Fondamentaux du calcul aérodynamique des conduits d'air. Sélection de ventilateurs

Première étape

Cela comprend un calcul aérodynamique des systèmes mécaniques de climatisation ou de ventilation, qui comprend un certain nombre d'opérations séquentielles.Un schéma en perspective est établi, qui comprend la ventilation: à la fois l'alimentation et l'extraction, et est préparé pour le calcul.

Les dimensions de la section transversale des conduits d'air sont déterminées en fonction de leur type: rond ou rectangulaire.

Formation de schéma

Le schéma est établi en axonométrie à l'échelle 1:100. Il indique les points avec des dispositifs de ventilation localisés et la consommation d'air qui les traverse.

Lors de la construction d'une autoroute, vous devez faire attention au système qui est conçu : alimentation ou évacuation

Fournir

Ici la ligne de calcul est construite à partir du répartiteur d'air le plus éloigné ayant la consommation la plus élevée. Il traverse des éléments d'alimentation tels que des conduits d'air et une unité de ventilation jusqu'à l'endroit où l'air est prélevé. Si le système doit desservir plusieurs étages, alors le répartiteur d'air est situé sur le dernier.

échappement

Une ligne est construite à partir du dispositif d'échappement le plus éloigné, qui consomme le flux d'air au maximum, à travers la ligne principale jusqu'à l'installation de la hotte et plus loin jusqu'à l'arbre à travers lequel l'air est libéré.

Si la ventilation est prévue sur plusieurs niveaux et que l'installation de la hotte est située sur le toit ou le grenier, la ligne de calcul doit commencer par le dispositif de distribution d'air de l'étage ou du sous-sol le plus bas, qui est également inclus dans le système. Si l'installation de la hotte est située au sous-sol, alors à partir du dispositif de distribution d'air du dernier étage.

Toute la ligne de calcul est divisée en segments, chacun d'eux est une section du conduit avec les caractéristiques suivantes :

• conduit d'air de même taille de section ;
• d'un matériau;
• avec une consommation d'air constante.

L'étape suivante est la numérotation des segments. Cela commence par le dispositif d'échappement ou le distributeur d'air le plus éloigné, chacun se voyant attribuer un numéro distinct. La direction principale - l'autoroute est mise en évidence par une ligne épaisse.

De plus, sur la base du schéma axonométrique de chaque segment, sa longueur est déterminée en tenant compte de l'échelle et de la consommation d'air. Ce dernier est la somme de toutes les valeurs du débit d'air consommé circulant dans les embranchements adjacents à l'autoroute. La valeur de l'indicateur, obtenue à la suite d'une sommation séquentielle, devrait augmenter progressivement.

Détermination des valeurs dimensionnelles des sections de conduits d'air

Il est fait sur la base d'indicateurs tels que:

• consommation d'air dans le segment ;
• les valeurs normatives recommandées pour la vitesse du flux d'air sont les suivantes: sur les autoroutes - 6 m / s, dans les mines où l'air est aspiré - 5 m / s.

La valeur dimensionnelle préliminaire du conduit est calculée sur le segment, qui est ramené à la norme la plus proche. Si un conduit rectangulaire est sélectionné, les valeurs sont sélectionnées en fonction des dimensions des côtés, dont le rapport est pas plus de 1 à 3.

Données initiales pour les calculs

Lorsque le schéma du système de ventilation est connu, les dimensions de tous les conduits d'air sont sélectionnées et un équipement supplémentaire est déterminé, le schéma est représenté dans une projection isométrique frontale, c'est-à-dire une axonométrie. S'il est effectué conformément aux normes en vigueur, toutes les informations nécessaires au calcul seront visibles sur les dessins (ou croquis).

1. À l'aide de plans d'étage, vous pouvez déterminer la longueur des sections horizontales des conduits d'air. Si sur le diagramme axonométrique il y a des marques des hauteurs auxquelles les canaux passent, alors la longueur des sections horizontales deviendra également connue.Sinon, des sections du bâtiment avec des conduits d'air posés seront nécessaires. Et dans le cas extrême, lorsqu'il n'y a pas assez d'informations, ces longueurs devront être déterminées à l'aide de mesures sur le site d'installation.
2. Le schéma doit montrer à l'aide de symboles tous les équipements supplémentaires installés dans les canaux. Il peut s'agir de diaphragmes, de volets motorisés, de clapets coupe-feu, ainsi que de dispositifs de distribution ou d'extraction d'air (grilles, panneaux, parapluies, diffuseurs). Chaque unité de cet équipement crée une résistance dans le trajet du flux d'air, qui doit être prise en compte dans le calcul.
3. Conformément à la réglementation sur le schéma, près des images conditionnelles des conduits d'air, les débits d'air et les dimensions des canaux doivent être apposés. Ce sont les paramètres déterminants pour les calculs.
4. Tous les éléments façonnés et ramifiés doivent également être reflétés dans le diagramme.

Si un tel schéma n'existe pas sur papier ou sous forme électronique, vous devrez alors le dessiner au moins dans une version préliminaire, vous ne pouvez pas vous en passer dans les calculs.

2. Calcul des pertes par frottement

Pertes
les énergies de flux sont calculées proportionnellement
soi-disant
tête "dynamique", magnitude
pW2/2,
où p est la densité
air à la température de départ
(déterminé selon le tableau (1)
et (2)), un
O
- vitesse dans une section particulière du contour
circulation d'air.

La chute
pression d'air due à l'action
calcul du frottement
selon la formule de Weisbach :

=

oùje
— longueur de la section du circuit de circulation, m,
ré_éq-équivalent
diamètre de la section transversale,
moi,

ré_éqv=

-coefficient
résistance au frottement.

Coefficient
la résistance
le frottement est déterminé par le régime du débit d'air
dans la section considérée du contour
circulation, ou la valeur
Critère de Reynolds :

Ré=ré_éq

où
Wiré_éq
- vitesse et diamètre équivalent
canaliser
et
coefficient de viscosité cinématique
air (déterminé selon les tableaux
/1/ et /2/,
m
/Avec.

Sens

pour les valeursRév
intervalle 105
-108
(développé
turbulent
valeur) est déterminé par la formule
Nikouradzé :

=3,2
.
10-3—
0,231 .Ré-0,231

Suite
détails de la sélection
peut être obtenu auprès de /4/ et /5/ B
/5/
un schéma pour trouver
valeurs
,
faciliter
calculs.
Valeurs calculées
exprimé en pascals (Pa).

V
le tableau 3 résume les valeurs de l'initiale
données pour chaque canal
vitesse,
longueur, section transversale,
diamètre équivalent,
ordre de grandeur
Critère de Reynolds, coefficient
la résistance,
dynamique
tête et la valeur des pertes calculées sur
friction.

						Tableau 3
Le numéro de canal (fig5)	W, Mme	F, m2	rééq M	je, m	W2/2 H	Ré		, Pennsylvanie
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

Calculs
résistance au frottement dans les canaux du four

5.3.
Pertes "locales"
- ce terme désigne les pertes
l'énergie dans ces
endroits où l'air circule soudainement
se dilate ou se rétrécit, subit
virages, etc...
V
il y a suffisamment de tels endroits pour le four conçu
beaucoup - radiateurs, tours
canaux, expansion ou rétrécissement des canaux
et etc.
Ces
les pertes sont calculées de la même manière que la part
tête dynamique p=O2/2,
multiplier
sur le soi-disant "coefficient
résistance locale"
:

Somme
29.4Pennsylvanie

_local
=/2

Coefficient
la résistance locale est déterminée
mais les tables /1/ et /5/ selon le type
résistance locale, et globale
caractéristiques. Par exemple, dans
ce type de résistance locale du four
un rétrécissement soudain se produit
dans le canal 1-2 (voir Fig. 7). Rapport de section
(étroit à large).
application /1 / trouver
=0,25

= 160 Pa,

Absolument
autre local
pertes. Nécessaire
notez que dans certains cas,
les pertes sont dues
l'action de deux types de résistance à la fois.
Par exemple, a
placer le tour de canal et en même temps
modification de sa section transversale (rétrécissement
ou extension) doit être effectuée
calcul des pertes pour
les deux cas et additionner les résultats.
Résultats des calculs de pertes locales
résumé dans le tableau 4

№	Un type local la résistance	W, Mme		Pennsylvanie	Noter.
	soudain constriction	43,4	0,125	160	Non. selon le tableau
1-1	Tour à 90°	25	1,5	318	~
2-3	arrondi tour	25	Ô,1	21,3	~
3	Ouverture dans couler (réchauffeurs)	35,8	3,6	601	~
3-4	arrondi tour	21,7	0,28	44,8	~
4-1	Tour à 90 ans avec rallonge	28,9	0,85	241	~
4-1	soudain constriction	28,9	0,09	25,5	~

Somme

=1411,6 Pa

Le total
pertes:

=30 + 1410 =1440 Pa

Ventilateurs
choisir selon les caractéristiques
centrifuge

Ventilateurs
, vraisemblablement pour VRS type n° 10
(travail

roue
diamètre 1000
millimètre).

Pour
performance 21,5
m3/Avec
et la pression requise H>1440

Pennsylvanie..
On a: n=550
tr/min ;

,5;
N_bouche
25
kW.

Unité d'entraînement
ventilateur du moteur asynchrone,
Puissance 30
kW
taper
JSC
à 720
tr/min,
par un entraînement par courroie trapézoïdale.

Deuxième étape

Ici, les indicateurs de traînée aérodynamique sont calculés. Après avoir choisi les sections standard des conduits d'air, la valeur de la vitesse d'écoulement de l'air dans le système est spécifiée.

Calcul de la perte de charge par frottement

L'étape suivante consiste à déterminer la perte de pression de friction spécifique sur la base de données tabulaires ou de nomogrammes. Dans certains cas, une calculatrice peut être utile pour déterminer des indicateurs basés sur une formule qui vous permet de calculer avec une erreur de 0,5 %. Pour calculer la valeur totale de l'indicateur caractérisant la perte de charge dans toute la section, il est nécessaire de multiplier son indicateur spécifique par la longueur. A ce stade, un facteur de correction pour la rugosité doit également être pris en compte. Cela dépend de l'ampleur de la rugosité absolue d'un matériau de conduit particulier, ainsi que de la vitesse.

Calcul de l'indice de pression dynamique sur le segment

Ici, un indicateur caractérisant la pression dynamique dans chaque section est déterminé en fonction des valeurs :

• débit d'air dans le système ;
• masse volumique de l'air dans des conditions standard, qui est de 1,2 kg/m3.

Détermination des valeurs de résistance locale dans les sections

Ils peuvent être calculés à partir des coefficients de résistance locaux. Les valeurs obtenues ​​​​sont résumées sous forme de tableau, qui comprend les données de toutes les sections, et pas seulement les segments droits, mais également plusieurs pièces façonnées. Le nom de chaque élément est entré dans le tableau, les valeurs correspondantes et les caractéristiques y sont également indiquées, par lesquelles le coefficient de résistance locale est déterminé. Ces indicateurs peuvent être trouvés dans les documents de référence pertinents pour la sélection d'équipements pour les installations de ventilation.

En présence d'un grand nombre d'éléments dans le système ou en l'absence de certaines valeurs des coefficients, un programme est utilisé qui vous permet d'effectuer rapidement des opérations fastidieuses et d'optimiser le calcul dans son ensemble. La valeur de résistance totale est définie comme la somme des coefficients de tous les éléments de segment.

Calcul des pertes de charge sur les résistances locales

Après avoir calculé la valeur totale finale de l'indicateur, ils procèdent au calcul des pertes de charge dans les zones analysées. Après avoir calculé tous les segments de la ligne principale, les nombres obtenus sont additionnés et la valeur de résistance totale du système de ventilation est déterminée.

Calcul des conduits d'air pour les systèmes d'alimentation et d'évacuation de la ventilation mécanique et naturelle

Aérodynamique
le calcul des conduits d'air est généralement réduit
pour déterminer les dimensions de leur traverse
section,
ainsi que des pertes de pression sur
parcelles
et dans le système dans son ensemble. Peut être déterminé
frais
air pour des dimensions données de conduits d'air
et pression différentielle connue dans le système.

À
calcul aérodynamique des conduits d'air
les systèmes de ventilation sont généralement négligés
compressibilité
l'air en mouvement et profitez
valeurs de surpression, en supposant
pour un conditionnel
pression atmosphérique nulle.

À
mouvement de l'air à travers le conduit dans n'importe quel
transversal
section transversale d'écoulement il existe trois types
pression:
statique,
dynamique
et Achevée.

statique
pression
détermine le potentiel
énergie 1 m3
air dans la section considérée (p_st
égale à la pression sur les parois du conduit).

dynamique
pression
est l'énergie cinétique de l'écoulement,
relatif à 1 m3
aérien, déterminé
selon la formule :

(1)

où
- densité
air, kg/m3 ;
- vitesse
mouvement de l'air dans la section, m/s.

Compléter
pression
égal à la somme de la statique et de la dynamique
pression.

(2)

Traditionnellement
lors du calcul du réseau de conduits, il est utilisé
le terme "perte
pression"
("pertes
flux d'énergie »).

Pertes
pression (pleine) dans le système de ventilation
sont constitués de pertes par frottement et
les pertes locales
résistances (voir : Chauffage et
ventilation, partie 2.1 « Ventilation »
éd. V.N. Bogoslovsky, M., 1976).

Pertes
les pressions de frottement sont déterminées par
formule
Darci :

(3)

où
- coefficient
résistance au frottement, qui
calculé par la formule universelle
L'ENFER. Altshulya :

(4)

où
– Critère de Reynolds ; K - hauteur
projections de rugosité (absolue
rugosité).
calculs techniques de perte de charge
friction
,
Pa (kg/m2),
dans un conduit d'air d'une longueur /, m, sont déterminés
par expression

(5)

où
– les pertes
pression par 1 mm de longueur de conduit,
Pa/m [kg/(m2
* m)].

Pour
définitions Rdressé
tableaux et nomogrammes. Les nomogrammes (fig.
1 et 2) sont construits pour les conditions : forme de la section
diamètre du cercle de conduit,
pression atmosphérique 98 kPa (1 atm), température
20°C, rugosité = 0,1 mm.

Pour
calcul des conduits et des canaux d'air
des sections rectangulaires sont utilisées
tableaux et nomogrammes
pour les conduits ronds, en introduisant à
cette
diamètre équivalent d'un rectangle
conduit, dans lequel la perte de charge
pour le frottement dans
tour
et rectangulaire
~
conduits d'air sont égaux.

V
pratique de conception reçue
Propagé
trois types de diamètres équivalents :

■ par vitesse

à
parité des vitesses

■ par
consommation

à
équité des coûts

■ par
section transversale

si égal
zones transversales

À
calcul des conduits d'air avec rugosité
des murs,
différente de celle prévue par
tables ou nomogrammes (K = OD mm),
apporter une correction à
valeur tabulaire des pertes spécifiques
sous pression
friction:

(6)

où
- tabulaire
valeur de perte de pression spécifique
pour le frottement ;
- coefficient
en tenant compte de la rugosité des murs (tableau 8.6).

Pertes
pression dans les résistances locales. V
lieux de rotation du conduit, lors de la division
et fusion
coule dans les tés, lors du changement
tailles
conduit d'air (expansion - dans le diffuseur,
constriction - dans le confus), à l'entrée de
conduit d'air ou
canal et sa sortie, ainsi que par endroits
installations
dispositifs de commande (manettes,
grilles, diaphragmes) il y a une chute
pression d'écoulement
air en mouvement. Dans le spécifié
lieux en cours
restructuration des champs de vitesse de l'air dans
conduit d'air et formation de zones tourbillonnaires
aux murs, qui s'accompagne
perte d'énergie d'écoulement. alignement
le flux se produit à une certaine distance
après être passé
ces places. Conditionnellement, pour plus de commodité
calcul aérodynamique, perte
pression locale
les résistances sont considérées comme concentrées.

Pertes
pression dans la résistance locale
déterminé
selon la formule

(7)

où
–
coefficient de résistance local
(d'habitude,
dans certains cas il y a
valeur négative, lors du calcul
devrait
tenir compte du signe).

Le rapport fait référence à
à toute vitesse
dans la section étroite de la section ou de la vitesse
dans la section
section avec un débit plus faible (en té).
Dans les tableaux
coefficients de résistance locaux
indique à quelle vitesse il se réfère.

Pertes
pression dans les résistances locales
parcelle, z,
calculé par la formule

(8)

où

- somme
coefficients de résistance locaux
Emplacement sur.

Sont communs
perte de charge dans la section de gaine
longueur,
m, en présence de résistances locales :

(9)

où
– les pertes
pression par 1 m de longueur de conduit ;

– les pertes
pression dans les résistances locales
site.