Аэродинамический расчет вентиляционных систем
Общие положения
Аэродинамический расчет выполняется с целью определения сечений воздуховодов и суммарных потерь давления по участкам основного направления (магистрали) с увязкой всех остальных участков системы.
Перед началом расчета вычерчивают аксонометрические схемы воздуховодов систем вентиляции (п. 4.5), на которых указываются номер, расход воздуха и длина участков.
Расчет выполняют по методу удельных потерь давления, согласно которому потери давления, Па, на участке воздуховода длиной l, м, определяют по формуле:
P = R ш l + Z, (23)
где R - удельные потери давления на трение на 1 м стального воздуховода, Па/м;
ш - коэффициент шероховатости;
l – длина участка;
Z - потери давления в местных сопротивлениях, Па.
Потери давления в местных сопротивлениях рассчитывают по формуле
Z = Рд, (24)
где - сумма коэффициентов местных сопротивлений на участке;
Рд - динамическое давление воздуха на участке, Па.
Правильности учета потерь давления в местных сопротивлениях следует уделять особое внимание, так как доля их в общих потерях давления весьма значительна (до 70 90 %).
Аэродинамический расчет системы вентиляции состоит из двух этапов: расчета участков основного направления (магистрали) и увязки всех остальных участков системы. Расчет ведется в такой последовательности.
1. На аксонометрической
схеме выбираем основное (магистральное)
направление, для чего выявляем наиболее
протяженную цепочку последовательно
расположенных расчетных участков. При
равной протяженности магистралей за
расчетную принимаем наиболее нагруженную.
Производим нумерацию участков магистрали,
начиная с участка с меньшим расходом,
а затем нумеруем участки ответвлений.
На 
каждом
участке указывают расход воздуха L,
м3/ч,
и длину l,
м. Результаты аэродинамического расчета
заносим в табл.10.
2. Заполнение табл.10 начинаем с магистрали, а затем заносим ответвления. Согласно аксонометрической схеме заносим в графы 1,2,3 номер участка, расход воздуха и длину участка.
3. Размеры сечения воздуховодов на участках определяют, ориентируясь на рекомендуемые скорости движения воздуха на участках Vрек, м/с. Ориентировочную площадь поперечного сечения воздуховода, м2, считаем по формуле
Fo = L / 3600 ∙ V, (25)
где L – расход воздуха на участке, м3/ч;
V – рекомендуемая скорость воздуха, м/с, (5 – 8 м/с).
Ориентируясь на Fo, принимаем площадь сечения стандартного воздуховода Fст и размеры а х b или диаметр d , которые заносим в графы 4,5,6. Для прямоугольных воздуховодов с размерами а х b определяют эквивалентный по скорости диаметр воздуховода
d v = 2 ∙ a ∙ b / (a + b), (26)
значения которого заносим в графу 5.
4. Фактическую скорость воздуха, м/с, определяем с учетом площади сечения Fст принятого стандартного воздуховода
V = L / 3600 Fст, (27)
значения которой заносим в графу 7.
5. При определении значения R для прямоугольных воздуховодов необходимо находить значение R при V и d v, не принимая во внимание фактический расход воздуха L. По этим же таблицам находим динамическое давление Рд и заносим в графу 12.
6. Потери давления на трение, Па, определяют по формуле:
Pтр = R l, (28)
и заносим в графу 10.
7.
Используя таблицы местных сопротивлений,
определяем сумму коэффициентов местных
сопротивления (к.м.с.) на участке
и ее значение вносим в графу 11. Учитывая,
что к.м.с., находящегося на границе двух
участков, относят к участку с меньшим
расходом; значения к.м.с., отнесенные к
какой-либо скорости, необходимо перед
внесением в табл.10 привести к скорости
расчетного участка.
8. Потери давления в местных сопротивлениях Z, Па, определяем по формуле (24) и заносим в графу 13.
9. Общие потери давления на расчетном участке P, Па, определяем по формуле (23) и заносим в графу 14. Общие потери давления в системе равны сумме потерь в последовательно соединенных участках по магистральному направлению, которые заносим в графу 15.
10. Расчет ответвлений производят аналогично магистральному направлению. Увязку ответвлений проводим, начиная с наиболее протяженных ответвлений. Размеры сечений ответвлений считаются подобранными, если относительная невязка потерь не превышает 15 % ,
= (Pмаг
- Pотв)
100 / Pмаг
15 %, (29)
где Pмаг - сумма потерь давления по магистральному направлению от точки разветвления до конца первого участка, Па;
Коэффициенты местных сопротивлений
Система П1:
решетка;
поворот;
тройник на поворот;
тройник на поворот;
тройник на поворот;
решетка, поворот, поворот;
решетка;
переход;
тройник
на проход, поворот;решетка;
переход;
тройник на поворот, поворот;
тройник на поворот, решетка;
Система В – 3
решетка, поворот, тройник на проход;
поворот, зонт;
решетка,
тройник на поворот.
На участки 7, 8, 9; 10, 11, 12; 13 устанавливаем дроссель-клапан, и увязка производится во время пуска системы.
Таблица
10 – Результаты аэродинамический расчет
воздуховодов систем вентиляции
Номер участка |
Расход воздуха, L, м3/ч |
Длина участка, l, м
|
Размеры воздуховодов |
Скорость воздуха, V, м/с |
Удельные потери давления, R, Па/м |
Коэффициент шероховатости, ш |
Потери давления на трение, R ш l, Па |
Сум-ма к.м.с., |
Динами-ческое давле-ние, Pд, Па |
Потери давления в м.с., Z, Па |
Потери давления на участке, P, Па |
Потери давления в системе, P, Па |
|||||||||||
а х в мм |
Эквивалентный диаметр, dv, мм |
площадь F, м2 |
|||||||||||||||||||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
14 |
15 |
|||||||||
П – 1 |
|||||||||||||||||||||||
1 |
300 |
4 |
100x150 |
120 |
0,015 |
5,55 |
3,14 |
1 |
12,56 |
2,4 |
18,2 |
43,68 |
56,24 |
56,24 |
|||||||||
2 |
600 |
3 |
150х200 |
171 |
0,03 |
5,55 |
2,01 |
1 |
6,03 |
1,1 |
18,2 |
20,02 |
26,05 |
82,29 |
|||||||||
3 |
916 |
1 |
200х250 |
222 |
0,05 |
5,1 |
1,3 |
1 |
1,3 |
1,5 |
15 |
22,5 |
23,8 |
106,09 |
|||||||||
4 |
1232 |
4 |
200х300 |
240 |
0,06 |
5,7 |
1,37 |
1 |
5,48 |
1,5 |
18,2 |
27,3 |
32,78 |
138,87 |
|||||||||
5 |
9437 |
7 |
500х1000 |
666 |
0,5 |
5,2 |
0,391 |
1 |
2,74 |
1,5 |
15 |
22,5 |
25,24 |
164,11 |
|||||||||
6 |
17642 |
4 |
600х1600 |
872 |
0,96 |
5,1 |
0,253 |
1 |
1,012 |
4,6 |
15 |
69 |
70,012 |
234,12 |
|||||||||
Ответвление |
|||||||||||||||||||||||
7 |
2735 |
6 |
250x600 |
352 |
0,15 |
5,06 |
0,763 |
1 |
4,58 |
2,4 |
15 |
36 |
40,58 |
40,58 |
|||||||||
8 |
5470 |
6 |
300х1000 |
461 |
0,3 |
5,06 |
0,579 |
1 |
3,47 |
0,4 |
15 |
6 |
9,47 |
50,05 |
|||||||||
9 |
8205 |
2 |
400х1200 |
600 |
0,48 |
4,75 |
0,391 |
1 |
0,782 |
2,3 |
15 |
34,5 |
35,282 |
85,332 |
|||||||||
Ответвление |
|||||||||||||||||||||||
10 |
2735 |
6 |
250х600 |
352 |
0,15 |
5,06 |
0,763 |
1 |
4,58 |
2,4 |
15 |
36 |
40,58 |
40,58 |
|||||||||
11 |
5470 |
6 |
300х1000 |
461 |
0,3 |
5,06 |
0,579 |
1 |
3,47 |
0,4 |
15 |
6 |
9,47 |
50,05 |
|||||||||
12 |
8205 |
8 |
400х1200 |
600 |
0,48 |
4,75 |
0,391 |
|
3,128 |
2,6 |
15 |
39 |
42,128 |
92,178 |
|||||||||
Ответвление |
|||||||||||||||||||||||
13 |
316 |
1 |
100x200 |
133 |
0,02 |
4,39 |
1,92 |
1 |
1,92 |
3,9 |
12,1 |
47,19 |
49,11 |
49,11 |
|||||||||
Окончание таблицы 10
В – 3 |
||||||||||||||
1 |
600 |
6 |
150х250 |
187,5 |
0,0375 |
4,44 |
1,4 |
1 |
8,4 |
4,7 |
12,1 |
56,87 |
65,27 |
65,27 |
2 |
1200 |
2 |
250х250 |
312,5 |
0,0625 |
5,33 |
1,16 |
1 |
2,32 |
2,7 |
18,2 |
49,14 |
51,46 |
116,73 |
3 |
600 |
2 |
150х250 |
187,5 |
0,0375 |
4,44 |
1,4 |
1 |
2,8 |
3,9 |
12,1 |
47,19 |
50 |
50 |
Определяем увязку для ответвления 7 - 9:
= (138,87 – 85,332) 100 /
138,87 = 38,55% >
15 %
следовательно, устанавливаем диафрагму:
ξ=138,87-85,332/45=1,19%, следовательно размер 301×1101
Определяем увязку для ответвления 10, 11, 12:
= (164,11 – 92,178) 100 / 164,11 = 43,83% > 15 %,
следовательно, устанавливаем диафрагму:
ξ=164,11-92,178/45=1,6%, следовательно размер 292×1092
Определяем увязку для ответвления 13:
= (106,09 – 49,11) 100 / 106,09 = 53,71% > 15 %,
следовательно, устанавливаем диафрагму:
ξ=106,09-49,11/12,1=4,7%, следовательно размер 61×161