Шиляев.Типовые приверы расчета систем.Оторления вентиляции и кондиционирования

4.По известному расходу вентиляционного воздуха L определяют ориентировочное сечение канала (коробов, шахт) F по формуле (2.12)

5.Исходя из расчетной площади канала с учетом конструктивных соображений, принимают стандартные размеры сечения каналов по прил. 6–9.

6.После этого уточняют фактическую скорость движения

воздуха по каналам ф по формуле (2.13).

7.Определяют гидравлические потери на преодоление сил трения соответственно по принятому сечению (диаметру) и заданному расходу воздуха по формуле (2.2).

8.Определяют гидравлические потери на местные сопротивления по участкам вентиляционной сети по формуле (2.7).

9.Определяют суммарные фактические гидравлические

потери на всех участках, входящих в расчетную ветвь Рф. При этом они не должны превышать располагаемого давления Рр.

Если Рф Рр, то необходимо соответственно увеличить сечения отдельных участков вентиляционной сети. Если Рф Рр, то необходимо уменьшить сечения отдельных участков вентиляци-

онной сети. Невязка допускается 10 %: Рф Рр 100 % 10 %.

Рф

10.После расчета главной расчетной ветви приступают

красчету ответвлений сети. Он производится аналогично расчету главной ветви. Расчет считается законченным, если потери давления в ответвлении не больше располагаемого давления в ответвлении. Невязка потерь в точках смешения потоков не

должна превышать 10 %: Рмаг Ротв 100 % 10 %.

Рмаг

Пример 2.1. Расчет естественной вытяжной системы вентиляции двухэтажного жилого дома

Исходные данные

1. Рассчитать естественную вытяжную систему вентиляции ванных комнат и санузлов двухэтажного жилого дома (см. рис. 2.1).

81

2.Воздуховодами служат каналы, располагаемые в толще кирпичной стены. Каналы на чердаке объединяются шлакоалебастровыми коробами.

3.По нормам воздухообмен (вытяжка) составляет: из ванной комнаты 25 м3/ч, из санузла – 25 м3/ч. Приток воздуха неорганизованный (за счет неплотностей в ограждениях здания). Вытяжка воздуха производится из верхней зоны помещений на высоте 0,5 м от потолка.

4.Расчетная внутренняя температура tв=18 С.

5.Расчетные длины участков 1–8 по рис. 2.1: l1= 0,8 м; l2= 0,15 м; l3= 0,15 м; l4= 0,5 м; l5= 3,2 м; l6= 3,8 м.

Порядок расчета

При определении располагаемого естественного давления вытяжной вентиляции жилых и общественных зданий в качестве расчетной наружной температуры принимается температура наружного воздуха tн= +5 С.

1. Определяем плотности воздуха по формуле

82

в 18 1,213 кг/м3, н 5 1,27 кг/м3.

2.Определяем главную расчетную ветвь, это ветвь, удельное располагаемое давление в которой будет наименьшее.

Находим располагаемые и удельные давления в ветви через канал первого и второго этажей по формулам (2.14) и (2.16):

P1 = 6,8 (1,27–1,213) 9,81 = 3,8 Па.

Pуд1 = 3,8/7,8 = 0,487 Па/м,

где l1эт =l6+l2+l3+l4+l5=3,8+0,15+0,15+0,5+3,2 = 7,8 м.

Р2 = 3,8 (1,27–1,213) 9,81 = 2,124 Па.

Руд2 = 2,124/4,8 = 0,443 Па/м,

где l2эт = l1+l2+l3+l4+l5=0,8+0,15+0,15+0,5+3,2 = 4,8 м.

Так как Руд2 < Руд1, то расчетной будет ветвь, идущая через канал второго этажа(принаименьшемудельномрасполагаемомдавлении).

3. Определим потери давления на участках. Для участка 1 определим предварительно сечение канала по рекомендуемой скорости воздуха для горизонтальных и вертикальных каналов от 0,5 до 1,0 м/с по формуле (2.12):

По прил. 6 по найденному значению F1 находим стандартное сечение кирпичного канала F = 0,14×0,14 = 0,0196 м2.

4.Действительнаяскоростьвоздухавканалепоформуле(2.13):

25ф1 3600 0,0196 0,354 м/с.

5. Определим эквивалентный диаметр по формуле (2.10):

2 0,14 0,14

dэ1 0,14 0,14 = 0,14 м.

6. Проведем расчет потерь давления на трение по длине канала с учетом его шероховатости. Для этого формулы (2.2) – (2.6) преобразуем к виду, Па,

83

Сначала определим число Рейнольдса при кинематической вязкости воздуха 18 С=1,5 10-5 м2/с по формуле (2.5):

Re1 0,354 0,14 3304>2300, 1,5 10 5

т. е., имеем турбулентный режим течения воздуха в канале. Коэффициент гидравлического трения по формуле (2.4) для

гидравлически гладкого канала при турбулентном режиме течения

0,3164г1 3307 0,25 0,0417.

Коэффициент гидравлического трения по формуле (2.9) с учетом шероховатости канала

где kэ= 4 мм – коэффициент, учитывающий шероховатость кирпичного канала (прил. 10).

Коэффициент шероховатости по формуле (2.8):

n 0,0518 1,24, 0,0417

P1 0,04171,213 0,354 2 0,8 1,24 0,0225Па. 0,14 2

Также удельные потери давления на трение R можно определить по справочным таблицам [33] или номограмме (прил. 11). Коэффициент шероховатости n можно определить по прил. 13.

7. Определим коэффициенты местных сопротивлений на участке 1 по прил. 14:

–жалюзийная решетка (первое боковое отверстие) = 3,5,

–два колена под углом 90 = 1,2 2 = 2,4,

84

–тройник на проход = 1 (F0/Fп=F6/F1= 0,02/0,02 = 1, Q0/Qс=

=Q6/Q2= 25/50 = 0,5).

Таким образом, 1= 3,5+2,4+1 = 6,9.

8. Определим потери давления в местных сопротивлениях по формуле (2.7):

Z1 6,91,213 0,354 2 0,525 Па. 2

9. Определим суммарные потери давления на участке

P1 0,023 0,525 0,548 Па.

Потери давления на остальных участках находятся аналогично. Результаты расчета заносятся в табл. 2.2. Коэффициенты местных сопротивлений на участках приведены в табл. 2.1.

85

86

2.1.2. Аэродинамический расчет систем вентиляции с принудительным побуждением движения воздуха

Расчет выполняют по методу удельных потерь давления, как и расчет естественной вентиляции. Последовательно от конца сети к вентилятору или вытяжной шахте нумеруют участки основного расчетного направления, затем все основные с дальнего ответвления, на схемах указывают номера участков, их длины и расходы воздуха.

Металлические воздуховоды изготавливаются из листовой кровельной, оцинкованной или нержавеющей стали на заводах или в заготовительных мастерских. По форме воздуховоды бывают круглого и прямоугольного сечения. Предпочтение следует отдавать круглым воздуховодам из-за меньшего аэродинамического сопротивления, расхода металла и трудоемкости при изготовлении. Рекомендуются стальные воздуховоды из тонколистовой стали. В каждом конкретном случае выбор материалов для проектирования воздуховодов производится в соответствии с [17].

Потери давления в системе механической вентиляции равны потерям давления в основной расчетной цепи, складывающимся из потерь давления на всех последовательно расположенных участках, составляющих цепь, и потерь давления в вентиляционном оборудовании (калориферах, фильтрах и пр.).

В системах принудительной вентиляции общее сопротивление значительно превышает гравитационное давление и характеризует то давление, которое должен развивать вентилятор. По этому давлению и расходу воздуха подбирается вентилятор по каталогам или справочной литературе.

Пример 2.2. Расчет принудительной вытяжной системы вентиляции промышленного предприятия

Исходные данные

1. Выполнить аэродинамический расчет воздуховодов вытяжной системы принудительной вентиляции промышленного предприятия, схема которой представлена на рис. 2.2.

87

2. Участки основного расчетного направления, а также все дополнительные участки с дальнего ответвления пронумерованы на рис. 2.2. На схеме указаны длины и расходы воздуха на всех участках.

Рис. 2.2.Схемавоздуховодов принудительной системы вентиляции

Порядок расчета

Проведем расчет для 1-го участка.

1.Дано: L1= 1000 м3/ч; l1= 5,6 м.

2.Примем скорость на 1-м участке в заданном диапазоне:

= 12 м/с.

3. По расходу и по принятой скорости определяем предварительное значение площади поперечного сечения воздуховода по формуле (2.12):

88

4. На основании полученного предварительного значения площади подбираем нормируемые размеры воздуховодапо прил. 8:

d1= 200 мм = 0,2 м; F = 0,0314 м2.

5.Действительнаяскоростьввоздуховодепо формуле(2.13):

10001 3600 0,0314 8,846 м/с.

6. Зная d и на участке, находим величину удельных потерь давления на трение R и динамическое давление Рдпо прил. 12:

Рд1= 46, 956 Па; R1= 4,134 Па/м.

7. Потери давления на трение по длине для гидравлически гладкого канала из оцинкованной стали (поправочный коэффициент на шероховатость n = 1 для стального воздуховода)

Rln = 4,134 · 5,6 · 1 = 23,151 Па.

8. Сумма коэффициентов местных сопротивлений на участке:

–жалюзийная решетка (первое боковое отверстие) = 3,5,

–скругленное колено r/dэ= 0,2, = 90о, = 0,44,

–тройник на проход, = 300 = 0,2

Таким образом, 1= 3,5 + 0,44 + 0,2 = 4,14.

9. Определим потери давления в местных сопротивлениях по формуле (2.7):

Z1 4,14 46,956 194,398 Па.

7. Определим суммарные потери давления на участке

P1 23,151 194,398 217,549 Па.

89

Потери давления на остальных участках находятся аналогично. Результаты расчета заносятся в табл. 2.4. Коэффициенты местных сопротивлений на участках занесем в табл. 2.3.

Таблица 2.3

Расчет местных сопротивлений на участках [33]

90