Аэродинамический расчет систем вентиляции общего назначения

Кафедра теплогазоснабжения и вентиляции

Аэродинамический расчет

систем вентиляции

с механическим побуждением

Методические указания

К курсовым проектам по вентиляции

Для студентов специальности 290700

«Теплогазоснабжение и вентиляция»

Самара

Составители: М. Б. Ромейко, В. Б. Жильников

УДК 628.8(07)+628.83(07)

Аэродинамический расчет систем вентиляции с механическим побуждением: Методические указания к курсовым проектам по вентиляции для студентов специальности 290700 «Теплогазоснабжение и вентиляция» всех форм обучения / Сост.: М. Б. Ромейко, В. Б. Жильников; Самарск. гос. арх.-строит. ун-т. Самара, 2005. – 96 с.

В методических указаниях изложены методика и примеры аэродинамического расчета систем вентиляции общего назначения и аспирации. Приводятся таблицы и другие справочные данные, необходимые для расчетов.

Методические указания предназначены для студентов специальности 290700 «Теплогазоснабжение и вентиляция», выполняющих курсовые и дипломные проекты по вентиляции, и являются дополнением к методическим указаниям «Вентиляция общественного здания» [8] и «Отопление и вентиляция промышленного здания» [7].

Редактор – Г. Ф. Коноплина

Технический редактор – А. И. Непогодина

Корректор – Е. М. Фоменкова

Подписано в печать Формат 60х84 1/16. Бумага ризографич.

Печать оперативная. Уч.-изд. л. 5,75. Усл. печ. л. 5,35. Тираж 300 экз.

Самарский государственный архитектурно-строительный университет.

443001, Самара, ул. Молодогвардейская, 194

© Самарский государственный

архитектурно-строительный

университет, 2005

Воздуховоды

Воздуховоды и каналы необходимо проектировать в соответствии с требованиями раздела 7.11 и приложения Н [1].

В системах вентиляции применяются воздуховоды и каналы из тонколистовой стали, шлакобетонных плит, винипласта, асбестоцемента (только в вытяжных системах), кирпича и других материалов в зависимости от назначения помещения и наличия в перемещаемом воздухе различных примесей.

Воздуховоды из тонколистовой стали следует предусматривать круглого сечения. Применение прямоугольных воздуховодов должно быть обосновано архитектурными или другими требованиями. Размеры круглых и прямоугольных воздуховодов приведены в таблицах 1 и 2.

Следует стремиться проектировать воздуховоды из унифицированных деталей. Фасонные части воздуховодов приведены в приложении Б.

Таблица 1 – Нормируемые размеры круглых металлических воздуховодов

Диаметр, мм	Площадь поперечного сечения, м^2	Площадь поверхности 1 м, м^2	Масса 1 м, кг	Диаметр, мм	Площадь поперечного сечения, м^2	Площадь поверхности 1 м, м^2	Масса 1 м, кг
	0,008	0,31	1,23		0,196	1,57	8,64
112*	0,010	0,35	1,35		0,246	1,76	9,68
	0,012	0,39	1,54		0,312	1,98	10,89
140*	0,015	0,44	1,73		0,396	2,23	12,27
	0,020	0,50	1,96		0,503	2,51	13,81
180*	0,025	0,57	2,22		0,636	2,83	22,28
	0,031	0,63	2,45		0,785	3,14	24,66
224*	0,039	0,70	3,32		0,985	3,52	27,63
	0,049	0,79	3,69		1,227	3,93	30,85
280*	0,062	0,88	4,16		1,539	4,40	41,43
	0,078	0,99	4,65		2,011	5,03	47,35
	0,099	1,12	5,25		2,545	5,65	62,26
	0,126	1,26	5,92		3,142	6,28	69,08
	0,159	1,41	6,60
Примечания: 1. Толщину листовой стали для воздуховодов, по которым перемещается воздух с температурой не выше 80°C, следует принимать, мм, не более: при диаметре, мм, до 200 включительно – 0,5; от 250 до 450 – 0,6; от 500 до 800 – 0,7; от 900 до 1250 – 1,0; от 1400 до 1600 – 1,2; от 1800 до 2000 – 1,4. 2. Для воздуховодов, по которым предусматривается перемещение воздуха с температурой более 80°C или воздуха с механическими примесями или агрессивными веществами, толщину стали следует обосновывать расчетом. 3. ^* –диаметр, как правило, следует использовать только в системах аспирации и пневмотранспорта.

Таблица 2 – Нормируемые размеры прямоугольных металлических воздуховодов

Размер сторон, мм	Площадь поперечного сечения, м^2	Площадь поверх­ности 1 м, м^2	Масса 1 м, кг	Размер сторон, мм	Площадь поперечного сечения, м^2	Площадь поверх­ности 1 м, м^2	Масса 1 м, кг
100´150	0,015	0,5	1,96	400´1250*	0,5	3,3	23,3
100´200*	0,02	0,6	2,35	500´500	0,25		11,0
100´250*	0,025	0,7	2,74	500´600	0,3	2,2	12,1
150´150	0,0225	0,6	2,35	500´800	0,4	2,6	14,3
150´200	0,03	0,7	2,74	500´1000	0,5		16,5
150´250	0,0375	0,8	3,14	500´1250*	0,625	3,5	24,7
200´200*	0,04	0,8	3,14	500´1600*	0,8	4,2	29,7
200´250*	0,05	0,9	3,53	500´2000*			35,3
200´300*	0,06		5,5	600´600	0,36	2,4	13,2
200´400*	0,08	1,2	6,6	600´800	0,48	2,8	15,4
200´500*	0,1	1,4	7,7	600´1000	0,6	3,2	17,6
250´250	0,0625		3,93	600´1250	0,75	3,7	26,1
250´300	0,075	1,1	6,05	600´1600*	0,96	4,4	31,1
250´400	0,1	1,3	7,15	600´2000*	1,2	5,2	36,7
250´500	0,125	1,5	8,25	800´800	0,64	3,2	17,6
250´600*	0,15	1,7	9,36	800´1000	0,8	3,6	19,8
250´800*	0,2	2,1	11,56	800´1250		4,1	29,0
300´300*	0,09	1,2	6,6	800х1600	1,28	4,8	33,9
300´400*	0,12	1,4	7,7	800´2000*	1,6	5,6	39,6
300´500*	0,15	1,6	8,8	1000´1000			22,0
300´600*	0,18	1,8	9,9	1000´1250	1,25	4,5	31,8
300´800*	0,24	2,2	12,1	1000´1600	1,6	5,2	36,7
300´1000*	0,3	2,6	14,3	1000´2000			42,4
400´400	0,16	1,6	8,8	1250´1250	1,56		35,3
400´500	0,2	1,8	9,9	1250´1600		5,7	40,3
400´600	0,24			1250´2000	2,5	6,5	45,9
400´800	0,32	2,4	13,2	1600´1600	2,56	6,4	45,2
400´1000*	0,4	2,8	15,4	1600´2000	3,2	7,2	50,9
Примечания: 1. Толщину листовой стали для воздуховодов, по которым перемещается воздух с температурой не выше 80°C, следует принимать, мм, не более: при размере большей стороны, мм, до 250 включительно – 0,5, от 300 до 1000 – 0,7, от 1250 до 2000 – 0,9. 2. См. примечание 2 к таблице 1. 3. * Указанный размер следует применять только при обосновании (например, для увязки потерь давления в воздуховодах или по архитектурным требованиям).

Размеры воздуховодов из винипласта следует принимать по таблицам 3, 4, каналов из кирпича – по таблице 5, каналов из шлакогипсовых и шлакобетонных плит – по таблице 6.

Таблица 3 – Размеры круглых воздуховодов из винипласта

Диаметр, мм	Площадь поперечного сечения, м^2	Площадь поверхности 1 м, м^2	Масса 1 м, кг	Диаметр, мм	Площадь поперечного сечения, м^2	Площадь поверхности 1 м, м^2	Масса 1 м, кг
	0,020	0,502	1,39		0,126	1,26	6,98
	0,031	0,628	1,74		0,196	1,57	8,73
	0,049	0,785	3,26		0,312	1,98	11,02
	0,078	0,989	4,12		0,503	2,51	14,06
Примечание. Толщину винипласта для воздуховодов следует принимать, мм: при диаметре, мм, от 160 до 200 включительно – 2, от 250 до 315 – 3, от 400 до 800 – 4.

Таблица 4 – Размеры прямоугольных воздуховодов из винипласта

Размер сторон, мм	Площадь поперечного сечения, м^2	Площадь поверх­ности 1 м, м^2	Масса 1 м, кг	Размер сторон, мм	Площадь поперечного сечения, м^2	Площадь поверх­ности 1 м, м^2	Масса 1 м, кг
100´160	0,016	0,52	1,42	250´500	0,125	1,5	8,25
100´200	0,02	0,6	1,66	400´500	0,2	1,8	9,96
160´200	0,032	0,72	1,98	400´800	0,32	2,4	13,29
200´250	0,05	0,9	3,74	500´800	0,4	2,6	14,4
200´400	0,08	1,2	4,95	500´1000	0,5		16,65
250´400	0,1	1,3	5,4
Примечание. Толщину винипласта для воздуховодов следует принимать, мм: при размере большей стороны, мм, до 200 включительно – 2, от 250 до 400 – 3, от 500 до 1000 – 4.

Таблица 5 – Размеры каналов из кирпича

Размер	Площадь поперечного сечения, м^2	Размер	Площадь поперечного сечения, м^2
в кирпичах	в мм	в кирпичах	в мм
^1/2´^1/2	140´140	0,02	1^1/2´2^1/2	530´650	0,26
^1/2´1	140´270	0,038	1^1/2´3	400´790	0,32
1´1	270´270	0,073	2´2	530´530	0,28
1´1^1/2	270´400	0,111	2´2^1/2	530´650	0,35
1´2	270´530	0,143	2´3	530´790	0,42
1^1/2´1^1/2	400´400	0,16	2´4	530´1060	0,56
1^1/2´2	400´530	0,21	2^1/2´2^1/2	650´650	0,43

На рисунке 1 приведены схемы устройства вентиляционных каналов.

Рисунок 1 – Схемы устройства вентиляционных каналов

Таблица 6 – Площадь живого сечения и пропускная способность, каналов из двойных шлакогипсовых и шлакобетонных плит с воздушной прослойкой при скорости воздуха 1 м/с (см. рисунок 1 – чердачный канал)

b, мм	Площадь живого сечения, м^2 (в числителе), и пропускная способность,м^3/ч (в знаменателе) каналов при a, мм
	0,033	0,055	0,077	0,096	0,121	0,143	0,165	0,187
	0,048	0,08	0,112	0,144	0,176	0,208	0,24	0,272
	0,063	0,105	0,147	0,189	0,231	0,273	0,325	0,357
	0,078	0,13	0,182	0,234	0,286	0,338	0,39	0,442
	0,093	0,155	0,217	0,279	0,341	0,402	0,465	0,527
	0,108	0,18	0,257	0,324	0,396	0,467	0,54	0,612
	0,123	0,205	0,297	0,37	0,45	0,532	0,615	0,697
	0,138	0,23	0,322	0,415	0,505	0,6	0,69	0,782

Аэродинамический расчет систем вентиляции общего назначения

При перемещении воздуха происходит потеря энергии, которая выражается в перепадах давления воздуха на отдельных участках системы и в системе в целом. Аэродинамический расчет выполняется с целью определения размеров поперечного сечения воздуховодов и потери давления в системе.

Потери давления на участке воздуховода ∆ p _уч, Па, состоят из потерь на трение и местные сопротивления и определяются по формуле

∆ p _уч = R l n + Z, (1)

где R – удельные потери давления на трение, Па/м; l – длина участка, м; n – коэффициент, учитывающий фактическую шероховатость стенок воздуховода, принимается по таблице А.3 приложения А в зависимости от скорости движения воздуха в сечении воздуховода и абсолютной шероховатости стенок воздуховода, которая определяется по таблице А.1 приложения А; Ζ – потери давления в местных сопротивлениях, Па.

Потери давления на трение R, Па, на 1 м круглого воздуховода определяют по формуле

R = (λ/ d) (ρ v ²/2), (2)

где λ – коэффициент сопротивления трения; d – диаметр воздуховода, м; v – скорость воздуха, м/с; ρ – плотность воздуха, кг/м³; ρ v ²/2 – динамическое (скоростное) давление, Па.

Коэффициент сопротивления трения рассчитывается по формуле Альтшуля

λ = 0,11 (К _э/ d + 68/ Re)^0,25, (3)

где К _э – абсолютная шероховатость поверхности воздуховода (для листовой стали равна 0,1 мм); d – диаметр воздуховода, мм; Re – число Рейнольдса.

Значения динамического давления и удельные потери давления на трение, рассчитанные для круглых воздуховодов при транспортировании чистого воздуха с температурой 20°C и ρ= 1,2 кг/м³, приведены в таблице А.4 приложения А.

Для воздуховодов прямоугольного сечения за расчетную величину d принимают эквивалентный диаметр d _{э v} , при котором потери давления в круглом воздуховоде при той же скорости воздуха равны потерям в прямоугольном воздуховоде (при этом расходы воздуха в прямоугольном воздуховоде и соответствующем ему круглом воздуховоде диаметром d _{э v} не совпадают).

Значение эквивалентного диаметра определяют по формуле

d _{э v} = 2 a b / (a + b), мм, (4)

где a, b – размеры сторон прямоугольного воздуховода, мм.

Потери давления на местные сопротивления Z, Па, определяют по формуле

Z = p _д Sζ, (5)

где p _д – динамическое давление, Па,

p _д = ρ v ²/2; (6)

Σζ – сумма коэффициентов местных сопротивлений на участке воздуховода. Значения коэффициентов местных сопротивлений приведены в таблицах А.5-А.38 приложения А.

При температуре транспортируемого воздуха, не равной 20°C, потери давления, вычисленные по формуле (1), следует принимать с поправочными коэффициентами К ₁ и К ₂ соответственно на трение и местные сопротивления. Значения коэффициентов приведены в таблице А.2 приложения А.

Аэродинамический расчет состоит из расчета участков основного направления – магистрали и увязки всех остальных участков системы. Расчет выполняется в следующей последовательности.

1. Определяют расход воздуха L, м³/ч, на всех участках системы. Участок характеризуется постоянным расходом воздуха и постоянным сечением воздуховода. Расчетные расходы на участках находят суммированием расходов на отдельных ответвлениях, начиная с наиболее удаленных от вентилятора участков. Значение расхода воздуха и длину каждого участка указывают на аксонометрической схеме.

2. Выбирают основное (магистральное) направление, для чего выявляют наиболее протяженную цепочку последовательно расположенных участков. При равной протяженности магистралей в качестве расчетной выбирают наиболее нагруженную магистраль. Проставляют номера участков на расчетной магистрали, начиная с наиболее удаленного участка. Затем нумеруют участки на ответвлениях. Составляют таблицу аэродинамического расчета (таблица 8). Расход, длину и номера участков заносят в графы 1, 2, 3.

3. Определяют размеры воздуховодов на расчетных участках. Для этого вычисляют ориентировочную площадь поперечного сечения воздуховода F, м², по формуле

F = L / (3600 v _рек), (7)

где v _рек – рекомендуемая скорость движения воздуха, м/с, принимается по таблице 7.

Принимают по таблицам 1-5 ближайший стандартный размер воздуховода. Диаметр круглого воздуховода можно определить по таблице А.4 приложения А по v _рек и L.

4. Вычисляют фактическую скорость движения воздуха с учетом площади сечения принятого стандартного сечения воздуховода:

v _ф = L / (3600 F _ф). (8)

По этой скорости вычисляют динамическое давление p _д или определяют его по таблице А.4 приложения А. Значения v _ф и p _д заносят в графу 12 таблицы 8.

Таблица 7 – Скорости движения воздуха vрек, допускаемые

Дата добавления: 2015-08-10