Файловый архив студентов. Файловый архив студентов.
1261 вуз, 4607 предмет.
/ Регистрация
FAQ Обратная связь Вопросы и предложения
Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Саяно-Шушенский Филиал Сибирского Федерального Университета
Предмет:
[НЕСОРТИРОВАННОЕ]
Файл:

Книги / Каменев П.Н. Вентиляция1

.pdf
Скачиваний:
459
Добавлен:
28.01.2019
Размер:
40.02 Mб
Скачать
☆

В

расчетных

таблицах

каждому диаметру воздуховода дается

 

 

 

иесколько

значений

ХМ,

соответствующих различным диапазонам

изменения

 

 

 

4.3), что обеспечивает достаточную точ-

ность

 

скорости

(табл.

инженерных расчетов.

В

аэродинамических

расчетах часто приходится подбирать диа-

 

 

 

 

метр ответвления на расчетную величину давления

Аррасч.

при

уже

рассчитанном

диаметре

динамического

 

 

 

давления как:

тр

__

0@;

X

 

определяют АРрасч

требуемую

Для этого величину

(4.22)

Далее

вычисляем

скорость,

соответствующую

этому

давлению

Vутр

=:

 

тр

2

Ы

р

 

(4.23)

и проверяем

по

табл.

4.3, находится

 

 

 

для которого

принято

значение ХМ

ли утр в диапазоне скоростей,

в формуле (4.22). Если вычис-

ленное

значение

не

соответствует

этому

значению,

производится

пересчет по формуле (4.22) с

значением

ХМ, соответствующим

вычисленном по (4.23).

Затем

 

 

”

р

по уточненному значению

Ар

'

 

числяются утр и с1 .

 

 

 

тр

 

 

 

 

 

 

Vтрч

вы-

§

20.

Теория

смешивания

потоков

профессора

П.Н.

Каменева.

Аналитическое

определение

коэффициентов

местного

сопротивления

тройников

чет

Теория потерь

смешивания давления и

потоков позволяет выполнить точный рас-

коэффициентов местного сопротивления в

, рассчитывать

сети вытяжных воздуховодов

с наимень-

тройниках

 

 

 

шим аэродинамическим

сопротивлением и предлагает формы трой-

ников, обеспечивающих

 

наименьшие потери давления

при смеши-

вши потоков.

 

 

 

Теория

смешивания

потоков

.

пРи

Исходными

данными для

определения

смешивании двух потоков являются:

Диаметры

всех

трех участков

тройников, а

те

 

 

 

 

осями

 

 

 

 

ответвлений с магистралью (рис.

гидравлических потерь

скорости и

расходы

О

,

,

 

также углы

 

-

а, образуе

 

4.6).

 

 

 

Электронная

библиотека

101 ЕЕЕр://Едлг.кЕзЕи.ги

«1

а

2

1

ата

Ру

=

Рх

абс.

вакуум

Рис.

4.6.

Схема

давлений

во

всасывающем

воздуховоде

при

постоянстве

вакуума

по

длине

смесительной

камеры

(

когда

у

3

=

Уз,

ординаты

ЛЬ

и

Н/

одинаковы)

Исходной ся следующее стка, то может

предпосылкой теории смешивания

потоков являет-

положение: если

изменять диаметр с

 

основного

уча-

13

 

-

быть найден такой диаметр воздуховода после слия

ния потоков

Лъ

и соответствующая ему скорость

у

3

(наивыгоднейшая

скорость смешивания

)

при

которых

потери

при

смешива

-

потоков ,

 

 

 

 

 

 

 

нии потоков будут минимальными.

 

в зависимости

Из

этого

положения

 

 

 

 

,

что,

следует

 

определяемой

тельной

скорости на

третьем

участке,

диаметром 9?

возможны три случая смешивания

 

 

 

3<

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

)

C

=

C

 

,

2

)

<

C и

3) C

 

>

у

 

.

 

 

 

 

3

 

3

 

 

 

 

3

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

от

-

действи

выбранным

102

Электронная

библиотека

Ы::1 р://:1 д

V.кЪз

-Ьи

.ги

А

.

Скорость

после

смешивания

 

 

 

 

основном

 

3

=

3

 

 

 

участке, у'

 

г .

 

За

начало

смешивания

потоков

потоков

равна скорости на

принимается

плоскость

1-1,

 

 

(рис

. 4.6)

проходящая через

 

-

ся потоков ответвлений и

точку пересечения осей смешивающих

основного участка. Длина участка смеши-

вания

зависит от многих факторов

 

-

 

 

и точно, в настоящее время, оп

ределена

быть

не может.

 

Конец этого

участка условно обозначен

сечением

П-П.

Условием получения

 

-

наименьших потерь при смеши

вании

потоков

является

постоянство

статического давления на

всем

протяжении участка смешивания. Поэтому

 

О )

1

II

111

 

 

 

 

 

 

VI

 

 

 

 

 

I

 

 

 

 

+

 

у

3

,

определенное

 

У

 

2

Уел

нуль

-РУ

I

I

I

 

 

I

 

 

1

С

2

 

 

 

/з

V

з

 

II I

; Ш

V \

/

з

>

Ъ

 

 

 

 

 

 

 

 

ь

 

 

Абс.

нуль

 

 

 

ас1

б)

VI

 

 

 

 

I

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I

\

 

 

 

 

 

 

 

 

 

\

 

 

 

У

 

 

 

 

I

Уз

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

I

V

з

 

 

Уел. нуль

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

с

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

}

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I

 

 

-

 

1

 

 

 

1

 

 

Р

 

 

С

?ТГТ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Абс. нуль

 

а

РчасI

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

/

 

 

 

 

 

I

Др

 

 

 

 

^

 

 

II

 

ст

Дее

 

 

 

Ртс111

 

 

 

 

 

 

II

 

 

 

III

 

 

I

 

 

 

 

 

 

 

1А

 

 

 

 

 

 

 

\

 

 

з

 

 

 

 

/з

^

 

 

 

 

I

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

II

 

 

 

III

 

 

Я

 

 

 

I

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ДРЙ

 

 

 

 

 

 

 

Др

 

 

 

 

I

I

 

ст

РуасМ

 

 

 

 

Ру

е

 

 

 

 

К

 

 

 

 

 

ас III

Рис

4

7

Схема

давлений

во

всасывающем

воздуховоде

,

когда

вакуум

по

длине

смесительной

камере

изменяется

а

-

случай

у

3

>

у

3;

б

-

случай

у

3

<

у3

Электронная

библиотека

Ыбр://:1 д

V.ши

.ги

из условия постоянства статического давления на всем участке сме-

шивания потоков, является наивыгоднейшей скоростью смешивания

потоков

Уз

. Исходя из этого положения статическое давление в

сече-

 

-

 

 

 

 

ниях 1-1 и

П П равно рх. В этом случае баланс энергий потоков до и

после смешивания может быть записан как, Вт:

 

 

 

 

2 + 01Рх + т22уI +С>2 Рх =_ ЩУ2\ , ЩУг2 + <2ъРх =

(

 

 

т

(

Уз

)2

 

4.24)

 

 

3

 

+ бз/А + А^,

 

 

 

 

 

2

 

 

где т и (2 - секундные расходы массы и объема воздуха, АТ? - поте-

ри энергии при смешивании потоков.

Потеря полной энергии от смешивания потоков, АЕ равна:

АЯ =

туI

, т2у2

т3(Уз)2

(4.25)

 

2

2

2

 

Рассмотрим количества давления в обоих потоках. Разложим

векторы количеств движения первого и второго потоков по двум

направлениям: по направлению, перпендикулярному оси третьего

участка и по направлению этой оси. Проекция количеств движения

этих потоков на плоскость, перпендикулярную направлению 3-го

участка: т^зтсц и га2у2 зта2 уничтожатся в силу сопротивления

стенок воздуховода. Проекция количеств движения смешивающихся

потоков по направлению основного участка равны га^соза! и

т2у2соза2.

Применяя закон количеств движения, и учитывая, что статиче-

ское давление по длине тройника постоянно, равно разности коли-

честв движения до и после смешивания потоков, получим:

ш3Уз - (га^созсц + га2у2соза2) = О,

(4.26)

где гп\ и т2 - секундные массы в ответвлениях 7 и 2.

Откуда:

3

,наивыгод

,3

тхV] соза! + т2 у2 соза2

(4.27)

^

 

^

Щ

 

Минимальные потери при смешивании потоков равны:

А =

ту] , т2у22

тъ{у3 )2

(4.28)

2

2

2

104

Электронная библиотека Ыбр: / /1:дV . к1151:и .ги

Б

.

Смешивание

потоков

при

у

3

>

у

3

,

по

П

.

Н

.

Каменеву,

проис-

хоДит

в

2 этапа:

 

происходит

при

 

 

 

 

 

скорости

1)

 

смешение

 

наивыгоднейшей

смешивания

 

'

 

есть

в

воздуховоде

с площадью

поперечного

сечения

 

у

3

, то

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

'

от

сечения

 

до

П-П

при

постоянном

 

 

 

 

 

-

 

 

 

воздуховода /3

 

 

1 1

 

 

 

 

 

статическом

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

давлении;

 

 

 

 

 

 

воздуховода с

'

 

 

 

 

 

 

 

внезапное расширение сечения

2

)

происходит

/

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

до

/

,

перестроение скоростного поля происходит между

 

 

3

до Ш-Ш (рис. 4.7).

П-

П

 

 

 

 

 

Потери в первом периоде определяются уравнением

сечениями (4.28). Во

втором

-

потеря

давления

при

внезапном

расширении

потока

по

Борда

:

 

Др3

=

(

уз

~

Уз

 

2

)

л М

'

(4.29

)

Полная

потеря

энергии

при

внезапном

Щ (

 

уз)

2

 

 

Уъ

 

 

 

~

 

 

 

2

 

 

расширении

потока:

(

4.30

)

Полная

потеря давления

когда у

>

у , составит:

3

3

 

Б

при

смешивании

потоков

в

условиях,

Б

=

Щ? 2

1

^

2

C

2

22

т3

( уз 2

)

2

,

т3

(

уъ - 2

у

3

)

2

(

4.31)

В. Смешивание потоков при

стоящим из двух последовательных

у

3

<

у

3

можно

 

 

 

 

процессов:

представить

со-

1)

2)

смешение происходит

при

у

;

 

 

 

 

3

происходит внезапное

 

 

сужение

потока

при

изменении

сече

-

ния

воздуховода с

/

до

/

.

3

3

В этом случае поток

 

после

смешивания

с

минимальными

поте-

рями

не

помещается

в

геометрическую

форму

основного

участка

.

Значение

коэффициента

местного

сопротивления

внезапного

сужения

аналитически

не

определено.

С

 

достаточной для

практи-

ческих расчетов точностью кривую рис.

4.8

можно аппроксимиро-

вать

 

 

-

 

 

 

 

 

 

выражением:

 

 

—

\

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,525 1-

/

 

 

(4.32)

 

 

 

 

уз

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

В этом случае

определится как

дополнительная

потеря

удельной

энергии

на

вход

Электронная

библиотека

105 Ьббр:/ / Х.$< ч.кЬзби.ги

Д

 

= 0,5 2 5

/ \ у

(4.33)

 

1—^3

2 Р

 

 

 

3

3

 

 

 

 

1

 

 

или

 

 

^

 

 

 

г тзуз

 

 

 

 

 

 

 

 

т>&х

2

 

 

С«

 

 

 

 

 

0,50

 

 

1

(±

 

0,40

 

 

 

0,30

 

 

/з-

 

 

 

 

\

 

 

0,20

 

 

 

 

 

0,10

 

 

 

 

 

0

0,2

0,3 0,4 0,5

0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 %

 

0,1

 

Рис. 4.8. Коэффициенты местных сопротивлений входа

при внезапном сужении потока

Обозначив потери в тройнике при смешивании потоков как В,

получим:

В =

Щ У\ , т2 у\ т3 ( у3 )2 .

^г

т3 у3

(4.34)

2

2

2

вх 2

Аналитическое определение коэффициентов местных сопро-

тивлений при смешивании потоков.

Если Тз_= т3, то, отнимая от полного абсолютного давления в первом участке до смешивания потоков в основном участке (сечение

1-1, ордината ас, см. рис. 4.6) полное абсолютное давление после

смешивания (сечение П-П, ордината е§ ) и приравнивая эту потерю

,

 

 

 

 

 

 

произведению С первого участка на динамическое давление по треть-

ему участку, получим:

 

 

 

 

 

 

V

 

Рх +

(C

7)

 

Л +Т р

 

 

= С'1 ~-Р.

 

отсюда

 

 

\ 2

/ , \ 2

 

 

—

/

 

Г'

^3

 

 

^3

 

Ы

 

/

 

 

 

 

 

с:=

 

Л2

-1.

(4.35)

 

У/

 

 

 

V]

 

 

 

 

 

 

3

 

 

106

Электронная библиотека Ы:1р:// Х.$< ч.к1тз:1 и.ги

Точно так же для второго участка

 

+

C\

-

 

+

(VI)2 1

/ (

з )2

Л

 

А

~

2

^

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

С2

==

/

\2

 

(4.36)

 

 

 

 

-1.

 

 

 

 

 

~

 

 

 

 

 

 

 

 

 

т3

 

 

 

 

В практике проектирования и монтажа применяют стандартные размеры круглых, прямоугольных и квадратных воздуховодов, по-

этому условие C7 = у3 удается соблюсти далеко не всегда.

Если Уз > у3, то к коэффициентам и следует прибавить С,доп

вследствие внезапного расширения потока. Приравнивая потерю при внезапном расширении во время смешивания потоков произве-

дению дополнительного коэффициента местного сопротивления на

динамическое давление по третьему участку, получим:

 

 

Ар

=

 

 

2

 

о

- Г

 

"’

 

 

 

 

 

 

 

 

Р

“

'ъдоп 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

откуда дополнительный к. м. с.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Сдоп

-( уз

 

\2

 

 

 

(4.37)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Общие к. м. с. равны

 

 

 

 

Т3

 

 

 

 

 

 

 

?

 

+ Сдоп

 

^>2 = ^2 + ^д

 

 

-

 

 

 

 

?

 

 

и

0Л

(

4.38

 

 

!-

!

 

 

 

 

 

 

где ^ и

^у

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

)

определяютсяу

по формулам (4.35) и (4.36), а

по (4.37).

Если

3

< 3, то к. м. с.

 

и

 

следует прибавлять дополнитель-

ный к. м. с. на вход (&С , который^

определяется по рис.

4.8 или по

формуле 4.32.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

В этом случае полный к. м. с. равен

 

 

 

 

 

 

 

=

 

 

 

 

 

 

 

?

 

 

 

(4.39)

 

 

 

 

+ ^вх ** ^2= ^2 + С*-

 

 

 

 

§21. Наивыгоднейшие формы тройников при смешивании и разделении потоков

Наименьшие потери в тройниках будут иметь место при оди-

наковых скоростях в ответвлениях и при наименьшем угле между

ответвлениями. В тройниках, расположенных близко к вентилято-

ру, ввиду сравнительно больших скоростей в ответвлениях, вы-

107

Электронная библиотека Ь'Ыр:/ / Ьдл/ .кЪзЕи.ги

званных требованиями аэродинамической увязки воздуховодов

получается значительная разница в скоростях смешивающихся

потоков магистрали и ответвлений, поэтому при определении наи-

выгоднейшей формы тройника, прежде всего, возникает вопрос 0

форме тройника, при которой потери от смешивания будут наи-

меньшими.

Если скорость Из > т3, то для уменьшения потерь от внезапного

расширения смешавшегося потока после сечения I следует сделать

диффузор с меньшим диаметром

 

и с большим диаметром 6?3, вы-

численным для суммарного

расхода смешавшихся

потоков

ц

 

^

 

 

при скоростях, соответственно, у3

и

у3 (рис. 4.9).

 

 

3

^\3

 

 

 

 

V

1з = 5 (4' Ъ)

Рис 4.9. Наивыгоднейшая форма тройника, когда у 3 > у3

Если г3 < т3, то следует после слияния потоков предусмотреть в

тройнике конфузор (рис. 4.10).

2

3 \

1

И

/3 — 5 (с{з _с13 )

Рис 4 10. Наивыгоднейшая форма тройника, когда у 3 < у3

Наивыгоднейшая форма тройника, когда одно ответвление рас-

положено под углом 90° к магистрали, представлено на рис. 4.11.

108

Электронная библиотека Ьббр://{:дV.кЪзби.ги

^

Наивыгоднейшие

формы

 

указаны

на рис.

4.12

°

 

.

 

 

50

 

 

 

штанообразного

тройника

при

а!

=

а

2

=

Рис

 

т

 

=

т

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

2

 

2

 

 

 

 

 

 

V

 

^

=V 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

90

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

°

1

 

 

 

 

 

 

13

 

 

 

 

 

 

°

—

 

 

 

 

а=12

 

^

 

 

 

 

^

 

 

 

 

 

 

 

 

—1

,41

 

 

 

 

 

 

 

3

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

11. Наивыгоднейшая

 

 

 

 

 

, когда одно ответвление

форма тройника

 

 

 

 

 

 

расположено

под углом 90° к магистрали

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

тл

-

т

2

 

1

 

 

 

 

 

Уч =

 

 

 

 

У2

=Т3

 

 

 

 

 

 

?

 

 

9? =1,419

7

 

3

7

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

/

'

=

1,95

/

 

 

<

 

 

 

 

3

2

60°

60°

Рис

4

12

Наивыгоднейшая

форма

тройника

штанообразной

формы

Деление

потока

в

тройнике

.

 

А.

 

 

 

«по

прямому пути»

или

«на

проход

Потерю

давления

 

 

 

 

 

 

 

»

 

предлагается

принимать

равной

1/3

профессором

П.Н. Каменевым

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

от потери при внезапном расширении потока:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

_

 

 

 

 

 

Ар = р(

у

3

- т02/6,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

где

у

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

,

3

 

 

большая

скорость

в основном участке тройника

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

меньшая скорость

 

ответвлении

 

 

, м/с.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

в

 

 

тройника

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Б. Потери

«по

ответвлению

».

 

и

скорости

 

•

при

повороте

основного потока на угол а2

 

 

лении

у

 

=

C A>5

E

 

сопротивления

принимается

равным:

 

 

 

 

2

3

(

2

 

 

^

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 =

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

51п а ;

 

 

 

м/с;

VI

-

 

 

в ответв-

(4.40)

109

Электронная

библиотека

ЬЬЬр

:

/

/

Ъдч.кЬзКи.ги

•

если

 

соза

<

 

после

входа в ответвление

имеет

место

-

 

 

у

 

 

 

у

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-

полнительная

потеря на внезапное

сужение

потока, необходимо

 

 

 

 

 

 

 

ус

танавливать

конфузор

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-

и дополнительную потерю давления рассмат

ривать как сопротивление в

нем

^

конф

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

=

 

2

2

конф\

 

 

4.41)

 

 

 

 

 

 

 

С,

 

51П

а

 

+ С,

 

 

(

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

•

если у

3

со5а

2 >

у , имеет

место

дополнительная потеря на

 

 

 

 

 

2

потока во внезапное расширение

ное

сопротивление при входе

поворота в ответвление, следует

установить диффузор. Общая

чина

^

2

ответвления

равна:

 

 

 

 

+ С<> 0.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

С2 =

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

8т

 

а

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

„

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

мест

-

после

вели

-

 

где С,

-

конф

 

перечного

 

 

-

принимается в зависимости от отношения площадей по

сечения

конфузора или диффузора на входе и

выходе

 

 

и

угла

раскрытия

.

Наивыгоднейшие формы тройников при делении

ны на рис. 4.13.

 

а)

б )

\*

*

\

3

1

3

потока

показа-

 

2

 

сс2

1

Рис

.

4.13

Наивыгоднейшие

формы тройников при делении

 

а - у

со$ а

2 <

у

;

б - у

со

а

2 >

C

2

 

3

 

2

 

3

$

 

 

§22. Расчет сети вытяжных

воздуховодов

 

наименьшими

потерями давления

потоков

с

Наименьшие потери в сети могут быть

смешивания потоков будет обеспечиваться

получены, если после

наивыгоднейшая ско-

рость

смешивания

у

3

.

Выгода

очевидна

-

заметное

снижение

потерь

давления и

расхода электроэнергии.

потерями

Расчет

сети вытяжных

воздуховодов с наименьшими

давления проводится не по

полным давлениям, а по вакууму. В этом

случае нет

необходимости

определять потери в тройниках через

коэффициенты местного сопротивления, что существенно

упрощает

расчет.

110

Электронная

библиотека

Ы:1:р:/

/:1 д

V.

кЬзби

.ги

Соседние файлы в папке Книги
Помощь Обратная связь Вопросы и предложения Пользовательское соглашение Политика конфиденциальности