4.4 Аэродинамический расчет

Аэродинамический расчет системы вентиляции выполняется для точного подбора размеров вентиляционных каналов, определения скорости воздуха в них и потерь давления. По результатам аэродинамического расчета можно будет окончательно определить параметры для подбора рекуператора.

Расчет вентканала топочной.

Как уже было сказано выше в топочной необходимо организовать естественную канальную вентиляцию обеспечивающую не менее чем 3-х кратный воздухообмен (нормативное значение для топочных).

Канальными системами естественной вентиляции являются системы, в которых загрязненный воздух удаляется по специальным каналам, преду­смотренным в конструкциях здания, или приставным воздуховодам. В этих системах воздух перемещается под действием естественного давления, возникающего вследствие разности холодного наружного и теплого внутреннего воздуха.

Естественное давление Ре, Па, определяют по формуле:

Ре = hi∙g∙(ρ_H - ρ_B),

где hi∙- высота воздушного столба, принимая от центра вытяжного отверстия до устья вытяжной шахты, м;

ρ_H,ρ_B - плотность соответственно наружного и внутреннего воздуха, кг/м³.

Расчетное естественное давление для систем вентиляции жилых и общественных зданий согласно СНиП 2.04.05-86 определяется для температуры наружного воздуха +5 С. Считается, что при более высоких наружных температурах, когда естественное давление становится весьма незначительным, дополнительный воздухообмен можно получать, открывая более часто и на более продолжительное время форточки, фрамуги, а иногда створки оконных рам. Температура внутреннего воздуха для помещения принята +16 °С. Плотность воздуха при данных температурах ρ_B =1,221 кг/м³, ρ_H =1,27кг/м³. Высота воздушного столба, принимая от центра вытяжного отверстия до устья вытяжной шахты, равна 10,3 м. Результаты представлены ниже

Расчет располагаемого давления

hi	g	ρН	ρВ	pe
10,3	9,81	1,27	1,221	4,88

Выполним расчет потерь в канале. Необходимые данные:

расчетный расход при объеме топочной 35 м³ - 105 м³/ч;

кинематическая вязкость воздуха 15,56 10^-6 м²/сек;

коэффициент абсолютной шероховатости для кирпичных стен в зависимости от степени подготовки 2-8 мм, принимаем 6 мм;

сумма КМС (решетка + колено + зонт) =2,5;

размер канала 120х250

Потери давления в системе вентиляции состоят из потерь давления по длине и потере в местных сопротивлениях. Сравниваем полученные суммарные потери с располагаемым давлением. Если потери давления оказываются больше располагаемого давления, то площадь сечения каналов необходимо увеличить. При первом приближении получаем

P = λ*ld_экв ∙Pv=6,9 Па.

Данное значение слишком велико, поэтому увеличиваем размер канала до 250х250. Получаем P=1,0 Па, учитывая коэфициент запаса 1,0*1,1=1,1 Па, что гораздо меньше располагаемого давления 4.88 Па.

Вывод: При размерах канала 250 х 250 мм требуемый нормативный воздухообмен будет обеспечен со значительным запасом.

Аэродинамический расчет системы механической вентиляции

Расчетные расходы для проведения расчета.

Объем кухни 45,9 м² х 3,3 м =152 м³. При заложенной кратности 4 расход составит 608 м³/ч. Для каждой системы в кухне устраивается по 6 отверстий. То есть расход на каждом из них 100 м³/ч.

В санузлах расход согласно таблице раздела 4-1 80 м³/ч, в уборной 50 м³/ч. В санузлах принимается по 2 отверстия и соответственно на лестничной клетке, куда будет подаваться приток, в уборной 1.

На рисунке 4.1 приведена аксонометрическая расчетная схема системы вентиляции. На схемах в кружке у выносной черты указан номер участка, над чертой – нагрузка участка, м³/ч и длина участка, м. Против вытяжных отверстий помещений указано количество воздуха, удаляемого по каналу.

Расчет проведем только для приточной системы вентиляции, т. к. установки совмещающие в своей конструкции и приточный и вытяжной вентилятор имеют одинаковую напорную характеристику в обоих направлениях.

Имеется три ветви вентиляции, уже сейчас ясно, что диктующим направлением будет ветвь к кухне (участки 1-5), поэтому необходимо будет, в случае невозможности уравнять ветви диаметрами, искусственно увеличивать сопротивление ветвей от санузлов (7-9 и 10-14). Приставные каналы используются двух типоразмеров 70 х 140 и 70 х 200. Большие размеры не рассматриваются, так как не рекомендуется использовать каналы с соотношением сторон более 1:3.

Рис. 4-1

Алгоритм расчета:

• Переводим расход воздуха в м³/сек:

• Определяем длину участка по схеме, м;

• Принимаем предварительный диаметр воздуховода. Для участков из прямоугольных каналов необходимо найти величину эквивалентного диаметра, т. е. такого диаметра круглого воздуховода, при котором для той же скорости движения воздуха, как и в прямоугольном воздуховоде, удельные потери давления на трение были бы равны, эквивалентный диаметр, dэ, определяется по формуле:

dэ =2ab/(a+b),

где а и b - размеры сторон прямоугольного воздуховода, м;

• находим площадь живого сечения воздуховода

м²

• определяем скорость воздуча на участках:

где F- площадь сечения канала или воздуховода, м²;

L - расход воздуха, м³/ч

• определяем величину динамического давления, Па по формуле

Данная величина не будет включена в последующие формулы, она приводится для наглядности, т.к. любые потери определяются как доля от динамического давления.

• Определяем число Рейнольдса

где коэффициент кинематической вязкости, м²/сек

• Принимаем расчетный коэффициент абсолютной шероховатости для гибких воздуховодов 0,037 м, для прямоугольных пластиковых каналов 0,1 мм;

• Определяем значение коэффициента Дарси (безразмерная величина). При значениях числа Рейнольдса от 4000 находим его по формуле

• Находим сумму коэффициентов местных сопротивлений , их значения принимаем из таблиц «Вентиляция и кондиционирование, справочник проектировщика» под ред. И.Г. Староверова

• Определяем величину характеристики сопротивления по зависимости

• Потери давления на участке находим как произведение характеристики сопротивления и расхода, выраженного в м³/сек

; Па

Таким образом, мы определили потери давления на участках, суммируем потери по каждой ветви и изменяя диаметры увеличиваем потери на 2-й и 3-й ветви. Невязки менее 10% достичь не удается, поэтому дорегулировку придется производить шиберами. Требуемое давление вентилятора равняется потерям диктующей вентви с учетом добавочного коэффициента 1,1. Получаем 366 х 1,1=461 Па