3.2 Проектирование приточной системы

3.2.1 Потери давления в воздуховоде наружного воздуха

Расчет потерь давления проводится для теплого периода года, когда расход наружного воздуха максимальный и равный расходу приточного воздуха =м³/с.

Для стыковки приточной решетки с клапаном наружного воздуха кондиционера КТЦ3-63, сечение которого равно = =3400х1000 мм [6], размеры решетки приняты равными размерам клапана.

Скорость наружного воздуха в решетке и клапане

м/с,

где – площадь проходного сечения клапана наружного воздуха, м²;

– количество параллельно подключенных кондиционеров.

Так как клапан наружного воздуха присоединяется к приемной решетке, то потерями давления на трение на этом участке всасывающей сети пренебрегаем ().

Потери давления в местных сопротивлениях (в приемной решетке)

Па,

где - коэффициент местного сопротивления решетки с параллельными направляющими лопатками,=1,8 [11].

Общие потери давления в приточной решетке

Па

3.2.2 Потери давления на всасывании вентиляторов

Общие потери давления на всасывающем участке каждого из двух вентиляторов приточной системы складываются из потерь давления в приемной решетке наружного воздуха и потерь давления в секциях кондиционера.

Общие потери давления на всасывающем участке

, (3.1)

где – потери давления соответственно в сухом фильтре для атмосферной и волокнистой пыли ФР2-3 и в секции орошения ОКФ-3; по [6] принято ,;

– соответственно потери давления в приемной решетке и клапане воздушном наружного воздуха кондиционера КТЦ3:= 21,87 Па;= 25 Па ( клапан открыт);

– сопротивление присоединительной секции (сужение поперечного сечения). Сечение присоединительной секции равно 3400х2000 мм; диаметр всасывающего патрубка вентилятора - 1446 мм; соотношение сечений всасывающего патрубка и присоединительной секции А_п/А_пр=[(3,141,446²)/4]/(3,4002,0)=0,24;=0,37 [11].

, (3.2)

где м/с

Па.

Общие потери давления на всасывающей стороне вентиляторов каждого из кондиционеров:

.

3.2.3 Потери давления на участке нагнетания (до коллектора)

За участок нагнетания принимается часть приточной системы от вентилятора до коллектора приточного воздуха.

Поскольку нагнетательный патрубок вентилятора ВК -Ц4-75 №16 квадратного сечения имеет размеры сторон 1120х1120 мм и коллектор для подключения приточных воздуховодов конструктивно целесообразно выполнить также прямоугольного поперечного сечения. Принимается нагнетательный воздуховод 4 до коллектора 5 тоже прямоугольного сечения. Горизонтальный размер воздуховода принят равным 1800 мм [3]. Другая сторона равна размеру стороны нагнетательного патрубка вентилятора – 1120 мм.

Скорость воздуха в нагнетательном воздуховоде

Потери давления на трение

где – коэффициент трения:,

– коэффициент шероховатости для стальных оцинкованных воздуховодов ,= 0,1 мм;

– критерий Рейнольдса,

;

– длина нагнетательного участка.(рисунок 3.4);

– эквивалентный диаметр нагнетательного воздуховода,

м;

– расчетная плотность воздуха,= 1,2 кг/м³;

.

Потери давления на трение

Потери давления на местных сопротивлениях

,

где –i-е местные сопротивления на участке [6]:–диффузор, ;– дроссель-клапан, ;– колено 90°, ;- внезапное расширение, .

.

Суммарные потери давления от нагнетательного патрубка вентилятора до коллектора

.

Скорость движения воздуха во фронтальном сечении коллектора

м/с.

При такой скорости воздуха потерями давления в самом коллекторе приточной системы можно пренебречь.

3.2.4 Потери давления в распределительных сетях

Количество распределительных воздуховодов (сетей) 6 (рисунок 3.1), выходящих из приточного коллектора 4 принято равным десяти, а расстояние между десятью воздухораспределителями(ВР) ПРМ_П1 7 у всех десяти сетей одинаково (рисунок 3.1 и таблица 3.1). Поэтому во всех сетях потери будут равны и, следовательно, достаточно определить потери давления на одной распределительной сети.

Таблица 3.1 – Расстояние между воздухораспределителями ПРМ_П1

Номер участка	1	2	3	4	5	6	7	8
Расстояние между ВР, м	2	2	2	2	2	2	2	2

За главную магистраль каждой сети следует принимать ту часть воздуховода, где потери давления наибольшие и расход воздуха максимальный. Предварительно за главную магистраль выбирается направление от коллектора 4 к последнему воздухораспределителю ПРМ_П1(участки с 1 по 12, рисунок 3.1).

Расчет начинается с наиболее удаленного участка сети, до которого потери давления предположительно максимальны (участок 1 на рисунке 3.1.)

Участок 1

Длина участка воздуховода .

По [3] значение размера сторон прямоугольного воздуховода принимается (с учетом возможности подсоединения камеры статического давления и воздухораспределителя ПРМ_П1с присоединительным патрубком а₀хb₀= 250 х 250 мм).

Эквивалентный диаметр воздуховода на 1-м участке

м

Скорость воздуха на первом участке

м/с.

Критерий Рейнольдса

.

1– кондиционер КТЦ3-63; 2 – вентилятор ВК-Ц 4-75 №16;

3 – нерегулируемая решетка; 4 – нагнетательный воздуховод;

5 –коллектор; 6 – воздуховод приточной системы;

7, 9, 10 – дроссель-клапан; 1, 2, 3, …, 12 – участки магистрального

воздуховода приточной сети (восемь воздуховодов);

1^*, …, 11^*– ответвления на магистральном воздуховоде

Рисунок 3.1 – Расчетная схема приточной системы.

Коэффициент гидравлического трения

.

Потери давления на трение

.

Коэффициенты местных сопротивлений на первом ответветвлении (1*): воздухораспределитель ПРМ ; тройник (на ответвление).

Коэффициенты местных сопротивлений на 1-м участке: воздухораспределитель ПРМ –; отвод 90° – .

.

Потери давления в местных сопротивлениях на 1-м участке

Общие потери давления на участке 1^*(первом ответвлении)

.

Общие потери давления на 1-м участке

.

Таким образом, первым участком магистрали следует принять не участок 1, а первое ответвление 1*, так как из-за значительного местного сопротивления прохода тройника на ответвление общее сопротивление первого ответвления получено больше более протяженного первого участка (45,83 Па вместо 6,80 Па).

Аналогично рассчитываются потери давления на других участках. Результаты расчетов сведены в таблицы 3.2 и 3.3.

Так как потери давления в узлах магистрали и подсоединенных к ним ответвлениях отличаются, то для того чтобы исключить вероятность перераспределения расходов воздуха по участкам необходимо согласовать давление в узлах и потери давления в ответвлениях за счет установки на ответвлениях диафрагм [10].

Потери давленияв диафрагме 1–го ответвления определяются по уравнению

, (3.3)

где – потери давления по магистрали от 1-го доi-го участка включительно (давление вi– узле);

потери давления в ответвлении, присоединенном кi–му узлу.

Для ответвления 1*:

.

Гидравлическая характеристика диафрагмынаi–м ответвлении рассчитывается по выражению

, (3.4)

где потери давления в диафрагме, Па;

расход воздуха, проходящего через ответвление, подсоединенное кi-му узлу, м³/с.

Для ответвления 1*:

Па∙с²/м⁶.

Таблица 3.2 – Расчет потерь давления в магистрали приточных воздуховодов
Номер расчетного участка	Ширина, м	Высота, м	Расход воздуха, м3/с	Длина участка, м	Скорость воздуха, м/с	Эквивалентный диаметр	Коэффициент местных сопротивлений	Критерий Рейнольдса	Коэффициент гидравлического сопротивления	Потери давления на преодоление сил трения, Па	Потери давления на преодоление местных сопротивлений, Па	Суммарные потери давления, Па	Суммарные потери давления в узлах и магистрали, Па
1	0,315	0,4	0,306	2,00	2,43	0,350	1,3	56291	0,022	0,43	6,37	6,80	45,59
2	0,315	0,4	0,612	2,00	4,86	0,350	0,0	112583	0,019	1,52	0,00	1,53	47,12
3	0,315	0,4	0,918	2,00	7,29	0,350	0,1*	168874	0,018	3,21	5,89	9,11	56,22
4	0,5	0,4	1,224	2,00	6,12	0,444	0,0	179952	0,017	1,74	0,00	1,74	57,97
5	0,5	0,4	1,53	2,00	7,65	0,444	0,0	224940	0,017	2,63	0,00	2,63	60,60
6	0,5	0,4	1,836	2,00	9,18	0,444	0,1	269928	0,016	3,70	7,33	11,1	71,63
7	0,7	0,4	2,142	2,00	7,65	0,509	0,0	257871	0,016	2,22	0,00	2,22	73,85
8	0,7	0,4	2,448	2,00	8,74	0,509	0,0	294710	0,016	2,85	0,00	2,85	76,70
9	0,7	0,4	2,754	2,00	9,84	0,509	0,1	331548	0,016	7,10	6,68	13,8	90,48
10	0,9	0,4	3,06	2,00	8,50	0,554	0,0	311854	0,016	2,43	0,00	2,43	92,91

Таблица 3.3 – Расчет ответвлений приточной системы.

Участок	Расход воздуха, м3/с	Длина участка, м	Скорость воздуха, м/с	Размер патрубка воздухораспределителя ПРМ, м х м	Коэффициент местных сопротивлений	Критерий Рейнольдса	Коэффициент аэродинамического спротивления	Потери давления на преодоление сил трния, Па	Потери давления на преодоление местных сопротивлений, Па	Суммарные потери Давления, Па
1*	0,306	0,2	4,9	0,25х0,25	3,17	81060	0,021	0,24	45,59	45,83
2*	0,306	0,2	4,9	0,25х0,25	4,08	81060	0,021	0,24	58,68	58,92
3*	0,306	0,2	4,9	0,25х0,25	3,11	81060	0,021	0,24	44,73	44,97
4*	0,306	0,2	4,9	0,25х0,25	3,7	81060	0,021	0,24	53,22	53,45
5*	0,306	0,2	4,9	0,25х0,25	4,7	81060	0,021	0,24	67,60	67,84
6*	0,306	0,2	4,9	0,25х0,25	3,52	81060	0,021	0,24	50,63	50,86
7*	0,306	0,2	4,9	0,25х0,25	4,17	81060	0,021	0,24	59,97	60,21
8*	0,306	0,2	4,9	0,25х0,25	4,84	81060	0,021	0,24	69,61	69,85
9*	0,306	0,2	4,9	0,25х0,25	3,76	81060	0,021	0,24	54,08	54,32

Эквивалентный диаметр отверстия диафрагмы , м, определяется или по таблицам [6] (таблицы 3.4, 3.5), или по выражению [13, 16]

, (3.5)

где - эквивалентный диаметр ответвления, подсоединенного кi-му узлу.

.

Аналогично проводится расчет эквивалентных диаметров отверстий диафрагм для остальных ответвлений. Результаты расчетов сведем в таблицу 3.6.

Потери давления на нагнетательном участке (от воздушного коллектора к воздухораспределителям) равны сумме потерь давлений на участках главной магистрали (таблица 3.2):

.

Таблица 3.4 – Расчет эквивалентных диаметров диафрагм, устанавливаемых на ответвлениях приточных воздуховодов

Участок, ответвление	Потери давления в узле, Па	Потери давления в ответвлении, Па	Потери давления в диафрагме, Па	Гидравлическая характеристика, Па∙с2/м6	Диаметр диафрагмы, м
1*	45,59	6,37	39,22	418,8848	0,131457
2*	47,12	0,00	47,12	503,1808	0,121325
3*	56,22	5,89	50,33	537,5114	0,117822
4*	57,97	0,00	57,97	619,0491	0,110584
5*	60,60	0,00	60,60	647,1739	0,10838
6*	71,63	7,33	64,30	686,6698	0,105497
7*	73,85	0,00	73,85	788,7036	0,098997
8*	76,70	0,00	76,70	819,1321	0,097279
9*	90,48	6,68	83,80	894,9717	0,09336
10*	92,91	0,00	92,91	992,2456	0,088964