Fonaments del càlcul aerodinàmic de conductes d'aire. Selecció d'aficionats

Primera etapa

S'inclou un càlcul aerodinàmic dels sistemes mecànics de climatització o ventilació, que inclou una sèrie d'operacions seqüencials, s'elabora un diagrama en perspectiva, que inclou la ventilació: tant de subministrament com d'escapament, i es prepara per al càlcul.

Les dimensions de l'àrea de la secció transversal dels conductes d'aire es determinen en funció del seu tipus: rodó o rectangular.

Formació d'esquemes

L'esquema està elaborat en axonometria amb una escala 1:100. Indica els punts amb aparells de ventilació localitzats i el consum d'aire que hi passa.

Quan es construeix una autopista, s'ha de prestar atenció a quin sistema s'està dissenyant: subministrament o escapament

Subministrament

Aquí la línia de càlcul es construeix a partir del distribuïdor d'aire més remot i de major consum. Passa per elements de subministrament com conductes d'aire i unitat de ventilació fins al lloc on es pren l'aire. Si el sistema ha de donar servei a diversos pisos, el distribuïdor d'aire es troba a l'últim.

escapament

Es construeix una línia des del dispositiu d'escapament més remot, que consumeix el flux d'aire al màxim, a través de la línia principal fins a la instal·lació de la campana i més enllà de l'eix per on s'allibera l'aire.

Si es preveu la ventilació a diversos nivells i la instal·lació de la campana es troba al sostre o a l'àtic, la línia de càlcul hauria de començar amb el dispositiu de distribució d'aire del pis o soterrani més baix, que també s'inclou al sistema. Si la instal·lació de la campana es troba al soterrani, des del dispositiu de distribució d'aire de l'últim pis.

Tota la línia de càlcul es divideix en segments, cadascun d'ells és una secció del conducte amb les següents característiques:

• conducte d'aire de la mateixa mida de secció;
• d'un material;
• amb un consum d'aire constant.

El següent pas és la numeració dels segments. Comença amb el dispositiu d'escapament o distribuïdor d'aire més remot, a cadascun se li assigna un número separat. La direcció principal: l'autopista es destaca amb una línia gruixuda.

A més, a partir de l'esquema axonomètric de cada segment, es determina la seva longitud tenint en compte l'escala i el consum d'aire. Aquest últim és la suma de tots els valors del flux d'aire consumit que flueix per les branques adjacents a l'autopista. El valor de l'indicador, que s'obté com a resultat de la suma seqüencial, hauria d'augmentar gradualment.

Determinació de valors dimensionals de seccions de conductes d'aire

Produït a partir d'indicadors com ara:

• consum d'aire al segment;
• Els valors normatius recomanats per a la velocitat del flux d'aire són: a les carreteres - 6 m / s, a les mines on es pren aire - 5 m / s.

El valor dimensional preliminar del conducte es calcula al segment, que es redueix a l'estàndard més proper. Si es selecciona un conducte rectangular, els valors es seleccionen en funció de les dimensions dels costats, la relació entre les quals és no més d'1 a 3.

Dades inicials per als càlculs

Quan es coneix l'esquema del sistema de ventilació, es seleccionen les dimensions de tots els conductes d'aire i es determina l'equip addicional, l'esquema es representa en una projecció isomètrica frontal, és a dir, axonometria. Si es realitza d'acord amb les normes vigents, tota la informació necessària per al càlcul serà visible als dibuixos (o esbossos).

1. Amb plànols de planta, podeu determinar la longitud de les seccions horitzontals dels conductes d'aire. Si al diagrama axonomètric hi ha marques de les altures a les quals passen els canals, també es coneixerà la longitud dels trams horitzontals.En cas contrari, s'exigiran trams de l'edifici amb traçats de conductes d'aire col·locats. I en el cas extrem, quan no hi ha prou informació, aquestes longituds s'hauran de determinar mitjançant mesures al lloc d'instal·lació.
2. El diagrama hauria de mostrar amb l'ajuda de símbols tots els equips addicionals instal·lats als canals. Poden ser diafragmes, amortidors motoritzats, registres contra incendis, així com dispositius de distribució o extracció d'aire (reixes, panells, paraigües, difusors). Cada unitat d'aquest equip crea resistència en el recorregut del flux d'aire, que s'ha de tenir en compte en el càlcul.
3. D'acord amb la normativa del diagrama, a prop de les imatges condicionals dels conductes d'aire, s'han de col·locar els cabals d'aire i les dimensions dels canals. Aquests són els paràmetres que defineixen els càlculs.
4. Tots els elements amb forma i ramificació també s'han de reflectir al diagrama.

Si aquest esquema no existeix en paper o en format electrònic, haureu de dibuixar-lo almenys en una versió esborrany, no podeu prescindir-ne en els càlculs.

2. Càlcul de pèrdues per fricció

Pèrdues
les energies de flux es calculen proporcionalment
anomenada
cap "dinàmic", magnitud
pW2/2,
on p és la densitat
aire a temperatura de flux
(determinat segons la taula (1)
i (2)), a
W
- velocitat en una secció concreta del contorn
circulació d'aire.

La caiguda
pressió de l'aire a causa de l'acció
calcular la fricció
segons la fórmula de Weisbach:

=

onl
— Longitud de la secció del circuit de circulació, m,
d_eq-equivalent
diàmetre de la secció transversal,
m,

d_eqv=

-coeficient
resistència a la fricció.

Coeficient
resistència
La fricció ve determinada pel règim del flux d'aire
a la secció considerada del contorn
circulació, o el valor
Criteri de Reynolds:

Re=d_eq

on
Wid_eq
- velocitat i diàmetre equivalent
canal
i
coeficient de viscositat cinemàtica
aire (determinat segons les taules
/1/ i /2/,
m
/Amb.

Significat

pels valorsRev
interval 105
-108
(desenvolupat
turbulent
valor) està determinat per la fórmula
Nikuradze:

=3,2
.
10-3—
0,231 .Re-0,231

Més
detalls de selecció
es pot obtenir de /4/ i /5/ B
/5/
un diagrama per trobar
valors
,
facilitant
càlculs.
Valors calculats
expressat en pascals (Pa).

V
La taula 3 resumeix els valors de la inicial
dades de cada canal
velocitat,
longitud, secció transversal,
diàmetre equivalent,
magnitud
Criteri de Reynolds, coeficient
resistència,
dinàmic
cap i el valor de les pèrdues calculades sobre
fricció.

						Taula 3
número de canal (fig 5)	W, Senyora	F, m2	deq M	l, m	W2/2 H	Re		, Pa
1	15	0.8	0,77	1,0	76,5	3,5 . 105	0,015	1,5
2	25	0,87	0,88	1,75	212,5	6,7 . 105	0,013	5,5
3	21,7	1,0	0,60	3,0	160,1	3,9 . 105	0,014	11,2
4	28,9	0,75	0,60	1,75	283,9	5,3 . 105	0,0135	11,2

Càlculs
resistència a la fricció en els canals del forn

5.3.
Pèrdues "locals".
- aquest terme es refereix a les pèrdues
energia en aquells
llocs on l'aire flueix de sobte
s'expandeix o s'estreny, pateix
girs, etc.
V
hi ha prou llocs com per al forn dissenyat
molts - escalfadors, girs
canals, canals en expansió o reducció
i etc.
Aquests
les pèrdues es calculen de la mateixa manera que la quota
cap dinàmic pàg=W2/2,
multiplicant-se
en l'anomenat "coeficient
resistència local"
:

Suma
29.4Pa

_locals
=/2

Coeficient
es determina la resistència local
però taules /1/ i /5/ segons el tipus
resistència local, i en general
característiques. Per exemple, en
aquest tipus de resistència local del forn
es produeix un estrenyiment sobtat
al canal 1-2 (vegeu la figura 7). Relació de secció
(estret a ample).
aplicació /1 / trobar
=0,25

= 160 Pa,

Absolutament
altres locals
pèrdues. Necessari
tingueu en compte que en alguns casos local
es deuen pèrdues
l'acció de dos tipus de resistència alhora.
Per exemple, té
col·loca el gir del canal i alhora
canvi en la seva secció transversal (estrenyiment
o ampliació) s'ha de dur a terme
càlcul de pèrdues per
tots dos casos i sumar els resultats.
Resultats dels càlculs de pèrdues locals
resumida a la taula 4

№	Un tipus locals resistència	W, Senyora		Pa	Nota.
	de sobte constricció	43,4	0,125	160	No. segons la taula
1-1	Gira a 90°	25	1,5	318	~
2-3	arrodonida torn	25	o,1	21,3	~
3	Abertura en fluir (escalfadors)	35,8	3,6	601	~
3-4	arrodonida torn	21,7	0,28	44,8	~
4-1	Gira als 90 amb extensió	28,9	0,85	241	~
4-1	de sobte constricció	28,9	0,09	25,5	~

Suma

=1411,6 Pa

Total
pèrdues:

=30 + 1410 =1440 Pa

Ventiladors
triar segons les característiques
centrífuga

ventiladors
, presumiblement per al tipus VRS núm. 10
(treball

roda
diàmetre 1000
mm).

Per
rendiment 21,5
m3/Amb
i la pressió requerida H>1440

Pa..
Obtenim: n=550
rpm;

,5;
N_boca
25
kW.

Unitat d'accionament
ventilador de motor asíncron,
poder 30
kW
tipus
JSC
a les 720
rpm,
mitjançant una transmissió per corretja en V.

Segona etapa

Aquí es calculen els indicadors d'arrossegament aerodinàmic. Després de triar les seccions estàndard dels conductes d'aire, s'especifica el valor de la velocitat del flux d'aire al sistema.

Càlcul de pèrdues de pressió per fricció

El següent pas és determinar la pèrdua de pressió de fricció específica a partir de dades tabulars o nomogrames. En alguns casos, una calculadora pot ser útil per determinar indicadors a partir d'una fórmula que permet calcular amb un error del 0,5 per cent. Per calcular el valor total de l'indicador que caracteritza la pèrdua de pressió en tota la secció, heu de multiplicar el seu indicador específic per la longitud. En aquesta etapa també s'ha de tenir en compte un factor de correcció de la rugositat. Depèn de la magnitud de la rugositat absoluta d'un material de conducte particular, així com de la velocitat.

Càlcul de l'índex de pressió dinàmica sobre el segment

Aquí, es determina un indicador que caracteritza la pressió dinàmica a cada secció en funció dels valors:

• cabal d'aire al sistema;
• densitat de massa d'aire en condicions estàndard, que és d'1,2 kg/m3.

Determinació de valors de resistència local en seccions

Es poden calcular a partir dels coeficients de resistència locals. Els valors obtinguts es resumeixen en una forma tabular, que inclou dades de totes les seccions, i no només de segments rectes, sinó també de diverses parts en forma. El nom de cada element s'introdueix a la taula, també s'indiquen els valors i les característiques corresponents, pel qual es determina el coeficient de resistència local. Aquests indicadors es poden trobar en els materials de referència pertinents per a la selecció d'equips per a instal·lacions de ventilació.

En presència d'un gran nombre d'elements al sistema o en absència de determinats valors dels coeficients, s'utilitza un programa que permet realitzar ràpidament operacions feixugues i optimitzar el càlcul en conjunt. El valor de la resistència total es defineix com la suma dels coeficients de tots els elements del segment.

Càlcul de pèrdues de pressió sobre resistències locals

Un cop calculat el valor total final de l'indicador, es procedeix al càlcul de les pèrdues de pressió a les zones analitzades. Després de calcular tots els segments de la línia principal, es sumen els números obtinguts i es determina el valor de la resistència total del sistema de ventilació.

Càlcul de conductes d'aire per a sistemes de subministrament i extracció de ventilació mecànica i natural

Aerodinàmica
el càlcul de conductes d'aire normalment es redueix
per determinar les dimensions de la seva transversal
secció,
així com les pèrdues de pressió individual
parcel·les
i en el conjunt del sistema. Es pot determinar
costos
aire per a dimensions determinades dels conductes d'aire
i la pressió diferencial coneguda en el sistema.

A les
càlcul aerodinàmic de conductes d'aire
Els sistemes de ventilació solen ser descuidats
compressibilitat
movent l'aire i gaudir
valors de sobrepressió, assumint
per un condicional
pressió atmosfèrica zero.

A les
moviment de l'aire a través del conducte en qualsevol
transversal
secció transversal del flux hi ha tres tipus
pressió:
estàtica,
dinàmic
i completa.

estàtica
pressió
determina el potencial
energia 1 m3
aire a la secció considerada (pàg_st
igual a la pressió sobre les parets del conducte).

dinàmic
pressió
és l'energia cinètica del flux,
relacionat amb 1 m3
aire, decidit
segons la fórmula:

(1)

on
- densitat
aire, kg/m3;
- velocitat
moviment de l'aire en la secció, m/s.

Completa
pressió
igual a la suma d'estàtica i dinàmica
pressió.

(2)

Tradicionalment
en calcular la xarxa de conductes, s'utilitza
el terme "pèrdua".
pressió”
("pèrdues
energia de flux”).

Pèrdues
pressió (plena) al sistema de ventilació
estan formats per pèrdues per fricció i
pèrdues locals
resistències (vegeu: Calefacció i
ventilació, part 2.1 "Ventilació"
ed. V.N. Bogoslovski, M., 1976).

Pèrdues
les pressions de fricció es determinen
fórmula
Darcy:

(3)

on
- coeficient
resistència a la fricció, que
calculada per la fórmula universal
INFERN. Altshulya:

(4)

on
– Criteri de Reynolds; K - alçada
projeccions de rugositat (absoluta
rugositat).
càlculs de pèrdues de pressió d'enginyeria
fricció
,
Pa (kg/m2),
en un conducte d'aire amb una longitud /, m, es determinen
per expressió

(5)

on
- pèrdues
pressió per 1 mm de longitud del conducte,
Pa/m [kg/(m2
* m)].

Per
definicions Relaborat
taules i nomogrames. Nomogrames (Fig.
1 i 2) es construeixen per a les condicions: forma de secció
diàmetre del cercle del conducte,
pressió de l'aire 98 kPa (1 atm), temperatura
20°C, rugositat = 0,1 mm.

Per
càlcul de conductes i canals d'aire
s'utilitzen seccions rectangulars
taules i nomogrames
per a conductes rodons, introduint a
això
diàmetre equivalent a un rectangular
conducte, en el qual la pèrdua de pressió
per fricció en
rodó
i rectangular
~
els conductes d'aire són iguals.

V
pràctica de disseny rebuda
Propagació
tres tipus de diàmetres equivalents:

■ per velocitat

a les
paritat de velocitats

■ per
consum

a les
equitat de costos

■ per
àrea de la secció transversal

si és igual
àrees de secció transversal

A les
càlcul de conductes d'aire amb rugositat
parets,
diferent del previst en
taules o nomogrames (K = OD mm),
fer una correcció a
valor tabular de pèrdues específiques
pressió sobre
fricció:

(6)

on
- tabular
valor específic de pèrdua de pressió
per fricció;
- coeficient
tenint en compte la rugositat de les parets (taula 8.6).

Pèrdues
pressió en resistències locals. V
llocs de rotació del conducte, en dividir-se
i fusió
flueix en tees, quan es canvia
mides
conducte d'aire (expansió - al difusor,
constricció - en el confusor), a l'entrada de
conducte d'aire o
canal i sortida d'aquest, així com en llocs
instal·lacions
dispositius de control (acceleradors,
portes, diafragmes) hi ha una gota
pressió de flux
aire en moviment. En l'indicat
llocs que passen
reestructuració dels camps de velocitat de l'aire
conducte d'aire i la formació de zones de vòrtex
a les parets, que s'acompanya
pèrdua d'energia del flux. alineació
el flux es produeix a certa distància
després de passar
aquests llocs. Condicionalment, per comoditat
càlcul aerodinàmic, pèrdua
pressió local
les resistències es consideren concentrades.

Pèrdues
pressió en la resistència local
determinat
segons la fórmula

(7)

on
–
coeficient de resistència local
(generalment,
en alguns casos n'hi ha
valor negatiu, a l'hora de calcular
hauria
tenir en compte el signe).

Fa referència a la proporció
a la màxima velocitat
a la secció estreta de la secció o velocitat
a la secció
secció amb un cabal més baix (en te).
En taules
coeficients de resistència locals
indica a quina velocitat es refereix.

Pèrdues
pressió en resistències locals
trama, z,
calculada per la fórmula

(8)

on

- suma
coeficients de resistència locals
Ubicació activada.

Són comuns
pèrdua de pressió a la secció del conducte
llargada,
m, en presència de resistències locals:

(9)

on
- pèrdues
pressió per 1 m de longitud del conducte;

- pèrdues
pressió en resistències locals
lloc.