Аеродинамічний розрахунок систем вентиляції заснований на залежності

кг/м²,

де λ - коефіцієнт гідравлічного тертя;

l - довжина повітряпровода;

d - діаметр повітряпровода;

Σξ - сума коефіцієнтів місцевих опорів на розрахунковій ділянці повітряпровода

- швидкісний (динамічний) тиск.

При розрахунку прямокутних повітряпроводів еквівалентні діаметри d_э приймають по швидкості, тому що вони визначаються простіше, ніж по витраті повітря:

де а і b – сторони прямокутного повітряпровода в м чи мм.

По номограмі додатка І знаходимо значення , швидкість v і динамічний тиск H_g. Дані заносимо в таблицю 2.

Далі розраховуємо коефіцієнти місцевих опорів.

Циліндричний насадок. Коефіцієнт місцевого опору насадка, віднесений до швидкості у повітряпроводі, дорівнює ξ₁=2.

Конфузор циліндричний. Коефіцієнт місцевого опору конфузора, віднесений до швидкості в меншому перерізі:

де a - кут звуження;

f₁ - площа меншого перерізу, а f₂ – більшого перерізу конфузора в м².

де d₁ – діаметр меншого перерізу конфузора, а d₂ - діаметр більшого перерізу.

Таким чином, ξ, віднесений до швидкості у повітряпроводі:

Індекс 1 відноситься до перерізу, для якого x визначений, а індекс 2 – до перерізу, до якого x приводиться.

Довжина конфузора

Дросель-клапан. По додатку II знаходимо значення місцевих опорів для дроселя-клапана ξ_3.

Відвід. По додатку III знаходимо значення місцевих опорів для відводу ξ_4.

Трійник на проході. По додатку IV знаходимо значення місцевих опорів для трійника ξ_5. Для цього використовуємо залежності

чи

де v_о – швидкість виходу повітря з отворів;

v_с – швидкість повітря;

v_п - дійсна швидкість повітря.

Підсумовуємо коефіцієнти місцевих опорів Sx і підставляємо у вихідну формулу. Знаходимо значення втрат тиску на кожній ділянці повітряпровода і сумуємо їх, знаходячи загальну втрату тиску для усього повітряпроводу.

6. РОЗРАХУНОК СИСТЕМИ МІСЦЕВОЇ ВЕНТИЛЯЦІЇ (Варіант 2)

Втрату тиску на ділянці повітряпроводу, Па, визначають як суму втрат тиску на тертя Δр_тр, Па, та на переборення місцевих опорів Δр_z, Па:

Δр = Δр_тр + Δр_z (6.1)

де

(6.2) (6.3)

(6.4) (6.5)

Δp_R – питомі втрати тиску на тертя, Па/м (додаток VI); l – розрахункова довжина ділянки повітряпроводу, м; ξ – коефіцієнт місцевого опору вентиляційних пристроїв ділянки (додатки V, VII, VIII); р_д – динамічний тиск потоку, Па, в тому перерізі, до якого віднесений коефіцієнт місцевого опору; λ – безрозмірний коефіцієнт тертя; d – внутрішній діаметр повітряпроводу, м; υ – швидкість руху повітря, м/с; ρ – густина повітря, кг/м³.

Коефіцієнти місцевого опору перехресть приймають рівними відповідним коефіцієнтам бокового відгаледження і проходу прямого трійника (додатки VII, VIII), а штаноподібного трійника – боковому відгалудженню прямого трійника.

Коефіцієнт тертя визначають за універсальною формулою А.Д. Альтшуля:

(6.6)

де k_э – абсолютна еквівалентна шорсткість, рівна середній величині виступів на внутрішній поверхні повітряпроводів (табл.5).

Для визначення питомої втрати тиску на тертя ΔpR рекомендується при 4·10³<Re<6·10⁴ використовувати залежність

, (6.7)

а при 6·10⁴<Re<10⁹ – залежність

. (6.8)

Номограма (додаток VI) побудована з використанням формул (6.7) та (6.8) при густині повітря ρ = 1,205 кг/м³ та кінематичній в’язкості υ = 15·10^-6 м²/с.

Значення Δp_R для прямокутного, близького до квадратного перерізу повітряпроводу із сторонами a і b рівне Δp_R для круглого перерізу з еквівалентним діаметром d_э = 2ab/(a+b), а для витягнутого – тому ж значенню, але з коефіцієнтом 1,1.

Аеродинамічний розрахунок виконують з метою вибору діаметрів повітряпроводів, регулюючих пристроїв та збудниківруху повітря. Порядок розрахунку наступний:

1. Компонують вентиляційну систему. При цьому уніфіковані трійники орієнтують так, щоб витрата повітря в бічному відгаледженні біла не більшою ніж витрата його в прохідній частині трійника.

2. Будують аксонометричну схему вентиляційної системи і на ній відзначають відомі витрати на ділянках. Розв’язуючи послідовно рівняння витрат мас повітря у вузлах, знаходять витрати на всіх ділянках і необхідну загальну витрату повітря.

3. Попередньо намічають швидкості руху повітря, м/с: 4 – 6 – в кінцевих ділянках, 6 – 8 – в повітряпроводах, безпосередньо з’єднаних з кунцевими ділянками, 8 – 10 – в повітряпроводах, які безпосередньо не зв’язані з кінцевими ділянками і віддалених від вентагрегату, 10 – 13 – на ділянках, близьких до вентагрегату, але безпосередньо не зв’язаних з ним, та 14 – 15 – на ділянках, безпосередньо з’єднаних з вентагрегатом.

4. Використовуючи номограму (додаток VI), по швидкостям та витратам повітря відмічають діаметри повітряпроводів і остаточно приймають їх після співставлення з діаметрами уніфікованих трійників (табл. 4).

5. Розраховують дійсну швидкість повітря на ділянках, приймають питомі втрати тиску на тертя Δp_R (додаток VI), обчислюють Δp_тр за формулою (6.2). По додатках V, VII, VIII приймають коефіцієнти місцевого опору на ділянках ξ і обчислюють їх суму: за формулами 6.5, 6.3 та 6.1 визначають динамічний тиск р_д, втрати тиску на місцеві опори Δp_z і повні втрати тиску на ділянках Δp.

6. Для вибору вентилятора слід збільшити загальну витрату повітря системи за формулою:

, (6.9)

де k_п – коефіцієнт, який при розміщенні вентилятора за межами приміщення, що обслуговується, а для систем місцевих відсосів – незалежно від цього приймають для повітряпроводів з металу, пластмаси та асбестоцементних труб довжиною більше 50 м рівним 1.1, а з іншого матеріалуабо при більшій довжині – 1.15 (СніП ІІ-33-75).

При цьому в розрахунок довжини системи загальнообмінної вентиляції приймають лише частину повітряпроводів, які прокладаються поза обслуговуюсим приміщенням, а системи місцевої вентиляції – повітряпроводи від найбільш віддаленої ділянки до вентилятора.

Втрату тиску Δp_ц.макс. знаходять шляхом обходу усіх циклів з паралельним розрахунком і порівнянням втрат тиску Δp_ц, Па,

, (6.10)

де - втрата тиску на ділянці, яка входить в цикл, що розглядається, Па; - динамічний тиск повітря, Па, що випускається з вентиляційного пристрою досліджуваного циклу.

Для аеродинамічних характеристик вентиляторів, які побудовані не по повному, а по статичному тиску необхідність враховування відпадає.

При виборі вентилятора приймають коефіцієнт запасу тиску 1.1.

7. Після вибору вентилятора усувають нев’язки тисків в системі, які розглядаються як різниця між повним тиском вентилятора р_в та втратою тиску цикла Δp_ц:

(6.11)

Нев’язку тисків циклів можна усувати шляхом переходу кінцевої ділянки на менший діаметр, при якому втрата тиску:

(6.12)

Для цього можна використати також дроселюючою вставкою, довжину якої розраховують за допомогою запропонованої ГПІ «Сантехпроект» формули:

(6.13)

При усуненні нев’язки за допомогою застосування діафрагм (додаток IX), коефіцієнт місцевого опору діафрагми розраховують за формулою:

, (6.14)

де р_д.у – динамічний тиск повітря на ділянці системи, Па.

Якщо нев’язку усувають за допомогою дросель-клапану (додаток V), то кут установки його δ знаходять по коефіцієнту місцевого опору ξ_о.

7. ПРИКЛАДИ РОЗРАХУНКІВ