Методика аэродинамического расчета воздуховодов – Мир Климата и Холода
Домой Архив журнала 2008 Методика аэродинамического расчета воздуховодов
Этим материалом редакция журнала “МИР КЛИМАТА” продолжает публикацию глав из книги “Системы вентиляции и кондиционирования. Рекомендации по проектированию для произ-
водственных и общественных зданий”. Автор Краснов Ю.С.
Аэродинамический расчет воздуховодов начинают с вычерчивания аксонометрической схемы (М 1: 100), проставления номеров участков, их нагрузок L (м3/ч) и длин I (м). Определяют направление аэродинамического расчета – от наиболее удаленного и нагруженного участка до вентилятора. При сомнениях при определении направления рассчитывают все возможные варианты.
Расчет начинают с удаленного участка: определяют диаметр D (м) круглого или площадь F (м2) поперечного сечения прямоугольного воздуховода:
Рекомендуемую скорость принимают следующей:
| в начале системы | вблизи вентилятора | |
| Административные здания | 4…5 м/с | 8…12 м/с |
| Производственные здания | 5…6 м/с | 10/…16 м/с |
Скорость растет по мере приближения к вентилятору.
По приложению Н из [30] принимают ближайшие стандартные значения: DCT или (а х b)ст (м).
| Рис. 1. Аксонометрическая схема воздуховода |
Фактическая скорость (м/с):
Гидравлический радиус прямоугольных воздуховодов (м):
| Критерий Рейнольдса: Re=64100×Dст× υфакт (для прямоугольных воздуховодов Dст=DL). Коэффициент гидравлического трения: λ=0,3164⁄Re-0,25 при Re≤60000, λ=0,1266⁄Re-0,167 при Re>60000. Потери давления на расчетном участке (Па): |
где
– сумма коэффициентов местных сопротивлений на участке воздуховодов.
Местные сопротивления на границе двух участков (тройники, крестовины) относят к участку с меньшим расходом.
Коэффициенты местных сопротивлений даны в приложениях.
Схема приточной системы вентиляции, обслуживающей 3-этажное административное здание
Пример расчета
Исходные данные:
| № участков | подача L, м3/ч | длина L, м | υрек, м/с | сечение а × b, м | υф, м/с | Dl,м | Re | λ | Kmc | потери на участке Δр, па |
| решетка рр на выходе | 0,2 × 0,4 | 3,1 | — | — | — | 1,8 | 10,4 | |||
| 1 | 4,2 | 4 | 0,2 × 0,25 | 4,0 | 0,222 | 56900 | 0,0205 | 0,48 | 8,4 | |
| 2 | 1030 | 3,0 | 5 | 0,25× 0,25 | 4,6 | 0,25 | 73700 | 0,0195 | 0,4 | 8,1 |
| 3 | 2130 | 2,7 | 6 | 0,4 × 0,25 | 5,92 | 0,308 | 116900 | 0,0180 | 0,48 | 13,4 |
| 4 | 3480 | 14,8 | 7 | 0,4 × 0,4 | 6,04 | 0,40 | 154900 | 0,0172 | 1,44 | 45,5 |
| 5 | 6830 | 1,2 | 8 | 0,5 × 0,5 | 7,6 | 0,50 | 234000 | 0,0159 | 0,2 | 8,3 |
| 6 | 10420 | 6,4 | 10 | 0,6 × 0,5 | 9,65 | 0,545 | 337000 | 0,0151 | 0,64 | 45,7 |
| 6а | 10420 | 0,8 | ю. | Ø0,64 | 8,99 | 0,64 | 369000 | 0,0149 | 0 | 0,9 |
| 7 | 10420 | 3,2 | 5 | 0,53 × 1,06 | 5,15 | 0,707 | 234000 | 0,0312 ×n | 2,5 | 44,2 |
| Суммарные потери: 185 | ||||||||||
| Таблица 1. Аэродинамический расчет | ||||||||||
| Примечание. Для кирпичных каналов с абсолютной шероховатостью 4 мм и υф = 6,15 м/с, поправочный коэффициент n = 1,94 ([32], табл. 22.12.) |
Воздуховоды изготовлены из оцинкованной тонколистовой стали, толщина и размер которой соответствуют прил. Н из [30]. Материал воздухозаборной шахты – кирпич. В качестве воздухораспределителей применены решетки регулируемые типа РР с возможными сечениями: 100 х 200; 200 х 200; 400 х 200 и 600 х 200 мм, коэффициентом затенения 0,8 и максимальной скоростью воздуха на выходе до 3 м/с.
Сопротивление приемного утепленного клапана с полностью открытыми лопастями 10 Па. Гидравлическое сопротивление калориферной установки 100 Па (по отдельному расчету). Сопротивление фильтра G-4 250 Па. Гидравлическое сопротивление глушителя 36 Па (по акустическому расчету). Исходя из архитектурных требований проектируют воздуховоды прямоугольного сечения.
Сечения кирпичных каналов принимают по табл. 22.7 [32].
Коэффициенты местных сопротивлений
Участок 1. Решетка РР на выходе сечением 200×400 мм (рассчитывают отдельно):
Динамическое давление:
| KMC решетки (прил. 25.1) = 1,8. Падение давления в решетке: Δр – рД × KMC = 5,8 × 1,8 = 10,4 Па. Расчетное давление вентилятора р: Δрвент = 1,1 (Δраэрод + Δрклап + Δрфильтр + Δркал + Δрглуш)= 1,1 (185 + 10 + 250 + 100 + 36) = 639 Па. Подача вентилятора: Lвент= 1,1 х Lсист = 1,1 х 10420 = 11460 м3/ч. Выбран радиальный вентилятор ВЦ4-75 № 6,3, исполнение 1: L = 11500 м3/ч; Δрвен = 640 Па (вентагрегат Е6.3.090- 2а), диаметр ротора 0,9 х Dпом., частота вращения 1435 мин-1, электродвигатель 4А10054; N = 3 кВт установлен на одной оси с вентилятором. Масса агрегата 176 кг. Проверка мощности электродвигателя вентилятора (кВт): |
По аэродинамической характеристике вентилятора nвент = 0,75.
| № участков | Вид местного сопротивления | Эскиз | Угол α, град. | Отношение | Обоснование | КМС | ||
| F0/F1 | L0/Lст | fпрох/fств | ||||||
| 1 | Диффузор | 20 | 0,62 | | Табл. |  25.10,09 | | ||
| Отвод | 90 | | — | Табл. 25.11 | 0,19 | | |||
| Тройник-проход | | 0,3 | 0,8 | Прил. 25.8 | 0,2 | | |||
| ∑ = | 0,48 | |||||||
| 2 | Тройник-проход | | 0,48 | 0,63 | Прил. 25.8 | 0,4 | | ||
| 3 | Тройник-ответвление | | 0,63 | 0,61 | Прил. 25.9 | 0,48 | | ||
| 4 | 2 отвода | 250 × 400 | 90 | | — | Прил. 25.11 | | | |
| Отвод | 400 × 250 | 90 | | — | Прил. 25.11 | 0,22 | | ||
| Тройник-проход | | 0,49 | 0,64 | Табл. |  25.80,4 | | |||
| ∑ = | 1,44 | |||||||
| 5 | Тройник-проход | | 0,34 | 0,83 | Прил. 25.8 | 0,2 | | ||
| 6 | Диффузор после вентилятора | h=0,6 | 1,53 | | Прил. 25.13 | 0,14 | | ||
| Отвод | 600 × 500 | 90 | | — | Прил. 25.11 | 0,5 | | ||
| ∑= | 0,64 | |||||||
| 6а | Конфузор перед вентилятором | Dг=0,42 м | Табл. 25.12 | 0 | ||||
| 7 | Колено | 90 | | — | Табл. 25.1 | 1,2 | | ||
| Решетка жалюзийная | Табл. 25.1 | 1,3 | ||||||
| ∑ = | 1,44 | |||||||
| Таблица 2. Определение местных сопротивлений | ||||||||
Краснов Ю.С.,
“Системы вентиляции и кондиционирования. Рекомендации по проектированию для производственных и общественных зданий”, глава 15. “Термокул”
Предыдущая статьяНовая климатическая техника от BALLU
Следующая статья«Движок» вашего сайта. Выбор CMS
Решение года
Наши партнёры
ГДЕ КУПИТЬ КОНДИЦИОНЕР
Фотоконкурс
1 из 24
«Монтажникам респект!» Присылайте ваши фото по адресу: inform@apic.ruВидео
- Что такое СТАНДАРТНЫЙ монтаж КОНДИЦИОНЕРА
- Демонтаж кондиционера
- ТОП 3 ОШИБОК при ПАЙКЕ медной трубы
- Как управлять кондиционером в режиме охлаждения
- Как управлять кондиционером в режиме обогрев
- Как проверить пусковую ёмкость однофазного компрессора
- Состав зимнего комплекта для кондиционера
- Как подключить и проверить подключение однофазного компрессора
- КРОНШТЕЙНЫ для кондиционеров как выбрать, на что обратить внимание
Популярные разделы
Программы расчета онлайн
Важное про насосы
Важное про тепловые завесы
Чистка и дезинфекция СКВ
Проект года
Вентиляционные установки KLS: новые возможности в условиях санкций
С началом специальной военной операции и последующего ужесточения санкций, приведшего к ограничениям на поставку современного вентиляционного оборудования и компонентов, отрасль столкнулась с серьезным вызовом в части замещения или поиска энергоэффективных решений.
Помимо этого, в связи с отказом части иностранных производителей поставлять готовые изделия, в…
Узнать больше
- АПИК информирует
- АПИК-ТЕСТ
- Бизнес-интервью
- Вестник УКЦ АПИК
- Вне офиса
- Выставка «МИР КЛИМАТА»
- Инженерные системы загородного дома
- История бренда
- История в лицах
- Картинки с выставки
- Кондиционирование ЦОД
- Легенды климатического бизнеса
- Маркетинг
- Международное сотрудничество
- Мировые новости
- На заметку
- Новинки выставки «МИР КЛИМАТА»
- Новинки сезона
- Новости НОСТРОЙ
- Новости производителей
- Новости, события
- Обзоры, исследования рынка
- Обмен опытом
- Обучение, трудоустройство
- Подводим итоги
- Проект года
- Проекты, объекты, решения
- Разное
- Регионы
- Сертификация, гарантия
- Событие года
- Советы по рекламе
- Советы юриста
- СРОчные консультации
- Статьи участников Климатического рынка
- Страницы истории
- Экспертное мнение
- Юбилеи, события, даты
- ЮНИДО в России
Пример расчета сопротивления системы вентиляции.
Расчет сопротивления воздуховода калькулятор. Расчет давления в воздуховодах. Расчет стоимости эксплуатацииГлавная > Ремонт и отделка > Пример расчета сопротивления системы вентиляции. Расчет сопротивления воздуховода калькулятор. Расчет давления в воздуховодах. Расчет стоимости эксплуатации
Сердцем любой вентиляционной системы с механическим побуждением воздушного потока является вентилятор, который создает этот поток в воздуховодах. Мощность вентилятора напрямую зависит от напора, который необходимо создать на выходе из него, а для того, чтобы определить величину этого давления, требуется произвести расчет сопротивления всей системы каналов.
Для расчета потерь давления нужна схема и размеры воздуховода и дополнительного оборудования.
Исходные данные для вычислений
Когда известна схема вентиляционной системы, размеры всех воздухопроводов подобраны и определено дополнительное оборудование, схему изображают во фронтальной изометрической проекции, то есть аксонометрии.
Если ее выполнить в соответствии с действующими стандартами, то на чертежах (или эскизах) будет видна вся информация, необходимая для расчета.
- С помощью поэтажных планировок можно определить длины горизонтальных участков воздухопроводов. Если же на аксонометрической схеме проставлены отметки высот, на которых проходят каналы, то протяженность горизонтальных участков тоже станет известна. В противном случае потребуются разрезы здания с проложенными трассами воздухопроводов. И в крайнем случае, когда информации недостаточно, эти длины придется определять с помощью замеров по месту прокладки.
- На схеме должно быть изображено с помощью условных обозначений все дополнительное оборудование, установленное в каналах. Это могут быть диафрагмы, заслонки с электроприводом, противопожарные клапаны, а также устройства для раздачи или вытяжки воздуха (решетки, панели, зонты, диффузоры). Каждая единица этого оборудования создает сопротивление на пути воздушного потока, которое необходимо учитывать при расчете.
- В соответствии с нормативами на схеме возле условных изображений воздуховодов должны быть проставлены расходы воздуха и размеры каналов. Это определяющие параметры для вычислений.
- Все фасонные и разветвляющие элементы тоже должны быть отражены на схеме.
Если такой схемы на бумаге или в электронном виде не существует, то придется ее начертить хотя бы в черновом варианте, при вычислениях без нее не обойтись.
Вернуться к оглавлению
С чего начинать?
Диаграмма потери напора на каждый метр воздуховода.
Очень часто приходится сталкиваться с достаточно простыми схемами вентиляции, в которых присутствует воздухопровод одного диаметра и нет никакого дополнительного оборудования. Такие схемы просчитываются достаточно просто, но что делать, если схема сложная с множеством ответвлений? Согласно методике просчета потерь давления в воздуховодах, которая изложена во многих справочных изданиях, нужно определить самую длинную ветвь системы либо ветку с наибольшим сопротивлением.
Выяснить таковую по сопротивлению на глаз удается редко, поэтому принято вести расчет по самой протяженной ветви. После этого пользуясь величинами расходов воздуха, проставленных на схеме, всю ветку делят на участки по этому признаку. Как правило, расходы меняются после разветвлений (тройников) и при делении лучше всего ориентироваться на них. Бывают и другие варианты, например, приточные или вытяжные решетки, встроенные прямо в магистральный воздуховод. Если на схеме это не показано, а такая решетка имеется, потребуется расход после нее высчитать. Участки нумеруют начиная от самого удаленного от вентилятора.
Вернуться к оглавлению
Порядок вычислений
Общая формула расчета потерь давления в воздуховодах для всей вентиляционной системы выглядит следующим образом:
H B = ∑(Rl + Z), где:
- H B — потери давления во всей системе воздуховодов, кгс/м²;
- R — сопротивление трению 1 м воздухопровода эквивалентного сечения, кгс/м²;
- l — протяженность участка, м;
- Z — величина давления, теряемого воздушным потоком в местных сопротивлениях (фасонных элементах и дополнительном оборудовании).
Примечание: значение площади поперечного сечения воздуховода, участвующее в расчете, принимается изначально как для круглой формы канала. Сопротивление трению для каналов прямоугольной формы определяется по площади сечения, эквивалентному круглому.
Расчет начинают от самого отдаленного участка №1, затем переходят ко второму участку и так далее. Результаты вычислений по каждому участку складываются, о чем и говорит математический знак суммирования в расчетной формуле. Параметр R зависит от диаметра канала (d) и динамического давления в нем (Р д), а последнее, в свою очередь, зависит от скорости движения воздушного потока. Коэффициент абсолютной шероховатости стенок (λ) традиционно принимается как для воздухопровода из оцинкованной стали и составляет 0,1 мм:
R = (λ / d) Р д.
Пользоваться этой формулой в процессе расчета потерь давления не имеет смысла, так как значения R для различных скоростей воздуха и диаметров уже просчитаны и являются справочными величинами (Р.
В. Щекин, И.Г. Староверов — справочники). Поэтому просто необходимо найти эти значения в соответствии с конкретными условиями перемещения воздушных масс и подставить их в формулу. Еще один показатель, динамическое давление Р д, который связан с параметром R и участвует в дальнейшем подсчете местных сопротивлений, тоже величина справочная. Учитывая эту связь между двумя параметрами, в справочных таблицах они приводятся совместно.
Значение Z потерь давления в местных сопротивлениях рассчитывают по формуле:
Z = ∑ξ Р д.
Знак суммирования обозначает, что нужно сложить результаты расчета по каждому из местных сопротивлений на заданном участке. Кроме уже известных параметров, в формуле присутствует коэффициент ξ. Его величина безразмерна и зависит от вида местного сопротивления. Значения параметра для многих элементов вентиляционных систем посчитаны либо определены опытным путем, поэтому находятся в справочной литературе. Коэффициенты местного сопротивления вентиляционного оборудования зачастую указывают сами производители, определив их значения опытным путем на производстве или в лаборатории.
Вычислив длину участка №1, количество и вид местных сопротивлений, следует правильно определить все параметры и подставить их в расчетные формулы. Получив результат, переходить ко второму участку и далее, до самого вентилятора. При этом не следует забывать о том участке воздухопровода, который расположен уже за вентиляционной установкой, ведь напора вентилятора должно хватить и на преодоление его сопротивления.
Закончив расчеты по самой протяженной ветви, производят такие же по соседней ветке, потом по следующей и так до самого конца. Обычно эти все ветви имеют много общих участков, поэтому вычисления пойдут быстрее. Целью определения потерь давления на всех ветвях есть их общая увязка, ведь вентилятор должен распределить свой расход равномерно по всей системе. То есть в идеале потери давления в одной ветви должны отличаться от другой не более чем на 10%. Простыми словами, это значит, что самое ближнее к вентилятору ответвление должно иметь самое высокое сопротивление, а дальнее — самое низкое.
Если это не так, рекомендуется вернуться к пересчету диаметров воздуховодов и скоростей движения воздуха в них.
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 – длина воздуховода в метрах, z – потери давления на местные сопротивления (при переменном сечении).
1. Потери на трение:
В круглом воздуховоде потери давления на трение P тр 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 – скорость течения воздуха в м/с, y – плотность воздуха в кг/куб.м., 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, y – плотность воздуха в кг/куб.м., g – ускорение свободного падения (9,8 м/с2). Значения Q содержатся в табличном виде.
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 P тр.
- 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.
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. потери напора | ||||
Магистральные каналы | Главные каналы | Ответвления | |||
Приток | Вытяжка | Приток | Вытяжка | ||
Жилые помещения | |||||
Гостиницы | |||||
Учреждения | |||||
Рестораны | |||||
Магазины | |||||
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.
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.
Примечания:
- 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
где R – потери давления на трение в расчете на 1 погонный метр воздуховода, l – длина воздуховода в метрах, z – потери давления на местные сопротивления (при переменном сечении).
1. Потери на трение:
Pтр = (x*l/d) * (v*v*y)/2g,
z = Q* (v*v*y)/2g,
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.
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 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.
Примечания:
Если места недостаточно (например, при реконструкции), выбирают прямоугольные воздуховоды . Как правило, ширина воздуховода в 2 раза больше высоты).
Этим материалом редакция журнала „Мир Климата“ продолжает публикацию глав из книги „Системы вентиляции и кондиционирования.
Рекомендации по проектированию для произ-
водственных и общественных зданий“. Автор Краснов Ю.С.
Аэродинамический расчет воздуховодов начинают с вычерчивания аксонометрической схемы (М 1: 100), проставления номеров участков, их нагрузок L (м 3 /ч) и длин I (м). Определяют направление аэродинамического расчета – от наиболее удаленного и нагруженного участка до вентилятора. При сомнениях при определении направления рассчитывают все возможные варианты.
Расчет начинают с удаленного участка: определяют диаметр D (м) круглого или площадь F (м 2) поперечного сечения прямоугольного воздуховода:
Скорость растет по мере приближения к вентилятору.
По приложению Н из принимают ближайшие стандартные значения: D CT или (а х b) ст (м).
Гидравлический радиус прямоугольных воздуховодов (м):
где – сумма коэффициентов местных сопротивлений на участке воздуховодов.
Местные сопротивления на границе двух участков (тройники, крестовины) относят к участку с меньшим расходом.
Коэффициенты местных сопротивлений даны в приложениях.
Схема приточной системы вентиляции, обслуживающей 3-этажное административное здание
Пример расчета
Исходные данные:
| № участков | подача L, м 3 /ч | длина L, м | υ рек, м/с | сечение а × b, м | υ ф, м/с | D l ,м | Re | λ | Kmc | потери на участке Δр, па |
| решетка рр на выходе | 0,2 × 0,4 | 3,1 | – | – | – | 1,8 | 10,4 | |||
| 1 | 720 | 4,2 | 4 | 0,2 × 0,25 | 4,0 | 0,222 | 56900 | 0,0205 | 0,48 | 8,4 |
| 2 | 1030 | 3,0 | 5 | 0,25× 0,25 | 4,6 | 0,25 | 73700 | 0,0195 | 0,4 | 8,1 |
| 3 | 2130 | 2,7 | 6 | 0,4 × 0,25 | 5,92 | 0,308 | 116900 | 0,0180 | 0,48 | 13,4 |
| 4 | 3480 | 14,8 | 7 | 0,4 × 0,4 | 6,04 | 0,40 | 154900 | 0,0172 | 1,44 | 45,5 |
| 5 | 6830 | 1,2 | 8 | 0,5 × 0,5 | 7,6 | 0,50 | 234000 | 0,0159 | 0,2 | 8,3 |
| 6 | 10420 | 6,4 | 10 | 0,6 × 0,5 | 9,65 | 0,545 | 337000 | 0,0151 | 0,64 | 45,7 |
| 6а | 10420 | 0,8 | ю. | Ø0,64 | 8,99 | 0,64 | 369000 | 0,0149 | 0 | 0,9 |
| 7 | 10420 | 3,2 | 5 | 0,53 × 1,06 | 5,15 | 0,707 | 234000 | 0,0312 ×n | 2,5 | 44,2 |
| Суммарные потери: 185 | ||||||||||
| Таблица 1. Аэродинамический расчет | ||||||||||
Воздуховоды изготовлены из оцинкованной тонколистовой стали, толщина и размер которой соответствуют прил. Н из. Материал воздухозаборной шахты – кирпич. В качестве воздухораспределителей применены решетки регулируемые типа РР с возможными сечениями: 100 х 200; 200 х 200; 400 х 200 и 600 х 200 мм, коэффициентом затенения 0,8 и максимальной скоростью воздуха на выходе до 3 м/с.
Сопротивление приемного утепленного клапана с полностью открытыми лопастями 10 Па. Гидравлическое сопротивление калориферной установки 100 Па (по отдельному расчету).
Сопротивление фильтра G-4 250 Па. Гидравлическое сопротивление глушителя 36 Па (по акустическому расчету). Исходя из архитектурных требований проектируют воздуховоды прямоугольного сечения.
Сечения кирпичных каналов принимают по табл. 22.7 .
Коэффициенты местных сопротивлений
Участок 1. Решетка РР на выходе сечением 200×400 мм (рассчитывают отдельно):
| № участков | Вид местного сопротивления | Эскиз | Угол α, град. | Отношение | Обоснование | КМС | ||
| F 0 /F 1 | L 0 /L ст | f прох /f ств | ||||||
| 1 | Диффузор | 20 | 0,62 | – | – | Табл. 25.1 | 0,09 | |
| Отвод | 90 | – | – | – | Табл. 25.11 | 0,19 | ||
| Тройник-проход | – | – | 0,3 | 0,8 | Прил. 25.8 | 0,2 | ||
| ∑ = | 0,48 | |||||||
| 2 | Тройник-проход | – | – | 0,48 | 0,63 | Прил. 25.8 | 0,4 | |
| 3 | Тройник-ответвление | – | 0,63 | 0,61 | – | Прил. 25.9 | 0,48 | |
| 4 | 2 отвода | 250 × 400 | 90 | – | – | – | Прил. 25.11 | |
| Отвод | 400 × 250 | 90 | – | – | – | Прил. 25.11 | 0,22 | |
| Тройник-проход | – | – | 0,49 | 0,64 | Табл. 25.8 | 0,4 | ||
| ∑ = | 1,44 | |||||||
| 5 | Тройник-проход | – | – | 0,34 | 0,83 | Прил. 25.8 | 0,2 | |
| 6 | Диффузор после вентилятора | h=0,6 | 1,53 | – | – | Прил. 25.13 | 0,14 | |
| Отвод | 600 × 500 | 90 | – | – | – | Прил. 25.11 | 0,5 | |
| ∑= | 0,64 | |||||||
| 6а | Конфузор перед вентилятором | D г =0,42 м | Табл. 25.12 | 0 | ||||
| 7 | Колено | 90 | – | – | – | Табл. 25.1 | 1,2 | |
| Решетка жалюзийная | Табл. 25.1 | 1,3 | ||||||
| ∑ = | 1,44 | |||||||
| Таблица 2. Определение местных сопротивлений | ||||||||
Краснов Ю.С.,
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:
где R – потери давления на трение в расчете на 1 погонный метр воздуховода, l – длина воздуховода в метрах, z – потери давления на местные сопротивления (при переменном сечении).
1. Потери на трение:
В круглом воздуховоде потери давления на трение P тр 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 – скорость течения воздуха в м/с, y – плотность воздуха в кг/куб.
м., 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, y – плотность воздуха в кг/куб.м., g – ускорение свободного падения (9,8 м/с2). Значения Q содержатся в табличном виде.
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 P тр.
- 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
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.
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.
Примечания:
- 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
Не всегда есть возможность пригласить специалиста для проектирования системы инженерных сетей. Что делать если во время ремонта или строительства вашего объекта потребовался расчет воздуховодов вентиляции? Можно ли его произвести своими силами?
Расчет позволит составить эффективную систему, которая будет обеспечивать бесперебойную работу агрегатов, вентиляторов и приточных установок.
Если все подсчитано правильно, то это позволит уменьшить траты на закупку материалов и оборудования,а в последствии и на дальнейшее обслуживание системы.
Расчет воздуховодов системы вентиляции для помещений можно проводить разными методами. Например, такими:
- постоянной потери давления;
- допустимых скоростей.
Типы и виды воздуховодов
Перед расчетом сетей нужно определить из чего они будут изготовлены. Сейчас применяются изделия из стали, пластика, ткани, алюминиевой фольги и др. Часто воздуховоды изготовляют из оцинкованной или нержавеющей стали, это можно организовать даже в небольшом цеху. Такие изделия удобно монтировать и расчет такой вентиляции не вызывает проблем.
Кроме этого, воздуховоды могут различаться по внешнему виду. Они могут быть квадратного, прямоугольного и овального сечения. Каждый тип обладает своими достоинствами.
- Прямоугольные позволяют сделать системы вентиляции небольшой высоты или ширины, при этом сохраняется нужная площади сечения.
- В круглых системах меньше материала,
- Овальные совмещают плюсы и минусы других видов.
Для примера расчета выберем круглые трубы из жести. Это изделия, которые используют для вентиляции жилья, офисных и торговых площадей. Расчет будем проводить одним из методов, который позволяет точно подобрать сеть воздуховодов и найти ее характеристики.
Способ расчета воздуховодов методом постоянных скоростей
Нужно начинать с плана помещений.
Используя все нормы определяют нужное количество воздуха в каждую зону и рисуют схему разводки. На ней показываются все решетки, диффузоры, изменения сечения и отводы. Расчет производится для самой удаленной точки системы вентиляции, поделенной на участки, ограниченные ответвлениями или решетками.
Расчет воздуховода для монтажа заключается в выборе нужного сечения по всей длине, а так же нахождение потери давления для подбора вентилятора или приточной установки. Исходными данными являются значения количества проходящего воздуха в сети вентиляции.
Используя схему, проведём расчет диаметра воздуховода. Для этого понадобится график потери давления.
Для каждого типа воздуховодов график разный. Обычно, производители предоставляют такую информацию для своих изделий, либо можно найти ее в справочниках. Рассчитаем круглые жестяные воздуховоды, график для которых показан на нашем рисунке.
Номограмма для выбора размеров
По выбранному методу задаемся скоростью воздуха каждого участка. Она должна быть в пределах норм для зданий и помещений выбранного назначения. Для магистральных воздуховодов приточной и вытяжной вентиляции рекомендуются такие значения:
- жилые помещения – 3,5–5,0 м/с;
- производство – 6,0–11,0 м/с;
- офисы – 3,5–6,0 м/с.
Для ответвлений:
- офисы – 3,0–6,5 м/с;
- жилые помещения – 3,0–5,0 м/с;
- производство – 4,0–9,0 м/с.
Когда скорость превышает допустимую, уровень шума повышается до некомфортного для человека уровня.
После определения скорости (в примере 4,0 м/с) находим нужное сечение воздуховодов по графику.
Там же есть потери давления на 1 м сети, которые понадобятся для расчета. Общие потери давления в Паскалях находим произведением удельного значения на длину участка:
Руч=Руч·Руч.
Элементы сети и местные сопротивления
Имеют значение и потери на элементах сети (решетки, диффузоры, тройники, повороты, изменение сечения и т. д.). Для решеток и некоторых элементов эти значения указаны в документации. Их можно рассчитать и произведением коэффициента местного сопротивления (к. м. с.) на динамическое давление в нем:
Рм. с.=ζ·Рд.
Где Рд=V2·ρ/2 (ρ – плотность воздуха).
К. м. с. определяют из справочников и заводских характеристик изделий. Все виды потерь давлений суммируем для каждого участка и для всей сети. Для удобства это сделаем табличным методом.
Сумма всех давлений будет приемлимой для этой сети воздуховодов, а потери на ответвлениях должны быть в пределах 10% от полного располагаемого давления. Если разница больше, необходимо на отводах смонтировать заслонки или диафрагмы.
Для этого производим расчет нужного к. м. с. по формуле:
ζ= 2Ризб/V2,
где Ризб – разница располагаемого давления и потерь на ответвлении. По таблице выбираем диаметр диафрагмы.
Нужный диаметр диафрагмы для воздуховодов.
Правильный расчет воздуховодов вентиляции позволит подобрать нужный вентилятор выбрав у производителей по своим критериям. Используя найденное располагаемое давление и общий расход воздуха в сети, это будет сделать несложно.
Расчёт вентиляции это расчёт воздуховодов и вентиляционных каналов в системах приточной и вытяжной вентиляции . Вентиляция служит для подачи и удаления воздуха с температурой до 80°С. Расчёт производится по методу удельных потерь давления. Общие потери давления, кгс/м², в сети воздуховодов для стандартного воздуха (t = 20°C и γ = 1,2 кг/м³) определяются по формуле:
p =∑(Rl+Z),
где R- потери давления на трение на расчётном отрезке кгс/м² на 1 м; l-
длинна отрезка воздуховода, м; Z- потери давления на местные сопротивления на
расчётном отрезке, кгс/м².
Потери давления на трение R, кгс/м² на 1 м в круглых воздуховодах определяются по формуле R= λd v²γ2g , где λ- коэффициент сопротивления трения; d – диаметр воздуховода, м; v – скорость движения воздуха в воздуховоде, м/с; γ – объемная масса воздуха, перемещаемая по воздуховоду, кгс/м³; v²γ/2g- скоростное (динамическое) давление, кгс/м².
Коэффициент сопротивления принят по формуле Альтшуля:
где Δэ- абсолютная эквивалентная шероховатость поверхности воздуховода из листовой стали, равная 0,1 мм; d – диаметр воздуховода, мм; Re- число Рейнольдса.
Для воздуховодов изготовленных из других материалов с абсолютной эквивалентной шероховатостью Кэ≥0,1 мм значения R принимаются с поправочным коэффициентом n на потери давления на трение.
Значение Δэ для других материалов:
- Листовая сталь – 0,1мм
- Винипласт – 0,1мм
- Асбестоцементные трубы – 0,11мм
- Кирпич – 4мм
- Штукатурка по сетке – 10мм
Рекомендуемая скорость движения воздуха в воздуховодах при механическом
побуждении.
Производственные здания магистральные воздуховоды – до 12 м/с,
воздуховоды ответвления – 6 м/с. Общественные здания магистральные воздуховоды –
до 8 м/с, воздуховоды ответвления – 5 м/с.
В воздуховодах прямоугольного сечения за расчётную величину d принимается эквивалентный диаметр dэv, при котором потери давления в круглом воздуховоде при той же скорости воздуха равны потерям в прямоугольном воздуховоде. Значения эквивалентных диаметров, м, определены по формуле
где А и В – размеры сторон прямоугольного воздуховода. Стоит учитывать, что при равной скорости воздуха прямоугольный воздуховод и аналогичный круглый имеют разные расходы воздуха. Значение скоростного (динамического) давления и удельные потери давления на трение для круглых воздуховодов.
Потери давления на трение кгс/м² | ||||||||
Потери давления Z, кгс/м², на местные сопротивления определяют по формуле
Z = ∑ζ(v²γ/2g),
где ∑ζ- сумма коэффициентов местных сопротивлений на расчётном отрезке
воздуховода.
Если температура перемещаемого воздуха не равна 20°C на потери
давления, посчитанные по формуле p =∑(Rl+Z), требуется вводить поправочные
коэффициенты K1 – трение, K2 – местные сопротивления.
Если неувязки потерь давления по ответвлениям воздуховодов в пределах 10% следует устанавливать ирисовые клапаны.
Методика аэродинамического расчета воздуховодов – УКЦ
Этим материалом редакция журнала «Мир Климата» продолжает публикацию глав из книги «Системы вентиляции и кондиционирования. Рекомендации по проектированию для произ-
водственных и общественных зданий». Автор Краснов Ю.С.
Аэродинамический расчет воздуховодов начинают с вычерчивания аксонометрической схемы (М 1: 100), проставления номеров участков, их нагрузок L (м3/ч) и длин I (м). Определяют направление аэродинамического расчета — от наиболее удаленного и нагруженного участка до вентилятора. При сомнениях при определении направления рассчитывают все возможные варианты.
Расчет начинают с удаленного участка: определяют диаметр D (м) круглого или площадь F (м2) поперечного сечения прямоугольного воздуховода:
Рекомендуемую скорость принимают следующей:
| в начале системы | вблизи вентилятора | |
| Административные здания | 4-5 м/с | 8-12 м/с |
| Производственные здания | 5-6 м/с | 10-16 м/с |
Скорость растет по мере приближения к вентилятору.
По приложению Н из [30] принимают ближайшие стандартные значения: DCT или (а х b)ст (м).
Рис. 1. Аксонометрическая схема воздуховода |
Фактическая скорость (м/с):
| или |
Гидравлический радиус прямоугольных воздуховодов (м):
| Критерий Рейнольдса: Re=64100×Dст× υфакт (для прямоугольных воздуховодов Dст=DL). Коэффициент гидравлического трения: λ=0,3164 × Re-0,25 при Re≤60000, λ=0,1266 × Re-0,167 при Re Потери давления на расчетном участке (Па): |
где
— сумма коэффициентов местных сопротивлений на участке воздуховодов.
Местные сопротивления на границе двух участков (тройники, крестовины) относят к участку с меньшим расходом.
Коэффициенты местных сопротивлений даны в приложениях.
Схема приточной системы вентиляции, обслуживающей 3-этажное административное здание
Пример расчета
Исходные данные:
| № участков | подача L, м3/ч | длина L, м | υрек, м/с | сечение а × b, м | υф, м/с | Dl,м | Re | λ | Kmc | потери на участке Δр, па |
| решетка рр на выходе | 0,2 × 0,4 | 3,1 | — | — | — | 1,8 | 10,4 | |||
| 1 | 720 | 4,2 | 4 | 0,2 × 0,25 | 4,0 | 0,222 | 56900 | 0,0205 | 0,48 | 8,4 |
| 2 | 1030 | 3,0 | 5 | 0,25× 0,25 | 4,6 | 0,25 | 73700 | 0,0195 | 0,4 | 8,1 |
| 3 | 2130 | 2,7 | 6 | 0,4 × 0,25 | 5,92 | 0,308 | 116900 | 0,0180 | 0,48 | 13,4 |
| 4 | 3480 | 14,8 | 7 | 0,4 × 0,4 | 6,04 | 0,40 | 154900 | 0,0172 | 1,44 | 45,5 |
| 5 | 6830 | 1,2 | 8 | 0,5 × 0,5 | 7,6 | 0,50 | 234000 | 0,0159 | 0,2 | 8,3 |
| 6 | 10420 | 6,4 | 10 | 0,6 × 0,5 | 9,65 | 0,545 | 337000 | 0,0151 | 0,64 | 45,7 |
| 6а | 10420 | 0,8 | ю. | Ø0,64 | 8,99 | 0,64 | 369000 | 0,0149 | 0 | 0,9 |
| 7 | 10420 | 3,2 | 5 | 0,53 × 1,06 | 5,15 | 0,707 | 234000 | 0,0312 ×n | 2,5 | 44,2 |
| Суммарные потери: 185 | ||||||||||
| Таблица 1. Аэродинамический расчет | ||||||||||
| Примечание. Для кирпичных каналов с абсолютной шероховатостью 4 мм и υф = 6,15 м/с, поправочный коэффициент n = 1,94 ([32], табл. 22.12.) |
Воздуховоды изготовлены из оцинкованной тонколистовой стали, толщина и размер которой соответствуют прил. Н из [30]. Материал воздухозаборной шахты — кирпич. В качестве воздухораспределителей применены решетки регулируемые типа РР с возможными сечениями: 100 х 200; 200 х 200; 400 х 200 и 600 х 200 мм, коэффициентом затенения 0,8 и максимальной скоростью воздуха на выходе до 3 м/с.
Сопротивление приемного утепленного клапана с полностью открытыми лопастями 10 Па. Гидравлическое сопротивление калориферной установки 100 Па (по отдельному расчету). Сопротивление фильтра G-4 250 Па. Гидравлическое сопротивление глушителя 36 Па (по акустическому расчету). Исходя из архитектурных требований проектируют воздуховоды прямоугольного сечения.
Сечения кирпичных каналов принимают по табл. 22.7 [32].
Коэффициенты местных сопротивлений
Участок 1. Решетка РР на выходе сечением 200×400 мм (рассчитывают отдельно):
Динамическое давление:
KMC решетки (прил. 25.1) = 1,8. Падение давления в решетке: Δр — рД × KMC = 5,8 × 1,8 = 10,4 Па. Расчетное давление вентилятора р: Δрвент = 1,1 (Δраэрод + Δрклап + Δрфильтр + Δркал + Δрглуш)= 1,1 (185 + 10 + 250 + 100 + 36) = 639 Па. Подача вентилятора: Lвент= 1,1 х Lсист = 1,1 х 10420 = 11460 м3/ч. Выбран радиальный вентилятор ВЦ4-75 № 6,3, исполнение 1: L = 11500 м3/ч; Δрвен = 640 Па (вентагрегат Е6.3.090- 2а), диаметр ротора 0,9 х Dпом., частота вращения 1435 мин-1, электродвигатель 4А10054; N = 3 кВт установлен на одной оси с вентилятором. Масса агрегата 176 кг. Проверка мощности электродвигателя вентилятора (кВт): |
По аэродинамической характеристике вентилятора nвент = 0,75.
| № участков | Вид местного сопротивления | Эскиз | Угол α, град. | Отношение | Обоснование | КМС | ||
| F0/F1 | L0/Lст | fпрох/fств | ||||||
| 1 | Диффузор | 20 | 0,62 | — | — | Табл. 25.1 | 0,09 | |
| Отвод | 90 | — | — | — | Табл. 25.11 | 0,19 | ||
| Тройник-проход | — | — | 0,3 | 0,8 | Прил. 25.8 | 0,2 | ||
| ∑ = | 0,48 | |||||||
| 2 | Тройник-проход | — | — | 0,48 | 0,63 | Прил. 25.8 | 0,4 | |
| 3 | Тройник-ответвление | — | 0,63 | 0,61 | — | Прил. 25.9 | 0,48 | |
| 4 | 2 отвода | 250 × 400 | 90 | — | — | — | Прил. 25.11 | |
| Отвод | 400 × 250 | 90 | — | — | — | Прил. 25.11 | 0,22 | |
| Тройник-проход | — | — | 0,49 | 0,64 | Табл. 25.8 | 0,4 | ||
| ∑ = | 1,44 | |||||||
| 5 | Тройник-проход | — | — | 0,34 | 0,83 | Прил. 25.8 | 0,2 | |
| 6 | Диффузор после вентилятора | h=0,6 | 1,53 | — | — | Прил. 25.13 | 0,14 | |
| Отвод | 600 × 500 | 90 | — | — | — | Прил. 25.11 | 0,5 | |
| ∑= | 0,64 | |||||||
| 6а | Конфузор перед вентилятором | Dг=0,42 м | Табл. 25.12 | 0 | ||||
| 7 | Колено | 90 | — | — | — | Табл. 25.1 | 1,2 | |
| Решетка жалюзийная | Табл. 25.1 | 1,3 | ||||||
| ∑ = | 1,44 | |||||||
| Таблица 2. Определение местных сопротивлений | ||||||||
Краснов Ю.С.,
«Системы вентиляции и кондиционирования. Рекомендации по проектированию для производственных и общественных зданий», глава 15.
«Термокул»
Что такое потеря давления? – официальный сайт VENTS
Сопротивление прохождению воздуха в вентиляционной системе, в основном, определяется скоростью движения воздуха в этой системе. С увеличением скорости возрастает и сопротивление. Это явление называется потерей давления. Статическое давление, создаваемое вентилятором, обуславливает движение воздуха в вентиляционной системе, имеющей определенное сопротивление. Чем выше сопротивление такой системы, тем меньше расход воздуха, перемещаемый вентилятором. Расчет потерь на трение для воздуха в воздуховодах, а также сопротивление сетевого оборудования (фильтр, шумоглушитель, нагреватель, клапан и др.) может быть произведен с помощью соответствующих таблиц и диаграмм, указанных в каталоге. Общее падение давления можно рассчитать, просуммировав показатели сопротивления всех элементов вентиляционной системы.
Рекомендуемая скорость движения воздуха в воздуховодах:
| Тип | Скоросто воздуха, м/с |
|---|---|
| Магистральные воздуховоды | 6,0 – 8,0 |
| Боковые ответвления | 4,0 – 5,0 |
| Распределительные воздуховоды | 1,5 – 2,0 |
| Приточные решетки у потолка | 1,0 – 3,0 |
| Вытяжные решетки | 1,5 – 3,0 |
Определение скорости движения воздуха в воздуховодах:
V= L / (3600*F) (м/сек)
где L – расход воздуха, м3/ч;
F – площадь сечения канала, м2.
Рекомендация 1.
Потеря давления в системе воздуховодов может быть снижена за счет увеличения сечения воздуховодов, обеспечивающих относительно одинаковую скорость воздуха во всей системе. На изображении мы видим, как можно обеспечить относительно одинаковую скорость воздуха в сети воздуховодов при минимальной потере давления.
Рекомендация 2.
В системах с большой протяженностью воздуховодов и большим количеством вентиляционных решеток целесообразно размещать вентилятор в середине вентиляционной системы. Такое решение обладает несколькими преимуществами. С одной стороны, снижаются потери давления, а с другой стороны, можно использовать воздуховоды меньшего сечения.
Пример расчета вентиляционной системы:
Расчет необходимо начать с составления эскиза системы с указанием мест расположения воздуховодов, вентиляционных решеток, вентиляторов, а также длин участков воздуховодов между тройниками, затем определить расход воздуха на каждом участке сети.
Выясним потери давления для участков 1-6, воспользовавшись графиком потери давления в круглых воздуховодах, определим необходимые диаметры воздуховодов и потерю давления в них при условии, что необходимо обеспечить допустимую скорость движения воздуха.
Участок 1: расход воздуха будет составлять 220 м3/ч. Принимаем диаметр воздуховода равным 200 мм, скорость – 1,95 м/с, потеря давления составит 0,2 Па/м х 15 м = 3 Па (см. диаграмму определение потерь давления в воздуховодах).
Участок 2: повторим те же расчеты, не забыв, что расход воздуха через этот участок уже будет составлять 220+350=570 м3/ч. Принимаем диаметр воздуховода равным 250 мм, скорость – 3,23 м/с. Потеря давления составит 0,9 Па/м х 20 м = 18 Па.
Участок 3: расход воздуха через этот участок будет составлять 1070 м3/ч.
Принимаем диаметр воздуховода равным 315 мм, скорость 3,82 м/с. Потеря давления составит 1,1 Па/м х 20= 22 Па.
Участок 4: расход воздуха через этот участок будет составлять 1570 м3/ч. Принимаем диаметр воздуховода равным 315 мм, скорость – 5,6 м/с. Потеря давления составит 2,3 Па х 20 = 46 Па.
Участок 5: расход воздуха через этот участок будет составлять 1570 м3/ч. Принимаем диаметр воздуховода равным 315 мм, скорость 5,6 м/с. Потеря давления составит 2,3 Па/м х 1= 2,3 Па.
Участок 6: расход воздуха через этот участок будет составлять 1570 м3/ч. Принимаем диаметр воздуховода равным 315 мм, скорость 5,6 м/с. Потеря давления составит 2,3 Па х 10 = 23 Па. Суммарная потеря давления в воздуховодах будет составлять 114,3 Па.
Когда расчет последнего участка завершен, необходимо определить потери давления в сетевых элементах: в шумоглушителе СР 315/900 (16 Па) и в обратном клапане КОМ 315 (22 Па). Также определим потерю давления в отводах к решеткам (сопротивление 4-х отводов в сумме будут составлять 8 Па).
Определение потерь давления на изгибах воздуховодов
График позволяет определить потери давления в отводе, исходя из величины угла изгиба, диаметра и расхода воздуха.
Пример. Определим потерю давления для отвода 90° диаметром 250 мм при расходе воздуха 500 м3/ч. Для этого найдем пересечение вертикальной линии, соответствующей нашему расходу воздуха, с наклонной чертой, характеризующей диаметр 250 мм, и на вертикальной черте слева для отвода в 90° находим величину потери давления, которая составляет 2 Па.
Принимаем к установке потолочные диффузоры серии ПФ, сопротивление которых, согласно графику, будет составлять 26 Па.
Теперь просуммируем все величины потери давления для прямых участков воздуховодов, сетевых элементов, отводов и решеток. Искомая величина 186,3 Па.
Мы рассчитали систему и определили, что нам нужен вентилятор, удаляющий 1570 м3/ч воздуха при сопротивлении сети 186,3 Па.
Учитывая требуемые для работы системы характеристики нас устроит вентилятор требуемые для работы системы характеристики нас устроит вентилятор ВЕНТС ВКМС 315.
Определение потерь давления в воздуховодах
Определение потерь давления в обратном клапане
Подбор необходимого вентилятора
Определение потерь давления в шумоглушителях
Определение потерь давления на изгибах воздухуводов
Определение потерь давления в диффузорах
Расчет воздуховодов, площади сечения, сопротивления сети, мощности калориферов
В создании оптимального микроклимата помещений наиболее важную роль играет вентиляция. Именно она в значительной степени обеспечивает уют и гарантирует здоровье находящихся в помещении людей. Созданная система вентиляции позволяет избавиться от множества проблем, возникающих в закрытом помещении: от загрязнения воздуха парами, вредными газами, пылью органического и неорганического происхождения, избыточным теплом.
Однако предпосылки хорошей работы вентиляции и качественного воздухообмена закладываются задолго до сдачи объекта в эксплуатацию, а точнее, на стадии создания проекта вентиляции. Производительность систем вентиляции зависит от размеров воздуховодов, мощности вентиляторов, скорости движения воздуха и других параметров будущей магистрали. Для проектирования системы вентиляции необходимо осуществить большое количество инженерных расчетов, которые учтут не только площадь помещения, высоту его перекрытий, но и множество других нюансов.
Расчет площади сечения воздуховодов
После того, как вы определили производительность вентиляции, можно переходить к расчету размеров (площади сечения) воздуховодов.
Расчет площади воздуховодов определяется по данным о необходимом потоке, подаваемом в помещение и по максимально допустимой скорости потока воздуха в канале. Если допустимая скорость потока будет выше нормы, то это приведет к потере давления на местные сопротивления, а также по длине, что повлечет за собой увеличение затрат электроэнергии.
Также правильный расчет площади сечения воздуховодов необходим для того, чтобы уровень аэродинамического шума и вибрация не превышали норму.
При расчете нужно учитывать, что если вы выберете большую площадь сечения воздуховода, то скорость воздушного потока снизится, что положительно повлияет и на снижение аэродинамического шума, а также на затраты по электроэнергии. Но нужно знать, что в этом случае стоимость самого воздуховода будет выше. Однако использовать «тихие» низкоскоростные воздуховоды большого сечения не всегда возможно, так как их сложно разместить в запотолочном пространстве. Уменьшить высоту запотолочного пространства позволяет применение прямоугольных воздуховодов, которые при одинаковой площади сечения имеют меньшую высоту, чем круглые (например, круглый воздуховод диаметром 160 мм имеет такую же площадь сечения, как и прямоугольный размером 200×100 мм). В то же время монтировать сеть из круглых гибких воздуховодов проще и быстрее.
Поэтому при выборе воздуховодов обычно подбирают вариант, наиболее подходящий и по удобству монтажа, и по экономической целесообразности.
Площадь сечения воздуховода определяется по формуле:
Sс = L * 2,778 / V, где
Sс — расчетная площадь сечения воздуховода, см²;
L — расход воздуха через воздуховод, м³/ч;
V — скорость воздуха в воздуховоде, м/с;
2,778 — коэффициент для согласования различных размерностей (часы и секунды, метры и сантиметры).
Итоговый результат мы получаем в квадратных сантиметрах, поскольку в таких единицах измерения он более удобен для восприятия.
Фактическая площадь сечения воздуховода определяется по формуле:
S = π * D² / 400 — для круглых воздуховодов,
S = A * B / 100 — для прямоугольных воздуховодов, где
S — фактическая площадь сечения воздуховода, см²;
D — диаметр круглого воздуховода, мм;
A и B — ширина и высота прямоугольного воздуховода, мм.
Расчет сопротивления сети воздуховодов
После того как вы рассчитали площадь сечения воздуховодов, необходимо определить потери давления в вентиляционной сети (сопротивление водоотводной сети). При проектировании сети необходимо учесть потери давления в вентиляционном оборудовании. Когда воздух движется по воздуховодной магистрали, он испытывает сопротивление. Для того чтобы преодолеть это сопротивление, вентилятор должен создавать определенное давление, которое измеряется в Паскалях (Па). Для выбора приточной установки нам необходимо рассчитать это сопротивление сети.
Для расчета сопротивления участка сети используется формула:
P=R*L+Ei*V2*Y/2
Где R — удельные потери давления на трение на участках сети
L — длина участка воздуховода (8 м)
Еi — сумма коэффициентов местных потерь на участке воздуховода
V — скорость воздуха на участке воздуховода, (2,8 м/с)
Y — плотность воздуха (принимаем 1,2 кг/м3).
Значения R определяются по справочнику (R — по значению диаметра воздуховода на участке d=560 мм и V=3 м/с).
Еi — в зависимости от типа местного сопротивления.
В качестве примера, результаты расчета воздуховода и сопротивления сети приведены в таблице:
Где М=V2 *Y/2, W=M*Ei
Pmax=P1+P3+P5+P7=74,334 Па.
Таким образом, потери давления в вентиляционной сети составляют Р=74,334 Па
Расчет мощности калорифера воздуховодов
После того как вы определили сопротивление сети, следует рассчитать требуемую мощность калорифера.
Для этого необходимо учитывать желаемую температуру воздуха на выходе и минимальную температуру наружного воздуха.
Температура воздуха, поступающего в помещение, должна быть выше 18°С. Минимальная температура наружного воздуха зависит от конкретных климатических условий. Например в Московской области она составляет примерно —26°С в зимний период. Таким образом, включенный на полную мощность калорифер должен иметь потенциал для нагрева воздуха на 44°С. Для квартирного помещения расчетная мощность калорифера, как правило, варьируется от 1 до 5 кВт, а для офисов этот показатель составляет 5–50 кВт.
Для более точного расчета используйте следующую формулу:
P = ΔT * L * Cv / 1000, где
Р — мощность калорифера, кВт;
ΔT — разность температур воздуха на выходе и входе калорифера,°С.
Для Москвы ΔT=44°С, для других регионов — определяется по СНиП;
L — производительность вентиляции, м³/ч.
Cv — объемная теплоемкость воздуха, равная 0,336 Вт·ч/м³/°С. Этот параметр зависит от давления, влажности и температуры воздуха, но в расчетах мы этим пренебрегаем.
Для получения более подробной информации, расчета площади, стоимости и заказа воздуховодов обращайтесь в нашу компанию.
Источник
- https://vs-vent.ru/99-raschet-vozduhovodov.html
Калькулятор для расчета и подбора компонентов системы вентиляции.
Аэродинамический расчет системы вентиляции Как посчитать статическое давление в системе вентиляцииНазначение | Основное требование | ||||
| Бесшумность | Мин. потери напора | ||||
| 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 |
Исходя из этих значений следует рассчитывать линейные параметры воздуховодов.
Алгоритм расчета потерь напора воздуха
Расчет нужно начинать с составления схемы системы вентиляции с обязательным указанием пространственного расположения воздуховодов, длины каждого участка, вентиляционных решеток, дополнительного оборудования для очистки воздуха, технической арматуры и вентиляторов. Потери определяются вначале по каждой отдельной линии, а потом суммируются. По отдельному технологическому участку потери определяются с помощью формулы P = L×R+Z, где P – потери воздушного давления на расчетном участке, R – потери на погонном метре участка, L – общая длина воздуховодов на участке, Z – потери в дополнительной арматуре системы вентиляции.
Для расчета потерь давления в круглом воздуховоде используется формула Pтр. = (L/d×X) × (Y×V)/2g. X – табличный коэффициент трения воздуха, зависит от материала изготовления воздуховода, L – длина расчетного участка, d – диаметр воздуховода, V – требуемая скорость воздушного потока, Y – плотность воздуха с учетом температуры, g – ускорение падения (свободного).
Если система вентиляции имеет квадратные воздуховоды, то для перевода круглых значений в квадратные следует пользоваться таблицей № 2.
Табл. № 2. Эквивалентные диаметры круглых воздуховодов для квадратных
| 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 |
По горизонтали указана высота квадратного воздуховода, а по вертикали ширина.
Эквивалентное значение круглого сечения находится на пересечении линий.Потери давления воздуха в изгибах берутся из таблицы № 3.
Табл. № 3. Потери давления на изгибах
Для определения потерь давления в диффузорах используются данные из таблицы № 4.
Табл. № 4. Потери давления в диффузорах
В таблице № 5 дается общая диаграмма потерь на прямолинейном участке.
Табл. № 5. Диаграмма потерь давления воздуха в прямолинейных воздуховодах
Все отдельные потери на данном участке воздуховода суммируются и корректируются с таблицей № 6. Табл. № 6. Расчет понижения давления потока в системах вентиляции
Во время проектирования и расчетов существующие нормативные акты рекомендуют, чтобы разница в величине потерь давления между отдельными участками не превышала 10%. Вентилятор нужно устанавливать в участке системы вентиляции с наиболее высоким сопротивлением, самые удаленные воздуховоды должны иметь минимальное сопротивление.
Если эти условия не выполняются, то необходимо изменять план размещения воздуховодов и дополнительного оборудования с учетом требований положений.
Сопротивление прохождению воздуха в вентиляционной системе, в основном, определяется скоростью движения воздуха в этой системе. С увеличением скорости возрастает и сопротивление. Это явление называется потерей давления. Статическое давление, создаваемое вентилятором, обуславливает движение воздуха в вентиляционной системе, имеющей определенное сопротивление. Чем выше сопротивление такой системы, тем меньше расход воздуха, перемещаемый или . Расчет потерь на трение для воздуха в воздуховодах, а также сопротивление сетевого оборудования (фильтр, шумоглушитель, нагреватель, клапан и др.) может быть произведен с помощью соответствующих таблиц и диаграмм, указанных в каталоге. Общее падение давления можно рассчитать, просуммировав показатели сопротивления всех элементов вентиляционной системы.
Рекомендуемая скорость движения воздуха в воздуховодах:Определение скорости движения воздуха в воздуховодах:
V= L / 3600*F (м/сек)
где L – расход воздуха, м 3 /ч;
F – площадь сечения канала, м 2 .
Рекомендация 1.
Потеря давления в системе воздуховодов может быть снижена за счет увеличения сечения воздуховодов, обеспечивающих относительно одинаковую скорость воздуха во всей системе. На изображении мы видим, как можно обеспечить относительно одинаковую скорость воздуха в сети воздуховодов при минимальной потере давления.
Рекомендация 2.
В системах с большой протяженностью воздуховодов и большим количеством вентиляционных решеток целесообразно размещать вентилятор в середине вентиляционной системы. Такое решение обладает несколькими преимуществами. С одной стороны, снижаются потери давления, а с другой стороны, можно использовать воздуховоды меньшего сечения.
Пример расчета вентиляционной системы:
Расчет необходимо начать с составления эскиза системы с указанием мест расположения воздуховодов, вентиляционных решеток, вентиляторов, а также длин участков воздуховодов между тройниками, затем определить расход воздуха на каждом участке сети.
Выясним потери давления для участков 1-6, воспользовавшись графиком потери давления в круглых воздуховодах, определим необходимые диаметры воздуховодов и потерю давления в них при условии, что необходимо обеспечить допустимую скорость движения воздуха.
Участок 1: расход воздуха будет составлять 220 м 3 /ч. Принимаем диаметр воздуховода равным 200 мм, скорость – 1,95 м/с, потеря давления составит 0,2 Па/м х 15 м = 3 Па (см. диаграмму определение потерь давления в воздуховодах).
Участок 2: повторим те же расчеты, не забыв, что расход воздуха через этот участок уже будет составлять 220+350=570 м 3 /ч. Принимаем диаметр воздуховода равным 250 мм, скорость – 3,23 м/с. Потеря давления составит 0,9 Па/м х 20 м = 18 Па.
Участок 3: расход воздуха через этот участок будет составлять 1070 м 3 /ч.
Принимаем диаметр воздуховода равным 315 мм, скорость 3,82 м/с. Потеря давления составит 1,1 Па/м х 20= 22 Па.
Участок 4: расход воздуха через этот участок будет составлять 1570 м 3 /ч.
Принимаем диаметр воздуховода равным 315 мм, скорость – 5,6 м/с. Потеря давления составит 2,3 Па х 20 = 46 Па.
Участок 5: расход воздуха через этот участок будет составлять 1570 м 3 /ч. Принимаем диаметр воздуховода равным 315 мм, скорость 5,6 м/с. Потеря давления составит 2,3 Па/м х 1= 2,3 Па.
Участок 6: расход воздуха через этот участок будет составлять 1570 м 3 /ч. Принимаем диаметр воздуховода равным 315 мм, скорость 5,6 м/с. Потеря давления составит 2,3 Па х 10 = 23 Па. Суммарная потеря давления в воздуховодах будет составлять 114,3 Па.
Когда расчет последнего участка завершен, необходимо определить потери давления в сетевых элементах: в шумоглушителе СР 315/900 (16 Па) и в обратном клапане КОМ 315 (22 Па). Также определим потерю давления в отводах к решеткам (сопротивление 4-х отводов в сумме будут составлять 8 Па).
Определение потерь давления на изгибах воздуховодов
График позволяет определить потери давления в отводе, исходя из величины угла изгиба, диаметра и расхода воздуха.
Пример. Определим потерю давления для отвода 90° диаметром 250 мм при расходе воздуха 500 м3/ч. Для этого найдем пересечение вертикальной линии, соответствующей нашему расходу воздуха, с наклонной чертой, характеризующей диаметр 250 мм, и на вертикальной черте слева для отвода в 90° находим величину потери давления, которая составляет 2Па.
Принимаем к установке потолочные диффузоры серии ПФ, сопротивление которых, согласно графику, будет составлять 26 Па.
Теперь просуммируем все величины потери давления для прямых участков воздуховодов, сетевых элементов, отводов и решеток. Искомая величина 186,3 Па.
Мы рассчитали систему и определили, что нам нужен вентилятор, удаляющий 1570 м3/ч воздуха при сопротивлении сети 186,3 Па. Учитывая требуемые для работы системы характеристики нас устроит вентилятор требуемые для работы системы характеристики нас устроит вентилятор ВЕНТС ВКМС 315.
Определение потерь давления в воздуховодах.Определение потерь давления в обратном клапане.
Подбор необходимого вентилятора.
Определение потерь давления в шумоглушителях.
Определение потерь давления на изгибах воздухуводов.
Определение потерь давления в диффузорах.
Не всегда есть возможность пригласить специалиста для проектирования системы инженерных сетей. Что делать если во время ремонта или строительства вашего объекта потребовался расчет воздуховодов вентиляции? Можно ли его произвести своими силами?
Расчет позволит составить эффективную систему, которая будет обеспечивать бесперебойную работу агрегатов, вентиляторов и приточных установок. Если все подсчитано правильно, то это позволит уменьшить траты на закупку материалов и оборудования,а в последствии и на дальнейшее обслуживание системы.
Расчет воздуховодов системы вентиляции для помещений можно проводить разными методами. Например, такими:
- постоянной потери давления;
- допустимых скоростей.
Типы и виды воздуховодов
Перед расчетом сетей нужно определить из чего они будут изготовлены. Сейчас применяются изделия из стали, пластика, ткани, алюминиевой фольги и др. Часто воздуховоды изготовляют из оцинкованной или нержавеющей стали, это можно организовать даже в небольшом цеху. Такие изделия удобно монтировать и расчет такой вентиляции не вызывает проблем.
Кроме этого, воздуховоды могут различаться по внешнему виду. Они могут быть квадратного, прямоугольного и овального сечения. Каждый тип обладает своими достоинствами.
- Прямоугольные позволяют сделать системы вентиляции небольшой высоты или ширины, при этом сохраняется нужная площади сечения.
- В круглых системах меньше материала,
- Овальные совмещают плюсы и минусы других видов.
Для примера расчета выберем круглые трубы из жести. Это изделия, которые используют для вентиляции жилья, офисных и торговых площадей. Расчет будем проводить одним из методов, который позволяет точно подобрать сеть воздуховодов и найти ее характеристики.
Способ расчета воздуховодов методом постоянных скоростей
Нужно начинать с плана помещений.
Используя все нормы определяют нужное количество воздуха в каждую зону и рисуют схему разводки. На ней показываются все решетки, диффузоры, изменения сечения и отводы. Расчет производится для самой удаленной точки системы вентиляции, поделенной на участки, ограниченные ответвлениями или решетками.
Расчет воздуховода для монтажа заключается в выборе нужного сечения по всей длине, а так же нахождение потери давления для подбора вентилятора или приточной установки. Исходными данными являются значения количества проходящего воздуха в сети вентиляции. Используя схему, проведём расчет диаметра воздуховода. Для этого понадобится график потери давления.
Для каждого типа воздуховодов график разный. Обычно, производители предоставляют такую информацию для своих изделий, либо можно найти ее в справочниках. Рассчитаем круглые жестяные воздуховоды, график для которых показан на нашем рисунке.
Номограмма для выбора размеров
По выбранному методу задаемся скоростью воздуха каждого участка. Она должна быть в пределах норм для зданий и помещений выбранного назначения. Для магистральных воздуховодов приточной и вытяжной вентиляции рекомендуются такие значения:
- жилые помещения – 3,5–5,0 м/с;
- производство – 6,0–11,0 м/с;
- офисы – 3,5–6,0 м/с.
Для ответвлений:
- офисы – 3,0–6,5 м/с;
- жилые помещения – 3,0–5,0 м/с;
- производство – 4,0–9,0 м/с.
Когда скорость превышает допустимую, уровень шума повышается до некомфортного для человека уровня.
После определения скорости (в примере 4,0 м/с) находим нужное сечение воздуховодов по графику. Там же есть потери давления на 1 м сети, которые понадобятся для расчета. Общие потери давления в Паскалях находим произведением удельного значения на длину участка:
Руч=Руч·Руч.
Элементы сети и местные сопротивления
Имеют значение и потери на элементах сети (решетки, диффузоры, тройники, повороты, изменение сечения и т.
д.). Для решеток и некоторых элементов эти значения указаны в документации. Их можно рассчитать и произведением коэффициента местного сопротивления (к. м. с.) на динамическое давление в нем:
Рм. с.=ζ·Рд.
Где Рд=V2·ρ/2 (ρ – плотность воздуха).
К. м. с. определяют из справочников и заводских характеристик изделий. Все виды потерь давлений суммируем для каждого участка и для всей сети. Для удобства это сделаем табличным методом.
Сумма всех давлений будет приемлимой для этой сети воздуховодов, а потери на ответвлениях должны быть в пределах 10% от полного располагаемого давления. Если разница больше, необходимо на отводах смонтировать заслонки или диафрагмы. Для этого производим расчет нужного к. м. с. по формуле:
ζ= 2Ризб/V2,
где Ризб – разница располагаемого давления и потерь на ответвлении. По таблице выбираем диаметр диафрагмы.
Нужный диаметр диафрагмы для воздуховодов.
Правильный расчет воздуховодов вентиляции позволит подобрать нужный вентилятор выбрав у производителей по своим критериям.
Используя найденное располагаемое давление и общий расход воздуха в сети, это будет сделать несложно.
Сопротивление прохождению воздуха в вентиляционной системе, в основном, определяется скоростью движения воздуха в этой системе. С увеличением скорости возрастает и сопротивление. Это явление называется потерей давления. Статическое давление, создаваемое вентилятором, обуславливает движение воздуха в вентиляционной системе, имеющей определенное сопротивление. Чем выше сопротивление такой системы, тем меньше расход воздуха, перемещаемый вентилятором. Расчет потерь на трение для воздуха в воздуховодах, а также сопротивление сетевого оборудования (фильтр, шумоглушитель, нагреватель, клапан и др.) может быть произведен с помощью соответствующих таблиц и диаграмм, указанных в каталоге. Общее падение давления можно рассчитать, просуммировав показатели сопротивления всех элементов вентиляционной системы.
Определение скорости движения воздуха в воздуховодах:
V= L / 3600*F (м/сек)где L – расход воздуха, м3/ч; F – площадь сечения канала, м2.
Потеря давления в системе воздуховодов может быть снижена за счет увеличения сечения воздуховодов, обеспечивающих относительно одинаковую скорость воздуха во всей системе. На изображении мы видим, как можно обеспечить относительно одинаковую скорость воздуха в сети воздуховодов при минимальной потере давления.
В системах с большой протяженностью воздуховодов и большим количеством вентиляционных решеток целесообразно размещать вентилятор в середине вентиляционной системы. Такое решение обладает несколькими преимуществами. С одной стороны, снижаются потери давления, а с другой стороны, можно использовать воздуховоды меньшего сечения.
Пример расчета вентиляционной системы:
Расчет необходимо начать с составления эскиза системы с указанием мест расположения воздуховодов, вентиляционных решеток, вентиляторов, а также длин участков воздуховодов между тройниками, затем определить расход воздуха на каждом участке сети.
Выясним потери давления для участков 1-6, воспользовавшись графиком потери давления в круглых воздуховодах, определим необходимые диаметры воздуховодов и потерю давления в них при условии, что необходимо обеспечить допустимую скорость движения воздуха.
Участок 1: расход воздуха будет составлять 220 м3/ч. Принимаем диаметр воздуховода равным 200 мм, скорость – 1,95 м/с, потеря давления составит 0,2 Па/м х 15 м = 3 Па (см. диаграмму определение потерь давления в воздуховодах).
Участок 2: повторим те же расчеты, не забыв, что расход воздуха через этот участок уже будет составлять 220+350=570 м3/ч. Принимаем диаметр воздуховода равным 250 мм, скорость – 3,23 м/с. Потеря давления составит 0,9 Па/м х 20 м = 18 Па.
Участок 3: расход воздуха через этот участок будет составлять 1070 м3/ч. Принимаем диаметр воздуховода равным 315 мм, скорость 3,82 м/с. Потеря давления составит 1,1 Па/м х 20= 22 Па.
Участок 4: расход воздуха через этот участок будет составлять 1570 м3/ч. Принимаем диаметр воздуховода равным 315 мм, скорость – 5,6 м/с. Потеря давления составит 2,3 Па х 20 = 46 Па.
Участок 5: расход воздуха через этот участок будет составлять 1570 м3/ч. Принимаем диаметр воздуховода равным 315 мм, скорость 5,6 м/с.
Потеря давления составит 2,3 Па/м х 1= 2,3 Па.
Участок 6: расход воздуха через этот участок будет составлять 1570 м3/ч. Принимаем диаметр воздуховода равным 315 мм, скорость 5,6 м/с. Потеря давления составит 2,3 Па х 10 = 23 Па. Суммарная потеря давления в воздуховодах будет составлять 114,3 Па.
Когда расчет последнего участка завершен, необходимо определить потери давления в сетевых элементах: в шумоглушителе СР 315/900 (16 Па) и в обратном клапане КОМ 315 (22 Па). Также определим потерю давления в отводах к решеткам (сопротивление 4-х отводов в сумме будут составлять 8 Па).
Определение потерь давления на изгибах воздуховодов
График позволяет определить потери давления в отводе, исходя из величины угла изгиба, диаметра и расхода воздуха.
Пример . Определим потерю давления для отвода 90° диаметром 250 мм при расходе воздуха 500 м3/ч. Для этого найдем пересечение вертикальной линии, соответствующей нашему расходу воздуха, с наклонной чертой, характеризующей диаметр 250 мм, и на вертикальной черте слева для отвода в 90° находим величину потери давления, которая составляет 2Па.
Принимаем к установке потолочные диффузоры серии ПФ, сопротивление которых, согласно графику, будет составлять 26 Па.
Определение потерь давления на изгибах воздухуводов.
где R – потери давления на трение в расчете на 1 погонный метр воздуховода, l – длина воздуховода в метрах, z – потери давления на местные сопротивления (при переменном сечении).
1. Потери на трение:
Pтр = (x*l/d) * (v*v*y)/2g,
z = Q* (v*v*y)/2g,
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.
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 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.
Примечания:
Если места недостаточно (например, при реконструкции), выбирают прямоугольные воздуховоды . Как правило, ширина воздуховода в 2 раза больше высоты).
Этим материалом редакция журнала „Мир Климата“ продолжает публикацию глав из книги „Системы вентиляции и кондиционирования. Рекомендации по проектированию для произ-
водственных и общественных зданий“. Автор Краснов Ю.С.
Аэродинамический расчет воздуховодов начинают с вычерчивания аксонометрической схемы (М 1: 100), проставления номеров участков, их нагрузок L (м 3 /ч) и длин I (м). Определяют направление аэродинамического расчета – от наиболее удаленного и нагруженного участка до вентилятора. При сомнениях при определении направления рассчитывают все возможные варианты.
Расчет начинают с удаленного участка: определяют диаметр D (м) круглого или площадь F (м 2) поперечного сечения прямоугольного воздуховода:
Скорость растет по мере приближения к вентилятору.
По приложению Н из принимают ближайшие стандартные значения: D CT или (а х b) ст (м).
Гидравлический радиус прямоугольных воздуховодов (м):
где – сумма коэффициентов местных сопротивлений на участке воздуховодов.
Местные сопротивления на границе двух участков (тройники, крестовины) относят к участку с меньшим расходом.
Коэффициенты местных сопротивлений даны в приложениях.
Схема приточной системы вентиляции, обслуживающей 3-этажное административное здание
Пример расчета
Исходные данные:
| № участков | подача L, м 3 /ч | длина L, м | υ рек, м/с | сечение а × b, м | υ ф, м/с | D l ,м | Re | λ | Kmc | потери на участке Δр, па |
| решетка рр на выходе | 0,2 × 0,4 | 3,1 | – | – | – | 1,8 | 10,4 | |||
| 1 | 720 | 4,2 | 4 | 0,2 × 0,25 | 4,0 | 0,222 | 56900 | 0,0205 | 0,48 | 8,4 |
| 2 | 1030 | 3,0 | 5 | 0,25× 0,25 | 4,6 | 0,25 | 73700 | 0,0195 | 0,4 | 8,1 |
| 3 | 2130 | 2,7 | 6 | 0,4 × 0,25 | 5,92 | 0,308 | 116900 | 0,0180 | 0,48 | 13,4 |
| 4 | 3480 | 14,8 | 7 | 0,4 × 0,4 | 6,04 | 0,40 | 154900 | 0,0172 | 1,44 | 45,5 |
| 5 | 6830 | 1,2 | 8 | 0,5 × 0,5 | 7,6 | 0,50 | 234000 | 0,0159 | 0,2 | 8,3 |
| 6 | 10420 | 6,4 | 10 | 0,6 × 0,5 | 9,65 | 0,545 | 337000 | 0,0151 | 0,64 | 45,7 |
| 6а | 10420 | 0,8 | ю. | Ø0,64 | 8,99 | 0,64 | 369000 | 0,0149 | 0 | 0,9 |
| 7 | 10420 | 3,2 | 5 | 0,53 × 1,06 | 5,15 | 0,707 | 234000 | 0,0312 ×n | 2,5 | 44,2 |
| Суммарные потери: 185 | ||||||||||
| Таблица 1. Аэродинамический расчет | ||||||||||
Воздуховоды изготовлены из оцинкованной тонколистовой стали, толщина и размер которой соответствуют прил. Н из. Материал воздухозаборной шахты – кирпич. В качестве воздухораспределителей применены решетки регулируемые типа РР с возможными сечениями: 100 х 200; 200 х 200; 400 х 200 и 600 х 200 мм, коэффициентом затенения 0,8 и максимальной скоростью воздуха на выходе до 3 м/с.
Сопротивление приемного утепленного клапана с полностью открытыми лопастями 10 Па. Гидравлическое сопротивление калориферной установки 100 Па (по отдельному расчету).
Сопротивление фильтра G-4 250 Па. Гидравлическое сопротивление глушителя 36 Па (по акустическому расчету). Исходя из архитектурных требований проектируют воздуховоды прямоугольного сечения.
Сечения кирпичных каналов принимают по табл. 22.7 .
Коэффициенты местных сопротивлений
Участок 1. Решетка РР на выходе сечением 200×400 мм (рассчитывают отдельно):
| № участков | Вид местного сопротивления | Эскиз | Угол α, град. | Отношение | Обоснование | КМС | ||
| F 0 /F 1 | L 0 /L ст | f прох /f ств | ||||||
| 1 | Диффузор | 20 | 0,62 | – | – | Табл. 25.1 | 0,09 | |
| Отвод | 90 | – | – | – | Табл. 25.11 | 0,19 | ||
| Тройник-проход | – | – | 0,3 | 0,8 | Прил. 25.8 | 0,2 | ||
| ∑ = | 0,48 | |||||||
| 2 | Тройник-проход | – | – | 0,48 | 0,63 | Прил. 25.8 | 0,4 | |
| 3 | Тройник-ответвление | – | 0,63 | 0,61 | – | Прил. 25.9 | 0,48 | |
| 4 | 2 отвода | 250 × 400 | 90 | – | – | – | Прил. 25.11 | |
| Отвод | 400 × 250 | 90 | – | – | – | Прил. 25.11 | 0,22 | |
| Тройник-проход | – | – | 0,49 | 0,64 | Табл. 25.8 | 0,4 | ||
| ∑ = | 1,44 | |||||||
| 5 | Тройник-проход | – | – | 0,34 | 0,83 | Прил. 25.8 | 0,2 | |
| 6 | Диффузор после вентилятора | h=0,6 | 1,53 | – | – | Прил. 25.13 | 0,14 | |
| Отвод | 600 × 500 | 90 | – | – | – | Прил. 25.11 | 0,5 | |
| ∑= | 0,64 | |||||||
| 6а | Конфузор перед вентилятором | D г =0,42 м | Табл. 25.12 | 0 | ||||
| 7 | Колено | 90 | – | – | – | Табл. 25.1 | 1,2 | |
| Решетка жалюзийная | Табл. 25.1 | 1,3 | ||||||
| ∑ = | 1,44 | |||||||
| Таблица 2. Определение местных сопротивлений | ||||||||
Краснов Ю.С.,
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:
где R – потери давления на трение в расчете на 1 погонный метр воздуховода, l – длина воздуховода в метрах, z – потери давления на местные сопротивления (при переменном сечении).
1. Потери на трение:
В круглом воздуховоде потери давления на трение P тр 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 – скорость течения воздуха в м/с, y – плотность воздуха в кг/куб.
м., 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, y – плотность воздуха в кг/куб.м., g – ускорение свободного падения (9,8 м/с2). Значения Q содержатся в табличном виде.
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 P тр.
- 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
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.
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.
Примечания:
- 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
Что такое потеря давления?
Сопротивление воздуха в системе вентиляции в основном определяется скоростью воздуха в этой системе.
Сопротивление воздуха растет прямо пропорционально потоку воздуха. Это явление известно как потеря давления. Статическое давление, создаваемое вентилятором, вызывает движение воздуха в системе вентиляции с определенным сопротивлением. Чем выше вентиляционное сопротивление в системе, тем меньше воздушный поток вентилятора. Потери на трение воздуха в воздуховодах, а также сопротивление сетевого оборудования (фильтр, шумоглушитель, нагреватель, клапаны и заслонки и т. д.) можно рассчитать по таблицам и диаграммам, содержащимся в каталоге. Полная потеря давления равна всем значениям потери давления в вентиляционной системе.
Рекомендуемая скорость движения воздуха в воздуховодах:
| Тип | Скорость воздуха, м/с |
|---|---|
| Главные воздуховоды | 6,0 – 8,0 |
| Боковые отводы | 4,0 – 5,0 |
| Воздуховоды | 1,5 – 2,0 |
| Поставка потолочных решеток | 1,0 – 3,0 |
| Вытяжные решетки | 1,5 – 3,0 |
Расчет скорости воздуха в воздуховодах:
V= L / (3600*F) (м/с)
л – объем воздуха [м 3 /час];
F – сечение воздуховода [м 2 ];
Рекомендация 1.
Потеря давления в системе воздуховодов может быть уменьшена за счет большего сечения воздуховода, что обеспечивает относительно равномерную скорость воздуха во всей системе. На рисунке ниже показано, как обеспечить относительно равномерную скорость воздуха в системе воздуховодов с минимальными потерями давления.
Рекомендация 2.
Для длинных систем с большим количеством вентиляционных решеток установите вентилятор посередине сети. Такое решение имеет ряд преимуществ. С одной стороны снижаются потери давления, с другой стороны используются воздуховоды меньшего размера.
Пример расчета системы вентиляции:
Начните расчет с чертежа системы, указав расположение воздуховодов, вентиляционных решеток, вентиляторов, а также длины участков воздуховодов между тройниками. Затем рассчитайте производительность по воздуху в каждой секции.
Для расчета потерь давления на участках 1-6 используйте диаграмму потерь давления для круглых воздуховодов.
Для этого требуемые диаметры воздуховодов и потери давления определяются из условия допустимой скорости воздуха в воздуховоде.
Секция 1: расход воздуха 200 м 3 /ч. Предположим, что диаметр воздуховода 200 мм и скорость воздуха 1,95 м/с, тогда потеря давления 0,21 Па/м x 15 м = 3 Па (см. диаграмму потери давления для воздуховодов).
Участок 2: те же расчеты провести, учитывая, что скорость воздуха на этом участке 220+350=570 м 3 /ч. Предположим, что диаметр воздуховода 250 мм и скорость воздуха 3,23 м/с, тогда потеря давления 0,9 Па/м x 20 м = 18 Па.
Секция 3: Расход воздуха через эту секцию составляет 1070 м 3 /ч. Предположим, что диаметр воздуховода 315 мм и скорость воздуха 3,82 м/с, тогда потеря давления составит 1,1 Па/м x 20 м = 22 Па.
Секция 4: Расход воздуха через эту секцию составляет 1570 м 3 /ч. Предположим, что диаметр воздуховода 315 мм и скорость воздуха 5,6 м/с, тогда потеря давления 2,3 Па/м x 20 м = 46 Па.
Секция 5: Расход воздуха через эту секцию составляет 1570 м 3 /ч. Предположим, что диаметр воздуховода 315 мм и скорость воздуха 5,6 м/с, тогда потеря давления 2,3 Па/м x 1 м = 23 Па.
Раздел 6: расход воздуха через эту секцию составляет 1570 м 3 /ч. Предположим, что диаметр воздуховода 315 мм и скорость воздуха 5,6 м/с, тогда потеря давления 2,3 Па/м x 10 м = 23 Па. Общее давление воздуха в системе воздуховодов 114,3 Па.
После завершения расчета потерь давления на последнем участке можно приступить к расчету потерь давления в элементах сети, таких как шумоглушитель СР 315/900 (16 Па) и обратный клапан КОМ 315 (22 Па). Рассчитайте также потери давления в ответвлениях к решеткам. Суммарное сопротивление воздуха в 4 ветвях составляет 8 Па.
Расчет потерь давления в тройниках воздуховодов.
Диаграмма позволяет рассчитать потери давления в ответвлениях исходя из угла изгиба, диаметра воздуховода и расхода воздуха.
Пример. Рассчитать потери давления для колена 90°, Ø 250 мм и расхода воздуха 500 м 3 /ч. Для этого найдите точку пересечения вертикальной линии, показывающей объем воздуха, с вертикальной линией. Найдите потерю давления по вертикальной линии слева для 9Изгиб трубы 0°, который составляет 2 Па.
Предположим, мы устанавливаем потолочные диффузоры PF с сопротивлением воздуха 26 Па.
Теперь просуммируем все потери давления для прямого участка воздуховода, элементов сети, отводов и решеток. Целевое значение 186,3 Па.
После всех расчетов приходим к выводу, что нужен вытяжной вентилятор производительностью 1570 м 3 /ч при сопротивлении воздуха 186,3 Па. С учетом всех требуемых рабочих параметров оптимальным решением является вентилятор ВЕНТС ВКМС 315.
Расчет потерь давления в воздуховодах
Расчет перепада давления в обратном клапане
Выбор вентилятора
Расчет потерь давления в глушителях
Расчет потерь давления в тройниках воздуховодов
Расчет потерь давления в диффузорах воздуховодов
Как рассчитать потери давления в воздуховоде — BIM4Tips
Брайан Джонсон в руководствах по проектированию, учебных пособиях, строительных стандартах
В гидродинамике уравнение Дарси-Вейсбаха представляет собой эмпирическое уравнение, которое связывает потерю напора или потери давления из-за трения на заданной длине трубы со средней скоростью потока жидкости для потока несжимаемой жидкости. .
Уравнение Дарси-Вейсбаха
ρ , плотность жидкости.
D , гидравлический диаметр воздуховода D = 2 a b / (a + b).
⟨v⟩ , средняя скорость потока, экспериментально измеренная как объемный расход Q на единицу смоченной площади поперечного сечения.
fD , коэффициент трения Дарси (также называемый коэффициентом текучести λ).
Ниже приведено уравнение Свами-Джейна , используемое для прямого решения коэффициента трения Дарси-Вейсбаха f полнопроточной круглой трубы.
Это уравнение является аппроксимацией неявного уравнения Коулбрука-Уайта , где число Рейнольдса Re > 4000, и имеет турбулентный поток. Где ламинарный поток имеет Re < 2100, а переходный поток 2100 < Re < 4000 (рис. 1).
Рис. 1: Диаграмма профиля скорости.
Уравнение Коулбрука-Уайта
Уравнение Свами-Джейна
Номер Рейнольдса
Относительная шероховатость трубы ε / D , где ε — эффективная высота шероховатости трубы, а D — диаметр трубы (внутренний).
u , скорость жидкости относительно объекта.
L , является характеристическим линейным размером.
μ — динамическая вязкость жидкости.
ν — кинематическая вязкость жидкости.
У нас есть оцинкованный воздуховод размером 24 x 12 дюймов, подающий воздух при 55°F/60% относительной влажности (ОВ) с расходом 1700 кубических футов в минуту и длиной 100’-0”. Какова потеря давления в воздуховоде? 92) = 14,1666 футов / с
Грохочущая труба ε = 0,0003 футов (см. Ниже свойства типа Revit)
Относительная шероховата ε / D = 0,0003 FT / 1.33333 FT =
Характеристический линейный размер цилиндра L = 1,3333 фут
0277 0,0000134394 фунт/фут-сек
РИСУНОК 2 Психометрические данные при 55Fdb/60% RH с использованием программного обеспечения Cook Psychometric.
Узнайте больше об этом программном обеспечении в компании Loren Cook http://www.lorencook.com/downloads.asp.
РИСУНОК 3 Пример свойств прямоугольного воздуховода в Revit.
92)
ΔP/L = 0,000023 PSI
ΔP/L 0,000023 PSI (27,7076 дюйм вод. ст. / PSI)
Δp / l = 0,00064 в WG
С. Потеря трения составляет Δp = 0,064 в WG / 100 футов
Шаг 5 Проверьте свой ответ:
Autodsk Revit revit revit revit revit revit revit revit revit revit revit revit revit revilt revit revit revit revit revit revit revilt revilt revit revit revit revit revit revit revit revit revit revit revit revit revit revilt.
потери ΔP = 0,063 дюймов водяного столба / 100 футов
РИСУНОК 4 Проверка расчета с помощью Revit.
Список ссылок:
En.wikipedia.org. (2019). Уравнение Дарси–Вейсбаха. [онлайн] Доступно по адресу: https://en.wikipedia.org/wiki/Darcy%E2%80%93Weisbach_equation [По состоянию на 18 сентября 2019 г.].
Autodesk.com. (2019). Ревит | Программное обеспечение BIM | Автодеск. [онлайн] Доступно по адресу: https://www.autodesk.com/products/revit/overview [По состоянию на 18 сентября 2019 г.].
Размеры воздуховодов, воздуховоды, давление, скорость, учебные пособия
Руководства по проектированию, учебные пособия, строительные стандарты
Размеры воздуховодов, расчет и расчет эффективности
как спроектировать систему воздуховодов ws Как спроектировать систему воздуховодов.
В этой статье мы узнаем, как определить размер и спроектировать систему воздуховодов для повышения эффективности. Мы включим полностью проработанный пример, а также используем моделирование CFD для оптимизации производительности и эффективности с помощью SimScale. Прокрутите вниз, чтобы посмотреть БЕСПЛАТНОЕ видеоруководство на YouTube!
🏆🏆🏆 Создайте бесплатную учетную запись SimScale для тестирования облачной платформы моделирования CFD здесь: https://www.simscale.com/ Имея более 100 000 пользователей по всему миру, SimScale представляет собой революционную облачную CAE-платформу, которая мгновенно доступ к технологии моделирования CFD и FEA для быстрого и простого виртуального тестирования, сравнения и оптимизации проектов в нескольких отраслях, включая HVAC , AEC и электроника .
- Откройте для себя более 50 бесплатных вебинаров по запросу на различные темы, от проектирования вентиляции или центров обработки данных и анализа ветровой нагрузки до аэрокосмической, F1 и спортивной аэродинамики здесь: https://www. simscale.com/webinars-wor…
- Узнайте больше о преимуществах использования облачного инженерного моделирования и сообщества SimScale здесь: https://www.simscale.com/product/pricing
- Найдите тысячи готовых к использованию шаблонов моделирования, созданных пользователями SimScale, которые вы можете копировать и изменять для собственного анализа: https://www.simscale.com/projects/
simscale.com/webinars-wor…Методы проектирования воздуховодов
Существует множество различных методов проектирования вентиляционных систем, наиболее распространенными из которых являются:
- Метод снижения скорости: (жилые или небольшие коммерческие установки) коммерческих установок)
- Статическое восстановление: очень большие установки (концертные залы, аэропорты и промышленные предприятия)
В этом примере мы сосредоточимся на методе равного трения, так как это наиболее распространенный метод, используемый для коммерческих систем ОВКВ и их довольно просто следовать.
Пример проекта
План зданияИтак, мы сразу приступим к проектированию системы. В качестве примера возьмем небольшое инженерное бюро, и мы хотим сделать планировку здания, которую мы будем использовать для проектирования и расчетов. Это действительно простое здание, в нем всего 4 офиса, коридор и механическое помещение, где будут располагаться вентилятор, фильтры и воздухонагреватель или охладитель.
Тепловые и холодильные нагрузки зданияПервое, что нам нужно сделать, это рассчитать тепловые и холодильные нагрузки для каждой комнаты. Я не буду рассказывать, как это сделать в этой статье, нам придется рассказать об этом в отдельном уроке, поскольку это отдельная предметная область.
Получив их, просто посчитайте их вместе, чтобы найти самую большую нагрузку, поскольку нам нужно определить размер системы, чтобы она могла работать при пиковых нагрузках. Охлаждающая нагрузка обычно самая высокая, как в этом случае.
Теперь нам нужно преобразовать охлаждающие нагрузки в объемный расход, но для этого нам сначала нужно преобразовать это в массовый расход, поэтому мы используем формулу:
mdot = Q / (cp x Δt)
Рассчитать массовый расход воздуха скорость от охлаждающей нагрузки Где mdot означает массовый расход (кг/с), Q — холодопроизводительность помещения (кВт), cp — удельная теплоемкость воздуха (кДж/кг·K), а Δt — разница температур между расчетной температурой воздуха и расчетной температурой обратки.
Просто отметим, что мы будем использовать cp 1,026 кДж/кг·k в качестве стандарта, а дельта T должна быть меньше 10*C, поэтому мы будем использовать 8*c.
Мы знаем все значения для этого, поэтому мы можем рассчитать массовый расход (сколько килограммов воздуха в секунду должно поступать в комнату). Если мы посмотрим на расчет для помещения 1, то увидим, что для него требуется 0,26 кг/с. Поэтому мы просто повторяем этот расчет для остальной части комнаты, чтобы найти все значения массового расхода.
Расчет массового расхода воздуха для каждой комнаты Теперь мы можем преобразовать их в объемный расход. Для этого нам нужен определенный объем или плотность воздуха. Укажем 21*c и примем атмосферное давление равным 101,325 кПа. Мы можем посмотреть это в наших таблицах свойств воздуха, но я предпочитаю просто использовать онлайн-калькулятор http://bit.ly/2tyT8yp, так как это быстрее. Итак, мы просто вводим эти числа и получаем плотность воздуха 1,2 кг/м3. 9-1), чтобы получить ответ 0,83 м3/кг.
Теперь, когда у нас есть это, мы можем рассчитать объемный расход по формуле:
vdot = mdot умножить на v.
Рассчитать объемный расход воздуха из массового расхода, где vdot равно объемному расходу, mdot равно массовому расходу скорость помещения, а v равно удельному объему, который мы только что рассчитали.
Таким образом, если мы опустим эти значения для помещения 1, мы получим объемный расход 0,2158 м3/с, то есть количество воздуха, которое должно поступать в помещение для удовлетворения потребности в охлаждении. Так что просто повторите этот расчет для всех комнат.
Теперь мы собираемся начертить маршрут нашего воздуховода на плане этажа, чтобы мы могли приступить к его размеру.
Компоновка воздуховодовПрежде чем двигаться дальше, нам необходимо рассмотреть некоторые моменты, которые будут играть большую роль в общей эффективности системы.
Особенности конструкции
Первый из них касается формы воздуховода.
Воздуховоды бывают круглой, прямоугольной и плоскоовальной формы. Круглый воздуховод на сегодняшний день является наиболее энергоэффективным типом, и именно его мы будем использовать в нашем рабочем примере позже. Если мы сравним круглый воздуховод с прямоугольным воздуховодом, мы увидим, что:
Круглый воздуховод с площадью поперечного сечения 0,6 м2 имеет периметр 2,75 м
Прямоугольный воздуховод с равной площадью поперечного сечения имеет периметр 3,87 м
Следовательно, прямоугольный воздуховод требует больше металла для своей конструкции, это увеличивает вес и стоимость конструкции. Больший периметр также означает, что больше воздуха будет соприкасаться с материалом, что увеличивает трение в системе. Трение в системе означает, что вентилятор должен работать больше, что приводит к увеличению эксплуатационных расходов. По возможности всегда используйте круглый воздуховод, хотя во многих случаях необходимо использовать прямоугольный воздуховод из-за ограниченного пространства.
Второе, что следует учитывать, это материал, используемый для воздуховодов, и шероховатость этого материала, так как это вызывает трение. Например, если у нас есть два воздуховода с одинаковыми размерами, объемным расходом и скоростью, единственное различие заключается в материале. Один изготовлен из стандартной оцинкованной стали, другой из стекловолокна, падение давления на расстоянии 10 м для этого примера составляет около 11 Па для оцинкованной стали и 16 Па для стекловолокна.
Энергоэффективные фитинги для воздуховодовТретье, что мы должны учитывать, это динамические потери, вызванные арматурой. Мы хотим использовать максимально гладкие фитинги для энергоэффективности. Например, используйте изгибы с большим радиусом, а не прямые углы, так как внезапное изменение направления тратит впустую огромное количество энергии.
CFD-моделирование воздуховодов Мы можем быстро и легко сравнить производительность различных конструкций воздуховодов с помощью CFD или вычислительной гидродинамики.
Эти симуляции были созданы с использованием революционной облачной инженерной платформы CFD и FEA компании SimScale, которая любезно спонсировала эту статью.
Вы можете бесплатно получить доступ к этому программному обеспечению, нажав здесь, и они предлагают несколько различных типов учетных записей в зависимости от ваших потребностей в симуляции.
SimScale не ограничивается только проектированием воздуховодов, он также используется для центров обработки данных, приложений AEC, проектирования электроники, а также для теплового и структурного анализа.
Просто взгляните на их сайт, и вы найдете тысячи симуляций для всего: от зданий, систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха, теплообменников, насосов и клапанов до гоночных автомобилей и самолетов, которые можно копировать и использовать в качестве шаблонов для собственного дизайна. анализ.
Они также предлагают бесплатные вебинары, курсы и учебные пособия, которые помогут вам настроить и запустить свои собственные симуляции.
Если, как и я, у вас есть некоторый опыт создания CFD-моделирования, то вы знаете, что этот тип программного обеспечения обычно очень дорогой, и вам также потребуется мощный компьютер для его запуска.
Однако с SimScale все можно сделать из веб-браузера. Поскольку платформа основана на облаке, их серверы выполняют всю работу, и мы можем получить доступ к нашим проектным симуляциям из любого места, что значительно упрощает нашу жизнь как инженеров.
Итак, если вы инженер, дизайнер, архитектор или просто заинтересованы в опробовании технологии моделирования, я настоятельно рекомендую вам проверить это программное обеспечение и получить бесплатную учетную запись, перейдя по этой ссылке.
Стандартная и оптимизированная конструкция воздуховода CFD Теперь, если мы посмотрим на сравнение двух конструкций, мы увидим стандартную конструкцию слева и более эффективную конструкцию справа, которая была оптимизирована с использованием simscale. Оба дизайна используют скорость воздуха 5 м/с, цвета обозначают скорость: синий означает низкую скорость, а красный — области высокой скорости.
Из цветовой шкалы скоростей и линий тока видно, что в схеме слева входящий воздух непосредственно сталкивается с резкими поворотами, присутствующими в системе, что вызывает увеличение статического давления. Резкие повороты вызывают большое количество зон рециркуляции внутри воздуховодов, что препятствует плавному движению воздуха.
Тройник на дальнем конце главного воздуховода заставляет воздух внезапно разделяться и менять направление. Здесь имеется большое количество обратного потока, который снова увеличивает статическое давление и снижает количество подаваемого воздуха
Высокая скорость в главном канале, вызванная резкими поворотами и внезапными изгибами, уменьшает поток в 3 ветви слева.
Оптимизированная конструкция воздуховодов энергоэффективность Если мы теперь сосредоточимся на оптимизированной конструкции справа, мы увидим, что используемые фитинги имеют гораздо более гладкий профиль без внезапных препятствий, рециркуляции или обратного потока, что значительно улучшает скорость воздушного потока в системе.
В дальнем конце главного воздуховода воздух разделяется на две ветви через пологий изогнутый тройниковый участок. Это позволяет воздуху плавно менять направление и, таким образом, не происходит резкого увеличения статического давления, а скорость потока воздуха в помещения резко увеличивается.
Три ответвления основного воздуховода теперь получают одинаковый поток воздуха, что значительно улучшает конструкцию. Это связано с тем, что дополнительная ветвь теперь питает три меньшие ветви, позволяя части воздуха плавно отрываться от основного потока и поступать в эти меньшие ветви.
С учетом этих соображений мы можем вернуться к конструкции воздуховода.
Этикетки для воздуховодов и фитингов Теперь нам нужно пометить каждую секцию воздуховода, а также фитинги буквой. Обратите внимание, что здесь мы проектируем очень простую систему, поэтому я включил только воздуховоды и основные фитинги, я не включил такие элементы, как решетки, воздухозаборники, гибкие соединения, противопожарные клапаны и т.
д.
Теперь мы хотим создать таблицу со строками, помеченными в соответствии с примером. Каждому воздуховоду и фитингу нужен свой ряд, если воздушный поток разделяется, например, в тройнике, тогда нам нужно включить линию для каждого направления, мы увидим это позже в статье.
Просто добавьте буквы в отдельные строки, а затем укажите, какой тип фитинга или воздуховода соответствует.
Диаграмма расхода воздуха в воздуховодеМы можем начать заполнять некоторые данные, мы можем сначала включить объемный расход для каждой из ветвей, это легко, так как это просто объемный расход для помещения, которое он обслуживает. Вы можете видеть на диаграмме, которую я заполнил.
Диаграмма расхода основного воздуховода Затем мы можем приступить к определению размеров основных воздуховодов. Для этого убедитесь, что вы начинаете с главного воздуховода, который находится дальше всего. Затем мы просто суммируем объемные расходы для всех ветвей ниже по течению. Для главного воздуховода G мы просто суммируем ответвления L и I.
Для D это просто сумма LI и F, а для воздуховода A это сумма L, I, F и C. Просто введите их в таблицу.
По черновому чертежу мы измеряем длину каждой секции воздуховода и вносим ее в таблицу.
Размеры воздуховодов – Как определить размеры воздуховодов
Чтобы определить размеры воздуховодов, вам понадобится таблица размеров воздуховодов. Вы можете получить их у производителей воздуховодов или в отраслевых организациях, таких как CIBSE и ASHRAE. Если у вас его нет, вы можете найти его по следующим ссылкам. Ссылка 1 и ссылка 2
Эти диаграммы содержат много информации. Мы можем использовать их, чтобы найти перепад давления на метр, скорость воздуха, объемный расход, а также размер воздуховода. Компоновка диаграммы немного различается в зависимости от производителя, но в этом примере вертикальные линии соответствуют падению давления на метр воздуховода. Горизонтальные линии соответствуют объемному расходу. Диагональные линии, направленные вниз, относятся к скорости, а диагональные линии, направленные вверх, — к диаметру воздуховода.
Мы начнем определение размеров с первого основного воздуховода, который является секцией A. Чтобы ограничить шум в этой секции, мы укажем, что максимальная скорость может составлять только 5 м/с. Мы знаем, что для этого воздуховода также требуется объемный расход 0,79 м3/с, поэтому мы можем использовать скорость и объемный расход, чтобы найти недостающие данные.
Пример определения размера воздуховода Берем диаграмму и прокручиваем ее снизу слева вверх, пока не достигнем объемного расхода 0,79 м3/с. Затем мы находим место, где линия скорости равна 5 м/с, и проводим линию до тех пор, пока не наткнемся на нее. Затем, чтобы найти падение давления, мы проводим вертикальную линию вниз от этого пересечения. В данном случае мы видим, что она составляет 0,65 годовых на метр. Так что добавьте эту цифру в диаграмму. Поскольку мы используем метод равного перепада давления, мы можем использовать этот перепад давления для всех длин воздуховода, поэтому заполните и их. Затем мы снова прокручиваем вверх и выравниваем наше пересечение с восходящими диагональными линиями, чтобы увидеть, что для этого требуется воздуховод диаметром 0,45 м, поэтому мы также добавляем его в таблицу.
Нам известны объемный расход и падение давления, поэтому теперь мы можем рассчитать значения для секции C, а затем для остальных воздуховодов.
Для остальных воздуховодов мы используем тот же метод.
Определение размера воздуховода по методу равного давленияНа диаграмме мы начнем с рисования линии от 0,65 Па/м до самого верха, а затем проведем линию напротив требуемого объемного расхода, в данном случае для участка С нам нужно 0,21 м3/с . На этом пересечении мы рисуем линию, чтобы найти скорость, и мы видим, что она находится между линиями 3 и 4 м/с, поэтому нам нужно оценить значение, в данном случае оно составляет около 3,6 м/с, поэтому мы добавляем что к графику. Затем мы проводим еще одну линию на другой диагональной сетке, чтобы найти диаметр воздуховода, который в данном случае составляет около 0,27 м, и мы также добавим это в таблицу.
Повторите этот последний процесс для всех оставшихся воздуховодов и ответвлений, пока таблица не будет заполнена.
Теперь найдите общие потери в воздуховоде для каждого воздуховода и ответвления, это очень легко сделать, просто умножив длину воздуховода на падение давления на метр, в нашем примере мы нашли, что оно равно 0,65 Па/м. Сделайте это для всех воздуховодов и ответвлений на столе.
Калибровка фитингов воздуховодов
Первый фитинг, который мы рассмотрим, это изгиб 90* между воздуховодами J и L. нажав на эту ссылку.
Коэффициент потери давления в фитинге изгиба воздуховодаВ этом примере мы видим, что коэффициент равен 0,11
Затем нам нужно рассчитать динамические потери, вызванные изгибом, изменяющим направление потока. Для этого мы используем формулу Co, умноженную на rho, умноженную на v в квадрате, деленную на 2, где co — наш коэффициент, rho — плотность воздуха, а v — скорость.
Формула потери давления в изгибе воздуховода Мы уже знаем все эти значения, поэтому, если мы опустим цифры, мы получим ответ 0,718 паскалей. Так что просто добавьте это в таблицу.
(Посмотрите видео внизу страницы, чтобы узнать, как это рассчитать).
Следующий фитинг, который мы рассмотрим, это тройник, который соединяет основной воздуховод с ответвлениями, мы будем использовать в качестве примера тройник с идентификационной буквой H между G и J в системе. Теперь для этого нам нужно учесть, что воздух движется в двух направлениях, прямо и также сворачивая в ответвление, поэтому нам нужно выполнить расчет для обоих направлений.
Если мы сначала посмотрим на воздух, движущийся прямо, мы сначала найдем отношение скоростей, используя формулу скорость на выходе, деленную на скорость на входе. В этом примере воздух на выходе равен 3,3 м/с, а воздух на входе равен 4 м/с, что дает сша 0,83
Затем мы выполняем еще одно вычисление, чтобы найти отношение площадей, используя формулу: диаметр в квадрате разделить на диаметр в квадрате. В этом примере диаметр на выходе равен 0,24 м, а диаметр на входе равен 0,33 м, поэтому, если мы возведем их в квадрат, а затем разделим, мы получим 0,53
.
Теперь мы ищем фитинг, который мы используем, у производителя или в отраслевой организации, снова ссылка здесь. для этого.
В руководствах мы находим две таблицы. Та, которую вы используете, зависит от направления потока, мы используем прямое направление, поэтому находим ее, а затем просматриваем каждое соотношение, чтобы найти наш коэффициент потерь. Здесь вы можете видеть, что оба рассчитанных нами значения попадают между значениями, указанными в таблице, поэтому нам нужно выполнить билинейную интерполяцию. Чтобы сэкономить время, мы просто используем онлайн-калькулятор, чтобы найти это, ссылка здесь (посмотрите видео, чтобы узнать, как выполнить билинейную интерполяцию).
Заполняем наши значения и находим ответ 0,143
Расчет потери давления в тройнике Теперь вычисляем динамические потери для прямого пути через тройник, используя формулу co умножить на rho умножить на v в квадрате разделить на 2. Если мы опускаем наши значения, мы получаем ответ 0,934 паскаля, так что добавьте это в таблицу.
Тогда мы можем рассчитать динамические потери для воздуха, который превращается в изгиб. Для этого используем те же формулы, что и раньше. Скорость делится на скорость, чтобы найти отношение скоростей. Затем находим отношение площадей по формуле: диаметр в квадрате разделить на диаметр в квадрате. Мы берем наши значения из нашей таблицы и используем 3,5 м/с, деленные на 4 м/с, чтобы получить 0,875 для отношения скоростей, и мы используем 0,26 м в квадрате, деленные на 0,33 м в квадрате, чтобы получить 0,62 для отношения площадей.
Изгиб с потерями на тройникеЗатем мы используем таблицу изгибов для тройника, снова между значениями, указанными в таблице, поэтому мы должны найти числа, используя билинейную интерполяцию. Мы бросаем значения, чтобы получить ответ 0,3645 паскалей. Так что просто добавьте это в таблицу тоже.
Теперь повторите этот расчет для других тройников и фитингов, пока таблица не будет заполнена.
Поиск индексного участка – определение размера воздуховода
Далее нам нужно найти индексный участок, который имеет наибольший перепад давления.
Обычно это самая длинная пробежка, но также может быть и пробежка с наибольшим количеством фитингов.
Мы легко находим его, суммируя все потери давления от начала до выхода каждой ветви.
Например, чтобы добраться из точки А в точку С, мы теряем 5,04 па
А (1,3 па) + В (1,79 па) + С (1,95 па)
На дорогу от А до F мы теряем 8,8 па
А (1,3 па) + В (1.7pa) + D (1.3pa) + E (2.55pa) + F (1.95)
Для A до I мы теряем 10.56
A (1.3pa) + B (1.7pa) + D (1.3pa) + E (1,34 Па) + G (2,6 Па) + H (0,36 Па) + I (1,95 Па)
От A до L мы теряем 12,5 Па
A (1,3 Па) + B (1,7 Па) + D (1,3 Па) + E (1,34 Па) + G (2,6 Па) + H (0,93pa) + J (0,65pa) + K (0,72pa) + L (1,95pa)
Следовательно, используемый нами вентилятор должен преодолевать пробег с наибольшими потерями, то есть A – L с 12,5pa, это индексный пробег .
Демпферы воздуховодов – балансировка системы
Для балансировки системы нам необходимо добавить демпферы к каждой из ветвей, чтобы обеспечить одинаковый перепад давления во всех и достичь проектных расходов в каждом помещении.
Мы можем рассчитать, какой перепад давления должен обеспечить каждый демпфер, просто вычитая потерю хода из индекса хода.
От A до C 12,5 Па – 5,04 Па = 7,46 Па
От A до F 12,5 Па – 8,8 Па = 3,7 Па
От A до I 12,5 Па – 10,56 Па = 1,94 Па . Мы сделаем еще один учебник, посвященный дополнительным способам повышения эффективности системы воздуховодов.
Конструкция воздуховодов 5 — Определение размеров воздуховодов
- Эллисон Бейлс
- Блог
проектирование систем отопления и охлаждения
К этому моменту в нашей небольшой серии по проектированию воздуховодов мы рассчитывали промежуточные количественные показатели: доступное статическое давление, общую эффективную длину и коэффициент трения.
Сегодня мы используем все это, чтобы выяснить, насколько большими должны быть воздуховоды. Мы следуем протоколу Manual D для проектирования воздуховодов, стандарту, разработанному Американскими подрядчиками по кондиционированию воздуха (ACCA). Давайте прыгнем прямо и посмотрим, как это работает.
Определение размеров воздуховодов по коэффициенту трения
Напомним, что номинальное общее внешнее статическое давление (TESP) говорит нам, какое сопротивление мы можем оказывать на печь или устройство обработки воздуха, когда они подают номинальный поток воздуха. Чтобы достичь этого числа, мы должны контролировать сопротивление системы воздуховодов.
При прочих равных условиях система воздуховодов с большей общей эффективной длиной (TEL) имеет большее сопротивление. Однако это не означает, что общее внешнее статическое давление больше, поскольку потери на трение в воздуховодах зависят как от длины, так и от площади поперечного сечения. Это неравная часть, ручка, которую мы используем для управления сопротивлением.
Если общая эффективная длина велика, мы должны увеличить площадь воздуховода. Если длина небольшая, можно использовать воздуховоды меньшего размера. Таким образом мы гарантируем, что воздуховоды доставляют нужное количество воздуха. (Конечно, его также необходимо установить и ввести в эксплуатацию.)
Коэффициент трения, который я обсуждал в части 4 этой серии, позволяет нам количественно оценить этот процесс. (Это один из двух факторов, на которые мы должны обратить внимание при определении размера. Другой приведен ниже.) В части 4 я показал пример, в котором коэффициент трения составлял 0,073 iwc на 100 футов общей эффективной длины.
Следующим шагом является использование коэффициента трения и расхода воздуха для каждой секции воздуховода в кубических футах в минуту (куб. футов в минуту), чтобы найти размер, необходимый для перемещения этого количества воздуха. Мы делаем это с помощью программного обеспечения, но калькуляторы воздуховодов дают ту же информацию.
Вот пример с новым калькулятором размера воздуховода ASHRAE. Наш коэффициент трения составляет 0,073 л.с./100 фут. Допустим, у нас есть секция воздуховода, которая должна двигаться на 400 кубических футов в минуту. В части циферблата «Потери на трение/Количество воздуха» мы выравниваем 0,073 с 400 куб. футов в минуту, как показано ниже.
Как видите, нам нужен круглый металлический воздуховод чуть больше 10″, чтобы сделать то, что мы хотим. Для правильной установки гибкости (внутренний вкладыш туго натянут без провисания или сжатия) он будет такого же размера. (См. мою статью о сжатии гибких воздуховодов, если вы не верите в это.)
Мы не проектируем сжатие, но вы можете видеть, что если установщик использовал гибкость и не натягивал внутренний слой туго, оставалось 4% продольное сжатие, вам понадобится 12-дюймовый гибкий воздуховод, а не 10-дюймовый. Если бы они установили 10-дюймовый гибкий воздуховод, сжатый на 4%, сопротивление было бы выше, статическое давление было бы выше, а поток воздуха был бы ниже.
Понял? Процесс не сложный. Вы сделаете то же самое для каждой секции воздуховода, используя одинаковую скорость трения, но задав разные требования к воздушному потоку для каждой части.
Определение размеров воздуховодов по скорости
Но просто просмотр этих двух разделов калькулятора воздуховодов — это еще не конец процесса. Мы также хотим убедиться, что скорость воздуха не слишком высока. Итак, мы смотрим на раздел «Скорость/Количество воздуха». В моем примере здесь 400 кубических футов в минуту при 0,073 iwc/100′ соответствует скорости около 725 футов в минуту (футов в минуту). Это нормально для приточных каналов. Чтобы переместить 400 кубических футов в минуту на возвратной стороне в этой системе воздуховодов, нам нужно перейти на воздуховод большего размера.
В Руководстве D в таблице N3-1 указаны максимальные скорости для подающих и обратных магистралей и ответвлений. Для расходных материалов это 900 футов в минуту. Для возвратов это 700 футов в минуту.
Вот почему в этом случае мы бы увеличили диаметр до 12 дюймов для возврата, движущегося со скоростью 400 кубических футов в минуту при 0,073 iwc / 100 футов.
Когда размер по коэффициенту трения приводит к слишком высокой скорости, мы используем размер по скорости, что приводит к увеличению воздуховода. Но более крупные воздуховоды также приводят к меньшему сопротивлению, а это означает, что мы можем получить слишком большой поток воздуха в этом участке. Что нам с этим делать? Установите балансировочные амортизаторы.
В нашем бизнесе по проектированию ОВК в Energy Vanguard мы обычно не указываем воздуховоды меньше 4 дюймов. Мы делаем круглые воздуховоды с шагом в один дюйм от 4 до 10 дюймов, а затем каждые 2 дюйма, поэтому я сказал, что мы будем использовать 12-дюймовый воздуховод вместо 10-дюймового для возврата в этом примере.
Теперь у нас есть процедура нахождения размеров всех воздуховодов в проекте. У меня осталось всего несколько тем из этой серии: расположение воздуховодов, выбор типов воздуховодов, регистры и решетки.
А затем я представлю кейс, чтобы показать, как все это работает, от проектирования до монтажа и ввода в эксплуатацию.
Buy the ACCA Manuals on Amazon*
Other articles in the Duct Design series:
The Basic Principles of Duct Design, Part 1
Duct Конструкция 2 — Доступное статическое давление
Конструкция воздуховода 3 — Общая эффективная длина
Конструкция воздуховода 4 — Расчет коэффициента трения
Связанные статьи
2 Основные причины уменьшенного воздушного потока в воздуховодах
Как установить гибкий проток
Наука – гибкий Duct и воздушный поток
. Наука SAG – Flex Duct и воздушный поток
Секрет эффективного перемещения воздуха через систему воздуховодов
* Это ссылки Amazon Associate.
Вы платите ту же цену, что и обычно, но Energy Vanguard взимает небольшую комиссию, если вы покупаете после использования ссылки.
Расчет статического давления в проекте HVAC
- Дом
- Блог
- Расчет статического давления в системе HVAC
Статическое давление создает сопротивление движению воздуха в воздуховодах системы HVAC, и вентиляционные установки должны преодолевать это давление, чтобы обеспечить нагрев и охлаждение. Статическое давление и воздушный поток являются двумя основными факторами, определяющими работу вентилятора, а также его энергопотребление. По этим причинам расчет статического давления является очень важным шагом в процессе проектирования HVAC.
Воздуховоды используются во многих типах систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха, и их конструкция влияет на контроль температуры и энергоэффективность. Например, крышные агрегаты (RTU) и фанкойлы (FCU) обычно подключаются к системе воздуховодов.
Чтобы правильно указать эти компоненты, необходим точный расчет статического давления.
Получите профессиональный расчет статического давления и улучшите конструкцию ОВКВ вашего здания.
Даже если у вас самое лучшее на рынке оборудование для кондиционирования воздуха и обогрева помещений, неправильная конструкция воздуховодов может отрицательно сказаться на их работе. Системы вентиляции должны преодолевать статическое давление, сводя к минимуму шум и вибрацию. Тем не менее, статическое давление также может быть снижено за счет продуманных решений при проектировании воздуховодов.
Конструкция воздуховода: краткий обзор
Перед проектированием воздуховодов инженеры HVAC должны рассчитать тепловую нагрузку и расход воздуха в соответствии со стандартами ASHRAE. Они также должны найти оптимальные места для диффузоров, вентиляционных установок и оборудования HVAC. Наконец, схема воздуховода может быть спроектирована в соответствии с имеющимся пространством.
В процессе проектирования воздуховодов очень важно избегать конфликтов с другими системами здания, например, с электрическими и сантехническими установками. Однако программное обеспечение BIM может автоматически обнаруживать эти проблемы, и инженеры могут исправить их до начала строительства.
Ниже приведены некоторые полезные рекомендации экспертов по ОВиК при проектировании воздуховодов:
- Максимально снизить потери давления в воздуховодах. Это также снижает требуемую мощность вентилятора, повышая энергоэффективность.
- Избегайте резких изменений направления при проектировании схемы воздуховода и предусмотрите поворотные лопасти, чтобы свести к минимуму падение давления.
- Сведите к минимуму шум и вибрацию, поскольку они вызывают дискомфорт и отвлекают пассажиров. Вибрация также сокращает срок службы оборудования, что приводит к дорогостоящему ремонту.
- Сосредоточьтесь на экономичной конструкции: по возможности экономьте место и материалы, не влияя на производительность ОВКВ.
- Проектировать воздуховоды с соотношением сторон как можно ближе к 1, но не выше 4.
Существует три типа систем воздуховодов, классифицируемых по статическому давлению:
- Системы низкого давления, со статическим давлением до 2 дюймов водяного столба
- Системы среднего давления, со статическим давлением от 2 до 6 дюймов водяного столба
- Системы высокого давления, со статическим давлением более 6 дюймов водяного столба
Более высокое статическое давление вызывает больший шум и вибрацию. В идеале система воздуховодов должна быть спроектирована с минимально возможным статическим давлением.
Метод расчета с равным трением
Для проектирования систем воздуховодов используются три основных метода:
- Метод статического восстановления
- Скоростной метод
- Метод равного трения
Метод равного трения на сегодняшний день является наиболее распространенным в отрасли, поскольку он использует простые расчеты, требующие меньше времени.
Два других метода редко используются в современных проектах HVAC.
При использовании метода равного трения воздуховоды рассчитаны на постоянный перепад давления на единицу длины , согласно справочнику ASHRAE Fundamentals Handbook. Потери на трение в системе воздуховодов описываются средним падением давления на 100 футов воздуховода.
Справочник ASHRAE допускает некоторую гибкость конструкции, предоставляя диаграммы с рекомендуемыми диапазонами скорости воздуха и коэффициента трения. Как и любое инженерное решение, оптимальное трение и скорость зависят от условий проекта:
- Низкий коэффициент трения потребляет меньше энергии вентилятора, но требует воздуховодов большего размера. Этот подход к проектированию рекомендуется, когда электричество дорого, а воздуховод доступен.
- Высокий коэффициент трения потребляет больше энергии вентилятора, позволяя экономить на материалах воздуховодов. Этот вариант рекомендуется, когда воздуховоды дорогие, а электроэнергия доступная.
Изначально определяются размеры всех воздуховодов, а затем потери давления рассчитываются индивидуально для всех секций. По результатам меняют размеры воздуховодов, чтобы компенсировать потери.
Как классифицируются потери на трение?
При проектировании воздуховодов потери на трение классифицируют по источникам – потери от самих воздуховодов и потери от арматуры.
- Потери в воздуховоде зависят от скорости воздуха и характеристик воздуховода – размеров, длины и шероховатости материала. Важным этапом процесса проектирования является определение критического пути, то есть пути воздуховода с наибольшей потерей давления.
- Потери при подгонке составляют наибольшую часть общих потерь. Они возникают, когда воздух проходит через фильтры, отводы, колена, заслонки, змеевики и другие фитинги и аксессуары. Использование правильных фитингов в правильных местах может привести к значительному снижению затрат и экономии энергии. ASHRAE предоставляет подгоночные коэффициенты потерь для упрощения их выбора.
ASHRAE предоставляет подгоночные коэффициенты потерь для упрощения их выбора.Когда все потери учтены, инженеры HVAC могут выбрать вентилятор, обеспечивающий требуемый расход воздуха и давление.
Заключительные рекомендации
ПроектHVAC очень важен в строительных проектах, поскольку в долгосрочной перспективе он влияет на эксплуатационные расходы и расходы на техническое обслуживание. HVAC также представляет собой самый высокий расход энергии для большинства жилых и коммерческих зданий, а продуманные проектные решения могут снизить счета за электроэнергию и газ. Для достижения более высокой производительности система вентиляции может быть оснащена датчиками присутствия и частотно-регулируемыми приводами (VFD) для управления скоростью вращения вентилятора.
Хорошо спроектированная система HVAC также повышает комфорт пассажиров, повышая производительность в бизнес-среде. Шум HVAC можно уменьшить, выбрав оптимальные размеры воздуховодов после точного расчета статического давления.
Убедитесь, что ваши механические установки соответствуют нормам и являются энергоэффективными, а время выполнения работ сокращается на 50 %. Вы можете связаться с Nearby EngineersNew York Engineers по электронной почте ([email protected]) или по телефону (646-877-0767212-575-5300).
Метки дизайн ОВиК конструкция вентиляции расчет статического давления конструкция воздуховода
Присоединяйтесь к более чем 15 000 коллегам-архитекторам и подрядчикам
Получайте советы экспертов по инженерным вопросам прямо на свой почтовый ящик. Подпишитесь на блог инженеров Нью-Йорка ниже.
© 2022 Nearby Engineers New York Engineers. Все права защищены. Правовая информация | Товарные знаки
Пример расчета сопротивления системы вентиляции. Калькулятор расчета сопротивления воздуховода. Расчет давления в воздуховодах. Расчет стоимости эксплуатации
Главная > Ремонт и отделка > Пример расчета сопротивления вентиляционной системы.
Калькулятор расчета сопротивления воздуховода. Расчет давления в воздуховодах. Расчет стоимости операции
Сердцем любой вентиляционной системы с механическим притоком воздуха является вентилятор, который создает этот поток в воздуховодах. Мощность вентилятора напрямую зависит от давления, которое необходимо создать на выходе из него, и для определения величины этого давления необходимо рассчитать сопротивление всей системы воздуховодов.
Для расчета потерь давления необходимы схема и размеры воздуховода и дополнительное оборудование.
Исходные данные для расчетов
Когда известна схема системы вентиляции, выбраны размеры всех воздуховодов и определено дополнительное оборудование, схема изображается во фронтальной изометрической проекции, то есть аксонометрии. Если он выполнен в соответствии с действующими нормами, то вся необходимая для расчета информация будет видна на чертежах (или эскизах).
- С помощью поэтажных планов можно определить длину горизонтальных участков воздуховодов. Если на аксонометрической схеме есть отметки высот, на которых проходят каналы, то станет известна и длина горизонтальных участков. В противном случае потребуются участки здания с проложенными трассами воздуховодов. А в крайнем случае, когда информации недостаточно, эти длины придется определять с помощью замеров на месте установки.
- На схеме условными обозначениями должно быть показано все дополнительное оборудование, установленное в каналах. Это могут быть диафрагмы, моторизованные заслонки, противопожарные клапаны, а также устройства для распределения или вытяжки воздуха (решетки, панели, зонты, диффузоры). Каждая деталь этого оборудования создает сопротивление на пути воздушного потока, что необходимо учитывать при расчете.
- В соответствии с регламентом на схеме возле условных изображений воздуховодов должны быть проставлены расходы воздуха и размеры каналов. Это определяющие параметры для расчетов.
- Все фигурные и ответвляющиеся элементы также должны быть отражены на схеме.
Если на аксонометрической схеме есть отметки высот, на которых проходят каналы, то станет известна и длина горизонтальных участков. В противном случае потребуются участки здания с проложенными трассами воздуховодов. А в крайнем случае, когда информации недостаточно, эти длины придется определять с помощью замеров на месте установки.
Если такой схемы нет ни на бумаге, ни в электронном виде, то ее придется чертить хотя бы в черновом варианте, без нее в расчетах не обойтись.
Вернуться к оглавлению
С чего начать?
Диаграмма потери напора на метр воздуховода.
Очень часто приходится иметь дело с достаточно простыми схемами вентиляции, в которых есть воздуховод такого же диаметра и нет дополнительного оборудования. Такие схемы рассчитываются довольно просто, но что делать, если схема сложная с множеством ответвлений? По методике расчета потерь давления в воздуховодах, которая описана во многих справочниках, необходимо определить самую длинную ветвь системы или ветвь с наибольшим сопротивлением. Узнать такое сопротивление на глаз удается редко, поэтому принято считать по самой длинной ветке. После этого, используя указанные на схеме расходы воздуха, всю ветвь делят на секции по этому признаку. Как правило, затраты меняются после разветвлений (тройников) и при делении лучше ориентироваться на них.
Возможны и другие варианты, например, приточные или вытяжные решетки, встроенные прямо в основной воздуховод. Если на схеме этого нет, но такая решетка имеется, то после нее необходимо будет рассчитать расход. Участки нумеруются, начиная с самого дальнего от веера.
Вернуться к индексу
Порядок расчета
Общая формула расчета потерь давления в воздуховодах для всей системы вентиляции выглядит следующим образом:
H B = ∑(Rl + Z), где: потери давления во всей системе воздуховодов, кгс/м²;
Примечание: значение площади поперечного сечения воздуховода, участвующее в расчете, изначально принимается как для воздуховода круглой формы. Сопротивление трению для каналов прямоугольной формы определяется площадью поперечного сечения, эквивалентной круглому.
Расчет начинают с самого дальнего участка №1, затем переходят ко второму участку и так далее. Результаты расчетов по каждому разделу суммируются, что обозначается знаком математической суммы в расчетной формуле. Параметр R зависит от диаметра канала (d) и динамического давления в нем (P д), а последнее, в свою очередь, зависит от скорости воздушного потока. Коэффициент абсолютной шероховатости стенки (λ) традиционно принимается как для воздуховода из оцинкованной стали и составляет 0,1 мм:
R = (λ / d) R d.
Использовать эту формулу в процессе расчета потерь напора не имеет смысла, так как значения R для различных скоростей и диаметров воздуха уже рассчитаны и являются справочными (Р.В. Щекин, И.Г. Староверов – Справочная литература). Поэтому просто необходимо найти эти значения в соответствии с конкретными условиями движения воздушных масс и подставить их в формулу. Другой показатель, динамическое давление R д, который связан с параметром R и участвует в дальнейшем расчете местных сопротивлений, также является эталонной величиной.
Учитывая эту взаимосвязь между двумя параметрами, они перечислены вместе в справочных таблицах.
Величина Z потерь давления в местных сопротивлениях рассчитывается по формуле:
Z = ∑ξ R d.
Знак суммирования означает, что необходимо сложить результаты расчета по каждому из местных сопротивлений на данном участке. Помимо уже известных параметров, в формулу входит коэффициент ξ. Его величина безразмерна и зависит от вида местного сопротивления. Значения параметров для многих элементов систем вентиляции рассчитаны или определены опытным путем, поэтому они есть в справочной литературе. Коэффициенты местного сопротивления вентиляционного оборудования часто указывают сами производители, определив их значения опытным путем на производстве или в лаборатории.
Рассчитав длину участка №1, количество и вид местных сопротивлений, необходимо правильно определить все параметры и подставить их в расчетные формулы. Получив результат, переходим ко второй секции и далее, к самому вентилятору.
При этом нельзя забывать о том участке воздуховода, который уже находится за вентиляционной установкой, ведь напора вентилятора должно хватить для преодоления его сопротивления.
Закончив вычисления для самой длинной ветки, производят такие же для соседней ветки, затем для следующей и так до самого конца. Обычно все эти ответвления имеют много общих областей, поэтому расчеты пойдут быстрее. Целью определения потерь напора во всех ответвлениях является их общее звено, потому что вентилятор должен распределять свой поток равномерно по всей системе. То есть в идеале потери давления в одной ветке должны отличаться от другой не более чем на 10%. Проще говоря, это означает, что ближняя к вентилятору ветвь должна иметь наибольшее сопротивление, а самая дальняя — наименьшее. Если это не так, рекомендуется вернуться к перерасчету диаметров воздуховодов и скорости движения воздуха в них.
Зная параметры воздуховодов (их длину, сечение, коэффициент трения воздуха о поверхность), можно рассчитать потери давления в системе при проектируемом расходе воздуха.
Полная потеря давления (в кг/кв.м) рассчитывается по формуле:
P = R*l+z,
где R – потеря давления на трение на 1 погонный метр воздуховода , l – длина воздуховода в метрах, z – потери напора на местные сопротивления (при переменном сечении).
1. Потери на трение:
В круглом воздуховоде потери давления на трение Pтр рассчитываются следующим образом:
Pтр = (x*l/d)*(v*v*y)/2g,
где x – коэффициент сопротивления трения, l – длина воздуховода в метрах, d – диаметр воздуховода в метрах, v – скорость потока воздуха в м/с, y – плотность воздуха в кг/м3, г – ускорение свободного падения (9,8 м/с2).
- Примечание: Если воздуховод имеет не круглое, а прямоугольное поперечное сечение, то в формулу необходимо подставить эквивалентный диаметр, который для воздуховода со сторонами А и В равен: dequiv = 2AB/(A + Б)
2. Потери на местные сопротивления:
Потери давления на местные сопротивления рассчитываются по формуле:
z = Q* (v*v*y)/2g,
где Q – сумма коэффициенты местных сопротивлений в сечении воздуховода, для которого производится расчет, v — скорость воздушного потока, м/с, y — плотность воздуха, кг/м3, g — ускорение свободного падения (9,8 м/с2) .
Значения Q содержатся в табличной форме.
Метод допустимой скорости
При расчете сети воздуховодов методом допустимых скоростей в качестве исходных данных принимается оптимальная скорость воздуха (см. таблицу). Затем считают необходимое сечение воздуховода и потери давления в нем.
Методика аэродинамического расчета 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 наиболее удаленных от вентилятора и наиболее нагруженных участков.
- Зная оптимальную скорость воздуха для данного помещения и объем воздуха, проходящий через воздуховод за 1 час, определяем соответствующий диаметр (или сечение) воздуховода.
- Рассчитываем потери давления на трение P тр.
- По табличным данным определяем сумму местных сопротивлений Q и вычисляем потери давления за счет местных сопротивлений z.
- Располагаемый напор для следующих ветвей воздухораспределительной сети определяется как сумма потерь давления на участках, расположенных перед этой ветвью.
В процессе расчета необходимо последовательно соединить все ветки сети, приравняв сопротивление каждой ветки к сопротивлению наиболее нагруженной ветки. Это делается с помощью диафрагм. Устанавливаются на малонагруженные участки воздуховодов, повышая сопротивление.
Таблица максимальной скорости воздуха в зависимости от требований к воздуховоду
Назначение | Основное требование | ||||
Бесшумность | Мин. потеря напора | ||||
Основные каналы | основные каналы | Филиалы | |||
приток | Капюшон | приток | Капюшон | ||
Жилые помещения | |||||
Отели | |||||
Учреждения | |||||
Рестораны | |||||
Магазины | |||||
Примечание: расход воздуха в таблице указан в метрах в секунду
Метод постоянных потерь напора
Этот метод предполагает постоянную потерю давления на 1 погонный метр воздуховода.
Исходя из этого, определяются размеры сети воздуховодов. Метод постоянных потерь напора достаточно прост и используется на этапе ТЭО систем вентиляции:
- В зависимости от назначения помещения по таблице допустимых скоростей воздуха выбирается скорость на основном участке воздуховода.
- Исходя из скорости, определенной в п. 1, и исходя из расчетного расхода воздуха находят начальную потерю давления (на 1 м длины воздуховода). Это диаграмма ниже.
- Определяется наиболее нагруженная ветвь, и ее длина принимается за эквивалентную длину воздухораспределительной системы. Чаще всего это расстояние до самого дальнего диффузора.
- Умножьте эквивалентную длину системы на потерю напора из шага 2. К полученному значению прибавляется потеря напора в диффузорах.
Теперь по приведенной ниже схеме определите диаметр начального воздуховода, идущего от вентилятора, а затем диаметры остальных участков сети по соответствующим расходам воздуха. В этом случае начальные потери давления предполагаются постоянными.
Диаграмма для определения потери напора и диаметра воздуховода
Использование прямоугольных воздуховодов
На диаграмме потери напора показаны диаметры круглых воздуховодов. Если вместо них используются прямоугольные воздуховоды, найдите их эквивалентные диаметры, используя приведенную ниже таблицу.
Примечания:
- Если позволяет место, лучше выбирать воздуховоды круглого или квадратного сечения;
- При недостатке места (например, при реконструкции) выбирают прямоугольные воздуховоды. Как правило, ширина воздуховода в 2 раза больше высоты).
В таблице указана высота воздуховода в мм по горизонтали, ширина по вертикали, а в ячейках таблицы указаны эквивалентные диаметры воздуховода в мм.
Таблица эквивалентных диаметров воздуховодов
где R – потери давления на трение на 1 погонный метр воздуховода, l – длина воздуховода в метрах, z – потери давления на местные сопротивления (при переменном сечении ).
1. Потери на трение:
Ptr = (x * l / d) * (v * v * y) / 2g,
z = Q* (v*v*y)/2g,
Метод допустимых скоростей
При расчете сети воздуховодов методом допустимых скоростей в качестве исходных данных принимается оптимальная скорость воздуха (см. таблицу). Затем считают необходимое сечение воздуховода и потери давления в нем.
Этот метод предполагает постоянную потерю давления на 1 погонный метр воздуховода. Исходя из этого, определяются размеры сети воздуховодов. Метод постоянных потерь напора достаточно прост и используется на этапе ТЭО систем вентиляции:
На диаграмме потерь напора показаны диаметры воздуховодов круглого сечения. Если вместо них используются прямоугольные воздуховоды, найдите их эквивалентные диаметры, используя приведенную ниже таблицу.
Примечания:
При недостатке места (например, при реконструкции) выбирайте воздуховоды прямоугольного сечения. Как правило, ширина воздуховода в 2 раза больше высоты).
Данным материалом редакция журнала «Мир Климата» продолжает публиковать главы из книги «Системы вентиляции и кондиционирования. Рекомендации по дизайну
водопроводных и общественных зданий». Автор Краснов Ю.С.
Аэродинамический расчет воздуховодов начинают с составления аксонометрической схемы (М 1:100), проставляя номера секций, их нагрузки L (м 3 /ч) и длины I (м). Определено направление аэродинамического расчета – от наиболее удаленного и нагруженного участка к вентилятору. При сомнениях при определении направления просчитываются все возможные варианты.
Расчет начинают с удаленного участка: определяют диаметр D (м) круглого или площадь F (м 2) поперечного сечения прямоугольного воздуховода:
Скорость увеличивается по мере приближения к вентилятору.
Согласно приложению Н, ближайшие стандартные значения берутся из: D CT или (a x b) st (m).
Гидравлический радиус прямоугольных каналов (м):
где – сумма коэффициентов местных сопротивлений в сечении воздуховода.
Местные сопротивления на границе двух участков (тройники, крестовины) относятся к участку с меньшим расходом.
Коэффициенты местного сопротивления приведены в приложениях.
Схема системы приточной вентиляции, обслуживающей 3-х этажное административное здание
Пример расчета
Исходные данные:
| Количество участков | подача L, м 3 /ч | длина L, м | υ реки, м/с | секция а×б, м | υ f, м/с | Дл,м | Ре | λ | кмс | потери в сечении Δр, па |
| выходная решетка pp | 0,2 × 0,4 | 3,1 | – | – | – | 1,8 | 10,4 | |||
| 1 | 720 | 4,2 | 4 | 0,2 × 0,25 | 4,0 | 0,222 | 56900 | 0,0205 | 0,48 | 8,4 |
| 2 | 1030 | 3,0 | 5 | 0,25×0,25 | 4,6 | 0,25 | 73700 | 0,0195 | 0,4 | 8,1 |
| 3 | 2130 | 2,7 | 6 | 0,4×0,25 | 5,92 | 0,308 | 116900 | 0,0180 | 0,48 | 13,4 |
| 4 | 3480 | 14,8 | 7 | 0,4×0,4 | 6,04 | 0,40 | 154900 | 0,0172 | 1,44 | 45,5 |
| 5 | 6830 | 1,2 | 8 | 0,5×0,5 | 7,6 | 0,50 | 234000 | 0,0159 | 0,2 | 8,3 |
| 6 | 10420 | 6,4 | 10 | 0,6×0,5 | 9,65 | 0,545 | 337000 | 0,0151 | 0,64 | 45,7 |
| 6а | 10420 | 0,8 | Ю. В. | Ø0,64 | 8,99 | 0,64 | 369000 | 0,0149 | 0 | 0,9 |
| 7 | 10420 | 3,2 | 5 | 0,53×1,06 | 5,15 | 0,707 | 234000 | 0,0312×n | 2,5 | 44,2 |
| Всего потерь: 185 | ||||||||||
| Таблица 1. Аэродинамический расчет | ||||||||||
Воздуховоды изготовлены из оцинкованной листовой стали, толщина и размеры которой соответствуют прибл. Н вне. Материал воздухозаборной шахты – кирпич. В качестве воздухораспределителей используются регулируемые решетки типа ПП с возможными сечениями: 100 х 200; 200 х 200; 400 x 200 и 600 x 200 мм, коэффициент затемнения 0,8 и максимальная скорость выходящего воздуха до 3 м/с.
Сопротивление изолированного впускного клапана при полностью открытых створках 10 Па.
Гидравлическое сопротивление установки воздухонагревателя 100 Па (по отдельному расчету). Сопротивление фильтра Г-4 250 Па. Гидравлическое сопротивление глушителя 36 Па (по акустическому расчету). Исходя из архитектурных требований, проектируются воздуховоды прямоугольного сечения.
Сечения кирпичных швеллеров принимают по табл. 22.7.
Коэффициенты местного сопротивления
Секция 1. Решетка РР на выходе сечением 200×400 мм (рассчитывается отдельно):
| Кол-во участков | Тип местного сопротивления | Эскиз | Угол α, град. | Отношение | Обоснование | КМС | ||
| Ф0/Ф1 | Л 0 /Л ст | ф проход / ф ст | ||||||
| 1 | Диффузор | 20 | 0,62 | – | – | Таб. 25.1 | 0,09 | |
| Снятие | 90 | – | – | – | Таб. 25.11 | 0,19 | ||
| Тройник | – | – | 0,3 | 0,8 | Приложение. 25,8 | 0,2 | ||
| ∑ = | 0,48 | |||||||
| 2 | Тройник | – | – | 0,48 | 0,63 | Приложение. 25,8 | 0,4 | |
| 3 | Тройник отводной | – | 0,63 | 0,61 | – | Приложение. 25,9 | 0,48 | |
| 4 | 2 выхода | 250×400 | 90 | – | – | – | Приложение. 25.11 | |
| Снятие | 400×250 | 90 | – | – | – | Приложение. 25.11 | 0,22 | |
| Тройник | – | – | 0,49 | 0,64 | Таб. 25,8 | 0,4 | ||
| ∑ = | 1,44 | |||||||
| 5 | Тройник | – | – | 0,34 | 0,83 | Приложение. 25,8 | 0,2 | |
| 6 | Диффузор после вентилятора | ч=0,6 | 1,53 | – | – | Приложение. 25.13 | 0,14 | |
| Снятие | 600×500 | 90 | – | – | – | Приложение. 25.11 | 0,5 | |
| ∑= | 0,64 | |||||||
| 6а | Конфузор перед вентилятором | Д г = 0,42 м | Таб. 25.12 | 0 | ||||
| 7 | Колено | 90 | – | – | – | Таб. 25.1 | 1,2 | |
| Решетка жалюзи | Таб. 25.1 | 1,3 | ||||||
| ∑ = | 1,44 | |||||||
| Таблица 2. Определение местных сопротивлений | ||||||||
Краснов Ю.С.,
Зная параметры воздуховодов (их длину, сечение, коэффициент трения воздуха о поверхность), можно рассчитать потери давления в системе при проектируемом расходе воздуха.
Суммарная потеря давления (в кг/кв.м) рассчитывается по формуле:
где R – потери давления на трение на 1 погонный метр воздуховода, l – длина воздуховода в метрах, z – потери давления на местные сопротивления (при переменном сечении).
1. Потери на трение:
В круглом воздуховоде потери давления на трение Pтр рассчитываются следующим образом:
Pтр = (x*l/d)*(v*v*y)/2g,
где x – коэффициент сопротивления трения, l – длина воздуховода в метрах, d – диаметр воздуховода в метрах, v – скорость потока воздуха в м/с, y – плотность воздуха в кг/м3, г ускорение свободного падения (90,8 м/с2).
- Примечание: Если воздуховод имеет не круглое, а прямоугольное поперечное сечение, то в формулу необходимо подставить эквивалентный диаметр, который для воздуховода со сторонами А и В равен: dequiv = 2AB/(A + Б)
2. Потери на местные сопротивления:
Потери давления на местные сопротивления рассчитываются по формуле:
z = Q* (v*v*y)/2g,
где Q – сумма коэффициенты местных сопротивлений в сечении воздуховода, для которого производится расчет, v – скорость воздушного потока, м/с, y – плотность воздуха, кг/м3, g – ускорение свободного падения (90,8 м/с2).
Значения Q содержатся в табличной форме.
Метод допустимых скоростей
При расчете сети воздуховодов методом допустимых скоростей в качестве исходных данных принимается оптимальная скорость воздуха (см. таблицу). Затем считают необходимое сечение воздуховода и потери давления в нем.
Методика аэродинамического расчета 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 наиболее удаленных от вентилятора и наиболее нагруженных участков.
- Зная оптимальную скорость воздуха для данного помещения и объем воздуха, проходящий через воздуховод за 1 час, определяем соответствующий диаметр (или сечение) воздуховода.
- Рассчитываем потери давления на трение P тр.
- По табличным данным определяем сумму местных сопротивлений Q и вычисляем потери давления за счет местных сопротивлений z.
- Располагаемый напор для следующих ветвей воздухораспределительной сети определяется как сумма потерь давления на участках, расположенных перед этой ветвью.
В процессе расчета необходимо последовательно соединить все ветки сети, приравняв сопротивление каждой ветки к сопротивлению наиболее нагруженной ветки. Это делается с помощью диафрагм. Устанавливаются на малонагруженные участки воздуховодов, повышая сопротивление.
Таблица максимальной скорости воздуха в зависимости от требований к воздуховоду
Примечание: расход воздуха в таблице указан в метрах в секунду
Метод постоянных потерь напора
Этот метод предполагает постоянную потерю давления на 1 погонный метр воздуховода . Исходя из этого, определяются размеры сети воздуховодов. Метод постоянных потерь напора достаточно прост и применяется на этапе ТЭО систем вентиляции:
- В зависимости от назначения помещения, по таблице допустимых скоростей воздуха, скорость на основном участке выбран воздуховод.
- Исходя из скорости, определенной в п. 1, и исходя из расчетного расхода воздуха находят начальную потерю давления (на 1 м длины воздуховода). Это диаграмма ниже.
- Определяется наиболее нагруженная ветвь, и ее длина принимается за эквивалентную длину воздухораспределительной системы. Чаще всего это расстояние до самого дальнего диффузора.
- Умножьте эквивалентную длину системы на потерю напора из шага 2. К полученному значению прибавляется потеря напора в диффузорах.
Теперь по приведенной ниже схеме определите диаметр начального воздуховода, идущего от вентилятора, а затем диаметры остальных участков сети по соответствующим расходам воздуха. В этом случае начальные потери давления предполагаются постоянными.
Диаграмма для определения потери напора и диаметра воздуховода
Использование прямоугольных воздуховодов
На диаграмме потери напора показаны диаметры круглых воздуховодов. Если вместо них используются прямоугольные воздуховоды, найдите их эквивалентные диаметры, используя приведенную ниже таблицу.
Примечания:
- Если позволяет место, лучше выбирать воздуховоды круглого или квадратного сечения;
- При недостатке места (например, при реконструкции) выбирают прямоугольные воздуховоды. Как правило, ширина воздуховода в 2 раза больше высоты).
В таблице указана высота воздуховода в мм по горизонтали, ширина по вертикали, а в ячейках таблицы указаны эквивалентные диаметры воздуховода в мм.
Таблица эквивалентных диаметров воздуховодов
Не всегда есть возможность пригласить специалиста для проектирования системы инженерных сетей. Что делать, если при ремонте или строительстве вашего объекта потребовался расчет вентиляционных каналов? Можно ли сделать его самостоятельно?
Расчет позволит создать эффективную систему, которая обеспечит бесперебойную работу агрегатов, вентиляторов и приточно-вытяжных установок. Если все правильно рассчитать, это уменьшит затраты на закупку материалов и оборудования, а впоследствии и на дальнейшее обслуживание системы.
Расчет воздуховодов системы вентиляции помещений может производиться разными методами. Например, так:
- постоянные потери давления;
- разрешенных скоростей.
Типы и виды воздуховодов
Перед расчетом сетей необходимо определить, из чего они будут выполнены. В настоящее время используются изделия из стали, пластика, ткани, алюминиевой фольги и т.д. Воздуховоды часто делают из оцинкованной или нержавеющей стали, это можно устроить даже в небольшой мастерской. Такие изделия удобно монтировать и расчет такой вентиляции не вызывает проблем.
Кроме того, воздуховоды могут отличаться по внешнему виду. Они могут быть квадратными, прямоугольными и овальными. У каждого типа есть свои достоинства.
- Прямоугольные позволяют делать вентиляционные системы небольшой высоты или ширины, сохраняя при этом нужную площадь поперечного сечения.
- В круглых системах меньше материала,
- Овал сочетает в себе плюсы и минусы других типов.
Для примера расчета выберем круглые трубы из жести. Это изделия, которые используются для вентиляции жилых, офисных и торговых помещений. Расчет будет производиться одним из методов, позволяющих точно подобрать сеть воздуховодов и найти ее характеристики.
Методика расчета воздуховодов методом постоянных скоростей
Начать необходимо с поэтажного плана.
Используя все нормы, определите необходимое количество воздуха в каждой зоне и начертите схему подключения. На нем показаны все решетки, диффузоры, изменения поперечного сечения и отводы. Расчет производится для наиболее удаленной точки вентиляционной системы, разделенной на участки, ограниченные ответвлениями или решетками.
Расчет воздуховода для монтажа заключается в выборе нужного сечения по всей длине, а также нахождении потерь давления для подбора вентилятора или приточной установки. Исходными данными являются значения количества проходящего воздуха в вентиляционной сети.
По схеме рассчитаем диаметр воздуховода. Для этого нужен график потери давления.
Для каждого типа воздуховода график свой. Обычно производители предоставляют такую информацию для своей продукции, либо вы можете найти ее в справочниках. Рассчитаем круглые жестяные воздуховоды, график для которых представлен на нашем рисунке.
Номограмма для подбора размера
В соответствии с выбранным методом задаем скорость воздуха каждой секции. Она должна быть в пределах, установленных для зданий и помещений выбранного назначения. Для основных приточно-вытяжных вентиляционных каналов рекомендуются следующие значения:
- жилые помещения – 3,5–5,0 м/с; производства
- – 6,0–11,0 м/с;
- офисов – 3,5–6,0 м/с.
Для филиалов:
- офисы – 3,0–6,5 м/с;
- жилых помещений – 3,0–5,0 м/с; производства
- – 4,0–9,0 м/с.
При превышении скорости допустимого уровня уровень шума повышается до дискомфортного для человека уровня.
После определения скорости (в примере 4,0 м/с) находим по графику нужное сечение воздуховодов. Также есть потери напора на 1 м сети, которые понадобятся для расчета. Полная потеря давления в Паскалях находится путем умножения удельного значения на длину секции:
Ручной=Ручной·Ручной.
Элементы сети и местные сопротивления
Также важны потери на элементах сети (решетки, диффузоры, тройники, повороты, изменения сечения и т.д.). Для решеток и некоторых элементов эти значения указаны в документации. Их также можно рассчитать, умножив коэффициент местного сопротивления (с.м.с.) на динамическое давление в нем:
Рм. с.=ζ Rd.
Где Rd=V2 ρ/2 (ρ — плотность воздуха).
К.м. с. определяется по справочникам и заводским характеристикам продукции. Суммируем все виды потерь напора по каждому участку и по всей сети. Для удобства сделаем это табличным способом.
Сумма всех давлений будет приемлемой для этой сети воздуховодов, а потери в ответвлениях должны быть в пределах 10% от общего доступного давления.
Если разница больше, необходимо установить на выходах заслонки или диафрагмы. Для этого рассчитаем требуемую с.м.с. по формуле:
ζ= 2Rизб/V2,
где Pизб – разница между располагаемым давлением и потерями в ответвлении. По таблице выберите диаметр диафрагмы.
Необходимый диаметр диафрагмы для воздуховодов.
Правильный расчет вентиляционных каналов позволит вам правильно подобрать вентилятор, выбрав из производителей по вашим критериям. Используя найденное располагаемое давление и суммарный расход воздуха в сети, сделать это будет несложно.
Расчет вентиляции это расчет воздуховодов и вентиляционных каналов в системах приточно-вытяжной вентиляции . Вентиляция используется для подачи и удаления воздуха с температурой до 80°С. Расчет производится по методу удельных потерь напора. Полная потеря давления, кгс/м², в сети воздуховодов для стандартного воздуха (t = 20°С и γ = 1,2 кг/м³) определяется по формуле:
p =∑(Rl+Z),
где R – потеря давления на трение в расчетном отрезке кгс/м² на 1 м; l – длина участка воздуховода, м; Z – потеря давления на местные сопротивления на расчетном участке, кгс/м².
Потери давления на трение R, кгс/м² на 1 м в круглых воздуховодах определяют по формуле R= λd v²γ2g, где λ – коэффициент сопротивления трению; d – диаметр воздуховода, м; v – скорость движения воздуха в воздуховоде, м/с; γ – объемная масса воздуха, движущегося по воздуховоду, кгс/м³; v²γ/2g – скоростное (динамическое) давление, кгс/м².
Коэффициент аэродинамического сопротивления принимается по формуле Альтшуля:
где Δe – абсолютная эквивалентная шероховатость поверхности воздуховода из листовой стали, равная 0,1 мм; d – диаметр воздуховода, мм; Re — число Рейнольдса.
Для воздуховодов из других материалов с абсолютной эквивалентной шероховатостью Ке≥0,1 мм значения R принимают с поправочным коэффициентом n на потери давления на трение.
Значение Δe для других материалов:
- Сталь листовая – 0,1мм
- Винипласт – 0,1мм
- Трубы асбестоцементные – 0,11мм
- Кирпич – 4мм 8
- Штукатурка – 4мм
- Штукатурка
Рекомендуемая скорость движения воздуха в воздуховодах с механическим воздействием.
Магистральные воздуховоды промышленных зданий – до 12 м/с, ответвительные воздуховоды – 6 м/с. Магистральные воздуховоды общественных зданий – до 8 м/с, ответвительные воздуховоды – 5 м/с.
В прямоугольных воздуховодах за расчетную величину d принимается эквивалентный диаметр dev, при котором потери давления в круглом воздуховоде при той же скорости воздуха равны потерям в прямоугольном воздуховоде. Значения эквивалентных диаметров, м, определяют по формуле
, где А и В – размеры сторон прямоугольного воздуховода. Следует иметь в виду, что при одинаковой скорости воздуха воздуховод прямоугольного сечения и аналогичный воздуховод круглого сечения имеют разный расход воздуха. Величина скоростного (динамического) давления и удельных потерь давления на трение для круглых воздуховодов.
Потеря давления на трение кгс/м² | ||||||||
Потери давления Z, кгс/м², за счет местных сопротивлений определяют по формуле
Z = ∑ζ(v²γ/2g),
участок воздуховода.