Площадь сечения круглых воздуховодов таблица, формула
Принудительная вентиляционная система предусматривает использование круглых воздуховодов. Чтобы определить оптимальное количество материала, требуемого для создания подобной системы, необходимо рассчитать ее общую площадь. При подобном расчете учитываются такие показатели воздушных масс, как:
- — скорость;
- — объем.
Также необходимо принять во внимание величину пространства, где планируется монтаж вентсистемы. Диаметр будущих воздуховодов зависит от:
- — количества жильцов;
- — площади помещения.
Площадь круглых воздуховодов таблица (формула)
Во время проектирования помещения, специалистами вычисляется площадь круглого воздуховода. Проходка каналов выполняется внутри стен.
Однако площадь воздуховодов может быть измерена только после установления необходимого показателя производительности. Для этого нужно вычислить кратность воздухообмена с использованием рекомендуемых показателей СНиП.
Учитывается и количество людей, которые длительно или постоянно присутствуют в помещении. Полученный показатель площади воздуховода позволяет грамотно подобрать конфигурацию трубы.
Процесс расчета площади сечения круглых воздуховодов — формула
Круглый тип воздуховода иногда считается не совсем оптимальным выбором. Такие вентиляционные системы существенно снижают высоту помещений, особенно после установки потолков. Если увечить сечение канальной магистрали, тогда:
- — исчезнут акустические эффекты;
- — снизится скорость движения воздушных масс;
- — уменьшится шум.
При расчете площади специалисты пользуются масштабированным планом помещения. Он считается обязательным документом, чтобы создать детальную схему будущей вентиляционной системы. Подобная схема позволяет безошибочно установить воздуховоды, обеспечивающие:
- — подачу воздушных масс в помещении;
- — забор загрязненного воздуха;
- — вывод запахов.
Наиболее важным показателем в вентиляционных системах круглого сечения считается давление. Оно должно быть сбалансировано таким образом, чтобы не допустить распространения запахов из кухонных помещений в коридоры. Существуют нормативы СНиП, либо МГСН, по которым вычисляется данный показатель. В соответствии с полученными расчетами, выбираются следующие элементы будущей вентсистемы:
- — трубы воздуховода;
- — отводы;
- — переходники;
- — разветвители;
- — дифуззоры;
- — дроссели автоматические;
- — дроссели ручные;
- — решетки.
Каждый опытный специалист старается добиться минимальной длины каналов, обеспечивая при этом качественную подачу в здание воздушных масс. Круглые воздуховоды выбирают в соответствии с сечением, которое предопределяет объемы и скорость циркуляции воздуха. Уменьшение размера вызывает увеличение скорости. А это способствует появлению дополнительного шума.
Перевод из круглого сечения в прямоугольное онлайн.
Как рассчитать сечение и диаметр воздуховодаКомментариев:
- Факторы, оказывающие влияние на размеры воздухопроводов
- Расчет габаритов воздухопровода
- Подбор габаритов под реальные условия
Для передачи приточного или вытяжного воздуха от вентиляционных установок в гражданских или производственных зданиях применяются воздухопроводы различной конфигурации, формы и размера. Зачастую их приходится прокладывать по существующим помещениям в самых неожиданных и загроможденных оборудованием местах. Для таких случаев правильно рассчитанное сечение воздуховода и его диаметр играют важнейшую роль.
Факторы, оказывающие влияние на размеры воздухопроводов
На проектируемых или вновь строящихся объектах удачно проложить трубопроводы вентиляционных систем не составляет большой проблемы – достаточно согласовать месторасположение систем относительно рабочих мест, оборудования и других инженерных сетей. В действующих промышленных зданиях это сделать гораздо сложнее в силу ограниченного пространства.
Этот и еще несколько факторов оказывают влияние на расчет диаметра воздуховода:
- Один из главных факторов – это расход приточного или вытяжного воздуха за единицу времени (м 3 /ч), который должен пропустить данный канал.
- Пропускная способность также зависит от скорости воздуха (м/с). Она не может быть слишком маленькой, тогда по расчету размер воздухопровода выйдет очень большим, что экономически нецелесообразно. Слишком высокая скорость может вызвать вибрации, повышенный уровень шума и мощности вентиляционной установки. Для разных участков приточной системы рекомендуется принимать различную скорость, ее значение лежит в пределах от 1.5 до 8 м/с.
- Имеет значение материал воздуховода. Обычно это оцинкованная сталь, но применяются и другие материалы: различные виды пластмасс, нержавеющая или черная сталь. У последней самая высокая шероховатость поверхности, сопротивление потоку будет выше, и размер канала придется принять больше. Значение диаметра следует подбирать согласно нормативной документации.
В Таблице 1 представлена нормаль размеров воздуховодов и толщина металла для их изготовления.
Таблица 1
Примечание: Таблица 1 отражает нормаль не полностью, а только самые распространенные размеры каналов.
Воздуховоды производят не только круглой, но и прямоугольной и овальной формы. Их размеры принимаются через значение эквивалентного диаметра. Также новые методы изготовления каналов позволяют использовать металл меньшей толщины, при этом повышать в них скорость без риска вызвать вибрации и шум. Это касается спирально-навивных воздухопроводов, они имеют высокую плотность и жесткость.
Вернуться к оглавлению
Расчет габаритов воздухопровода
Сначала необходимо определиться с количеством приточного или вытяжного воздуха, которое требуется доставить по каналу в помещение. Когда эта величина известна, площадь сечения (м 2) рассчитывают по формуле:
В этой формуле:
- ϑ – скорость воздуха в канале, м/с;
- L – расход воздуха, м 3 /ч;
- S – площадь поперечного сечения канала, м 2 ;
Для того чтобы связать единицы времени (секунды и часы), в расчете присутствует число 3600.
Диаметр воздуховода круглого сечения в метрах можно высчитать исходя из площади его сечения по формуле:
S = π D 2 / 4, D 2 = 4S / π, где D – величина диаметра канала, м.
Порядок расчета размера воздухопровода следующий:
- Зная расход воздуха на данном участке, определяют скорость его движения в зависимости от назначения канала. В качестве примера можно принять L = 10 000 м 3 /ч и скорость 8 м/с, так как ветка системы – магистральная.
- Вычисляют площадь сечения: 10 000 / 3600 х 8 = 0.347 м 2 , диаметр будет – 0,665 м.
- По нормали принимают ближайший из двух размеров, обычно берут тот, который больше. Рядом с 665 мм есть диаметры 630 мм и 710 мм, следует взять 710 мм.
- В обратном порядке производят расчет действительной скорости воздушной смеси в воздухопроводе для дальнейшего определения мощности вентилятора. В данном случае сечение будет: (3.14 х 0.71 2 / 4) = 0.4 м 2 , а реальная скорость – 10 000 / 3600 х 0.4 = 6.95 м/с.
- В том случае если необходимо проложить канал прямоугольной формы, его габариты подбирают по рассчитанной площади сечения, эквивалентного круглому.
Когда известны параметры воздуховодов (их длина, сечение, коэффициент трения воздуха о поверхность), можно рассчитать потери давления в системе при проектируемом расходе воздуха.
Общие потери давления (в кг/кв.м.) рассчитываются по формуле:
P = R*l + z,
где R – потери давления на трение в расчете на 1 погонный метр воздуховода, l z – потери давления на местные сопротивления (при переменном сечении).
1. Потери на трение:
В круглом воздуховоде потери давления на трение Pтр считаются так:
Pтр = (x*l/d) * (v*v*y)/2g,
где x – коэффициент сопротивления трения, l – длина воздуховода в метрах, d – диаметр воздуховода в метрах, v y g – ускорение свободного падения (9,8 м/с2).
Замечание: Если воздуховод имеет не круглое, а прямоугольное сечение, в формулу надо подставлять эквивалентный диаметр, который для воздуховода со сторонами А и В равен: dэкв = 2АВ/(А + В)
2. Потери на местные сопротивления:
Потери давления на местные сопротивления считаются по формуле:
z = Q* (v*v*y)/2g,
где Q – сумма коэффициентов местных сопротивлений на участке воздуховода, для которого производят расчет, v – скорость течения воздуха в м/с,
Метод допустимых скоростей
При расчете сети воздуховодов по методу допустимых скоростей за исходные данные принимают оптимальную скорость воздуха (см. таблицу). Затем считают нужное сечение воздуховода и потери давления в нем.
Порядок действий при аэродинамическом расчете воздуховодов по методу допустимых скоростей:
- Начертить схему воздухораспределительной системы. Для каждого участка воздуховода указать длину и количество воздуха, проходящего за 1 час.
- Расчет начинаем с самых дальних от вентилятора и самых нагруженных участков.
- Зная оптимальную скорость воздуха для данного помещения и объем воздуха, проходящего через воздуховод за 1 час, определим подходящий диаметр (или сечение) воздуховода.
- Вычисляем потери давления на трение Pтр.
- По табличным данным определяем сумму местных сопротивлений Q и рассчитываем потери давления на местные сопротивления z.
- Располагаемое давление для следующих ветвлений воздухораспределительной сети определяется как сумма потерь давления на участках, расположенных до данного ветвления.
Для каждого участка воздуховода указать длину и количество воздуха, проходящего за 1 час.В процессе расчета нужно последовательно увязать все ветви сети, приравняв сопротивление каждой ветви к сопротивлению самой нагруженной ветви. Это делают с помощью диафрагм. Их устанавливают на слабо нагруженные участки воздуховодов, повышая сопротивление.
Таблица максимальной скорости воздуха в зависимости от требований к воздуховоду
| Назначение | Основное требование | ||||
|---|---|---|---|---|---|
| Бесшумность | Мин. | ||||
| Магистральные каналы | Главные каналы | Ответвления | |||
| Приток | Вытяжка | Приток | Вытяжка | ||
| Жилые помещения | 3 | 5 | 4 | 3 | 3 |
| Гостиницы | 5 | 7.5 | 6.5 | 6 | 5 |
| Учреждения | 6 | 8 | 6.5 | 6 | 5 |
| Рестораны | 7 | 9 | 7 | 7 | 6 |
| Магазины | 8 | 9 | 7 | 7 | 6 |
Примечание: скорость воздушного потока в таблице дана в метрах в секунду.
Метод постоянной потери напора
Данный метод предполагает постоянную потерю напора на 1 погонный метр воздуховода. На основе этого определяются размеры сети воздуховодов. Метод постоянной потери напора достаточно прост и применяется на стадии технико-экономического обоснования систем вентиляции.
- В зависимости от назначения помещения по таблице допустимых скоростей воздуха выбирают скорость на магистральном участке воздуховода.
- По определенной в п.1 скорости и на основании проектного расхода воздуха находят начальную потерю напора (на 1 м длины воздуховода). Для этого служит нижеприведенная диаграмма.
- Определяют самую нагруженную ветвь, и ее длину принимают за эквивалентную длину воздухораспределительной системы. Чаще всего это расстояние до самого дальнего диффузора.
- Умножают эквивалентную длину системы на потерю напора из п.2. К полученному значению прибавляют потерю напора на диффузорах.
- Теперь по приведенной ниже диаграмме определяют диаметр начального воздуховода, идущего от вентилятора, а затем диаметры остальных участков сети по соответствующим расходам воздуха. При этом принимают постоянной начальную потерю напора.
При этом принимают постоянной начальную потерю напора.Диаграмма определения потерь напора и диаметра воздуховодов
Использование прямоугольных воздуховодов
В диаграмме потерь напора указаны диаметры круглых воздуховодов. Если вместо них используются воздуховоды прямоугольного сечения, то необходимо найти их эквивалентные диаметры с помощью приведенной ниже таблицы.
Замечания:
- Если позволяет пространство, лучше выбирать круглые или квадратные воздуховоды.
- Если места недостаточно (например, при реконструкции), выбирают прямоугольные воздуховоды. Как правило, ширина воздуховода в 2 раза больше высоты). В таблице по горизонтальной указана высота воздуховода в мм, по вертикальной – его ширина, а в ячейках таблицы содержатся эквивалентные диаметры воздуховодов в мм.
Таблица эквивалентных диаметров воздуховодов
| Размеры | 150 | 200 | 250 | 300 | 350 | 400 | 450 | 500 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 250 | 210 | 245 | 275 | |||||
| 300 | 230 | 265 | 300 | 330 | ||||
| 350 | 245 | 285 | 325 | 355 | 380 | |||
| 400 | 260 | 305 | 345 | 370 | 410 | 440 | ||
| 450 | 275 | 320 | 365 | 400 | 435 | 465 | 490 | |
| 500 | 290 | 340 | 380 | 425 | 455 | 490 | 520 | 545 |
| 550 | 300 | 350 | 400 | 440 | 475 | 515 | 545 | 575 |
| 600 | 310 | 365 | 415 | 460 | 495 | 535 | 565 | 600 |
| 650 | 320 | 380 | 430 | 475 | 515 | 555 | 590 | 625 |
| 700 | 390 | 445 | 490 | 535 | 575 | 610 | 645 | |
| 750 | 400 | 455 | 505 | 550 | 590 | 630 | 665 | |
| 800 | 415 | 470 | 520 | 565 | 610 | 650 | 685 | |
| 850 | 480 | 535 | 580 | 625 | 670 | 710 | ||
| 900 | 495 | 550 | 600 | 645 | 685 | 725 | ||
| 950 | 505 | 560 | 615 | 660 | 705 | 745 | ||
| 1000 | 520 | 575 | 625 | 675 | 720 | 760 | ||
| 1200 | 620 | 680 | 730 | 780 | 830 | |||
| 1400 | 725 | 780 | 835 | 880 | ||||
| 1600 | 830 | 885 | 940 | |||||
| 1800 | 870 | 935 | 990 |
Параметры показателей микроклимата определяются положениями ГОСТ 12.
1.2.1002-00, 30494-96, СанПин 2.2.4.548, 2.1.2.1002-00. На основании существующих государственных нормативных актов разработан Свод правил СП 60.13330.2012. Скорость воздуха в должна обеспечивать выполнение существующих норм.
Что учитывается при определении скорости движения воздуха
Для правильного выполнения расчетов проектировщики должны выполнять несколько регламентируемых условий, каждое из них имеет одинаково важное значение. Какие параметры зависят от скорости движения воздушного потока?
Уровень шума в помещении
В зависимости от конкретного использования помещений санитарные нормы устанавливают следующие показатели максимального звукового давления.
Таблица 1. Максимальные значения уровня шума.
Превышение параметров допускается только в кратковременном режиме во время пуска/остановки вентиляционной системы или дополнительного оборудования.
Уровень вибрации в помещении
Во время работы вентиляторов продуцируется вибрация. Показатели вибрации зависят от материала изготовления воздуховодов, способов и качества виброгасящих прокладок и скорости движения воздушного потока по воздуховодам.
Общие показатели вибрации не могут превышать установленные государственными организациями предельные значения.
Таблица 2. Максимальные показатели допустимой вибрации.
При расчетах подбирается оптимальная скорость воздуха, не усиливающая вибрационные процессы и связанные с ними звуковые колебания. Система вентиляции должна поддерживать в помещениях определенный микроклимат.
Значения по скорости движения потока, влажности и температуре содержатся в таблице.
Таблица 3. Параметры микроклимата.
Еще один показатель, принимаемый во внимание во время расчета скорости потока – кратность обмена воздуха в системах вентиляции. С учетом их использования санитарные нормы устанавливают следующие требования по воздухообмену.
Таблица 4. Кратность воздухообмена в различных помещениях.
| Бытовые | |
| Бытовые помещения | Кратность воздухообмена |
| Жилая комната (в квартире или в общежитии) | 3м 3 /ч на 1м 2 жилых помещений |
| Кухня квартиры или общежития | 6-8 |
| Ванная комната | 7-9 |
| Душевая | 7-9 |
| Туалет | 8-10 |
| Прачечная (бытовая) | 7 |
| Гардеробная комната | 1,5 |
| Кладовая | 1 |
| Гараж | 4-8 |
| Погреб | 4-6 |
| Промышленные | |
| Промышленные помещения и помещения большого объема | Кратность воздухообмена |
| Театр, кинозал, конференц-зал | 20-40 м 3 на человека |
| Офисное помещение | 5-7 |
| Банк | 2-4 |
| Ресторан | 8-10 |
| Бар, Кафе, пивной зал, бильярдная | 9-11 |
| Кухонное помещение в кафе, ресторане | 10-15 |
| Универсальный магазин | 1,5-3 |
| Аптека (торговый зал) | 3 |
| Гараж и авторемонтная мастерская | 6-8 |
| Туалет (общественный) | 10-12 (или 100 м 3 на один унитаз) |
| Танцевальный зал, дискотека | 8-10 |
| Комната для курения | 10 |
| Серверная | 5-10 |
| Спортивный зал | не менее 80 м 3 на 1 занимающегося и не менее 20 м 3 на 1 зрителя |
| Парикмахерская (до 5 рабочих мест) | 2 |
| Парикмахерская (более 5 рабочих мест) | 3 |
| Склад | 1-2 |
| Прачечная | 10-13 |
| Бассейн | 10-20 |
| Промышленный красильный цел | 25-40 |
| Механическая мастерская | 3-5 |
| Школьный класс | 3-8 |
Алгоритм расчетов
Скорость воздуха в воздуховоде определяется с учетом всех вышеперечисленных условий, технические данные указываются заказчиком в задании на проектирование и монтаж вентиляционных систем.
Главный критерий при расчетах скорости потока – кратность обмена. Все дальнейшие согласования делаются за счет изменения формы и сечения воздуховодов. Расход в зависимости от скорости и диаметра воздуховода можно взять из таблицы.
Таблица 5. Расход воздуха в зависимости от скорости потока и диаметра воздуховода.
Самостоятельный расчет
К примеру, в помещении объемом 20 м 3 согласно требованиям санитарных норм для эффективной вентиляции нужно обеспечить трехкратную смену воздуха. Это значит, что за один час сквозь воздуховод должно пройти не менее L = 20 м 3 ×3= 60 м 3 . Формула расчета скорости потока V= L / 3600× S, где:
V – скорость потока воздуха в м/с;
L – расход воздуха в м 3 /ч;
S – площадь сечения воздуховодов в м 2 .
Возьмем круглый воздуховод Ø 400 мм, площадь сечения равняется:
В нашем примере S = (3.14×0,4 2 м)/4=0,1256 м 2 . Соответственно, для обеспечения нужной кратности обмена воздуха (60 м 3 /ч) в круглом воздуховоде Ø 400 мм (S = 0,1256 м 3) скорость воздушного потока равняется: V= 60/(3600×0,1256) ≈ 0,13 м/с.
С помощью этой же формулы при заранее известной скорости можно рассчитать объем воздуха, перемещающийся по воздуховодам в единицу времени.
L = 3600×S (м 3)×V(м/с). Объем (расход) получается в квадратных метрах.
Как уже описывалось ранее, от скорости воздуха зависят и показатели шумности вентиляционных систем. Для минимизации негативного влияния этого явления инженеры сделали расчеты максимально допустимых скоростей воздуха для различных помещений.
По такому же алгоритму определяется скорость воздуха в воздуховоде при расчете подачи тепла, устанавливаются поля допусков для минимизации потерь на содержание зданий в зимний период времени, подбираются вентиляторы по мощности. Данные по воздушному потоку требуются и для уменьшения потерь давления, а это позволяет повышать коэффициент полезного действия вентиляционных систем и сокращает потребление электрической энергии.
Расчет выполняется по каждому отдельному участку, с учетом полученных данных подбираются параметры главных магистралей по диаметру и геометрии.
Они должны успевать пропускать откачанный воздух из всех отдельных помещений. Диаметр воздуховодов выбирается таким образом, чтобы минимизировать шумность и потери на сопротивление. Для расчетов кинематической схемы важны все три показатели вентиляционной системы: максимальный объем нагнетаемого/удаляемого воздуха, скорость передвижения воздушных масс и диаметр воздуховодов. Работы по расчету вентиляционных систем относятся к категории сложных с инженерной точки зрения, выполнять их могут только профессиональные специалисты со специальным образованием.
Для обеспечения постоянных значений скорости воздуха в каналах с различным сечением используются формулы:
После расчета за окончательные данные принимаются ближайшие значения стандартных трубопроводов. За счет этого уменьшается время монтажа оборудования и упрощается процесс его периодического обслуживания и ремонта. Еще один плюс – уменьшение сметной стоимости вентиляционной системы.
Для воздушного обогрева жилых и производственных помещений скорости регулируются с учетом температуры теплоносителя на входе и выходе, для равномерного рассеивания потока теплого воздуха продумывается схема монтажа и размеры вентиляционных решеток.
Современные системы воздушного обогрева предусматривают возможность автоматической регулировки скорости и направления потоков. Температура воздуха не может превышать +50°С на выходе, расстояние до рабочего места не менее 1,5 м. Скорость подачи воздушных масс нормируется действующими государственными стандартами и отраслевыми актами.
Во время расчетов по требованию заказчиков может учитываться возможность монтажа дополнительных ответвлений, с этой целью предусматривается запас производительности оборудования и пропускной способности каналов. Скорости потока рассчитываются таким образом, чтобы после увеличения мощности вентиляционных систем они не создавали дополнительную звуковую нагрузку на присутствующих в помещении людей.
Выбор диаметров выполняется от минимально приемлемого, чем меньше габариты – тем универсальное система вентиляции, тем дешевле обходится ее изготовление и монтаж. Системы местных отсосов рассчитываются отдельно, могут работать как в автономном режиме, так и подключаться к существующим вентиляционным системам.
Государственные нормативные документы устанавливают рекомендованные скорости движения в зависимости от расположения и назначения воздуховодов. При расчетах нужно придерживаться этих параметров.
| Тип и место установки воздуховода и решетки | Вентиляция | |
| Естественная | Механическая | |
| Воздухоприемные жалюзи | 0,5-1,0 | 2,0-4,0 |
| Каналы приточных шахт | 1,0-2,0 | 2,0-6,0 |
| Горизонтальные сборные каналы | 0,5-1,0 | 2,0-5,0 |
| Вертикальные каналы | 0,5-1,0 | 2,0-5,0 |
| Приточные решетки у пола | 0,2-0,5 | 0,2-0,5 |
| Приточные решетки у потолка | 0,5-1,0 | 1,0-3,0 |
| Вытяжные решетки | 0,5-1,0 | 1,5-3,0 |
| Вытяжные шахты | 1,0-1,5 | 3,0-6,0 |
Внутри помещений воздух не может двигаться со скоростью более 0,3 м/с, допускается кратковременное превышение параметра не более чем 30%.
Если в помещении имеется две системы, то скорость воздуха в каждой из них должна обеспечивать не менее 50% расчетного объема подачи или удаления воздуха.
Пожарные организации выдвигают свои требования по скорости перемещения воздушных масс в воздуховодах в зависимости от категории помещения и особенностей технологического процесса. Нормативы направлены на уменьшение скорости распространения дыма или огня по воздуховодам. В случае необходимости на вентиляционных системах должны устанавливаться клапаны и отсекатели. Срабатывание устройств происходит после сигнала датчика или выполняется вручную ответственным лицом. В одну систему вентиляции можно подключать только определенные группы помещений.
В холодный период времени в отапливаемых зданиях температура воздуха в результате функционирования вентиляционной системы не может понижаться ниже нормируемых. Нормируемая температура обеспечивается до начала рабочей смены. В теплый период времени эти требования не актуальны. Движение воздушных масс не должно ухудшать предусмотренные СанПин 2.
1.2.2645 нормативы. Для достижения нужных результатов во время проектирования систем изменяется диаметр воздуховодов, мощность и количество вентиляторов и скорости потока.
Принимаемые расчетные данные по параметрам движения в воздуховодах должны обеспечивать:
- Выполнение параметров микроклимата в помещениях, поддержку качества воздуха в регламентируемых пределах. При этом принимаются меры по снижению непродуктивных тепловых потерь. Данные берутся как из существующих нормативных документов, так и из технического задания заказчиков.
- Скорость движения воздушных масс в рабочих зонах не должна вызывать сквозняки, обеспечивать приемлемую комфортность пребывания в помещении. Механическая вентиляция предусматривается только в тех случаях, когда добиться желаемых результатов за счет естественной невозможно. Кроме этого, механическая вентиляция обязательно монтируется в цехах с вредными условиями труда.
Во время расчетов показателей движения воздуха в системах с естественной вентиляцией берется среднегодовое значение разности плотности внутреннего и наружного воздуха.
Минимальные фактические данные по производительности должны обеспечивать допустимые нормативные значения кратности обмена воздуха.
Расчет трубы, прямоугольника, эллипса, часто задаваемые вопросы – Lambda Geeks
СодержаниеОпределение гидравлического диаметра
Круг, поскольку это самая простая форма, самая простая форма расчетов возникает при работе с круглыми поперечными сечениями. Когда жидкость течет по некруглому воздуховоду, мы преобразуем поперечное сечение в круглое для удобства расчетов. Этот вновь полученный диаметр круглого поперечного сечения называется гидравлическим диаметром. Обозначается как D ч . Следовательно, мы можем получить те же результаты для некруглого воздуховода, что и для круглого воздуховода, используя концепцию гидравлического диаметра.
Уравнение гидравлического диаметра
Гидравлический диаметр можно найти по формуле, приведенной ниже:
Dh = 4A/P
Где
D h гидравлический диаметр
A площадь некруглого поперечного сечения
P смоченный периметр некруглого поперечного сечения
Гидравлический диаметр является функцией гидравлического радиуса R h , которое можно найти, разделив площадь поперечного сечения A на смоченный периметр, P. радиус (т.е. D = 2R). Эта разница возникает только при преобразовании некруглых сечений в круглые.
Примечание. При расчете гидравлического диаметра выполняется закон сохранения количества движения. Кроме того, гидравлический диаметр отличается от нормального диаметра. Д h одинаково только для круглых каналов.
Простое представление гидравлического диаметра.Гидравлический диаметр и число Рейнольдса. Гидравлический диаметр используется в формуле для расчета числа Рейнольдса.
Число Рейнольдса – это отношение сил инерции к силам вязкости. Это безразмерное число, названное в честь ирландского ученого Осборна Рейнольдса, популяризировавшего это понятие в 1883 г.
Этот номер показывает влияние вязкости на регулирование скорости потока жидкости. Линейный профиль вязкости развивается при ламинарном течении. При ламинарном течении жидкость течет так, как будто она течет параллельными слоями. Эти слои не пересекаются друг с другом и перемещаются без каких-либо разрывов между ними.
Этот тип течения обычно возникает при малых скоростях. При малых скоростях смешивания двух слоев не происходит и жидкость течет слоями, наложенными друг на друга.
Ламинарный поток помогает нам измерять поток высоковязких жидкостей, поскольку этот тип потока дает линейную зависимость между расходом и падением давления. Благоприятными условиями для ламинарного течения являются высокая вязкость и низкая скорость. При более высоких скоростях частицы жидкости начинают вести себя по-другому, что приводит к перемешиванию слоев жидкости. Такое перемешивание приводит к возникновению турбулентности, отсюда и название турбулентного течения. Турбулентный поток желателен, когда требуется надлежащее перемешивание жидкости. Одним из таких примеров является смешивание топлива с окислителем в ракетных двигателях. Турбулентность способствует тщательному перемешиванию жидкости.
Номер Рейнольда можно рассчитать из уравнения, приведенного ниже
, где
RE- номер Рейнольда
U- средняя скорость скорости (в M /S)
ν- кинематическая вязкость (в M 2 /с)
.
Dh – гидравлический диаметр (в м)
В круглой трубе,
Ламинарное течение, Re < 2000
Переходное течение, 2000 < Re <4000
Турбулентное течение, Re > 4000
Для плоской пластины,
Ламинарный поток, Re < 5 00 000
Турбулентный поток, Re > 5 00 000
Гидравлический диаметр круглой трубы | гидравлический диаметр цилиндра
Трубы круглого сечения чаще всего используются для транспортировки жидкости/газа из одного места в другое (даже на большие расстояния). Водопроводы — это реальный пример круглых воздуховодов, которые используются для транспортировки жидкости. Эти трубы могут прокладываться на большие расстояния, например, от станций фильтрации воды до домов, а также на короткие расстояния, например, от резервуара с грунтовыми водами до резервуара с водой на террасе. Гидравлический диаметр круглой трубы определяется выражением
DH = 4πr 2 /2πr = 2R
, где,
R – радиус круговой сечения.
Прямоугольные воздуховоды используются, когда расстояние является проблемой.
Кроме того, прямоугольные воздуховоды просты в изготовлении и снижают потери давления. В кондиционерах используются прямоугольные воздуховоды, чтобы избежать потерь давления. Гидравлический диаметр прямоугольного воздуховода равен
DH = 4AB/ 2 (A+B) = 2AB/ A+B
Где,
A и B – длина больших и более коротких сторон.
Для квадратного сечения:
a = b
Dh = 2a 2 /2a = a
Где
a – длина каждой стороны квадрата.
Гидравлический диаметр кольцевого пространства
Иногда для увеличения/уменьшения скорости теплопередачи через кольцевую трубу пропускают две жидкости так, что одна жидкость вытекает вне другой. На скорость теплообмена влияет действие двух жидкостей. Гидравлический диаметр кольцевого пространства определяется как-
Где D и d диаметры внешней и внутренней окружности соответственно.
– гидравлический диаметр каждой стороны треугольника
1,90.
Гидравлический диаметр эллипса
DH = 4 WH (64-16E 2 )/ W+H (64-3E 4 )
Где, e= Ш-В / Ш+В
Гидравлический диаметр пластинчатого теплообменника | гидравлический диаметр кожухотрубного теплообменника
Теплообменники представляют собой тепловые устройства, используемые для передачи тепла от одной жидкости к другой с целью снижения/повышения температуры жидкости по желанию. Существует много типов теплообменников, из которых наиболее часто используются пластинчатые и кожухотрубные теплообменники. Жидкости могут проходить через теплообменник двумя способами. В первом типе как горячие, так и холодные жидкости впрыскиваются в одном направлении, поэтому он называется теплообменником с параллельным потоком. Во втором типе жидкости проходят через трубу в противоположных направлениях, поэтому он называется теплообменником с противотоком.
На основании этого спроектированы испаритель и конденсатор.
В испарителе температура горячей жидкости остается неизменной, а холодная жидкость нагревается. В конденсаторе температура холодной жидкости остается неизменной, а температура более горячей жидкости снижается.
Скорость передачи в теплообменнике определяется следующим соотношением:
Для горячей жидкости: Q ч = m ч C ph (T hi – T ho ) Для холодной жидкости
Q с = м c C pc (T co – T ci )
Путем сохранения энергии,
Тепло, отдаваемое горячей жидкостью = тепло, полученное холодной жидкостью.
=> Q h = Q c
Где
Q h обозначает тепло, отдаваемое горячей жидкостью
Q c обозначает теплоту, полученную холодной жидкостью
T hi – температура на входе
T ho температура горячей жидкости на выходе
T ci – температура холодной жидкости на входе
T co – температура холодной жидкости на выходе
м ч – масса горячей жидкости (в кг) кг)
C ph – удельная теплоемкость горячей жидкости (в Дж/К-кг)
C шт.
– удельная теплоемкость холодной жидкости (в Дж/К-кг)
В пластинчатых теплообменниках тепло разрезает секцию и разделяет горячую и холодную жидкости. Этот тип теплообменника используется во многих промышленных приложениях. Они используются в тепловых насосах, системах охлаждения масла, системе охлаждения двигателя, системах хранения тепла и т. д.
Теплообменник пластины имеет прямоугольный/квадратный поперечный сечение, поэтому гидравлический диаметр определяется по
DH = 2AB/A+B
, где,
A и B- длины более короткой стороны и более длинной стороны соответственно.
Изображение предоставлено: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Plate_frame_1.svg
В кожухотрубном теплообменнике трубы установлены в цилиндрической оболочке. По этим трубкам проходят как горячие, так и холодные жидкости таким образом, что одна жидкость течет вне другой жидкости. За счет этого происходит передача тепла от одной жидкости к другой.
Теплообменник кожухового типа широко используется в промышленности, в основном в химических процессах и применениях, где требуется высокое давление.
Теплообменник с оболочкой имеет кольцевой поперечный сечение, следовательно, гидравлический диаметр определяется с помощью
D H = D-D
Оболочка и теплообменник
Изображение: диаметр теплообменника с прямой трубкой 2-пасс
Диаметр VS Гидраул.
Эквивалентный диаметр и гидравлический диаметр различаются по значениям. Диаметр круглого воздуховода, который дает такую же потерю давления, что и прямоугольный воздуховод при равном расходе, называется эквивалентным диаметром. Несмотря на то, что круглые воздуховоды имеют наименьшую площадь поверхности для данной потери давления, они не подходят для изготовления. Прямоугольные воздуховоды просты в изготовлении, поэтому они используются в практических случаях. Когда скорость потока и падение давления известны, то для проектирования прямоугольного воздуховода мы используем диаграмму трения, чтобы найти эквивалентный диаметр, а затем требуемые размеры, фиксируя определенные параметры, такие как соотношение сторон или длина любой стороны.
Отношение длины более короткой стороны к более длинной стороне называется соотношением сторон.
AR = a/b
Эквивалентный диаметр можно найти с помощью уравнения эквивалентного диаметра Хюбшера. Это показано ниже:
De = 1,30 (ab) 0,625 / (a+b) 0,25
Где
a и b — длина короткой и длинной сторон соответственно.
Недавние исследования пришли к выводу, что эквивалентный диаметр, полученный из эмпирических соотношений, не является надежным при расчете потерь давления в трубах. Следовательно, мы используем гидравлический диаметр во всех случаях.
В чем разница между гидравлическим диаметром, эквивалентным диаметром и характерной длиной в гидромеханике и теплообмене?
Гидравлический диаметр, как обсуждалось ранее, представляет собой вновь полученный диаметр некруглого воздуховода, при котором характеристики потока остаются прежними.
Гидравлический диаметр используется для расчета числа Рейнольдса, которое помогает нам понять, является ли течение ламинарным, переходным или турбулентным.
Диаметр круглого воздуховода, который дает такую же потерю давления, что и прямоугольный воздуховод при равном расходе, называется эквивалентным диаметром. 93)
D — гидравлический диаметр трубы (в м)
l — длина трубы (в м)
v — средняя скорость потока (в м/с) Характеристическая длина — это объем системы, деленный на ее поверхность площадь.
В некоторых случаях может быть равен гидравлическому диаметру.
Математически,
L C = V Surface /A Surface
для квадратного протока-
L C = A
для прямоугольного протока-
LC = 2AB /A+B
9008
.0012
В теплопередаче характеристическая длина используется для расчета числа Нуссельта. Отношение конвективной теплопередачи к кондуктивной теплопередаче называется числом Нуссельта.
Он показывает, какой вид теплообмена преобладает.
NUSSELT Номер, NU дается по
N U = H L C / K
, где
H является конвентивным теплоемкостью
L. Число Нуссельта, равное 1, представляет собой передачу тепла за счет чистой теплопроводности, по мере увеличения числа Нуссельта передача тепла за счет конвекции продолжает увеличиваться. При значении числа Нуссельта, приближающемся к 100-1000, преобладает конвективный теплообмен. Значение числа Нуссельта не может быть меньше 1, оно может быть больше 1 или равно 1. Значение числа Нуссельта всегда постоянно для полностью развитого ламинарного течения. Для сложной формы вычисляются локальные числа Нуссельта для поверхности, а затем вычисляется среднее число Нуссельта с использованием этих локальных чисел Нуссельта. Среднее число Нуссельта используется для получения дальнейших выводов.
В чем разница между гидравлическим радиусом и гидравлической глубиной/гидравлической средней глубиной?
Существует заблуждение, что гидравлический радиус и гидравлическая глубина одинаковы.
Оба они имеют разные значения и имеют индивидуальное значение при измерении свойств жидкости. Концепция гидравлического радиуса и гидравлической глубины подробно обсуждается ниже.
Отношение площади поперечного сечения потока к смачиваемому периметру называется гидравлическим радиусом.
R h = A/P
Отношение площади поперечного сечения потока к свободной поверхности воды или ширине верхней поверхности называется гидравлической глубиной.
H d = A/T
где
A – площадь поперечного сечения потока
T – ширина до верхней поверхности или свободной поверхности.
Математически средняя гидравлическая глубина и гидравлический радиус совпадают.
Каково физическое значение гидравлического диаметра в науках о жидкости и тепле?
На практике число Рейнольдса используется для проверки поведения или характера потока жидкости. Это, в свою очередь, помогает нам найти число Нуссельта, которое затем используется для определения скорости теплопередачи из закрытого канала.
Следовательно, число Рейнольдса является очень важным безразмерным числом, которое играет жизненно важную роль как в науках о жидкости, так и в тепловых науках. Но чтобы найти число Рейнольдса, сначала нам нужно найти гидравлический диаметр замкнутого канала. Для некруглых поперечных сечений гидравлический диаметр обеспечивает такое значение диаметра, при котором его характеристики потока эквивалентны характеристикам круглого поперечного сечения.
Отношение конвективной теплопередачи к кондуктивной теплопередаче называется числом Нуссельта.
Nusselt Число определяется по следующим соотношению-
для ламинарного потока: NU = 0,332 RE 0,5 PR 0,33
для турбулентного потока: NU = 0,039 RE 0,8 PR 0,33
11118 8 PR 0,33
8 8 PR 0,33
111188
8. Число Рейнольдса
Pr обозначает число Прандтля
Отношение коэффициента диффузии импульса к коэффициенту температуропроводности называется числом Прандтля.
Он назван в честь немецкого ученого Людвига Прандтля. Это безразмерное число помогает нам в расчетах, связанных с принудительной и естественной конвекцией тепла. Его значение состоит в том, что он помогает нам изучить связь между переносом импульса и способностью переноса тепла жидкостью.
Число Прандтля рассчитывается по формуле, приведенной ниже:
P r = µ C p/k
Где
Pr – число Прандтля
µ – динамическая вязкость 9001 это число Нуссельта можно найти и из соотношения: Nu = hLc/k, когда известны значения конвективного и кондуктивного теплосопротивлений.
Проще говоря, гидравлический диаметр является основой для определения поведения потока и скорости теплопередачи от жидкости, которая течет в закрытом трубопроводе. При этом он также упрощает расчеты путем преобразования некруглого канала в круглый.
Расчет, чсы, диаметр, гидравлический, продолговатый, канальный, аэродинамический, проточный, аналог
| Гидравлический диаметр |
Формулы, установленные для расчета потери давления:
устанавливается для воздуховодов круглого сечения.
Это лучшая форма
адаптированный, так как дает наибольшее сечение по заданному периметру.
На практике, например, по причинам обструкции или эстетики, встречаются и другие формы сетей, используемые, в частности, для передачи воздух, обработанный в установках распределения кондиционирования воздуха.
Для этого приходится прибегать к понятию гидравлического диаметра, соответствующего
к эквивалентному диаметру или действительно используются в случае круглого
проводник.
Чези около 1820 г. установил теоретическое соотношение для протоков неуказанная форма:
с:
- D = Диаметр гидравлический
- S = часть воздуховода
- P = Периметр воздуховода
| Прямоугольные воздуховоды |
На основе формулы Чези гидравлический диаметр для воздуховод прямоугольного сечения рассчитывается с помощью следующего выражения:
С:
- а = Ширина воздуховода
- b = высота воздуховода
Если при турбулентном течении средняя скорость практически однородна
в любой точке сечения трубопровода, при ламинарном течении, т.