Скорость Воздуха V, м/с

Пример. Рассчитать воздуховоды системы естественной вытяжной вентиляции, обслуживающей врачебные кабинеты двухэтажного здания поликлиники. Аксонометрическая схема системы вентиляции с указанием объема воздуха, проходящего по каждому участку, длин и номеров участков показана на рис. 1.

Исходные данные.

№ участка	Длина участка, l, м	Количество воздуха, L, м3/ч
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12	0,8 0,5 3,0 0,5 1,4 4,6 4,2 0,9 1,0 2,0 4,7 0,6	80 80 154 250 315 610 74 60 230 295 85 170

Воздух удаляется из верхней зоны помещений на высоте 0,5 м от потолка. Высота этажей, включая толщину перекрытия - 3,3 м Высота чердака под коньком крыши - 3,6 м.

Решение. Температура наружного воздуха для расчета вытяжной системы естественной вентиляции принимается равной +5°С (ρ₅ = 1,27кг/м³). Внутренняя температура воздуха во врачебных кабинетах, согласно СНиП, должна быть 20°С (ρ₂₀ = 1,205 кг/м³).

При высоте чердака 3,6м принимаем высоту вытяжной шахты, исчисляя ее от оси горизонтального воздуховода для устья шахты, 4,6 м.

Располагаемое естественное давление в системе вентиляции для помещений первого и второго этажа, определяем по формуле 1.1.

- для помещений первого этажа

∆р₂ = 5,5·(1,27 - 1,205)·9,8 = 3,5 Па

- для помещений первого этажа

∆р₁ = 8,8·(1,27 - 1,205)·9,8 = 5,59 Па.

Расчет воздуховодов начинаем с наиболее неблагоприятно расположенного канала, для которого величина удельного давления имеет наименьшее значение.

Из схемы системы вентиляции видно, что таким будет канал второго этажа правой ветки, обозначенный № 1.

Действительно, возможная удельная потеря давления для участков 1, 2, 3. 4, 5 и 6 при общей их длине Σl₂:

Σl₂ = 0,9 +0,5 + 3+ 1,4 + 0,5+4,6 = 10,9 м

будет

∆р_2уд = = 0,32 Па

а для участков 7, 3, 4, 5 и 6 при общей их длине Σl₁:

Σl₁ = 4,2 +3 + 0,5+ 1,4 + 4,6= 13,7 м

будет

∆р_1уд = = 0,41 Па

Таким образом, необходимо выполнить расчет участков 1, 2, 3, 4, 5 и 6, для которых удельное давление получилось меньше.

Участок 1. Для определения площади сечения канала участка 1 задаемся скоростью движения воздуха в нем 0,6 м/с. При этой скорости и количестве удаляемого воздуха по каналу L = 80 м³/ч площадь сечения канала f, м², по формуле (1.1) должна быть:

f = = 0,037 м²

В соответствие с полученной площадью сечения канала f, по таблице 1 принимаем для участка 1 кирпичный канал ×1 кирпич.

Площадь сечения принятого канала с учетом швов равна, f = 0,038 м². При этой площади сечения фактически скорость движения воздуха w, м/с, равна

w = = = 0,58 м/с

Так как этот канал прямоугольного сечения, для определения потери давления на трение необходимо установить по табл. 1 эквивалентный диаметр. Он будет равен 180 мм.

Пользуясь, приведенной выше номограммой (рис. 2), находим, что при скорости движения воздуха 0,58 м/с в воздуховоде диаметром 180 мм потеря давления на трение на 1 м воздуховода равна 0,04 Па, а на всем участке 1 длиной 0,9 м с учетом коэффициента шероховатости, который принимается по таблице 2 и равен β = 1,32, потеря давления на трение равна

Rlβ = 0,04·0,9·1,32 = 0,047

Далее по табл. 3 находим сумму коэффициентов местных сопротивлений участка: вход в жалюзийную решетку с поворотом потока ξ=2, два прямоугольных колена в верхней части канала

ξ = 2·1,26 = 2,52.

Сумма коэффициентов местных сопротивлений для участка 1

Σξ = 2 + 2,52=-4,52.

Динамическое давление h_w находим при помощи номограммы (рис. 2) в зависимости от скорости движения воздуха 0,58 м/с, h_w = 0,19 Па. Потеря давления на местные сопротивления Z на участке 1 определяем, умножая ве-ичину Σξ на h_w.

Z = 4,52·0,19 = 0,86 Па.

Общая потеря давления на участке 1 составляет:

Rlβ + Z = 0,047 + 0,86 = 0,91 Па.

Участок 2. На участках 1 и 2 количество движущегося водуха одинаково, L = 80 м³/ч, но площади сечения кирпичного канала и горизонтального гипсошлакового короба разные.

Горизонтальный гипсошлаковый короб принимаем размером 220×220 мм с площадью сечения f = 0,048 м² Эквивалентный диаметр d_э = 220 мм.

Скорость движения воздуха на участке 2:

w = = 0,47 м/с

что при длине участка 0,5 м можно допустить, учитывая, что шлакогипсовые двойные короба не изготовляются размером меньшим, чем 220×220 мм.

При d_э = 220 мм и w = 0,47 м/с потеря давления на трение на этом участке с учетом коэффициента шероховатости, будет равна:

Rlβ = 0,046 · 0,5 · 1,09 = 0,014 Па.

На участке 2 имеется лишь одно местное сопротивление через тройник По прил 14 находим, что сопротивление тройника на проход £=1,15

Динамическое давление h_w при w = 0,47 м/с равно 0,13 Па. Потеря давления на местные сопротивления:

Z = 1,15 · 0,13 = 0,15 Па.

Общая потеря давления на участке 2

Rlβ + Z = 0,014 + 0,15 = 0,16 Па.

Участок 3. Согласно данным, приведенным выше, задаемся скоростью движения воздуха на участке 3 и принимаемой равной 1 м/с. Тогда при количестве удаляемого воздуха L = 154 м³/ч по участку 3 площадь сечения короба должна быть равна:

f = = 0,043 м²

Принимаем короб из гипсошлаковых плит размером 220×220 мм, эквивалентный диаметр d_э = 220 мм, фактическая скорость движения воздуха в воздуховоде будет w = 0,89 м/с. При этих условиях потеря давления на трение на участке равна:

Rlβ = 0,065 · 3 · 1,14 = 0,22 Па.

На участке 3 имеется лишь одно местное сопротивление при проходе через тройник в следующий участок 4.

По таблице 3 принимаем коэффициент местного сопротивления тройника ξ = 0,65, динамическое давление при w = 0,89 м/с равно h_w = 0,49 Па.

Потеря давления на местные сопротивления на участке 3 равна:

Z = 0,65 · 0,49 = 0,32 Па.

Общая потеря давления на участке 3 составляет:

Rlβ + Z = 0,22 + 0,32 = 0,54 Па

Участок 4. На участке 4 размер воздуховода принимаем 300×300 мм. При количестве удаляемого воздуха L = 250 м³/ч и площади сечения воздуховода f = 0,09 м² скорость равна:

w = = 0,77 м/с

При d_э = 300 мм и w = 0,77 м/с потери давления на трение на участке 4:

Rlβ = 0,034 · 0,5 · 1,12 = 0,02 Па.

На участке 4 имеется тройник на проходе, и коэффициент местного сопротивления ξ равен 0,4.

Динамическое давление при скорости удаляемого воздуха 0,77 м/с равно 0,37 Па. Потеря давления на местные сопротивления участка 4 (в тройнике):

Z =0,4 · 0,37 = 0,15 Па.

Общая потеря давления на участке 4 равна:

Rlβ + Z = 0,02 + 0,15 = 0,17 Па.

Участок 5. На участке 5 размеры короба не изменяем, и скорость воздуха на этом участке равна:

w = = 0,47 м/с.

При w = 0,97 м/с и d_э = 300 мм потеря давления на трение составляет:

Rlβ = 0,052 · 1,4 · 1,15 = 0,084 Па.

На участке 5 имеется тройник на всасывание с ξ = 0,8.

Динамическое давление при скорости движения воздуха 0,97 м/с равно 0,57 Па. Потеря давления на местное сопротивление на участке 5

Z = 0,8 · 0,57 = 0,46 Па.

Общая потеря давления на участке 5

Rlβ + Z = 0,084 + 0,46 = 0,54 Па.

Участок 6. На участке 6 размер короба увеличиваем до 400×400 мм, так как суммарное количество воздуха, удаляемого системой вентиляции, равно 610 м³/ч. Фактическая скорость движения воздуха в шахте

w = = 1,06 м/с.

При w = 1,06 м/с и d_э = 400 мм потеря давления на участке составит

Rlβ = 0,043 · 4,6 · 1,16 = 0,23 Па.

На участке 6 имеется два вида местного сопротивления – утепленный клапан и деревянная утепленная шахта с зонтом. Коэффициент местного сопротивления утепленного клапана ξ = 0,1, а вытяжной шахты с зонтом ξ = 1,3.

Динамическое давление при скорости движения воздуха 1,06 м/с h_w = 0,66 Па.

Потеря давления на преодоление местных сопротивлений:

Z = 1,4 · 0,66 = 0,92 Па,

Общая потеря давления на участке 6:

Rlβ + Z = 0,23 + 0,92 = 1,15

Суммарная потеря давления в ветке

Σ(Rlβ + Z) = 0,91 + 0,16 + 0,54 + 0,17 + 0,54 + 1,15 = 3,47 Па

при располагаемом давлении в системе для второго этажа ∆р₂ = 3,53 Па.

Дальнейший подбор площади сечений каналов и короба должен быть произведен с увязкой потерь давления. Так, например, для канала участка 7, обслуживающего кабинет первого этажа, необходимо из общего давления ∆р₁ = 5,59 Па вычесть потерю давления на участках 3, 4, 5, 6, которые мы уже рассчитали.

В результате будем иметь

5,59 - (3,47 - 1,07) = 3,19 Па.

Потеря давления на участке 7 составляет 0,67 Па (табл. III.7), т.е. избыточное давление на этом участке

3,20 - 0,67 = 2,53 Па,

Таблица 3. Значение коэффициента местного сопротивления |

№ участка	Местное сопротивление	ξ	Σξ
1	Вход в жалюзийную решетку с поворотом потока Колено прямоугольное 2×1,26	2 2,52	4,52
2	Тройник на проход	1,15	1,15
3	То же	0,65	0,65
4	Тройник на проход на всасывание	0,4 0,8	0,4 0,8
6	Клапан утепленный	0,1	0,1
7	Шахта с зонтом	1,3	1,3

Таблица 4 Результаты расчета воздуховодов системы естественной вытяжной вентиляции

№ част-ка	L, м'/ч	l, м	a×b, мм	dэ, м	f, м2	w, м/с	R, Па/м	Rlβ, Па	hw, Па	Σξ Па	Z, Па	Rlβ + z Па
1	80	0,9	140×260	180	0,038	0,58	0,04	0,047	0,19	4,52	0,86	0,91
2	80	0,5	220×220	220	0,048	0,47	0,026	0,014	0,13	1,15	0,15	0,16
3	154	3	220×220	220	0,048	0,89	0,065	0,22	0,49	0,65	0,32	0,54
4	250	0,5	300×300	300	0,09	0,77	0,034	0,020	0,37	0,4	O,15	0,17
5	315	1,4	300×300	300	0,09	0,97	0,052	0,084	0,57	0,8	0,46	0,54
6	610	4,6	400×400	400	0,16	1,06	0,043	0,023	0,66	1,4	0,92 2,86	1,15 3,48
7	74	4,2	140×260	180	0,038	0,54	0,035	0,15	0,18	2,88	0,52	0,67

Потери давления на участках 8, 9 и 10 должны быть равны располагаемому давлению для каналов второго этажа за вычетом потери давления в вытяжной шахте, которая уже определена (см участок 6) Потери давления на участках // и 12 должны быть равны располагаемому давлению для каналов первого этажа, уменьшенному на суммарную потерю участков 6, 9 и 10

Сечение канала 13 подбирается по располагаемому давлению для первого этажа за вычетом суммарной потери давления на участках 12, 10, 9 и 6

В процессе расчета воздуховодов системы вентиляции заполняются специальные бланки.