Podstawy obliczeń aerodynamicznych kanałów powietrznych. Wybór wentylatorów

Scena pierwsza

Obejmuje to kalkulację aerodynamiczną systemów klimatyzacji mechanicznej lub wentylacji, która obejmuje szereg operacji sekwencyjnych.Sporządzony jest schemat perspektywiczny, który obejmuje wentylację: nawiewną i wywiewną, i jest przygotowany do obliczeń.

Wymiary pola przekroju kanałów powietrznych są określane w zależności od ich rodzaju: okrągłe lub prostokątne.

Tworzenie schematu

Schemat sporządzono w aksonometrii w skali 1:100. Wskazuje punkty, w których znajdują się urządzenia wentylacyjne oraz zużycie przechodzącego przez nie powietrza.

Budując autostradę, należy zwrócić uwagę na projektowany system: nawiew czy wywiew

Dostarczać

Tutaj linia obliczeniowa jest zbudowana z najbardziej oddalonego dystrybutora powietrza o największym zużyciu. Przechodzi przez elementy nawiewne, takie jak kanały powietrzne i centralę wentylacyjną, aż do miejsca pobierania powietrza. Jeśli system ma obsługiwać kilka pięter, rozdzielacz powietrza znajduje się na ostatnim.

wydechowy

Linia zbudowana jest od najbardziej oddalonego urządzenia wywiewnego, które maksymalnie zużywa przepływ powietrza, przez linię główną do montażu okapu i dalej do szybu, przez który jest wypuszczane powietrze.

Jeśli planowana jest wentylacja na kilku poziomach, a montaż okapu znajduje się na dachu lub poddaszu, wówczas linię obliczeniową należy rozpocząć od urządzenia rozprowadzającego powietrze najniższej podłogi lub piwnicy, które również jest zawarte w systemie. Jeżeli instalacja okapu znajduje się w piwnicy, to z urządzenia rozprowadzającego powietrze ostatniej kondygnacji.

Cała linia obliczeniowa podzielona jest na segmenty, każdy z nich jest odcinkiem kanału o następujących cechach:

• kanał powietrzny o tej samej wielkości przekroju;
• z jednego materiału;
• przy stałym zużyciu powietrza.

Następnym krokiem jest numeracja segmentów. Rozpoczyna się od najbardziej oddalonego urządzenia wywiewnego lub dystrybutora powietrza, każdemu przypisuje się osobny numer. Główny kierunek - autostrada zaznaczona grubą linią.

Ponadto na podstawie schematu aksonometrycznego dla każdego segmentu określa się jego długość, biorąc pod uwagę skalę i zużycie powietrza. Ta ostatnia to suma wszystkich wartości przepływu zużytego powietrza przepływającego przez gałęzie przylegające do autostrady. Wartość wskaźnika, który uzyskuje się w wyniku sekwencyjnego sumowania, powinna stopniowo wzrastać.

Wyznaczanie wartości wymiarowych odcinków kanałów powietrznych

Dokonuje się go na podstawie takich wskaźników jak:

• zużycie powietrza w segmencie;
• Normatywne zalecane wartości prędkości przepływu powietrza to: na autostradach – 6m/s, w kopalniach, w których powietrze jest pobierane – 5m/s.

Wstępna wartość wymiarowa kanału jest obliczana na odcinku, który jest redukowany do najbliższego standardu. W przypadku wybrania kanału prostokątnego wartości są wybierane na podstawie wymiarów boków, których stosunek wynosi nie więcej niż 1 do 3.

Dane wyjściowe do obliczeń

Gdy znany jest schemat systemu wentylacyjnego, dobiera się wymiary wszystkich kanałów powietrznych i określa dodatkowe wyposażenie, schemat jest przedstawiony w przednim rzucie izometrycznym, czyli aksonometrii. Jeżeli zostanie wykonany zgodnie z obowiązującymi normami, to wszystkie informacje niezbędne do obliczeń będą widoczne na rysunkach (lub szkicach).

1. Za pomocą planów pięter można określić długość poziomych odcinków kanałów powietrznych. Jeśli na schemacie aksonometrycznym znajdują się oznaczenia wysokości, na których przechodzą kanały, wówczas znana będzie również długość odcinków poziomych.W przeciwnym razie wymagane będą sekcje budynku z ułożonymi trasami kanałów powietrznych. A w skrajnym przypadku, gdy nie ma wystarczających informacji, długości te będą musiały zostać określone na podstawie pomiarów w miejscu instalacji.
2. Schemat powinien pokazywać za pomocą symboli wszystkie dodatkowe urządzenia zainstalowane w kanałach. Mogą to być przesłony, przepustnice z napędem, klapy przeciwpożarowe, a także urządzenia do dystrybucji lub wyciągu powietrza (kratki, panele, parasole, anemostaty). Każda jednostka tego sprzętu tworzy opór na ścieżce przepływu powietrza, co należy uwzględnić w obliczeniach.
3. Zgodnie z przepisami na schemacie, w pobliżu obrazów warunkowych kanałów powietrznych należy umieścić wartości natężenia przepływu powietrza oraz wymiary kanałów. Są to parametry definiujące obliczenia.
4. Wszystkie ukształtowane i rozgałęzione elementy również muszą być odzwierciedlone na schemacie.

Jeśli taki schemat nie istnieje na papierze lub w formie elektronicznej, będziesz musiał go narysować przynajmniej w wersji roboczej, bez niego nie możesz się obejść w obliczeniach.

2. Obliczanie strat tarcia

Straty
energie przepływu są obliczane proporcjonalnie
tak zwane
„dynamiczna” głowa, wielkość
pW2/2,
gdzie p jest gęstością
powietrze o temperaturze przepływu
(określona zgodnie z tabelą (1)
i (2)), a
W
- prędkość na określonym odcinku konturu
cyrkulacja powietrza.

Upadek
ciśnienie powietrza w wyniku działania
tarcie obliczyć
według wzoru Weisbacha:

=

gdzieja
— długość odcinka obiegu cyrkulacyjnego, m,
D_równ-równowartość
średnica przekroju przekroju,
m,

D_równv=

-współczynnik
opór tarcia.

Współczynnik
opór
tarcie zależy od reżimu przepływu powietrza
w rozważanym odcinku konturu
obieg, czyli wartość
Kryterium Reynoldsa:

Odnośnie=D_równ

gdzie
WiD_równ
- prędkość i równoważna średnica
kanał
oraz
kinematyczny współczynnik lepkości
powietrze (określone wg tabel
/1/ i /2/,
m
/Z.

Oznaczający

dla wartościOdnośniev
interwał 105
-108
(rozwinięty
burzliwy
wartość) określa wzór
Nikuradze:

=3,2
.
10-3—
0,231 .Odnośnie-0,231

Jeszcze
szczegóły wyboru
można uzyskać w /4/ i /5/ B
/5/
schemat do wyszukiwania
wartości
,
ułatwianie
obliczenia.
Obliczone wartości
wyrażona w paskalach (Pa).

V
tabela 3 podsumowuje wartości początkowe
dane dla każdego kanału
prędkość,
długość, przekrój,
równoważna średnica,
ogrom
kryterium Reynoldsa, współczynnik
opór,
dynamiczny
głowy i wartości obliczonych strat na
tarcie.

						Tabela 3
numer kanału (rys.5)	W, SM	F, m2	Drówn m	ja, m	W2/2 h	Odnośnie		, Rocznie
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

Obliczenia
opór tarcia w kanałach pieca

5.3.
Straty „lokalne”
- termin ten odnosi się do strat
energia w tych
miejsca, w których nagle przepływa powietrze
rozszerza się lub zwęża, ulega
zakręty itp.
V
takich miejsc na projektowany piec jest wystarczająco dużo
wiele - grzejniki, zwoje
kanały, rozszerzanie lub zwężanie kanałów
itd.
Te
straty są obliczane w taki sam sposób jak udział
dynamiczna głowa P=W2/2,
mnożenie
to na tak zwanym „współczynniku
lokalny opór"
:

Suma
29.4Rocznie

_lokalny
=/2

Współczynnik
określa się lokalny opór
ale tabele /1/ i /5/ w zależności od typu
lokalny opór i ogólnie
cechy. Na przykład w
ten typ oporności lokalnej pieca
następuje nagłe zwężenie
w kanale 1-2 (patrz rys. 7). Stosunek sekcji
(od wąskiego do szerokiego).
aplikacja /1 / znajdź
=0,25

= 160Pa,

Absolutnie
inne lokalne
straty. Niezbędny
zauważ, że w niektórych przypadkach lokalnie
straty są należne
działanie dwóch rodzajów oporu jednocześnie.
Na przykład ma
umieść skręt kanału i jednocześnie
zmiana jego przekroju (zwężenie)
lub przedłużenia) należy przeprowadzić
kalkulacja strat dla
w obu przypadkach i zsumuj wyniki.
Wyniki lokalnych obliczeń strat
podsumowane w tabeli 4

№	Typ lokalny opór	W, SM		Rocznie	Notatka.
	nagły duszenie	43,4	0,125	160	Nie. zgodnie z tabelą
1-1	Skręcać pod kątem 90°	25	1,5	318	~
2-3	bułczasty skręcać	25	O,1	21,3	~
3	Przysłona w pływ (grzejniki)	35,8	3,6	601	~
3-4	bułczasty skręcać	21,7	0,28	44,8	~
4-1	Skręcać w 90 z rozszerzeniem	28,9	0,85	241	~
4-1	nagły duszenie	28,9	0,09	25,5	~

Suma

= 1411.6 Pa

Całkowity
straty:

=30 + 1410 =1440 Pa

Wentylatory
wybierz według funkcji
odśrodkowy

wentylatory
, przypuszczalnie dla typu VRS nr 10
(pracujący

koło
średnica 1000
mm).

Do
wydajność 21,5
m3/Z
i wymagane ciśnienie H>1440

Rocznie..
Otrzymujemy: n=550
obr./min;

,5;
n_usta
25
kW.

Jednostka napędowa
wentylator z silnika asynchronicznego,
moc 30
kW
rodzaj
UAB
w 720
obr/min,
poprzez napęd z paskiem klinowym.

Etap drugi

Tutaj obliczane są aerodynamiczne wskaźniki oporu. Po doborze standardowych odcinków kanałów powietrznych określana jest wartość prędkości przepływu powietrza w instalacji.

Obliczanie strat ciśnienia tarcia

Następnym krokiem jest określenie konkretnego spadku ciśnienia tarcia na podstawie danych tabelarycznych lub nomogramów. W niektórych przypadkach kalkulator może być przydatny do określenia wskaźników na podstawie wzoru, który pozwala obliczyć z błędem 0,5 procent. Aby obliczyć całkowitą wartość wskaźnika charakteryzującego stratę ciśnienia w całym przekroju, należy przemnożyć jego wskaźnik właściwy przez długość. Na tym etapie należy również wziąć pod uwagę współczynnik korekcji chropowatości. Zależy to od wielkości bezwzględnej chropowatości konkretnego materiału kanału, a także od prędkości.

Obliczanie wskaźnika ciśnienia dynamicznego na segmencie

Tutaj wskaźnik charakteryzujący ciśnienie dynamiczne w każdej sekcji wyznaczany jest na podstawie wartości:

• natężenie przepływu powietrza w systemie;
• gęstość masowa powietrza w warunkach normalnych, która wynosi 1,2 kg/m3.

Wyznaczanie lokalnych wartości rezystancji w przekrojach

Można je obliczyć na podstawie lokalnych współczynników oporu. Uzyskane wartości są zestawione w formie tabelarycznej, która zawiera dane ze wszystkich przekrojów, a nie tylko odcinków prostych, ale także kilku części kształtowych. Nazwę każdego elementu podaje się w tabeli, wskazane są tam również odpowiednie wartości i charakterystyki, za pomocą których określa się współczynnik oporu lokalnego. Wskaźniki te można znaleźć w odpowiednich materiałach referencyjnych dotyczących doboru urządzeń do instalacji wentylacyjnych.

W obecności dużej liczby elementów w systemie lub przy braku pewnych wartości współczynników używany jest program, który pozwala szybko wykonywać uciążliwe operacje i zoptymalizować obliczenia jako całość. Całkowita wartość rezystancji jest definiowana jako suma współczynników wszystkich elementów segmentu.

Obliczanie strat ciśnienia na lokalnych rezystancjach

Po obliczeniu ostatecznej sumarycznej wartości wskaźnika przystępują do obliczenia strat ciśnienia na analizowanych obszarach. Po obliczeniu wszystkich odcinków toru głównego, otrzymane liczby są sumowane i wyznaczana jest całkowita wartość oporu instalacji wentylacyjnej.

Obliczanie kanałów powietrznych dla układów nawiewnych i wywiewnych wentylacji mechanicznej i naturalnej

Aerodynamiczny
obliczanie kanałów powietrznych jest zwykle zmniejszone
określić wymiary ich poprzeczek
Sekcja,
a także straty ciśnienia na jednostce
działki
oraz w systemie jako całości. Może być zdeterminowany
koszty
powietrze dla podanych wymiarów kanałów powietrznych
i znane ciśnienie różnicowe w układzie.

Na
obliczenia aerodynamiczne kanałów powietrznych
systemy wentylacyjne są zwykle zaniedbywane
ściśliwość
poruszanie się powietrzem i ciesz się
wartości nadciśnienia, zakładając
dla warunkowego
zerowe ciśnienie atmosferyczne.

Na
ruch powietrza przez kanał w dowolnym
poprzeczny
przekrój przepływu są trzy rodzaje
ciśnienie:
statyczny,
dynamiczny
oraz kompletny.

statyczny
ciśnienie
określa potencjał
energia 1 m3
powietrze w rozważanym odcinku (p_st
równy naciskowi na ściany kanału).

dynamiczny
ciśnienie
jest energią kinetyczną przepływu,
w odniesieniu do 1 m3
powietrze, zdeterminowane
według wzoru:

(1)

gdzie
- gęstość
powietrze, kg/m3;
- prędkość
ruch powietrza w przekroju, m/s.

Kompletny
ciśnienie
równa sumie statycznych i dynamicznych
ciśnienie.

(2)

Tradycyjnie
przy obliczaniu sieci kanałów jest używany
termin „strata
ciśnienie"
(„straty
energia przepływu”).

Straty
ciśnienie (pełne) w systemie wentylacyjnym
składają się ze strat tarcia i
straty w lokalnych
rezystancje (patrz: Ogrzewanie i
wentylacja, część 2.1 „Wentylacja”
wyd. V.N. Bogosłowski, M., 1976).

Straty
ciśnienia tarcia są określone przez
formuła
Darcy:

(3)

gdzie
- współczynnik
opór tarcia, który
obliczone według uniwersalnej formuły
PIEKŁO. Altszula:

(4)

gdzie
– kryterium Reynoldsa; K - wysokość
projekcje chropowatości (bezwzględne
chropowatość).
inżynierskie obliczenia strat ciśnienia
tarcie
,
Pa (kg/m2),
w kanale powietrznym o długości /, m, są określane
przez wyrażenie

(5)

gdzie
– straty
ciśnienie na 1 mm długości przewodu,
Pa/m [kg/(m2
* m)].

Do
definicje rsporządzony
tabele i nomogramy. Nomogramy (ryc.
1 i 2) są zbudowane dla warunków: kształt przekroju
średnica koła kanału,
ciśnienie powietrza 98 kPa (1 atm), temperatura
20°C, chropowatość = 0,1 mm.

Do
obliczenia kanałów i kanałów powietrznych
stosowane są przekroje prostokątne
tabele i nomogramy
dla kanałów okrągłych wprowadzenie at
ten
równoważna średnica prostokąta
kanał, w którym straty ciśnienia
dla tarcia w
okrągły
i prostokątne
~
kanały powietrzne są równe.

V
otrzymane praktyki projektowe
Rozpiętość
trzy rodzaje średnic zastępczych:

■ według prędkości

w
parytet prędkości

■ przez
konsumpcja

w
koszt własny

■ przez
powierzchnia przekroju

jeśli równe
powierzchnie przekrojów

Na
obliczenia kanałów powietrznych z chropowatością
ściany,
inny niż przewidziany w
tabele lub nomogramy (K = OD mm),
wprowadzić poprawkę do
tabelaryczna wartość poszczególnych strat
presja na
tarcie:

(6)

gdzie
- tabelaryczny
określona wartość straty ciśnienia
do tarcia;
- współczynnik
biorąc pod uwagę chropowatość ścian (tabela 8.6).

Straty
ciśnienie w lokalnych oporach. V
miejsca obrotu kanału przy podziale
i fuzja
płynie w trójnikach przy zmianie
rozmiary
kanał powietrzny (rozszerzenie - w dyfuzorze,
zwężenie - w pomieszaniu), przy wejściu do
kanał powietrzny lub
kanał i wyjście z niego, a także miejscami
instalacje
urządzenia sterujące (przepustnice,
zastawki, przesłony) jest kropla
ciśnienie przepływu
poruszające się powietrze. W określonym
miejsca się dzieją
restrukturyzacja pól prędkości powietrza w
kanał powietrzny i powstawanie stref wirowych
przy ścianach, która towarzyszy
utrata energii przepływu. wyrównanie
przepływ występuje w pewnej odległości
po przejściu
Te miejsca. Warunkowo, dla wygody
obliczenia aerodynamiczne, straty
presja lokalna
oporności są uważane za skoncentrowane.

Straty
ciśnienie w lokalnym oporze
określony
według wzoru

(7)

gdzie
–
lokalny współczynnik oporu
(zwykle,
w niektórych przypadkach jest
wartość ujemna, przy obliczaniu
powinnam
weź pod uwagę znak).

Stosunek odnosi się do
do najwyższej prędkości
w wąskim odcinku odcinka lub prędkości
w sekcji
sekcja o mniejszym natężeniu przepływu (w trójniku).
W tabelach
lokalne współczynniki oporu
wskazuje, do jakiej prędkości się odnosi.

Straty
ciśnienie w lokalnych rezystancjach
działka, z,
obliczone według wzoru

(8)

gdzie

- suma
lokalne współczynniki oporu
Lokalizacja włączona.

Są pospolite
strata ciśnienia w odcinku kanału
długość,
m, w obecności lokalnych oporów:

(9)

gdzie
– straty
ciśnienie na 1 m długości kanału;

– straty
ciśnienie w lokalnych rezystancjach
Strona.