом участке;
li, м – длина данного участка воздуховода;
zi, Па – потери давления на местные сопротивления.
;
,
где λ ≈ 0,03 – коэффициент сопротивления проходу воздуха;
ξi – коэффициент местных сопротивлений.