Расчет аэродинамических сопротивлений - Проектирование и расчет систем вентиляции и кондиционирования воздуха

После выбора диаметра или размеров сечения уточняется скорость воздуха: , м/с, где fФ - фактическая площадь сечения, м2. Для круглых воздуховодов, для квадратных, для прямоугольных м2. Кроме того, для прямоугольных воздуховодов вычисляется эквивалентный диаметр, мм. У квадратных эквивалентный диаметр равен стороне квадрата.

Далее по величине vФ и d (или dЭкв) определяются удельные потери давления на трение R, Па/м. Это можно сделать по таблице 22.15 [1] или по следующей номограмме (промежуточные диаметры не подписаны):

Можно также воспользоваться приближенной формулой

Ее погрешность не превышает 3 - 5%, что достаточно для инженерных расчетов. Полные потери давления на трение для всего участка Rl, Па, получаются умножением удельных потерь R на длину участка l. Если применяются воздуховоды или каналы из других материалов, необходимо ввести поправку на шероховатость вШ. Она зависит от абсолютной эквивалентной шероховатости материала воздуховода КЭ и величины vФ.

Абсолютная эквивалентная шероховатость материала воздуховодов [1]:

Материал

Сталь,

Винипласт

Асбест

Фанера

Шлако-

Алебастр

Шлако-

Бетон

Кирпич

Штукатурка по сетке

КЭ, мм

0.1

0.11

0.12

1

1.5

4

10

Значения поправки вш [1]

VФ, м/с

ВШ при значениях КЭ, мм

1

1.5

4

10

3

1.32

1.43

1.77

2.2

4

1.37

1.49

1.86

2.32

5

1.41

1.54

1.93

2.41

6

1.44

1.58

1.98

2.48

7

1.47

1.61

2.03

2.54

Для стальных и винипластовых воздуховодов вШ = 1. Более подробные значения вШ можно найти в таблице 22.12 [1]. С учетом данной поправки уточненные потери давления на трение RlвШ, Па, получаются умножением Rl на величину вШ.

Затем определяется динамическое давление на участке, Па. Здесь сВ - плотность транспортируемого воздуха, кг/м3. Обычно принимают сВ = 1.2 кг/м3.

Далее на участке выявляются местные сопротивления, определяются их коэффициенты (КМС) о и вычисляется сумма КМС на данном участке (Уо).

В колонку "местные сопротивления" записываются названия сопротивлений (отвод, тройник, крестовина, колено, решетка, плафон, зонт и т. д.), имеющихся на данном участке. Кроме того, отмечается их количество и характеристики, по которым для этих элементов определяются значения КМС. Например, для круглого отвода это угол поворота и отношение радиуса поворота к диаметру воздуховода r/d, для прямоугольного отвода - угол поворота и размеры сторон воздуховода a и b. Для боковых отверстий в воздуховоде или канале (например, в месте установки воздухозаборной решетки) - отношение площади отверстия к сечению воздуховода fОтв/fО. Для тройников и крестовин на проходе учитывается отношение площади сечения прохода и ствола fП/fС и расхода в ответвлении и в стволе LО/LС, для тройников и крестовин на ответвлении - отношение площади сечения ответвления и ствола fП/fС и опять-таки величина LО/LС. Следует иметь в виду, что каждый тройник или крестовина соединяют два соседних участка, но относятся они к тому из этих участков, у которого расход воздуха L меньше. Различие между тройниками и крестовинами на проходе и на ответвлении связано с тем, как проходит расчетное направление. Это показано на следующем рисунке.

Здесь расчетное направление изображено жирной линией, а направления потоков воздуха - тонкими стрелками. Кроме того, подписано, где именно в каждом варианте находится ствол, проход и ответвление тройника для правильного выбора отношений fП/fС, fО/fС и LО/LС. Отметим, что в приточных системах расчет ведется обычно против движения воздуха, а в вытяжных - вдоль этого движения. Участки, к которым относятся рассматриваемые тройники, обозначены галочками. То же самое относится и к крестовинам. Как правило, хотя и не всегда, тройники и крестовины на проходе появляются при расчете основного направления, а на ответвлении возникают при аэродинамической увязке второстепенных участков (см. ниже). При этом один и тот же тройник на основном направлении может учитываться как тройник на проход, а на второстепенном - как на ответвление с другим коэффициентом.

Примерные значения о [1] для часто встречающихся сопротивлений приведены ниже. Решетки и плафоны учитываются только на концевых участках. Коэффициенты для крестовин принимаются в таком же размере, как и для соответствующих тройников.

Значения о некоторых местных сопротивлений.

Наименование сопротивления

КМС (о)

Наименование сопротивления

КМС (о)

Отвод круглый 90О, r/d = 1

0.21

Решетка нерегулируемая РС-Г (вытяжная или воздухозаборная)

2.9

Отвод прямоугольный 90О

0.3 ... 0.6

Тройник на проходе (нагнетание)

0.25 ... 0.4

Внезапное расширение

1

Тройник на ответвлении (нагн.)

0.65 ... 1.9

Внезапное сужение

0.5

Тройник на проходе (всасывание)

0.5 ... 1

Первое боковое отверстие (вход в воздухозаборную шахту)

2.5 ... 4.5

Тройник на ответвлении (всас.)

-0.5* ... 0.25

Плафон (анемостат) СТ-КР, СТ-КВ

5.6

Колено прямоугольное 90О

1.2

Решетка регулируемая РС-ВГ (приточная)

3.8

Зонт над вытяжной шахтой

1.3

* - отрицательный КМС может возникать при малых LО/LС за счет эжекции (подсасывания) воздуха из ответвления основным потоком.

Более подробные данные для КМС указаны в таблицах 22.16 - 22.43 [1]. После определения величины Уо вычисляются потери давления на местных сопротивлениях, Па, и суммарные потери давления на участке RlвШ + Z, Па. Когда расчет всех участков основного направления закончен, значения RlвШ + Z для них суммируются и определяется общее сопротивление вентиляционной сети ДРСети = У(RlвШ + Z). Величина ДРСети служит одним из исходных данных для подбора вентилятора [4]. После подбора вентилятора в приточной системе делается акустический расчет вентиляционной сети (см. главу 12 [5]) и при необходимости подбирается глушитель [4].

После расчета основного направления производится увязка одного - двух ответвлений. Если система обслуживает несколько этажей, для увязки можно выбрать поэтажные ответвления на промежуточных этажах. Если система обслуживает один этаж, увязываются ответвления от магистрали, не входящие в основное направление (см. пример в п.2.3). Расчет увязываемых участков производится в той же последовательности, что и для основного направления, и записывается в таблицу по той же форме. Увязка считается выполненной, если сумма потерь давления У(RlвШ + Z) вдоль увязываемых участков отклоняется от суммы У(RlвШ + Z) вдоль параллельно присоединенных участков основного направления на величину не более чем 10%. Параллельно присоединенными считаются участки вдоль основного и увязываемого направлений от точки их разветвления до концевых воздухораспределителей. Если схема выглядит так, как показано на следующем рисунке (основное направление выделено жирной линией), то увязка направления 2 требует, чтобы величина RlвШ + Z для участка 2 равнялась RlвШ + Z для участка 1, полученной из расчета основного направления, с точностью 10%.

Увязка достигается подбором диаметров или сечений на увязываемых участках, а если это невозможно, установкой на ответвлениях дроссель-клапанов или диафрагм.

Похожие статьи




Расчет аэродинамических сопротивлений - Проектирование и расчет систем вентиляции и кондиционирования воздуха

Предыдущая | Следующая