Формула расчета объема воздуха по скорости потока: Калькулятор скорости воздуха в воздуховоде. Формула

Обоснование методики расчёта режима вентиляции метанообильных забоев подготовительных выработок

Е.А.Колесниченко, И.Е. Колесниченко, В.Б. Артемьев

В настоящее время количество возгораний и взрывов метановоздушных смесей в забое и призабойном пространстве подготовительных выработок остаётся достаточно большим. Только за последние 8 лет на шахтах Кузбасса в призабойном пространстве и в забое произошло 17 воспламенений и взрывов метана, в результате которых было травмировано 160 человек, в том числе с летальным исходом – 63 человека.

Источниками воспламенения метана в забоях было искрение при фрикционном трении рабочего органа комбайна о горные породы и взрывные работы, а в призабойном пространстве причиной возгорания являлись неисправности электрооборудования, электромагнитных станций и нарушение изоляции в электрических кабелях. Все эти источники возгорания находятся в зонах, в которых концентрация метана по Правилам безопасности [1] и по расчётам расхода свежего воздуха для вентиляции выработки не должна превышать 1%.

По нашему мнению, основной причиной взрывов является недостаточный расход свежего воздуха для разбавления метана в отдельных зонах призабойного пространства выработки. Эта причина заложена в согласованном ещё с Госгортехнадзором СССР и применяемом на шахтах руководстве по расчёту вентиляции [2], в соответствии с которым считается, что при расстоянии между вентиляционной трубой и забоем не более 8 м (по ПБ) весь объём свежего воздуха достигает забоя. Такая концепция заложена во все нормативные документы и основана на результатах исследования распространения свободной струи проф. Г.Н. Абрамовичем.

Выполненные нами исследования показали, что эта концепция не отражает реальных процессов перемещения воздушных потоков в стеснённых условиях призабойного пространства. Для расчёта параметров вентиляции больше подходит гипотеза об энергетическом потенциале воздушного потока. Выполненные асп. Р.В. Ткачуком замеры показали, что скорость струи воздуха после выхода из экспериментальных труб уменьшается до нуля. При этом дальнобойность струи, т.е. расстояние от выходного отверстия до нулевой скорости воздуха, зависит от диаметра выходного отверстия и скорости воздуха в этом отверстии (рис. 1).

Рис. 1 Закономерности изменения скорости воздуха после истечения из выходного отверстия трубы

Исследования распространения воздушных потоков в призабойном пространстве были выполнены на физической модели совместно с асп. Р.В. Ткачуком. При изготовлении модели выработки соблюдался линейный критерий подобия, а при моделировании воздушного потока – специально введённый критерий энергетического подобия. В результате моделирования установлено, что в струе после истечения из выходного отверстия образуются два различных участка. На первом участке, длина которого примерно равна диаметру выходного отверстия, происходит увеличение диаметра струи без потери массы воздуха. На втором участке на периферийных областях происходит частичное размывание струи и частичное удаление воздуха в обратный поток. Оставшаяся масса струи достигает забоя. При этом диаметр этой массы у забоя на расстоянии соответствующем 8 м увеличивается до двух диаметров выходного отверстия (рис. 2).

Рис. 2 Параметры исходящей струи свежего воздуха из вентиляционной трубы в призабойное пространство:
l – расстояние от выходного отверстия вентиляционной трубы до забоя выработки; lв.р. – расстояние, на котором происходит внезапное расширение струи свежего воздуха без изменения расхода; l1 – расстояние от внезапного расширения струи воздуха до забоя выработки; d0 – диаметр выходного отверстия вентиляционной трубы

Полученные результаты на модели подтверждаются замерами в подготовительных выработках на шахтах «Садкинская» и «Аютинская-бис». Средняя скорость воздуха в конце зоны внезапного расширения на расстоянии 0.6 м от выходного отверстия диаметром 0.6 м составляла 67% от скорости на выходе из трубы (по результатам моделирования – 69.5%). По шахтным замерам при диаметре выходного отверстия 0.8 м скорость воздуха на расстоянии 0.8 м от отверстия составляла 71% от скорости на выходе (по результатам моделирования – 77%).

На основании этих исследований предлагается следующая гипотеза аэродинамических процессов в призабойном пространстве тупиковых выработок. Струя свежего воздуха на выходе из вентилятора приобретает определённую кинетическую энергию, которая частично уменьшается при движении по вентиляционному ставу в результате аэродинамического сопротивления. При этом струя выбрасывается из выходного отверстия вентиляционной трубы с остаточной кинетической энергией, которой должно быть достаточно для создания необходимого режима вентиляции призабойного пространства. Чем больше остаточная кинетическая энергия, тем выше параметры режима вентиляции призабойного пространства.

Расчётные параметры вентиляции призабойного пространства должны обеспечить разбавление выделяющегося метана у забоя, предотвратить формирование опасных концентраций метана в местах расположения источников нагрева и воспламенения, а также не допустить переохлаждения людей, находящихся в зоне высоких скоростей струи свежего воздуха.

Режим вентиляции призабойного пространства выработки характеризуется следующими параметрами: – расходом свежего воздуха, истекающего из вентиляционной трубы;

– расходом свежего воздуха у забоя;

– эффективностью доставки необходимого расхода свежего воздуха до забоя, т.е. отношением расхода воздуха, дошедшего до забоя, к расходу воздуха у выходного отверстия вентиляционной трубы;

– технологической дальнобойностью струи свежего воздуха, при которой до забоя добрасывается расчётный расход свежего воздуха;

– скоростью движения свежего воздуха у забоя выработки;

– средней концентрацией метана у забоя выработки;

– скоростью движения исходящего метановоздушного потока (турбулентными свойствами) от забоя выработки;

– санитарно-гигиеническими нормами скорости движения свежей струи воздуха в зоне нахождения людей у забоя.

При этом расчет режима вентиляции призабойного пространства должен осуществляться с учётом режима работы вентилятора и устройства для подачи воздуха в забой.

Изменение режима вентиляции призабойного пространства во время проведения выработки осуществляется в результате управления кинетической энергией, которая прямо пропорциональна кубу скорости струи свежего воздуха на выходе из выходного отверстия и площади поперечного сечения (диаметра) выходного отверстия.

Изменение потерь кинетической энергии на пути от вентилятора до призабойного пространства производится изменением потерь давления в вентиляционной сети, которые регулируются:

– применением схем последовательного, параллельного или последовательно-параллельного соединения вентиляционного трубопровода;

– использованием вентиляционного става с трубами различного диаметра;

– использованием диффузора или инфузора в концевой части вентиляционных труб для изменения диаметра выходного отверстия.

При расчётах введено новое понятие технологической дальнобойности струи воздуха. Эта дальнобойность равна расстоянию от выходного отверстия, при котором расход воздуха в струе равен расчётному расходу свежего воздуха, который необходимо подать через призабойное пространство до забоя выработки.

Из физического закона сохранения энергии вытекает, что кинетическая энергия вещества пропорциональна её массе и кубу начальной скорости. Применительно к массе свежего воздуха кинетическая энергия пропорциональна кубу скорости воздуха в выходном отверстии и диаметру этого отверстия. Скорость в центральной области струи больше, а на периферийных областях – меньше. Во время движения струи в открытом пространстве шахтной атмосферы происходит уменьшение её скорости. Кинетическая энергия потока по мере удаления от трубы уменьшается, а потенциальная увеличивается.

В результате аналитических исследований предложено выражение для расчёта расхода воздуха, который необходимо подать в призабойное пространство

(1)

Qз.п. – расход воздуха, который необходимо подать в забой выработки; l – расстояние между выходным отверстием вентиляционной трубы и забоем выработки, м; d0 – диаметр выходного отверстия вентиляционной трубы на концевом участке, м; m – коэффициент, значение которого зависит от диаметра выходного отверстия (при d0 = 0.6 м, m = 1.13; при d0 = 0.8 м и d0 = 1.0 м, m = 1.02).

В настоящее время осуществляется постоянный контроль скорости воздуха на выходе из вентиляционной трубы. Для обеспечения подачи необходимого расхода воздуха в забой выработки скорость на выходе из вентиляционной трубы должна быть не менее значения, определяемого по формуле

 (2)

Расчёты по (1) показали, что расход воздуха для вентиляции призабойного пространства отличается от значений, получаемых по методике применяемого на шахтах руководства (рис. 3, табл. 1).

Из полученных значений видно, что при расчёте расхода воздуха для разбавления выделяющегося метана в забое выработки необходимо учитывать диаметр выходного отверстия вентиляционного трубопровода и расстояние от отверстия до забоя выработки. Чем меньше скорость воздуха в выходном отверстии трубы, тем меньше свежего воздуха доходит до забоя. Поэтому при небольшом дебите метана расчёт расхода воздуха по утверждённому Руководству [2] создаёт потенциальную опасность загазирования призабойного пространства.

Например, при дебите метана 1.5 м3/мин по формулам Руководства необходимо подавать в призабойное пространство не менее 150 м3/мин свежего воздуха. По нашей методике необходимо подавать не менее 256 м3/мин при условии, что расстояние до забоя будет не более 8 м, а диаметр трубы – 0.8 м. При изменении диаметра трубы и расстояния до забоя необходимо корректировать расход воздуха (табл. 1).

Естественно, что для обеспечения безопасных условий необходимо увеличивать и расход свежего воздуха. Опыт показывает, что на шахтах, применяющих новые технологии проведения подготовительных выработок, уже увеличили расход воздуха. В забоях с большой площадью поперечного сечения расход воздуха по фактору минимальной скорости превышает расход по выделению метана. Увеличению расхода воздуха в вентиляционных сетях способствовало применение новых технологических решений для уменьшения потерь давления. При проведении двух подготовительных выработок, соединённых промежуточными сбойками, сократилась длина вентиляционного става и тупиковой части выработок. Стали применять более производительные вентиляторы местного проветривания и вентиляционные трубы диаметром 1.0 и 1.2 м. Поэтому вентиляторы работают в режиме минимального давления и максимальной производительности в соответствии с напорной характеристикой. Например, в ШУ «Котинская» при проведении конвейерного (№ 5303) и вентиляционного (№ 5207) штреков комбайнами со скоростью 17 м/сут в забоях выделялось до 6 м3/мин метана. Суммарный дебит метана в выработке – 8.2 м3/мин. Площадь поперечного сечения штреков 22 м2. Вентиляция осуществлялась ВМП типа ВМЭ-2-10А. Длина вентиляционных труб 100 м диаметром 1.2 м. Расчётное значение расхода воздуха для разбавления метана в забое – 600 м3/мин, по минимальной скорости воздуха в забое – 660 м3/мин. Расход воздуха для вентиляции выработки 917–943 м3/мин свежего воздуха. Вентилятор подаёт в вентиляционный став 944–955 м3/мин свежего воздуха.

Однако с увеличением расхода свежего воздуха, который необходимо доставить до забоя, скорость струи в зоне нахождения проходчиков превышает 4 м/с (ПБ, п.235). Также повышается риск получения ими простудных заболеваний.

Чтобы обеспечить метанобезопасность и соблюдать санитарно-гигиенические нормы, необходимо подавать в забой требуемый расход свежего воздуха и одновременно снижать скорость этого воздуха. Снизить скорость струи свежего воздуха в зоне нахождения людей у забоя до безопасных значений можно в результате увеличения расстояния от вентиляционной трубы до забоя. В соответствии с энергетической гипотезой, предложенной авторами, для доставки одинакового расхода воздуха на большее расстояние необходимо увеличить начальную скорость воздуха.

В табл. 2 приведены расчёты необходимой скорости воздуха на выходе из вентиляционной трубы диаметром 0.8 м для доставки в забой расхода свежего воздуха от 50 до 540 м3/мин при расстоянии до забоя от 8 до 20 м. Такие значения расхода воздуха вполне реальны при применении современных производительных типах ВМП.

Снижение скорости свежего воздуха в зоне нахождения рабочих происходит в результате уменьшения расхода и увеличения площади поперечного сечения струи. Выполненные расчёты скорости воздуха на расстоянии 6 м от забоя показали, что скорость воздуха можно снизить с 6.3 до 2.0 м/с при увеличении расстояния от 8 до 12 м между забоем и трубой, применяя вентиляционные трубы диаметром 0.6 м (табл. 3). При увеличении диаметра вентиляционных труб скорость в зоне нахождения людей снижается.

Полученные закономерности для расчёта расхода воздуха на основе энергетического потенциала струи воздуха, исходящей из отверстия, позволяют рассчитать режим вентиляции призабойного пространства выработки и контролировать расход воздуха у забоя датчиком скорости, который установлен в вентиляционной трубе.

ЛИТЕРАТУРА:

1. Правила безопасности в угольных шахтах (ПБ 0561303). Серия 05. Выпуск 11/ Колл. авт. – М.: Государственное унитарное предприятие «Научно технический центр по безопасности и промышленности Госгортехнадзора России», 2003. – 296 с.

2. Руководство по проектированию вентиляции угольных шахт. Макеевка – Донбасс, МакНИИ, 1989. – 319 с.

Журнал “Горная Промышленность” №5 (87) 2009, стр.46

Знай свой пневмоударник – Часть 12

Во время бурения очень важно поддерживать очищение дна скважины и вынос шлама и буровой мелочи из скважины. Это достигается с помощью промывочной среды воздуха. Сжатый воздух проходит через погружной пневмоударник для:

1. Создания ударной энергии поршня

2. Очищения дна скважины и рабочей поверхности коронки от буровой мелочи

3. Выноса буровой мелочи на поверхность.

Скорость выноса для эффективного удаления буровой мелочи должна быть между 15 и 35 метрами в секунду, она определена опытным путем.

Расчет скорости выноса

Для большинства случаев применения погружных пневмоударников используется следующая формула с целью определения скорости выноса:

Альтернативный метод использует графики скорости воздуха, как показано на рисунках 2 и 3. Идите по линии Диаметр скважины вверх, до места, где она пе ресекается с линией Размер трубы. Двигайтесь горизонтально до пересечения с линией Объем воздуха. Определите скорость воздуха по диагональной линии Скорость воздуха.

Пример:

При бурении скважины 6 1/2 дюйма с использованием 5-ти дюймовой буровой трубы с объемом воздуха 450 куб. футов в минуту (13 куб. метров) идите по линии Диаметр скважины вверх до точки А, где она пересекает 5 дюймов на линии Размер буровой трубы. Затем двигайтесь горизонтально к точке В, чтобы пересечь 450 куб. футов в минуту на линии Объем воздуха. Скорость воздуха считывается в точке В, это будет примерно 24 м/с.

Для большинства случаев такое правило является справедливым, однако, оно не учитывает следующего:

1. Типа породы, ее вес и профиль буровой мелочи

2. Скорости проходки, которая является важным фактором

3. Веса колонны буровой мелочи, которая выносится на поверхность. В мягких породах скорость проходки выше, с этим связано увеличение массы буровой мелочи, требующая более высокий скорости для очистки

4. Глубины скважины. В глубоких скважинах скорость выноса бурового шлама на уровне поверхности может быть достаточной, но в глубине обратное давление сокращает объем воздуха и его скорость.

В таких случаях необходимо выполнять более сложные расчеты, основанные на кинетической энергии воздуха и относительном перемещении воздуха и буровой мелочи. Такой вид расчетов сложный и точный.

Недостаточная скорость выноса

Недостаточная скорость выноса вызывает проваливание буровой мелочи в потоке воздуха. Из-за этого возникает повторное измельчение буровой мелочи, что можно определить, исследовав буровую мелочь на поверхности на предмет из вида и размера. Признаком повторного измельчения является более округлая или закругленная форма частиц буровой мелочи. Это не только сокращает срок службы коронки, но также может снизить скорость проходки и вызвать повышение обратного давления.

Способы повышения скорости выноса

1. Перейдите на пневмоударник большего объема или на жесткий клапан большего объема.

2. Замените дроссель пневмоударника, чтобы увеличить потребление воздуха. Использование большего дросселя может также снизить производительность пневмоударника, но в то же время оно улучшает продувку и снижает обратное давление. Благодаря улучшенной продувке часто повышается скорость проходки, что компенсирует недостатки в производительности пневмоударника.

3. Снижение размера скважины.

4. Увеличение размера буровой трубы.

5. Использование перепускного переходника. Этот метод используется, как правило, для увеличения скорости выноса буровой мелочи без пропускания дополнительного воздуха через пневмоударник. Благодаря этому отмечается более низкое падение производительности, чем прприменении дросселя пневмоударника, но недостаток такого способа в более сложной настройке.

6. Увеличение рабочего давления. Вспомогательные компрессоры часто используются с дополнительными компрессорами для преодоления высокого обратного давления в глубоких скважинах. Это не только помогает преодолеть статический напор, но и увеличивает потребление пневмоударником воздуха при сохранении высокой скорости воздуха. Если есть высокое обратное давление, то рабочее давление до 52 бар считается нормальным.

7. Использование бандажа скважины для уменьшения кольцевой площади (обычно применяется для больших скважин).

8. Использование пены для улучшения выноса буровой мелочи на поверхность и для замещения воды в скважине.

9. Закачивание воды для выноса мелких фракций буровой мелочи на поверхность в потоке воздуха.

Чрезмерно высокая скорость выноса

Чрезмерно высокая скорость выноса вызывает повышенный износ погружного пневмоударника и буровой колонны. Кроме того, это может быть причиной чрезмерного износа тела коронки.

Способы снижения скорости выноса

1. Использование пневмоударника меньшего объема или переход на жесткий клапан меньшего объема.

2. Уменьшите размер дросселя, чтобы снизить потребление воздуха.

3. Увеличение размера скважины, если это возможно.

4. Уменьшение размера буровой трубы.

5. Уменьшение рабочего давления, благодаря чему снижается потребление воздуха и скорость выноса.

6. Использование коронки с лучшими продувочными характеристиками.

Обводненные скважины

Наличие воды в скважине увеличивает обратное давление в большей степени, чем буровая мелочь. После каждой замены буровой трубы или после перерыва в бурении статический напор воды увеличивается. Компрессор должен быть достаточно сильным для того, чтобы создать достаточное давление воздуха для преодоления статического напора. Один метр статического напора воды равен 0,009 бар.

После выдувания воды из скважины можно начинать бурение. Но если скорость выноса недостаточная, обратное давление возрастет до уровня, при котором поршень будет осуществлять циклические движения и отскакивать от воздушной подушки под ним. Это явление известно как “вымывание”. Трудно рассчитать обратное давление вызванное водой в потоке, поскольку поток воды имеет тенденцию к нестабильности.

Продолжение статьи следует…

EE75 Датчик расхода / скорости потока воздуха (газа) для промышленного применения

Серия преобразователей скорости потока воздуха ЕЕ75 была разработана для достижения точных результатов измерений на широком диапазоне скоростей и температур. Встроенная температурная компенсация минимизирует чувствительность преобразователей ЕЕ75 к перепадам температур. Помимо измерения скорости потока и температуры прибор может калькулировать объемный расход в м3/мин. Для этого необходимо знать поперечное сечение канала. Величина объемного расхода будет отображаться на дисплее и направляться на один из аналоговых выходов.

Преобразователь серии ЕЕ75 заключен в прочный металлический корпус, который защищает прибор от возможных повреждений при эксплуатации в суровых промышленных условиях -40…+120 °С.

Преимущества

• Высокая точность
• Измерение скорости потока воздуха и температуры
• Рабочий диапазон измерений 0..40м/с, -40.. +120 С
• Расчет объемного расхода
• Независимость от угла монтажа
• Диаметр зонда 8 мм
• Опциональный удаленный зонд до 10 м
• Простой монтаж и обслуживание
• Корректировки по давлению, влажности и типу среды
• Функция отсечения низкого потока
• Опционально: зонд для использования с высоким давлением

Применение

• Мониторинг входящего и исходящего воздуха (учет тепла)
• ОВК (Отопление, вентиляция, кондиционирование)
• Фармацевтическая промышленность
• Стравливающие системы
• Ветряные туннели
• Воздуховоды
• Мониторинг приточного и отработанного воздуха
• Мониторинг фильтров и контроль ламинарных потоков в чистых комнатах системы вытяжки, вытяжные шкафы и перчаточные боксы в фармацевтической, био- и полупроводниковой промышленности
• Мониторинг и измерение систем сжатого воздуха
• Имитаторы аэродинамических труб и климата

Базовая концепция вентиляции – естественная вентиляция для инфекционного контроля в медицинских учреждениях

Скорость вентиляции может быть обозначена как абсолютная скорость вентиляции в л / с или м ³ / с, или как воздух -скорость обмена относительно объема помещения. В этом руководстве скорость вентиляции называется абсолютным количеством поступающего воздуха в единицу времени (литр в секунду или л / с, кубический метр в час или м ³ / час), а скорость воздухообмена – относительной величиной. количество приточного воздуха в единицу времени.Например, в изолированном помещении для инфекций, передающихся воздушно-капельным путем, нам нужна скорость воздухообмена 12 ACH (CDC, 2005), тогда как в офисе нам нужна скорость вентиляции 10 л / с на человека.

Соотношение между скоростью вентиляции в л / с и скоростью воздухообмена:

Скорость воздухообмена = [скорость вентиляции (л / с) × 3600 (с / час)] × 0,001 (м ³ / с)] / [объем помещения (м ³ )]

или,

Скорость вентиляции (л / с) = скорость воздухообмена × объем помещения (м ³ ) × 1000 (л / м ³ ) / 3600 (с / час)

Влияние скорости вентиляции на качество воздуха в помещении может можно увидеть по его влиянию на концентрацию загрязняющих веществ в воздухе, изучив простое макроскопическое уравнение вентиляции в одном помещении.

Рассмотрим полностью смешанную комнату – это означает, что концентрация загрязняющих веществ одинакова во всем помещении. Когда в помещении есть источник загрязнителя, основное уравнение для концентрации можно записать как:

Vdcdt = q (co − c) + V˙pol

, где:

V = объем пространства (м ³ )

c = концентрация (% или кг / м ³ )

q = скорость вентиляции (м ³ / с)

c _o = концентрация приточного воздуха (% или кг / м ³ )

dc = изменение концентрации

dt = изменение во времени

V˙ _pol = скорость образования загрязняющих веществ в помещении (м ₃ / с или кг / с).

Уравнение (C.3) называется уравнением вентиляции, которое показывает основную взаимосвязь между концентрацией, интенсивностью вентиляции, начальной концентрацией в помещении, концентрацией вне помещения и скоростью образования загрязняющих веществ. Общее решение уравнения (C.3) можно записать следующим образом:

c = ( c _o + c _G ) (1 – e ^−nt ) + c _I e ^−nt

где:

cG = V˙polq = исходная концентрация

cI = начальная концентрация в момент времени t = 0

n = скорость воздухообмена.

В правой части решения (C.4) есть две части. Первая часть показывает, как концентрация приближается к стационарному раствору, а вторая часть показывает, как начальная концентрация спадает со временем. Когда время достаточно велико, вторая часть будет уменьшаться, в то время как концентрация загрязняющего вещества приближается к стационарному раствору

Разницу между скоростью вентиляции и скоростью воздухообмена можно увидеть из растворов (C.4) и (C. 5). В (C.5), установившаяся концентрация загрязнителя определяется скоростью образования загрязнителя и скоростью вентиляции (абсолютная скорость вентиляционного потока), но не скоростью воздухообмена. Следовательно, с целью контроля долгосрочного воздействия загрязняющих веществ мы должны указывать интенсивность вентиляции, а не скорость воздухообмена. В (B.4), предполагая, что мы рассматриваем ситуацию спада концентрации без постоянного источника загрязнителя (первый член = 0), скорость распада определяется скоростью воздухообмена, а не скоростью вентиляции.Следовательно, с целью снижения концентрации загрязняющего вещества за короткое время после внезапного выброса загрязняющего вещества скорость воздухообмена является наиболее подходящей.

Вышеупомянутое решение (C.5) можно переписать следующим образом: для концентрации газообразных загрязнителей внутри и снаружи помещений

Концентрация внутри помещения = Концентрация вне помещения + Скорость образования загрязнителя Скорость потока вентиляции

Это полезное соотношение. Мы легко можем обнаружить, что:

• чем выше концентрация вне помещения, тем выше концентрация внутри помещения

• чем выше интенсивность вентиляции, тем ниже концентрация внутри помещения

• чем выше скорость генерации, тем выше внутренняя концентрация.

Уравнение (C.6) получено из упрощенного уравнения стационарного состояния, которое игнорирует различные процессы удаления, такие как осаждение на поверхности, трансформация при столкновении с другими частицами, химические процессы и распад или потеря жизнеспособности организмов.

Вентиляционные системы можно классифицировать по:

• их движущим силам – естественная вентиляция, включая инфильтрацию, механическую вентиляцию и гибридную (смешанную) вентиляцию;

• приточно-вытяжная – только приточная механическая вентиляция, только вытяжная вентиляция, сбалансированная механическая вентиляция;

• интеграция с системами кондиционирования – фанкойлы и индукционные системы, системы постоянного расхода воздуха, системы переменного расхода воздуха, системы с одним воздуховодом, системы с двумя воздуховодами; и

• стратегии распределения воздуха – смешанная вентиляция и вытесняющая вентиляция.

Калькулятор расхода – Давление и диаметр

Результаты

Пожалуйста, нажмите на вкладки ниже, чтобы просмотреть результаты.

Расход жидкости в трубах

Количество жидкости, которое будет выпущено через шланг, зависит от давления, приложенного на подающем конце, длины шланга и диаметра отверстия. Характер поверхности отверстия, количество и форма изгибов на участке шланга также влияют на скорость потока.

Давление иногда указывается как «напор». Если напор указан в метрах водяного столба, каждый 1-метровый напор (3,28 фута) создает давление 0,1 бар (1,47 фунт / кв. Дюйм).

Все формулы для определения количества жидкости, которая будет протекать через шланг в данный момент времени, являются приблизительными. Приведенные выше графики построены на основе расчетов, предполагающих, что шланг находится в хорошем состоянии и проложен по прямой линии. В этом случае они будут точными с точностью до 10% от реальных полученных результатов.

Если набор условий, введенных в модель, дает отрицательные ответы, то очевидно, что необходимо соответствующим образом скорректировать переменные, пока не будет получен реалистичный результат.

Необходимо рассчитать падение давления жидкости, движущейся по трубе или трубе? Воспользуйтесь нашим калькулятором падения давления.

Вставить этот инструмент на свой веб-сайт

Скопируйте приведенный ниже код, чтобы встроить калькулятор скорости потока на свой веб-сайт.

Не пропустите последние новости

Подпишитесь на нашу эксклюзивную рассылку по электронной почте, чтобы получать последние новости и предложения от Copely.

Copely Developments Ltd будет использовать информацию, которую вы предоставляете в этой форме, чтобы время от времени связываться с вами
и рассказывать интересные истории, новые продукты и предстоящие события. Вы можете отписаться в любое время.

© 2021 Copely Developments Ltd – Турмастон-лейн, Лестер, LE4 9HU. – Входит в группу компаний COBA.

– БЕСПЛАТНЫЕ онлайн-расчеты

Название тэга

Тэг инструмента.Это идентификатор полевого устройства, который обычно присваивается местоположению и функциям прибора.

Если вы хотите узнать больше о функциональном именовании, посетите нашу страницу, посвященную этой теме, «Основы диаграммы P&ID – Часть 3 – Функциональная идентификация и соглашения об именах».

Завод, площадь и примечания

Информация Относится к физической установке прибора. Завод и производственный участок , где установлен прибор.Обычно, чтобы легко определить различные этапы производственного процесса, весь химический завод обычно делится на разные участки. Области могут иметь названия, относящиеся к этапу производственного процесса, например, пиролиз, или они могут быть связаны с типом услуг, которые они производят, например, сжатый воздух.

Примечания об инструменте. Вы можете использовать поле «Примечания» для добавления дополнительной информации, связанной с вашими расчетами, например, GARDEN HOSE или SOAKER HOSE.

Эти поля не требуются для калькулятора, но если вы решите загрузить свои результаты, это полезная информация для организации вашей информации.

Жидкость

Название или состав жидкости. Жидкость называется сплошной средой, образованной некоторым веществом, молекулы которого обладают лишь слабой силой притяжения.

Жидкость – это набор частиц, которые удерживаются вместе слабыми силами сцепления и стенками контейнера; Этот термин включает жидкости и газы.Эта информация не имеет отношения к расчету, но вы можете использовать эту ячейку для определения жидкости, протекающей по трубе, как например поток сжатого воздуха.

Состояние

Состояние дела. Это может быть жидкость или газ.

Если вы выбрали Liquid , вам необходимо определить плотность жидкости. Эта информация требуется для расчета различных расходов.Если вам нужно использовать этот калькулятор как калькулятор расхода воды , вы можете оставить 1000 в ячейке плотности. Мы создали специальную страницу «Плотность обычных жидкостей», которая содержит таблицу нескольких плотностей с их собственной эталонной температурой.

Температура (T)

Рабочая температура жидкости в градусах Цельсия. Температура оказывает на объем двоякое влияние.Более высокая температура означает менее плотный газ и более высокие потоки, но когда этот более высокий поток корректируется до базовой температуры, основной поток становится меньше. Эта ячейка становится доступной только в том случае, если вы выбираете газ в качестве состояния вопроса. Если вы не знаете, какая рабочая температура, вы можете оставить ее на уровне 20 градусов Цельсия.

Давление (P)

Рабочее давление жидкости в барах. Давление влияет на объем двояко. Более высокое давление делает газ более плотным, поэтому через счетчик проходит меньший объем.Однако, когда объем увеличивается до базового давления, объем увеличивается.

Авогадро был тем, кто определил, что в стандартных условиях объем, который занимает моль любого газообразного вещества, всегда одинаков. Это значение составляет 22,4 литра. Объем моля любого газа известен как молярный объем. Например: 1 моль водорода, 1 моль азота или водяного пара, хлор, углекислый газ и т. Д. Они всегда будут занимать 22,4 литра в стандартных условиях.Если эти условия изменятся (они больше не равны 1 атмосфере или 273 К), объем также изменится.

Плотность (ро)

Плотность – это соотношение массы и объема. Плотность материала зависит от температуры и давления. Это изменение обычно невелико для твердых тел и жидкостей, но намного больше для газов.

Молекулярный вес (МВт)

Масса молекулы любого чистого вещества, величина которой равна сумме составляющих ее атомов.

Диаметр трубы (D)

Внутренний диаметр трубы. Все расчеты процесса основаны на объеме трубы, который является функцией внутреннего диаметра трубы. Согласно стандартам, любая труба определяется двумя безразмерными числами: номинальный диаметр (в дюймах по американским стандартам или мм по европейским стандартам) и график (40, 80, 160, …). Наружный диаметр трубы – это диаметр внешней поверхности трубы.

Скорость в трубе или скорость потока (vp)

Скорость – это мера скорости и направления объекта. В отношении жидкостей это скорость потока частиц жидкости в трубе. При расчетах расхода используется средний расход. Единицами измерения расхода обычно являются футы в секунду (fps), футы в минуту) fpm), метры в секунду (mps) и так далее. Этот калькулятор можно использовать для измерения скорости в паропроводе.

Объемный расход (qv)

Объемный расход часто определяют, зная площадь поперечного сечения жидкости. Большинство оборудования для измерения объемного потока измеряют скорость и рассчитывают объемный расход на основе постоянной поперечной площади. Объемный расход обычно обозначается буквой Q. Единицы измерения объемного расхода обычно м3 / ч или м3 / с. Ниже вы найдете формулу объемного расхода:

Преобразование объемного расхода: массовый расход можно преобразовать в объемный расход, используя приведенную выше формулу.Теперь разницу между объемным расходом и массовым расходом можно легко понять, наблюдая за уравнением, которое связывает оба потока.

Массовый расход (кв.м)

Масса вещества, проходящая за единицу времени. Массовый расход в кг / с, протекающий по трубе. Массовый расход обычно обозначается буквой W.

Нормальный расход (кв.м)

Стандартные или нормальные условия используются в качестве исходных значений в термодинамике газов.Для указания объема газа обычно используются нормальные или стандартные условия температуры и давления. Причина очень проста, объем постоянного количества молей газа зависит от измерений температуры и давления.

Если вам интересно узнать больше по этой теме, посетите нашу статью В чем разница между фактическим, стандартным и нормальным потоками?

Объемный расход в измерениях жидкости и газа ~ Изучение контрольно-измерительной техники

Как мы могли видеть, большинство технологий расходомеров работают по принципу интерпретации потока текучей среды на основе скорости текучей среды. Некоторые из технологий расходомеров, использующих этот принцип, включают:
(a) Ультразвуковые расходомеры
(b) Турбинные расходомеры
(c) Дроссельные расходомеры и т. Д.

В этих расходомерах на основе скорости скорость жидкости можно легко преобразовать в объемный расход с помощью следующего уравнения неразрывности:

Q = AV
Где:
Q = объемный расход
A = площадь поперечного сечения горловина расходомера
V = Средняя скорость жидкости в горловине

Объемный расход при измерении расхода жидкости
Во многих промышленных приложениях для измерения расхода жидкости, включающих жидкости, используются объемные единицы, поскольку измерение жидкости относительно просто.Измерения объемного расхода жидкостей в основном производятся в кубических футах в единицу времени (например, фут3 / мин), кубических метрах в единицу времени (например, м3 / мин) или галлонах в единицу времени (например, галлонах / мин). Жидкости по существу несжимаемы: то есть они не легко уступают по объему приложенному давлению. Это делает измерение объемного расхода жидкостей относительно простым: один кубический метр жидкости при высоком давлении и температуре внутри технологического сосуда будет занимать примерно такой же объем (≈ 1 м3) при хранении в другом технологическом сосуде при атмосферном давлении и температуре.То есть объемный расход в большинстве жидких систем практически не зависит от изменений давления и температуры.

Газы и пары легко изменяют свой объем под воздействием давления и температуры. Другими словами, газ будет уступать возрастающему давлению, уменьшаясь в объеме, когда молекулы газа прижимаются ближе друг к другу, и он будет уступать понижающейся температуре, уменьшаясь в объеме, поскольку кинетическая энергия отдельных молекул уменьшается.

Это делает измерение объемного расхода более сложным и сложным для газов и паров, чем для жидкостей. Один кубический метр газа при высоком давлении и температуре внутри технологического резервуара не будет занимать один кубический метр при различных условиях давления и температуры в одном и том же резервуаре. Это означает, что измерение объемного расхода газа практически бессмысленно без сопутствующих данных о давлении и температуре.

Поскольку газ занимает разные объемы при различных условиях температуры и давления, объемы газа указываются при некотором согласованном наборе давления и температуры, известном как стандартные условия, а объемы газа – как стандартизованное измерение объемного расхода.

Чтобы отличить фактический объемный расход от стандартизованного объемного расхода, мы обычно ставим перед каждой единицей букву «А» или букву «S» в зависимости от случая, например АКФМ и СКФМ. Здесь ACFM означает фактический кубический фут в минуту, который представляет собой объем газа в текущих условиях. SCFM означает стандартный кубический фут в минуту, который представляет собой объем того же газа в настоящее время при стандартных условиях температуры и давления.

Существуют различные стандартные условия для определения стандартизованного расхода в большинстве приложений коммерческого учета для газов по всему миру, особенно для природного газа:

(a) API (Американский институт нефти) использует 14.7PSIA и 60 градусов по Фаренгейту, что эквивалентно 519,67 градусам Ренкина в качестве стандартных условий для расчета объемных расходов газа

(b) ASME (Американское общество инженеров-механиков) использует 14,7 фунтов на квадратный дюйм и 68 градусов по Фаренгейту (527,67 градусов по Ренкину) в качестве стандартных условий для вычисления

объемные расходы газа.

(c) Американский институт сжатого воздуха и газа (CAGI) использует 14,5 фунтов на квадратный дюйм и 68 градусов по Фаренгейту (527,67 градусов по Ренкину) в качестве стандартных условий для расчета объемного расхода газа.

Где:
P = Давление
V = Объем
Z = Коэффициент сжимаемости газа
R = Универсальная газовая постоянная
T = Температура

Теперь при реальных условиях потока мы имеем:

$ P_AV_A = nRT_A $ ———– (1)
При стандартных условиях имеем:

$ P_SV_S = nRT_S $ ————- (2)
Разделив уравнение (2) на (1), мы получим:
$ \ frac {P_SV_S} {P_AV_A} = \ frac {nRT_S} {nRT_A}

Что теперь сокращается до:
$ \ frac {V_S} {V_A} = \ frac {P_AT_S} {P_ST_A} $

Поскольку мы знаем, что объемный расход (Q) определяется как объем во времени (V / t), мы можем разделить каждый объем V переменной на t, чтобы преобразовать это в объемный расход, таким образом:

$ \ frac {Q_S} {Q_A} = \ frac {P_AT_S} {P_ST_A}

Вышеприведенное уравнение дает нам отношение стандартизированного объемного расхода (Qs) к фактическому объемному расходу (Q) для любых известных давлений и температур.
Из этого уравнения видно, что стандартный объемный расход определяется по формуле:

$ Q_S = Q_A \ frac {P_AT_S} {P_ST_A}

Чтобы использовать приведенную выше формулу, давление и температура должны быть в абсолютных единицах, как предусмотрено законом идеального газа.
Давайте рассмотрим пример, чтобы проиллюстрировать применение приведенной выше формулы в приложении для коммерческого учета природного газа:
Узел учета природного газа производит 200000 кубических футов в час (фактических кубических футов в час) газа при средней температуре 350 ° C и давлении 18бар изб.0R $
Примечание (градус F = 1,8 * C + 32) и (градус R = F + 459,67)
$ P_S $ = 14,7 фунта на квадратный дюйм
$ T_S $ = 68 + 459,67 = 527,67 градуса Ренкина

Степень F = 1,8 * C + 32, F обозначает градусы Фаренгейта, C обозначает градусы Цельсия

Степень R = F + 459.67
Абсолютное давление (psia) = избыточное давление (psia) + 14,7 psia

Калькулятор диаметра трубы и расхода, онлайн

Когда применим этот калькулятор?

Расчет диаметра трубы с помощью калькулятора диаметра трубы очень прост. Вы можете использовать калькулятор диаметра трубы и расхода для быстрого расчета диаметра трубы. в замкнутом, круглом, прямоугольном (только версия онлайн-калькулятора) и заполненных трубах с жидкостью или чистым газом

Если система, которую вы анализируете, имеет более одной трубы, вы можете использовать калькулятор расчета трубопроводной сети

Для расчета диаметра трубы с помощью этого калькулятора вы должны знать и ввести скорость потока. Если скорость потока неизвестна, вы должны использовать падение давления калькулятор для расчета диаметра трубы. Вы можете использовать калькулятор падения давления, когда перепад давления между началом и концом трубопровода (потеря напора) доступна как известное значение.

С помощью калькулятора диаметра трубы внутренний диаметр трубы рассчитывается по формуле простое соотношение между расходом, скоростью и площадью поперечного сечения (Q = v · A).

Для расчета внутреннего диаметра трубы вам следует ввести только расход и скорость в соответствующие поля в калькуляторе и нажмите кнопку «Рассчитать», чтобы получить результаты.

Другие значения, помимо внутреннего диаметра трубы, также могут быть рассчитаны.Вы можете рассчитать скорость потока для данного расхода жидкости. и внутренний диаметр трубы. Поскольку скорость разная в разных местах трубы площади поперечного сечения, средняя скорость потока рассчитывается на основе уравнение неразрывности.

Расход, используемый в калькуляторе, может быть массовым или объемным.

Преобразование между массовым и объемным расходом доступно для данной плотности жидкости.Кроме того, для идеальных газов преобразование объемного расхода для различных условий потока. (давления и температуры), поэтому вы можете быстро рассчитать объемный расход от определенного давления или определенной температуры в трубе, например, после редукционных клапанов.

Если текущая жидкость является идеальным газом, вы можете рассчитать объемный расход этого газа при различное давление и температура. Например, если вам известен объемный расход некоторый идеальный газ при некотором заданном давлении и температуре (например, при нормальном условия p = 101325 Па и T = 273.15 K), вы можете рассчитать фактический объемный расход для давления и температуры, которые фактически находятся в трубе (например, реальное давление и температура в трубопроводе p = 30 psi и t = 70 F). Объемный расход идеального газа в этих двух условиях различен. Узнать больше о нормальные условия по давлению и температуре.

С помощью этого калькулятора вы можете преобразовать объемный расход из стандартного или другого предопределенные условия к фактическим условиям и наоборот.В калькуляторе используется закон сохранения массы. для расчета объемного расхода для этих двух условий, что означает постоянство массового расхода, несмотря на это, условия, например, давление и температура меняются.

Закон сохранения массы применим, только если поток в закрытой трубе, без добавленного или вычитаемого потока, если поток не изменение во времени и несколько других условий.Узнать больше о массе сохранение массы.

Так когда это не применимо?

Этот калькулятор имеет практически безграничное применение, но некоторые функции зависят от нескольких условия.

Как упоминалось выше, расчет диаметра трубы с помощью этого калькулятора невозможен, если вы не уверен в скорости потока и объемном / массовом расходе.Если что-то из этих двух отсутствует, вам следует использовать Калькулятор падения давления.

Вы должны знать плотность жидкости, если доступен массовый расход вместо объемного расхода. Если плотность жидкости недоступна, и известен только массовый расход, то требуется объемный расход. расчет диаметра трубы невозможен.

Для идеальных газов плотность жидкости не является обязательной, если вы знаете давление, температуру и газовую постоянную для проточный газ.Калькулятор использует уравнение идеального газа для расчета плотности. Однако, если текущая текучая среда является газом, но не идеальным (идеальным) газом, то есть, если это давление, температура и плотность не связаны в соответствии с закон идеального газа, этот калькулятор не применим, если вы пытаются вычислить эту плотность газа для известного давления и температуры.

Что нужно знать, чтобы рассчитать диаметр трубы?

Чтобы рассчитать диаметр трубы, вы должны знать скорость потока и расход.Если вам известен массовый расход, то необходимо знать плотность жидкости.

Если текущая жидкость представляет собой газ, то вместо плотности вы должны знать газовую постоянную, абсолютное давление и температуру. Плотность рассчитывается по уравнению для идеального газа.

Что нужно знать, чтобы рассчитать скорость потока?

Чтобы рассчитать скорость потока, вы должны знать скорость потока и внутренний диаметр трубы.Если вам известен массовый расход, то необходимо знать плотность жидкости.

Если текущая жидкость представляет собой газ, то вместо плотности вы должны знать газовую постоянную, абсолютное давление и температуру. Плотность рассчитывается по уравнению для идеального газа.

Как производится расчет?

При вычислении диаметра трубы и скорости потока используется уравнение неразрывности, которое дает соотношение между скоростью потока, скоростью потока и внутренним диаметром трубы.

Для потока газа уравнение идеального газа используется для расчета плотности на основе газовой постоянной, абсолютного давления и температуры.

Расчет охлаждающего потока

• Снижение температуры воздуха вблизи охлаждаемых компонентов.
• Повышение коэффициента теплопередачи компонентов, передающих тепло окружающему их воздуху.

Хотя лучший способ точно определить требования к охлаждению – это фактическое испытание охлаждаемого оборудования; хорошее приближение количества необходимого воздуха может быть определено из соотношения массового расхода:

q = wC _p Δt (уравнение 1)

Q = (178.4 * t _i * кВт) / (Δt * P _b ) (уравнение 2)

Для стандартных условий 70 ° F и 29,92 дюйма рт. Ст. Уравнение 2 сводится к знакомому:

Q = (3160 * кВт) / Δt (уравнение 3)

Общие сведения по этому вопросу см. В книге Cooling of Electronic Equipment Allen W.Scott, John Wiley & Sons, New York, NY, 1974.

Измерение расхода воздуха – как измерить скорость воздуха в воздуховоде?

Сбор данных для точного и точного измерения скорости воздуха в воздуховодах был сложной задачей.А плохие процедуры сбора данных приводят к ошибкам при балансировке воздуховодов. В прошлом измерение расхода воздуха с помощью анемометров было ограничено.

Новейшие микропроцессорные приборы обеспечивают точный сбор данных измерения расхода воздуха в канале ОВК, даже до того, как терпение специалистов по ОВКВ иссякнет.

Как измерить скорость воздуха в воздуховоде?

Физика относительно проста:

• Воздух замедляется трением при контакте с краем воздуховода
• Наибольшая скорость воздуха достигается в условиях ламинарного потока в середине поперечного сечения без трения
• Профиль скорости воздуховода зависит от формы воздуховода (минимизация стенок периметра для достижения площади поперечного сечения) и силы, толкающей воздух

Учитывая эти факты, из скольких измерений расхода воздуха можно составить хорошую базу данных?

Линии сетки, которые определяют точки измерения расхода в воздуховоде, являются пересеченными. Логлинейный метод обеспечивает высокую точность (± 3%) суммирования расхода за счет измерения расхода воздуха, предпочтительно ближайшего к краям пространства воздуховода. Теперь вопрос в том, как измерить куб. метр в воздуховоде? Это будет зависеть от формы самого воздуховода.

Круглые воздуховоды

В общей сложности восемнадцать отсчетов точно описывают расход воздуха.

В случае, когда можно измерить только два хода, установите их под углом 90 градусов и возьмите пять образцов на каждом радиусе.Первые четыре равномерно распределяются по первой половине радиуса, начиная с края и двигаясь к центру. Пятая точка на две трети ближе к центру.

Эти двадцать точек данных не дадут такого точного среднего значения, как восемнадцать с тремя обходами, но результаты приемлемы.

Воздушный поток в прямоугольных или квадратных воздуховодах

Для этих воздуховодов требуется как минимум шестнадцать отсчетов у края (около 7% от общего расстояния), а остальные девять должны быть равномерно распределены по сетке. Обратите внимание, что шестьдесят четыре процента точек данных прямоугольного воздуховода будут близко к стенкам воздуховода, в то время как только тридцать три процента точек данных круглого воздуховода отражают трение от стен.Это измерение демонстрирует эффективность круглого воздуховода. Что, кстати, не означает, что раунд – всегда лучшее решение.

Соберите данные по этим показаниям и просто вычислите среднее значение. Или позвольте вашему микропроцессору делать работу. Вы рассчитали скорость воздушного потока в воздуховоде.

Как измерить площадь поперечного сечения

Три слова: запомните решетку.

Если решетка не используется, коэффициент применения равен 1,00. Таким образом, площадь поперечного сечения воздуховода не изменилась.

Если решетка имеет квадратную форму, умножьте общую площадь на 0,88. Решетка радиатора изменена в 0,78 раза; и решетка из стальных полос калибра 0,73.

Решетка служит для замедления скорости воздуха, а также для его рассеивания. Помните об этом факторе.

Приборы для измерения расхода воздуха HVAC

Вы измерили расход воздуха, чистую площадь поперечного сечения и умножили их на расход.

Q = FAV, где:
F = коэффициент применения (см. Таблицу)
A = обозначенная площадь в квадратных футах

Мы считаем важным, чтобы технические специалисты понимали теорию измерения расхода воздуха в воздуховодах, чтобы распознать, когда точка данных вряд ли будет правильной, ошибочные показания или расчет не кажутся правильными и должны быть проверены дважды.В сегодняшней среде «результат – сейчас» эти новые технологии ускоряют процесс. Ваш опыт будет дважды проверять процесс, но этот инструментарий быстро собирает и дважды проверяет необработанные данные.

Новые модели усовершенствованы в том, как рассчитывается расход воздуха и выводится в удобном для использования формате. Балансировка воздуховодов стала менее трудоемкой и более эффективной, больше науки, чем искусства.