Примеры решений

РАСЧЕТ ВОЗДУХОВОДОВ

Для вентиляции помещений производственных, общественных и жилых зданий применяются воздуховоды и каналы из различных материалов, основными из которых являются: для воздуховодов – тонколистовая сталь, гофрированный алюминий, ламинированная алюминиевая фольга, металлопластик, винипласт и другие материалы; для каналов – шлакоалебастровые и шлакобетонные плиты, вентиляционные бетонные блоки, кирпич и др. Металлические воздуховоды, как правило выполняются из унифицированных деталей. Неунифицированные воздуховоды допускается применять в исключительных случаях: в стесненных условиях, по конструктивным или архитектурным соображениям.

Для определения полного давления вентилятора или другого нагнетателя, обеспечивающего расчетный расход воздуха по всем участкам сети воздуховодов, производят аэродинамический расчет сети.

Потери давления на участке воздуховода Dр, Па, определяют по формуле

Dр_уч = Dр_тр + Z, (П.1)

l v²

Dр_тр = l ¾ r ¾, (П.2)

d 2

v²

Z = Sz r ¾, (П.3)

v²

р_д = r ¾, (П.4) 2

где Dр_тр – потери давления на трение, Па; Z – потери давления на местных сопротивлениях. Па; l - коэффициент гидравлического трения; d – внутренний диаметр круглого воздуховода, либо эквивалентный по скорости диаметр d_v воздуховода прямоугольного сечения, м; v – средняя скорость движения воздуха, м/с; r - плотность воздуха, кг/м³; Sz - сумма коэффициентов местных сопротивлений; р_д - динамическое давление, Па.

Для прямоугольных воздуховодов эквивалентный по скорости диаметр d_v определяют по формуле

d_v = 2bh/(b + h), (П.5)

где b, h – соответственно ширина и высота прямоугольного воздуховода, м.

Коэффициент гидравлического трения при числе Рейнольдса Re > 2300 определяется по формуле Альтшуля

l = 0,11(k_э/d + 68/Re)^0,25, (П.6)

где k_э – абсолютная эквивалентная шероховатость стенок воздуховода, принмаемая по справочным данным [3,16]; число Рейнольдса

Re = vd_э/n, (П.7)

где n - коэффициент кинематической вязкости воздуха (при 20 ^оС равен 1,5×10^-5 м²/с).

Аэродинамический расчет воздуховодов и каналов может производиться различными методами. При проектировании новых систем наиболее широко используется метод удельных потерь давления, в котором величина Dр_тр, Па, рассчитывается по формуле

Dр_тр = Rlb_ш, (П.8)

где R – удельная потеря давления на 1 м стального воздуховода, Па/м; l – длина участка воздуховода, м; b_ш – коэффициент учитывающий фактическую шероховатость стенок воздуховода и принимаемый по справочным данным в зависимости от скорости движения воздуха на участке и абсолютной эквивалентной шероховатости поверхности стенок воздуховода (для стальных воздуховодов, имеющих k_э = 0,1 мм, b_ш = 1).

Значения R для круглых стальных воздуховодов рассчитаны и представлены в справочниках в виде таблиц, либо номограмм [1,4].

Аэродинамический расчет вентиляционной системы состоит из двух этапов: расчета участков основного направления – магистрали и увязки всех остальных участков системы. Расчет ведется в такой последовательности.

1. Определяют нагрузки отдельных расчетных участков. Для этого систему разбивают на отдельные участки. Расчетный участок характеризуется постоянным по длине расходом воздуха и сечением воздуховода, либо канала. Границами между отдельными участками служат тройники, крестовины, боковые отверстия в стенках воздуховода, либо канала, сечения, в которых происходит переход от одной конструкции воздуховода к другой.

Расчетные расходы на участках определяют суммированием расходов на отдельных ответвлениях, начиная с периферийных участков. Значение расхода и длину каждого участка указывают на аксонометрической схеме рассчитываемой системы.

2. Выбирают основное (магистральное) направление, для чего выявляют наиболее протяженную и нагруженную цепочку последовательно расположенных участков. Для вытяжной системы с естественным побуждением движения воздуха в качестве магистрального направления принимают наиболее протяженную и нагруженную цепочку последовательно расположенных участков от жалюзийной решетки верхнего этажа.

3. Нумеруют участки магистрали, начиная с наиболее удаленного от вентилятора, имеющего меньший расход воздуха. После этого нумеруют участки ответвлений. Расход, длину и результаты последующих расчетов заносят в таблицу аэродинамического расчета (табл. П.2).

4. Принимают ориентировочное рекомендуемое значение скорости воздуха на участке воздуховода (см. табл. П.1) v_рек, м/с, и определяют расчетную площадь поперечного сечения воздуховода, либо канала, F_р, м2,

F_p = L/(3600v_рек), (П.9)

где L – расчетный расход воздуха на участке, м3/ч; v_рек – рекомендуемая скорость движения воздуха на участках вентиляционной системы, м/с.

Таблица. П.1. Рекомендуемые скорости движения воздуха на участках

и в элементах вентиляционных систем

Участки и элементы вентиляционных систем	Рекомендуемые скорости, м/с, при побуждении движения воздуха в системе
естественном	механическом
общественные здания	промышленные здания
Жалюзи воздухозабора	0,5 – 1,0	2,0 – 4,0	4,0 – 6,0
Приточные шахты	1,0 – 2,0	2,0 – 6,0	4,0 – 6,0
Горизонтальные воздуховоды и сборные каналы	1,0 – 1,5	-	-
Вертикальные каналы	1,0 – 1,5	-	-
Магистральные	-	до 8	до 12
Ответвления		до 5	до 6
Приточные решетки у потолка	0,5 – 1,0	0,5 – 3,0	1,0 – 4,0
Вытяжные решетки	0,5 – 1,0	1,0 – 3,0	1,0 – 4,0
Вытяжные шахты	0,5 – 1,5	3,0 – 6,0	5,0 – 8,0

Рекомендуется меньшую скорость принимать на концевых участках системы, постепенно увеличивая ее для других участков магистрали. На участках с большим расходом принимается большая скорость.

По величине F_p подбирают стандартные размеры воздуховода или канала так, чтобы фактическая площадь поперечного сечения F» F_p.

Результатом расчета в этом пункте являются величины d или b ´ h, соответствующие принятой площади поперечного сечения. Для прямоугольного воздуховода, кроме того, определяют эквивалентный диаметр. Эти величины заносят в расчетную таблицу.

5. Определяют фактическую скорость v, м/с, с учетом площади сечения F принятого стандартного воздуховода

v = L/(3600F). (П.10)

По этой скорости вычисляют динамическое давление на участке.

6. По номограммам или таблицам, составленным для круглых стальных воздуховодов, определяют удельную потерю давления на трение R, Па/м. Для воздуховодов из других материалов, имеющих другую шероховатость стенки, при расчете потерь на трение вводится поправочный коэффициент b_ш. Для прямоугольных воздуховодов значения R определяют при фактической скорости v и эквивалентном диаметре d_v, не принимая во внимание фактический расход воздуха.

7. Устанавливают виды местных сопротивлений на участках. По справочным данным определяют коэффициенты местных сопротивлений (КМС) и рассчитывают сумму коэффициентов местных сопротивлений на участке Sz. При выборе коэффициентов местных сопротивлений необходимо обращать внимание на то, к какой скорости относится табличное значение коэффициента и при необходимости делать пересчет. По формуле (П.3) определяют потери давления на местных сопротивлениях.

8. По формуле (П.1) определяют потери давления на участке.

9. Суммируя потери давления на участках магистрали, определяют потери давления в сети. Прибавляя к ним суммарные потери давления в оборудовании SDр_об, определяют суммарные потери давления в вентиляционной системе Dр_сист.

_N

Dр_сист = S (Rlb_ш + Z)_i + SDр_об. (П.10)

ⁱ⁼¹

На этом заканчивается первый этап расчета системы. Значение Dр_сист служит для подбора нагнетателей.

Далее выполняют увязку ответвлений.

10. Потери давления в ответвлении Dр_отв и суммарные потери давления в магистрали от ее начала до точки подключения ответвления Dр_м должны быть равны. Допустимая величина невязки составляет ± 10 %. Поэтому для каждого ответвления рассчитываю величину невязки dр, %,

dр = [(Dр_м - Dр_отв)/ Dр_м ]×100, %, (П.11)

и если она превышает ± 10 %, то выполняют увязку.

Увязку ответвлений выполняют или изменением сечений ответвлений, или установкой диафрагм. Диафрагмы устанавливают на ответвлениях диаметром d (или d_v) £ 500 мм.

Расчетное значение коэффициента местного сопротивления диафрагмы z_д^р определяют по формуле

z_д^р = (Dр_м - Dр_отв)/р_д^от , (П.12)

где р_д^от – динамическое давление в ответвлении, Па. По справочным таблицам [4,16] выбирают диафрагму, имеющую коэффициент местного сопротивления z_д » z_д^р .

Пример №1. Выполнить аэродинамический расчет вентиляционной системы, обслуживающей помещения общественного здания и показанной на рис. П.1. Воздуховоды прямоугольного сечения изготовлены из оцинкованной тонколистовой стали. В качестве воздухозаборных устройств используются жалюзийные решетки. Воздуховыбросная шахта выполнена из шлакобетонных плит.

В соответствии с изложенной выше методикой, определяем магистраль, нумеруем участки, проставляем длины участков и расходы воздуха. Результаты расчетов сводим в табл. П.2.

Определяем размеры поперечного сечения участков воздуховодов.

Дата добавления: 2015-07-17