Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Вентиляция. Учебное пособие.pdf
После завершения расчёта всех участков определяют полные потери
№
участка
Q,
м
/ч
l, м v,
м/с
P
,
Па
Pl,
Па ∑ ξ
P
,
Па
Pi,
Па
Давление в
магистрали, Па
Отклонение, Δ,
от P
расп.
, %
1
2 3 4 5 6 7 8 9 10
11
…
давления
P
схема
= ∑ Pi.
При расчёте участков, которые подключены параллельно к главной
магистрали (на рисунке 4 участок 4), потери давления в них должны быть
равны потерям давления в части главной магистрали, которая идёт от местного
отсоса до точки подключения к ней параллельного участка. Такие потери
давления называются располагаемым давлением, P
, для параллельно
расп.
подключённого участка (например, применительно к схеме на рисунке 4
располагаемое давление, P
, для участка 4 должно быть равным потерям
расп.
давления на участке 1).
Результаты гидравлического расчёта воздуховодов сводят в таблицу,
пример которой приведён в таблице 2.
Таблица 2 – Результаты гидравлического расчёта воздуховодов
3
динам.
мест.
Графы 1, 2 и 3 заполняют по исходным данным и схеме рисунка 4, графы
4, 5, 6, 7, 8 и 9 – по данным расчёта. В графу 10 вносят давление в конце
участков, составляющих главную магистраль, которое складывают из полных
потерь давления на данном участке плюс потери в предшествующих ветвях.
Например, в строку участка 1 вносят потери давления на данном участке; в
строку 2 – сумма потерь на участках 1 и 2; в строку 3 – сумма потерь на
участках 1, 2 и 3. Т. к. участок 3 по схеме является последним в главной
61
магистрали, то значение, поставленное в графе 10, представит полные потери
параметр
ЦН-
24
ЦН-
15н
ЦН-
15
ЦН-
11
дисперсия парциальных коэффициентов очистки lg σ
η
0,308
0,352
0,325
0,352
диаметр частиц улавливаемых на 50 %,
, мкм
8,5 6 4,5
3,65
оптимальная скорость, v
оптим.
, м/с
4,5
3,5
3,5
3,5
коэффициент местного сопротивления,
в
в сеть
80
75
170
165
163
155
250
245
давления, P
, воздуховодов схемы. Графу 11 заполняют для участков,
схема
которые подключены параллельно к главной магистрали.
Отклонение от располагаемого давления
Δ =
.
.
· 100 %.
Гидравлический расчёт циклона. Гидравлический расчёт циклонного
пылеуловителя сводится к определению диаметра аппарата и его
гидравлического сопротивления.
1. Исходя из выбранного типа циклона, определяют значение
оптимальной скорости газа, v
, в сечении аппарата по таблице 3.
оптим.
Таблица 3 – Параметры, которые определяют гидравлическое
сопротивление и эффективность циклонов
ξ
, при входе
циклон
атмосферу
2. Рассчитывают необходимую площадь сечения циклона
.
·
, м2,
3
/ч, который определяют как сумму
где Q
F =
– расход очищаемого воздуха, м
циклон
аспирируемых от местных отсосов расходов.
3. Определяют расчётный диаметр циклона
62
·
=
.
D
расч.
Полученный диаметр округляют в большую сторону до значения
стандартного D
, мм: 300, 400, 500, 600, 700, 800, 900 и 1 000.
циклон
4. Вычисляют действительную скорость газа в циклоне
v =
· ·
·
.
5. Определяют потери давления в циклоне
·
P
циклон
=
.
· ξ
циклон
,
где ξ
– коэффициент местного сопротивления циклона по таблице 3.
циклон
Расчёт эффективности пылеулавливания в циклоне.
1. Определяют диаметр частиц пыли, которые улавливаются циклоном с
эффективностью 50 % при рабочих условиях
=
d
50
·
·
.
·
.
, мкм,
где
- диаметр частиц пыли, улавливаемых с эффективностью 50 % при
следующих условиях работы: скорость в сечении аппарата v
циклона D = 0,6 м; плотность частиц пыли ρ
коэффициент вязкости μ
D
, ρn, μ и v – параметры, соответствующие фактическим условиям
циклон
= 0,000001 · 22,2 Па · с;
динам.
= 1 930 кг/м
пыль
3
работы циклона.
; диаметр
оптим.
; динамический
63
2. Рассчитывают параметр X, по которому определяют значение
X
Ф(x)
X
Ф(x)
X
Ф(x)
X
Ф(x) 1 2 1 2 1 2 1 2
-2,7
0,0035
-1
0,1587
0,12
0,5478
1,26
0,8962
-2,6
0,0047
-0,96
0,1685
0,16
0,5636
1,3
0,903
-2,3
0,0107
-0,92
0,1788
0,2
0,5793
1,34
0,9099
-2,1
0,0179
-0,88
0,1894
0,24
0,5948
1,36
0,9131
-1,98
0,0239
-0,84
0,2005
0,28
0,6103
1,4
0,9192
нормальной функции распределения Ф(x) по таблице 4, представляющее собой
эффективность пылеулавливания, выраженную в долях единицы
X =
(
.
)
,
где d
– медианный диаметр частиц пыли – это такой средний диаметр,
пыль
который делит всю массу частиц на две равные части по массе, мкм;
lg σ
– дисперсия функции распределения частиц по массе или
част.
среднеквадратичное значение функции распределения по таблице 3;
lg σ
циклонного пылеуловителя; lg σ
– дисперсия распределения парциальных коэффициентов очистки
η
= 0,352.
η
3. Эффективность пылеулавливания циклонного аппарата
η
= 100 · Ф(x), %.
циклон
4. Концентрация пыли на выходе из аспирационной системы
C
конц.
=
· C.
Таблица 4 – Значения нормальной функции распределения
64
Продолжение таблицы 4
1 2 1 2 1 2 1 2 -1,94
0,0262
-0,8
0,2119
0,32
0,6255
1,42
0,9222
-1,9
0,0288
-0,76
0,2236
0,36
0,6404
1,46
0,9279
-1,86
0,0314
-0,72
0,2358
0,4
0,6554
1,48
0,9306
-1,82
0,0344
-0,68
0,2483
0,44
0,67
1,52
0,9357
-1,78
0,0375
-0,64
0,2611
0,48
0,6844
1,56
0,9406
-1,74
0,0409
-0,6
0,2743
0,52
0,6985
1,58
0,9429
-1,7
0,0446
-0,56
0,2877
0,56
0,7123
1,62
0,9474
-1,66
0,0485
-0,52
0,3015
0,6
0,7257
1,64
0,9495
-1,62
0,0526
-0,48
0,3156
0,64
0,7389
1,68
0,9535
-1,58
0,0571
-0,44
0,33
0,68
0,7517
1,72
0,9573
-1,54
0,0618
-0,4
0,3446
0,72
0,7642
1,74
0,9591
-1,5
0,0668
-0,36
0,3594
0,76
0,7764
1,78
0,9625
-1,46
0,0721
-0,32
0,3725
0,8
0,7881
1,8
0,9641
-1,42
0,0778
-0,28
0,3897
0,84
0,7995
1,84
0,9671
-1,38
0,0838
-0,24
0,4052
0,88
0,8106
1,86
0,9686
-1,34
0,0901
-0,2
0,4202
0,92
0,8212
1,9
0,9713
-1,3
0,0968
-0,16
0,4364
0,96
0,8315
1,94
0,9738
-1,26
0,1038
-0,12
0,4522
1
0,8413
1,96
0,975
-1,22
0,1112
-0,08
0,4661
1,04
0,8508
2
0,9772
-1,18
0,119
-0,04
0,484
1,08
0,8599
2,1
0,9821
-1,14
0,1271
0,03
0,5
1,12
0,8688
2,3
0,9893
-1,1
0,1357
0,02
0,508
1,16
0,877
2,4
0,9918
-1,02
0,1539
0,01
0,5398
1,24
0,8925
2,7
0,9965
Расчёт и выбор побудителя тяги.
1. Рассчитывают производительность вентилятора, учитывая подсосы
воздуха в пылеуловителе и воздуховодах в количестве 10 %
Q
вент.
= Q
· 1,1, м3/ч.
циклон
2. Полное давление, которое развивает вентилятор
P
вент.
= (P
циклон
+ P
) · 1,1, Па.
схема
3. Зная требуемые давление и производительность, подбирают
вентилятор по рабочим характеристикам P
и v. По этим характеристикам
циклон
65
определяют число оборотов и КПД вентилятора, η, затем рассчитывают
Расход
воздуха, м
/ч
Длина
воздуховодов, м
Тип
Температура
Характеристики пыли
Q1 Q2 l1 l2 l3 l4 C,
г/м
lg
σ
част.
d
,
мкм
ρ
,
кг/м
1800
900
16 5 16 6 ЦН-11
21
2
0,45
30
2 600
потребляемую мощность
·
N =
.
.
·
.
Пример 1. Расчёт к схеме аспирационной системы, которая представлена на рисунке
4. Исходные данные представлены в таблице 5.
Таблица 5 – Исходные данные
3
циклона
воздуха, °С
3
пыль
пыль
3
Длину участков воздуховода определяют, исходя из плана помещения, цеха.
Гидравлический расчёт воздуховодов аспирационной системы.
1. Определяем главную магистраль 1-2-3.
2. Рассчитываем параметры аспирируемого воздуха
– плотность
ρ =
,
,
· ρ0 =
,
,
· 1,293 = 1,201 кг/м3
– динамический коэффициент вязкости μ = 0,0000175 Па · с.
3. Гидравлический расчёт аспирационной системы.
Расчёт участка № 1.
3.1 Задаём скорость движения воздуха на первом участке v = 16 м/с.
3.2 Определяем расчётный диаметр воздуховода
d
расч.
=
·
· ·
=
·
, · ·
= 0,2 м = 200 мм.
Принимаем стандартный диаметр воздуховода d = 200 мм.
3.3 Расчётный и стандартный диаметры воздуховодов совпали, поэтому
необходимости в уточнении скорости движения воздуха нет.
3.4 Определим динамическое давление
Р
динам.
=
·
.
· ,
=
= 153,7 Па.
3.5 Определим потери давления на трение по длине участка.
Для этого необходимо посчитать число О. Рейнольдса
Re =
· ·
.
=
, · · ,
,
= 219 611.
Находим коэффициент трения
66
λ = (
+
0,25
)
· 0,11 = (
+
,
0,25
)
· 0,11 = 0,0185.
Тогда потери давления
Pl = λ ·
· Р
= 0,0185 ·
динам.
· 153,7 = 213,3 Па.
,
3.6 Определим потери давления на местных сопротивлениях
Р
мест.
= Σξ · Р
динам.
, Па.
Σξ = ξ
+ ξ2 + ξ3 + ξ4,
1
где ξ
– вход в пылеприёмную воронку; принимают равным ξ1 = 0,2;
1
ξ2 – пылеприёмная воронка; принимают равным ξ2 = 0,15;
ξ3 – отвод под углом ˃90°; принимаю равным ξ3 = 0,4;
ξ4 – тройник на проход; принимают равным ξ4 = 0,3.
Σξ = 0,2 + 0,15 + 0,4 + 0,3 = 1,05.
Р
= 1,05 · 153,7 = 161,4 Па.
мест.
3.7 Суммарные потери давления на 1-ом участке
Р
= Р
1
+ Рl = 161,4 + 213,3 = 374,7 Па.
мест.
4. Расчёт участка № 2.
4.1 Задаём скорость движения воздуха 16 м/с.
4.2 Расчётный диаметр воздуховода
d
расч.
=
·
, · ·
= 0,235 м.
Принимаем стандартный диаметр d = 250 мм.
4.3 Уточним скорость движения воздуха на участке
v =
·
, · · ,
= 14,2 м/с.
4.4 Определим динамическое давление
Р
динам.
, · ,
=
= 121,1 Па.
4.5 Для определения потерь давления на трение найдём число О. Рейнольдса и
коэффициент трения
, · , · ,
Re =
,
= 243 631.
λ = (
+
,
0,25
)
· 0,11 = 0,0184.
67
Теперь можно определить потери давления
Pl = 0,0183 ·
· 184,5 = 60,02 Па.
,
4.6 Определим потери давления на местных сопротивлениях
Р
= 0,5 · 184,5 = 92,3Па.
мест.
4.7 Определим потери давления на втором участке
Р
= 60,02 + 92,3 = 152,3 Па.
2
5. Расчёт участка № 3
5.1 Задаём скорость движения воздуха на участке v = 16 м/с.
5.2 Определим расчётный диаметр воздуховода
d
расч.
=
·
, · ·
= 0,3 м.
Подбираем стандартный диаметр 325 мм.
5.3. Уточним скорость движения воздуха на участке
v =
·
, · · ,
= 8,4 м/с.
5.4. Определим динамическое давление
Р
динам.
, ·,
=
= 42,4 Па
5.5. Для определения потерь напора га трение находим
, · , ·,
Re =
,
= 187 356;
λ = (
+
,
0,25
)
· 0,11 = 0,179.
Тогда
Pl = 0,179 ·
· 42,4 = 350,3 Па.
,
5.6. Определим потери давления на местных сопротивлениях
Σξ = 0,2 + 0,4 + 0,4 + 0,15 + 0,1 + 1 = 2,3;
Р
= 2,3 + 42,4 = 44,7 Па.
мест.
5.7. Определим суммарные потери давления на участке
Р
= 350,3 + 44,7 = 395 Па.
3
68
После завершения расчёта всех участков, которые составляют главную магистраль,
определим полные потери давления в воздуховодах аспирационной системы
Р
= Р1 + Р2 + Р3 = 374,7 + 152,3 + 395 = 922 Па.
сист.
6. Расчёт участка № 4, который подключен параллельно к главной магистрали.
6.1 Принимаем стандартный диаметр воздуховода не главной магистрали 100 мм.
6.2 Определим скорость движения воздуха
v =
·
· ·
=
·
, · · ,
= 28,3 м/с.
6.3 Полученное значение скорости очень большое. Это вызовет высокие
энергозатраты. Скорость должна быть не более 20 м/с. Для этого примем следующий по
номенклатуре в сторону увеличения диаметр воздуховода – 125 мм, и снова рассчитаем
скорость
v =
·
, · · ,
= 18,1 м/с.
6.4 Определим динамическое давление
= 196,7 Па.
Р
динам.
, · ,
=
6.5 Для определения потерь давления на трение рассчитываем число О. Рейнольдса,
Re, и коэффициент трения, λ
, · , · ,
Re =
,
= 155 272,1;
λ = (
,
+
,
0,25
)
· 0,11 = 0,02.
Тогда
Pl = 0,02 ·
· 196,7 = 157,4 Па.
,
6.6 Находим потери давления на местных сопротивлениях
Σξ = 0,2 + 0,15 + 0,4 + 0,2 = 0,95.
Р
= 0,95 + 196,7 = 197,7 Па.
мест.
6.7 Определим потери давления на участке
Р
= 157,4 + 197,7 = 355,1 Па.
4
Определим отклонение давления на параллельном участке № 4 от располагаемого
,,
Δ =
,
· 100 % = 5,2 %.
69
Результаты расчёта воздуховодов сводим в таблицу 6.
№
Q,
l, м v,
P
,
Pl,
∑ξ
P
,
P,
Давление в
Па
Отклонение
1
2 3 4 5 6 7 8 9 10
11
1
1700
15
16
153,7
213,3
1,05
161,4
374,7
333
-
2
2500
4
14,2
121,1
60,02
0,5
92,3
152,3
485
-
3
2500
15
8,4
42,4
350,3
2,3
44,7
395
942
-
4
800
5
18,1
196,7
157,4
0,95
197,7
355,1 - 5,2
Таблица 6 – Результаты гидравлического расчёта воздуховодов
участка
3
м
/ч
м/с
динам.
Па
Па
мест.
Па
Па
магистрали,
от P
расч.
, %
Гидравлический расчёт циклона.
1. Исходя из заданного или выбранного типа циклона, определим оптимальную
скорость в сечении аппарата (по таблице 3): для циклона ЦН-15 v
оптим.
= 3,5 м/с.
2. Определим необходимую площадь сечения циклона
F =
.
·
=
, ·
= 0,2 м2.
3. Определим расчётный диаметр циклона
D
расч.
=
·
=
, ·
,
= 0,6 м.
Принимаем диаметр D
циклон
= 600 м.
4. Определим действительную скорость газа в циклоне
v =
· ·
·
·
=
, · · ,
= 2,5 м/с.
5. Определим потери давления в циклоне
Коэффициент местного сопротивления циклона (по таблице 3) ξ
циклон
= 155.
P
циклон
=
·
.
· ξ
циклон
, · ,
=
· 155 = 1 140,2 Па.
Расчёт эффективности пылеулавливания в циклоне.
1. Определим диаметр частиц пыли, d
, мкм, которые улавливаются в циклоне с
50
эффективностью 50 % при рабочих условиях
d50 =
·
·
.
·
.
=
·
·
,
,
,
·
,
,
·
· 4,5 = 4,03 мкм.
,
2. Определим параметр для расчёта значения нормальной функции распределения
X =
(
.
)
=
,
(
)
,
,
= 1,5.
По таблице 4 определим значение нормальной функции распределения Ф(x) = 0,932.
3. Определим эффективность улавливания пыли в циклоне
70