Формула расхода воздуха через скорость: Расчет расхода воздуха в зависимости от скорости в воздуховоде

Содержание

Расчет скорости воздуха в воздуховоде по формуле и таблицам

Расчет скорости воздуха в воздуховоде

В этой статье мы дадим ответ на вопрос — как правильно рассчитать скорости течения воздуха в воздуховодах различной формы.

Здесь приведены формулы расчета скорости воздуха и давления в воздуховоде (круглого или прямоугольного сечения) в зависимости от расхода воздуха и площади сечения. Для быстрого расчета можно воспользоваться онлайн-калькулятором.

 

Формула расчета скорости воздуха в метрической системе:


где W — скорость потока, м/час
Q — расход воздуха, м3/час
S — площадь сечения воздуховода, м2

Простой способ расчета скорости воздуха в воздуховоде

Для расчета величины скорости воздуха нужно объем перемещаемого воздуха в м3/ч разделить на 3600 (количество секунд в часе) и разделить на площадь сечения воздуховода, либо введите значения в поля ниже.

Примеры расчета скорости воздуха в квадратном воздуховоде

Пример № 1 расчета скорости воздуха:

  • объем перемещаемого воздуха = 100 м3
  • воздуховод квадратный 200 мм на 200 мм

Скорость воздуха равна 100 / 3600 / 0,2 / 0,2 = 0,69 м/с

Пример № 2 расчета скорости воздуха:

  • объем перемещаемого воздуха = 500 м3
  • воздуховод квадратный 200 мм на 200 мм

Скорость воздуха равна 500 / 3600 / 0,2 / 0,2 = 3,47 м/с

 

Примеры расчета скорости воздуха воздуховоде прямоугольного сечения

Пример № 3 расчета скорости воздуха:

  • объем перемещаемого воздуха = 100 м3
  • воздуховод прямоугольный  200 мм на 400 мм

Скорость воздуха равна 100 / 3600 / 0,2 / 0,4 = 0,35 м/с

Пример № 4 расчета скорости воздуха:

  • объем перемещаемого воздуха = 500 м3
  • воздуховод квадратный 200 мм на 400 мм

Скорость воздуха равна 500 / 3600 / 0,2 / 0,4 = 1,74 м/с

Пример № 5 расчета скорости воздуха:

  • объем перемещаемого воздуха = 1000 м3
  • воздуховод квадратный 200 мм на 400 мм

Скорость воздуха равна 500 / 3600 / 0,2 / 0,4 = 3,47 м/с

 

Примеры расчета скорости воздуха воздуховоде круглого сечения

Пример № 6 расчета скорости воздуха:

  • объем перемещаемого воздуха = 100 м3
  • воздуховод круглый диаметром  200 мм

Скорость воздуха равна 100 / 3600 / (3,14 * 0,2 * 0,2/4)  = 0,88 м/с

Пример № 7 расчета скорости воздуха:

  • объем перемещаемого воздуха = 500 м3
  • воздуховод круглый диаметром  300 мм

Скорость воздуха равна 500 / 3600 / (3,14 * 0,3 * 0,3/4)  = 1,96 м/с

Пример № 8 расчета скорости воздуха:

  • объем перемещаемого воздуха = 1000 м3
  • воздуховод круглый диаметром  400 мм

Скорость воздуха равна 1000 / 3600 / (3,14 * 0,4 * 0,4/4)  = 2,21 м/с

 

Готовые таблицы определения скорости воздуха в воздуховоде

Для определения расчетной скорости воздуха в воздуховодах можно использовать готовые таблицы. Такие таблицы не сложно найти в открытых источниках информации. Скоростные характеристики важны для расчета эффективности работы системы вентиляции.

Таблица расчета скорости течения воздуха в круглом воздуховоде.

Таблица расчета скорости течения воздуха в прямоугольном воздуховоде.

Рекомендуемая скорость воздуха в вентиляционных воздуховодах

Скорость движения воздушных масс в каналах не ограничивается и не нормируется, ее следует принимать по результатам расчета, руководствуясь соображениями экономической целесообразности.

Рекомендуемая скорость воздуха для различных систем вентиляции:

  • для общеобменных систем вентиляции с сечением воздуховодов до 600×600 — менее 4 м/с;
  • для систем вентиляции с сечением воздуховодов более 600×600 — менее 6 м/с;
  • для систем дымоудаления и специфических систем вентиляции — менее 10 м/с. .

Правильный расчет скорости воздуха позволяет построить эффективную систему вентиляции!

 

Порядок расчета скорости воздуха в воздуховоде

Для определения внешних размеров воздуховодов нужно знать величину их поперечного сечения, которая высчитывается в зависимости от расхода воздуха в канале и скорости его движения. Расчет и подбор оптимальной скорости на каждом участке оказывает непосредственное влияние на правильную работу всей вентиляционной системы. Расчетные значения скорости после монтажа и пуска сети воздухопроводов проверяют с помощью измерений специальными приборами.

Воздуховод – это система труб из различных материалов, которые установлены в помещениях для разделения и распределения воздуха по ним и вытяжки воздуха из них.

Исходная информация для просчета

Всю вентиляционную систему раскладывают на отдельные участки и на каждом из них определяют оптимальную скорость воздушной смеси. Признак, по которому отличают один участок от другого, это количество воздуха (расход).

Если данная величина неизменна, то раскладывать вентиляционную сеть трубопроводов на участки не требуется. Суть расчета сводится к следующему:

Расчет воздуховодов для равномерной раздачи воздуха.
  1. Определить расчетное значение скорости потока.
  2. Вычислить размеры воздуховодов круглой или прямоугольной формы, сравнить их с нормируемыми размерами по СНиП.
  3. Если габариты отличаются от нормируемых, взять ближайшее в ряду нормативное значение и произвести вычисления в обратном порядке для определения реальной скорости движения воздушных потоков.

Нормативный ряд диаметров в миллиметрах круглых каналов представлен в таблице:

50 58 63 71 80 90 100 110 125 140 160 180
200 224 250 280 315 355 400 450 500 560 630 710
800 900 1000 1120 1250 1400 1600 1800 2000 2240 2500 2800

Нормативные требования к воздухопроводам прямоугольной формы несколько проще: соотношение высоты и ширины сторон канала не должно быть больше чем 6:3. На практике это означает, что нельзя изготавливать слишком узкие трубопроводы при большой ширине, такие как 700х100 мм. Такой канал будет иметь очень высокое сопротивление, а при его работе допустимый уровень шума будет превышен, поскольку слишком широкая часть начнет вибрировать от воздействия на нее воздушного потока изнутри. В этом случае соотношение будет равно 7, что не соответствует нормам, а канал 600х100 мм с соотношением сторон 6 нормативами допускается. Но даже в этом случае широкую сторону необходимо ужесточить, особенно при высокой скорости воздушных масс. Для этого на ней выполняют зиги либо диагональные перегибы с определенным шагом.

Вернуться к оглавлению

Инструкция по выполнению вычислений

Формула определения воздухообмена по кратности.

Формула, применяемая для расчета скорости воздушного потока в трубопроводе, связывает между собой расход воздуха на данном участке (L, куб.м/ч), размер поперечного сечения канала (F, кв.м) и значение самой скорости (V, м/с):

L=3600xFxV.

Значение количества воздушной смеси выражается в куб.м за 1 час, а скорость — в метрах за секунду, поэтому в формуле присутствует цифра 3600 для увязки временных величин, как известно, 1 час — это 3600 секунд. Для расчета скорости потока формула выглядит так:

V=L/3600xF.

Размеры сечения трубопровода для воздуха вычисляют в зависимости от его конфигурации. Если форма канала круглая, то сечение определяется следующим образом:

F=(πxD2)/4 или F=πxr2.

В приведенных формулах:

  • D — диаметр воздуховода круглой формы в метрах;
  • r — радиус круглого канала в метрах;
  • π = 3,14.

Второй параметр, принимающий участие в основной формуле, это количество воздуха для притока или вытяжки на данном участке. Данная величина принимается из соображений потребности количества притока или вытяжки в помещении. Может определяться согласно нормативам, действующим для этих видов помещений, либо расчетам при выделении в пространстве комнаты различных вредных, горючих или взрывоопасных веществ. После выполнения таких вычислений величина расхода воздушной смеси становится величиной постоянной. При разработке схемы вентиляционной системы изменить можно только остальные 2 параметра, скорость и размеры сечения, общий расход должен оставаться неизменным.

Вернуться к оглавлению

Определение параметров существующих систем

Формула для определения поперечного сечения воздуховодов.

Зачастую есть необходимость просчитать пропускную способность существующих вентиляционных каналов, что предусматривает определение скорости воздуха. Это происходит при реконструкции промышленных зданий по причинам внедрения новых технологий или техническом перевооружении производства. Тогда потребность в притоке либо вытяжке может измениться в ту или иную сторону, потребуется принять решение, подойдут для этой цели старые воздухопроводы или надо будет монтировать новые. Определив новую потребность в количестве воздуха для производства, нужно измерить габариты этих каналов или найти их в проектной документации на здание. Однако это часто бывает невозможным по разным причинам, поэтому придется делать замеры.

После этого по основной формуле, которая приведена выше, производят расчет реальных скоростей воздушных потоков в существующей вентиляционной системе. Полученные результаты можно сравнить со значениями рекомендуемых скоростей воздуха в воздуховоде, они лежат в пределах 2-8 м/с. Следует заметить, что эти показатели не являются обязательными к выполнению, в нормативной документации (СНиП 41-01-2003) это не зафиксировано. Если же они получились слишком высокие (свыше 15 м/с), надо рассмотреть 2 варианта решения проблемы:

Таблица расчета для сечения круглых воздуховодов.
  1. Оставить существующие воздухопроводы. Тогда потребуется выполнить мероприятия по их усилению и ужесточению. Для справки: в трубопроводах аспирационных систем скорость потоков достигает 20-40 м/с, поэтому нужно изучить процесс монтажа таких систем и усиление существующих каналов выполнить аналогично вплоть до замены некоторых участков или фасонных элементов.
  2. Заменить трубопроводы. Решение оптимальное для работы будущей вентиляционной сети, но влечет за собой повышенные финансовые затраты.

Бывают и обратные ситуации, когда в результате вычислений скорость воздуха в существующей сети чрезвычайно низкая (0,5-2 м/с). Это не является проблемой в том случае, если старые трубопроводы больших размеров не мешают установке и работе нового технологического оборудования. Тогда их оставляют как есть, меняется только вентиляционная установка либо модернизируется старая. Такое решение даст некоторую экономию, ведь сеть воздухопроводов уже имеется. К тому же при малых скоростях она будет иметь невысокое сопротивление, что даст возможность использовать менее мощный вентилятор.

Расчет скорости воздуха в трубопроводах можно проверить после монтажа системы. Это делают с помощью специальных измерительных приборов — анемометров. Датчик прибора вносится в воздушный поток через технологический лючок в трубе во время работы вентилятора.

Показания прибора сравнивают с расчетной скоростью и при необходимости вносят корректировки в работу системы с помощью дроссель-клапанов. Эти устройства могут перекрывать пространство канала с помощью заслонки и таким образом создавать искусственное сопротивление потоку.

http://1poclimaty.ru/youtu.be/f3eVafb7t_E

При вычислении скорости воздушного потока следует добиваться оптимального соотношения параметров скорость/размер сечения канала.

Это позволит разумно тратить средства как при монтаже и пусконаладке системы, так и при ее дальнейшей эксплуатации.

Как το измерить скорость и расход воздуха? [Подробное руководство]

В этой статье мы рассмотрим наиболее распространенные способы расчета и преобразования скорости воздуха в расход.

 

Преобразование скорости в объемный расход

Объемный расход – это объем жидкости, проходящий в единицу времени.

Технологии расходомеров, такие как датчики дифференциального давления, магнитные, тепловые, турбинные, ультразвуковые и вихревые, позволяют измерять расход как функцию скорости жидкости.

Подробную информацию и технические характеристики см. в соответствующем листе технических данных расходомера.

Вы можете рассчитать объемный расход, используя приведенное ниже уравнение:

объемный расход (Q) = скорость потока (V) × площадь поперечного сечения (A)

Где

Q — объемный Расход, м 3

V — скорость потока, м/с

A — площадь поперечного сечения, мм 2

Например, если газ имел скорость (V) 15 м/с и проходил по трубе с внутренним диаметром 20 мм, то объемный расход (Q) был бы равен 0,004712 м 9 .0026 3 /с, что равно 282,74 л/мин.

Преобразование скорости в массовый расход

Точно так же можно преобразовать объемный расход в массовый расход, если известна плотность измеряемого газа.

Где

ṁ — массовый расход в кг/с

ρ — плотность в кг/м 3

Из двух приведенных выше уравнений можно получить, что:

Массовый расход (ṁ) = V × A × ρ

Используя тот же пример, что и выше, если плотность равна 998 кг/м 3 , то объемный расход 282,74 л/мин будет эквивалентен массовому расходу 4,703 кг/с.

Профили скорости – ламинарный и турбулентный поток

Ламинарный поток описывается как частицы жидкости, следующие по плавным траекториям слоями, при этом каждый слой плавно обтекает соседние слои практически без перемешивания в гидродинамике. Жидкость продолжает течь без бокового перемешивания с малыми скоростями, а соседние слои проплывают мимо друг друга, как игральные карты.

Турбулентность, также известная как турбулентный поток , представляет собой движение жидкости, характеризующееся хаотическими изменениями давления и скорости потока в гидромеханике.

Ламинарный поток, как правило, может быть достигнут за счет использования 20-кратного внутреннего диаметра трубы, используемой прямой длины трубы в восходящем и нисходящем потоке. Например, если используется трубка с внутренним диаметром 25 мм, если вы подсоедините прямую трубку длиной 50 см до и после расходомера, вы можете ожидать ламинарного потока.

В большинстве приложений присутствует турбулентный поток. Это увеличивает шум потока, наблюдаемый расходомером.

Единицы объемного и массового расхода

Объемный расход может быть выражен в различных единицах, наиболее распространенными из которых являются м 3 /с, м 3 /мин, м 3 /ч дюйм метрические единицы и соответствующие имперские единицы. Объемный расход также обычно выражается в л/с, л/мин, л/ч.

Массовый расход обычно указывается в кг/с, кг/мин, кг/ч в метрических единицах и в фунтах/с, фунтах/мин, фунтах/ч в соответствующих имперских единицах. Массовый расход также может быть выражен в л/с, л/мин, л/ч, но с одним условием.

В связи с тем, что при измерении массового расхода необходимо учитывать плотность газа, при использовании единицы измерения л/мин для массового расхода необходимо учитывать исходные условия температуры и давления.

Существуют два общих эталонных условия для измерения массового расхода. Это:

  • Нормальный , выраженный при температуре 0, o C и давлении 1013 мбар и обозначаемый как лн/с, лн/мин, лн/ч
  • Стандарт , выраженный при температуре 20 o C и давлении 1013 мбар и обозначаемый как лс/с, лс/мин, лс/ч

Преобразование массового расхода из эталонного значения в условия окружающей среды можно получить с помощью следующей формулы:

Где,

Давление в мбар

Температура в Кельвинах

Преобразование перепада давления в скорость потока

Прежде чем перейти к разделу о том, как преобразовать перепад давления в скорость потока , важно отметить определения статического , динамического и полного давления .

Какое давление?

Постоянная физическая сила, действующая на объект или на него со стороны чего-либо (например, воздуха), находящегося в контакте с ним, известна как давление .

Что такое статическое давление?

Давление, которое вы получаете, когда жидкость не течет или когда вы движетесь вместе с жидкостью, называется статическим давлением. Во время движения воздух будет давить на вас одинаково во всех направлениях. По закону сохранения статическое давление уменьшается с увеличением скорости.

Какое общее давление?

Давление, которое оказывает жидкость при полной остановке, называется абсолютным (или полным) давлением. Когда вы сталкиваетесь с ветром и воздух сталкивается с вашим телом, на вас действует полное давление.

Что такое динамическое давление?

Динамическое давление — это давление, оказываемое жидкостью при движении. Это относится к разнице между полным и статическим давлением.

Для измерения расхода по перепаду давления необходимо преднамеренно ввести препятствие в напорную линию, чтобы обеспечить измерение повышенного перепада давления. Препятствием может быть что угодно, от отверстия до простого сужения трубки.

Используя принцип Бернулли, вы можете соотнести скорость потока с перепадом давления, используя следующую формулу:

Измерение скорости и расхода воздуха
  • ESCP-BMS1 – серия монтируемых на плате датчиков давления, предназначенных для различных областей применения, где требуется высокое разрешение и точность измерения давления газа.
  • ESRF-ESF – врезной датчик расхода газа, основанный на принципе пленочного анемометра для измерения массового расхода газа.
  • ESRF-HF – семейство погружных преобразователей расхода газа, основанных на принципе пленочного анемометра для измерения массового расхода газа.

Датчики давленияДатчики расхода газа

Как рассчитать скорость воздуха

Обновлено 22 декабря 2020 г.

Кевин Бек вам может прийти в голову вопрос, как быстро движется воздух, т. е. какова скорость ветра. Ведь именно так мы описываем скорость воздуха в бытовых терминах. Но что, если вы хотите узнать 90 203 количество 90 204 воздуха, сущность, которую вы, конечно, не можете видеть, пересекающую определенную (возможно, также невидимую) границу в данный момент времени?

Скорость воздуха в этом смысле и есть воздушный поток. Подумайте о разнице между наблюдением за тем, как быстро что-то качающееся в реке движется по течению («скорость» воды в обычном смысле), и измерением того, сколько галлонов речной воды каждую секунду проходит мимо точки, в которой вы стоите. («скорость воды», или «скорость потока», или «расход»).

Что такое “воздух” вообще?

Воздух — это жидкость, как и жидкости, такие как вода. Это означает, что он постоянно физически деформируется так, как твердые тела не деформируются из-за приложения касательных напряжений, которые представляют собой давления, которые имеют тенденцию разделять объекты, на которые они воздействуют, заставляя их молекулы фактически «скользить» друг от друга вдоль определяемые границы.

Воздух у поверхности Земли состоит в основном из газообразного азота (более трех четвертей атмосферы состоит из этого элемента) и газообразного кислорода (около 20 процентов), с меньшими количествами двуокиси углерода, метана, водяного пара и других следовые компоненты.

Зачем перемещать воздух?

Расчет расхода (скорости) естественно движущегося воздуха может представлять небольшой интерес по сравнению с простой скоростью ветра. Но когда дело доходит до искусственных машин, таких как вентиляторы, очень важно знать, сколько воздуха активно транспортируется из одного сектора в другой в единицу времени.

Вентиляторы необходимы во многих профессиональных и промышленных условиях, например, на производственных предприятиях, где химические вещества, необходимые для создания конечного продукта, токсичны для систем человека, в частности для дыхательной системы.

Скорость воздуха Определено

Количество воздуха, перемещаемого в единицу времени, представлено уравнением:

Q=AV

где ​ – площадь поперечного сечения, через которое течет исследуемый воздух, ​ 92

где r радиус цилиндра.

Расчет расхода воздуха по перепаду давления

При необходимости вы можете рассчитать скорость по давлению в этих задачах, если у вас есть достаточно информации. Перепады давления между местами являются одним из средств, с помощью которых воздух вынужден перемещаться с места на место, и чем выше давление, тем выше скорость потока воздуха.

Давление выражается в единицах силы на единицу площади, но также может быть выражено для жидкостей как плотность, умноженная на силу тяжести, умноженная на высоту (​ ρgh ​) на единицу площади, потому что единицы выходят одинаковыми.

Лабораторное оборудование

Линейные скорости воздуха подразделяются на низкие (менее 100 футов в минуту), средние (от 100 до 750) и высокие скорости воздуха (более 750). Прибор, называемый крыльчатым анемометром , полезен для средних и высоких скоростей воздуха, в то время как анемометр с термоанемометром хорош для всего диапазона скоростей, но стоит намного дороже и его сложнее обслуживать.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *