1861
.pdf
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ к лабораторным работам по дисциплине
«ВЕНТИЛЯЦИЯ»
1
Министерство науки и высшего образования Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение «Сибирский государственный автомобильно-дорожный университет (СибАДИ)»
Кафедра «Городское строительство, хозяйство и экспертиза объектов недвижимости»
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ к лабораторным работам по дисциплине
«ВЕНТИЛЯЦИЯ»
Составители: Д.А. Жабенцев, В.М. Кулишкина
Омск
СибАДИ
2018
2
УДК
ББК
Рецензент В.Д. Галдин, д.т.н, профессор кафедры «ГСХН»
Работа одобрена научно-методическим советом направления 08.03.01 «Строительство» в качестве методических указаний для студентов очной формы обучения.
Методические указания к лабораторным работам по дисциплине
«ВЕНТИЛЯЦИЯ»/Сост.: Д.А. Жабенцев, В.М. Кулишкина – Омск: СибАДИ,
2018. – 53 с.
Данные методические указания предназначены для использования при выполнении лабораторных работ студентами профиля ТГВ по дисциплине «Вентиляция». Составлены в соответствии с действующими стандартами, нормами проектирования и учебными программами.
При описании лабораторных работ указаны испытательные стенды и оборудование, которыми оснащены лаборатории ИСИ СибАДИ.
Библиогр.: 7 назв.
© Жабенцев Д.А., Кулишкина В.М., 2018
3
ВВЕДЕНИЕ
Методические указания составлены для студентов направления «Строительство» профиля подготовки «Теплогазоснабжение и вентиляция», изучающих дисциплину «Вентиляция».
Цель лабораторных работ заключается в ознакомлении студентов с основными методами расчёта и выполнения замеров систем вентиляции.
Перед выполнением лабораторных работ студенты обязаны пройти у ведущего преподавателя инструктаж по технике безопасности.
4
Лабораторная работа №1 (расчетная) ОПРЕДЕЛЕНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК ВЕНТИЛЯТОРА
Цель работы: подобрать вентилятор для вытяжной и приточной систем вентиляции.
Методика выполнения расчета
Приточные и вытяжные системы с механическим побуждением в основном оборудуются радиальными вентиляторами общего назначения. Выбор вентилятора необходимо производить по каталогам заводов- изготовителей, при выполнении лабораторной работы можно пользоваться справочной литературой.
Вентиляторы подбираются по свободному графику и аэродинамическим характеристикам при известных величинах производительности и полного давления. Величина полного давления, Pв , Па,
|
Pв |
=1,1(∆Рсети |
+ ∆Робор. ) , |
(1) |
где ∆Рсети |
- потери давления в сети воздуховодов, Па; |
|||
∆Робор. - |
потери |
давления в |
вентиляционном |
оборудовании |
(фильтре, калорифере, теплоутилизаторе и др.).
Производительность вентилятора определяется по количеству подаваемого или удаляемого вентиляционной системой воздуха с учетом потерь и подсосов через неплотности в воздуховодах и элементах системы. Эта поправка оценивается в 10% при длине воздуховодов до 50 м и в 15% при длине более 50 м.
Производительность вентилятора Lв =1,1−1,15Lсети , м3/ч.
При подборе вентиляторов необходимо стремиться к тому, чтобы их КПД имел максимальное значение и находился в пределах
η ≥ 0,9ηmax . В таком случае вентилятор будет работать в экономичном режиме.
При подключении вентилятора к сети воздуховодов желательно, чтобы ближайшее местное сопротивление на всасывании было на расстоянии не менее 5d0, а на нагнетании не менее 3Дг, где d0 – диаметр всасывающего отверстия вентилятора, а Дг – гидравлический
5
диаметр. При этом Дг= 4F/П, где F и П площадь и периметр выходного отверстия вентилятора. Если условия о местных сопротивлениях не выполняются, то необходимо произвести расчет дополнительных потерь давления вблизи вентилятора и учесть это при подборе.
Вентиляторы выбирают в следующем порядке: по значениям производительности Lв и полного давления Pв на сводном графике, находят точку пересечения координат L – P. Если точка не попадает на «рабочую» характеристику, то ее относят на ближайшую (вверх или вниз) и пересчитывают вентиляционную систему на новое давление. Далее уже по индивидуальным аэродинамическим характеристикам, по принятым Lв и Pв находим частоту вращения рабочего колеса вентилятора, КПД, потребляемую мощность. При подборе необходимо отдавать предпочтение тому вентилятору, у которого наиболее высокий КПД, относительно небольшая окружная скорость, а число оборотов колеса позволяет соединить с электродвигателем на одном валу. Требуемую мощность на валу электродвигателя, кВт, определяют по формуле:
N = |
Lв Рв |
|
3600 1021 ηв ηп , |
(2) |
где Lв -расход воздуха, принимаемый для подбора вентилятора,
м3/ч;
Pв - расчетное сопротивление сети, Па;
ηв - коэффициент полезного действия вентилятора в рабочей точ-
ке;
ηп - коэффициент полезного действия передачи ηп =1 – для непосредственной насадки колеса вентилятора на вал электродвигателя;
ηп = 0,98 – для соединения вала вентилятора и электродвигателя с помощью муфты;
ηп = 0,95 – для ременного привода с клиновыми ремнями.
Установочную мощность электродвигателя N y , кВт, находят по формуле:
N y = Кз N |
, |
(3) |
|
где Кз - коэффициент запаса мощности.
6
Коэффициент запаса мощности:
Кз =1,5 при N y <0,5 кВт; Кз =1,3 при N y =0,51-1 кВт;
Кз =1,2 при N y =1-2 кВт; Кз =1,15 при N y =2-5 кВт;
Кз =1,1 при N y >5 кВт.
Пример выполнения расчета
1. Исходные данные:
Район строительства – город Новгород; L = 4070 м3/ч – расход воздуха;
tн = -31 °C – расчетная температура наружного воздуха; tв = +20 °C – расчетная температура внутреннего воздуха;
tг = 95 °С – температура горячей воды в подающей магистрали; tо = 70°С – температура обратной воды.
2. Подбор жалюзийной решетки Определяем площадь жалюзийной решетки по формуле:
|
Fжр |
= |
L |
|
|
||
|
3600 ν Кжр , м2 |
||||||
где ν = 4,5 м/с – скорость воздуха, проходящего через решет- |
|||||||
ку; |
|
|
|
|
|
|
|
Кжр=0,8 – коэффициент живого сечения решетки; |
|||||||
Fжр |
= |
|
|
4070 |
= 0,31 |
||
3600 4,5 0,8 |
|||||||
|
|
2 |
|||||
|
|
|
|
|
|
, м . |
|
Принимаем решетку АРН 900х900 с Fжр =0,79 и Ржр=10 Па
3. Подбор утепленной заслонки Утепленную заслонку определяем из расхода воздуха по площади
живого сечения, определяемой по формуле:
Fжс = 3600L ω = 360040704 = 0,28 , м2,
где ω=4 –скорость движения воздуха через заслонку.
В качестве утепленной заслонки выбираем Клапан воздушный утепленный типа КВУ 400×800 (Fжс = 0,31, м2) Руз=10Па
7
4. Подбор воздушного фильтра Фильтр подбираем по пропускной очистительной способности ,
т.е. по расходу воздуха, проходящего через фильтр Пропускная очистительная способность одной ячейки ФяПБ
l=1540 м3/ч. Количество ячеек N определяем из расхода воздуха.
N = Ll = 15404070 = 2,64 N = 3(конструктивно) .
Начальное сопротивление 1 ячейки Р1= 60 Па. Общее сопротивление воздушного фильтра определяем по формуле
Рвф = N Р1 = 60 = 60 Па.
Итак, принимаем фильтр воздушный ячейковый ФяПБ с фильтрующим материалом из пенополиуретана глубиной фильтра 32 мм и массой 3,4 кг в количестве 3 штук.
Размер одного фильтра - 514 мм, трех - 1542 мм. Конструктивно подходит к подобранной приточной камере.
5. Подбор воздухоподогревателя Расход тепла на нагрев воздуха определяют по формуле
|
Q = Lcγ(tк |
−tн ) 1,163, Вт |
(4) |
||
где с = 0,24 ккал/кг·град – весовая теплоемкость воздуха; |
|
||||
γ |
= 1,2 кг/м3 – удельный вес воздуха; |
|
|||
1,163 – переводной коэффициент. |
|
||||
|
Q = 10900·1.2·0.24·(12+38)·1.163 = 69524 Вт. |
|
|||
Необходимое живое сечение в калорифере для прохода воздуха |
|
||||
|
f = |
|
Lγ |
|
(5) |
|
3600υγ , м2 |
||||
|
|
|
|||
|
|
8 |
|
|
|
где υγ - весовая скорость воздуха, из экономических соображений принимаем равным 8 кг/м2·сек;
f = 4070 1,2 |
= 0,17 |
|
|
|
|
|
3600 8 |
, м2. |
|
|
|
|
|
Далее по живому сечению для прохода воздуха подбираем кало- |
||||||
рифер. |
|
|
f Д |
= 0,267 |
|
|
Принимаем калорифер биметаллический КСк 3 - |
7 |
, |
||||
|
|
|||||
м2. |
|
f Д данной мо- |
||||
По действительному живому сечению калорифера |
||||||
дели уточняем весовую скорость воздуха |
|
|
|
|
||
|
υγ = |
|
|
Lγ |
= |
4070 1,2 |
|
=5,1 |
|
|
|
|
3600 f Д |
3600 0,267 |
|||||||||
|
|
|
|
2 |
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
кг/м ·сек; |
||
Определяем скорость воды в трубках калорифера |
|||||||||||
|
|
W = |
|
|
|
Q |
|
|
|
||
|
|
|
3600 1000 fТР (tг −tо ) 1,163 |
м/сек |
|||||||
где |
fТР = 0,000846 м2 – живое сечение трубок калорифера; |
||||||||||
Q – расход тепла на нагрев воздуха, Вт |
|
|
|
||||||||
|
W = |
|
|
|
|
|
4070 |
|
|
|
= 0,1 |
|
3600 |
1000 0,000846 (95 − 70) 1,163 |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
м/с |
Далее проверяем теплоотдачу калорифера по формуле
Qк = Fк K(Tср −tср ), Вт
где Fк =16,34 м2 – поверхность нагрева калорифера; K =48,53 Вт/(м2 0С) коэффициент теплопередачи;
(6)
(7)
9
T |
= tг + tо |
= 95 + |
70 |
=82,5 |
ср |
2 |
2 |
|
°С – средняя температура теплоноси- |
теля; |
|
|||
|
|
|
|
tср = tк + tн = |
16 −31 |
= −7,5 |
|
|
воздуха, |
|
2 |
2 |
°С – средняя температура |
||||
проходящего через калорифер; |
|
|
|
|||
Qк =16,34 52,32 (82,5 + 7,5)= 76848 Вт |
|
|
||||
Теплоотдача калорифера должна быть больше необходимого рас- |
||||||
хода тепла на нагрев воздуха и составлять не менее |
Q = (1,1 |
• |
1,2)Q |
|||
• |
||||||
к |
|
|||||
Получили Qк |
=1,1 Q |
|
|
|
|
|
Итак, принимаем калорифер биметаллический КСк 3 – 7 с пло- |
||||||
щадью сечения для прохода теплоносителя fТР = 0,000846 м2, площа-
дью поверхности теплообменаFк =16,34 м2, площадью фронтального сечения для прохода воздуха f Д = 0.329м2 и массой m=62,4 кг.
Рисунок 1 - Схема обвязки калорифера
Согласно рис 1, сопротивление калорифера по воде будет определяться по формуле
h = h'k +40 =17,9 + 40 = 57,9 Па,
где h'k =17,9 – сопротивление калорифера.
10