Аэродинамический расчет вентиляционных систем

АЭРОДИНАМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ВЕНТИЛЯЦИОННЫХ СИСТЕМ

Конструкции воздуховодов

В приточных вентиляционных системах воздуховоды служат для распределения чистого воз­духа, подаваемого в помещение в места воздухораздачи, в вытяжных системах, наоборот, ­ для сбора загрязненного воздуха в местах воздухоудаления и подачи его к вытяжному вентилятору с последующим выбросом через очистные устройства или

без них в атмосферу. Практически почти каждая вентиляционная система имеет воздуховоды.

В­ производственных зданиях применяют воздуховоды, изго­товленные из металла, в административных, общественных и жилых из металла либо из строительных конструкций (например кирпичные).

Самое большое число воздуховодов изготавливают из оцинкованной тонколистовой стали. Эти воздуховоды по виду сечения могут быть круглыми либо прямоугольными. Круглые воздухо­воды имеют ряд преимуществ перед прямоугольными ­ они более прочны при одинаковой толщине металла, менее трудоемки и для их изготовления требуется на 18­-20% меньше­ металла. Применяют круглые воздуховоды прежде всего в производственных зданиях.

Преимущество прямоугольных воздуховодов состоит в том, что они лучше впис­ываются в интерьер административных и общественных зданий. В ряде случаев их применяют при прокладке через зоны с ограниченной высотой (в низких помещениях, в пространстве над подшивными потолками и т. д.).

СНиП предусматривает следующие размеры диаметров круглых воздуховодов, мм: 100, 125, 140, 160, 180, 200, 225, 250, 280, 315, 355, 400, 450, 500, 560, 630, 710, 800, 900, 1000,

1120, 1250, 1400, 1600, 1800 и 2000 мм; для систем аспирации и пневмотранспорта используется дополнительно диаметр 110 мм.

Толщину стали для воздуховодов, по которым перемещается воздух с температурой не более 80°С, следует принимать:

диаметром 100­-200 мм - 0,5 мм

» 225­-450» - 0,6 »

» 500­-800 » - 0,7 »

» 900­-1600» - 1,0 »

» 1800 и 2000» - 1,4 »

­При перемещении воздуха с температурой свыше 80° или воздуха, содержащего механические примеси либо агрессивные вещества, для воздуховодов допускается применение тонколисто­вой стали толщиной от 1,4 мм и выше.

Аэродинамический расчет вентиляционных систем

При перемещении воздуха в системах вентиляции происходит потеря энергии, которая обычно выражается в перепадах давлений воз­духа на отдельных участках системы и в системе в целом. Аэро­динамический расчет проводится с целью определения размеров

поперечного сечения участков сети. При этoм в системах с гpa­витационным побуждением движения располагаемое давление задано, а в системах с механическим побуждением движения потери давления определяют выбор вентилятора. В последнем случае подбор размеров поперечного сечения воздуховодов, как правило, проводят по предельно допустимым скоростям воздуха.

Потери давления P, Па, на участке воздуховода длиной l определяют по формуле

­P = R­×βш×l+Z, (9.1)

где R ­ - удельная потеря давления на 1 м стального воздуховода, Па/м; ­

βш ­ - коэффициент, учитывающий фактическую шероховатость стенок воздуховода; в зависимости от скорости движения воздуха в сечении воздуховода и абсолютной шероховатости поверхности стенок воздуховодов;

Z ­ - потеря давления в местных сопротивлениях.

Потерю давления в местных сопротивлениях Z, Па, рассчиты­вают по формуле

­Z = Σζ­ ×Р_д (9.2)

­где Р_д ­ - динамическое давление воздуха на участке, определяемое по формуле:

Р_д = ρ×υ²/2, Па;­ ­

Σζ сумма коэффициентов местных сопротивлений.

Аэродинамический расчет вентиляционной системы состоит из двух этапов: расчета участков основного направления ­ магистрали и увязки всех остальных участков системы. Расчет ведется в такой последовательности:

1. Определяют нагрузки отдельных расчетных участков. Для этого систему разбивают на отдельные участки. Расчетный участок характеризуется постоянным по длине расходом воздуха. Границами между отдельными участками служат тройники. Расчетные расходы на участках определяют суммированием расходов на отдельных ответвлениях, начиная с периферийных участков. Значения расхода и длину каждого участка указывают на аксонометрической схеме рассчитываемой системы.

2. Выбирают основное (магистральное) направление, для чего выявляют наиболее протяженную цепочку последовательно расположенных расчетных участков. При равной протяженно­сти магистралей в качестве расчетной выбирают наиболее нaгpyженную; для вытяжной системы с гравитационным побуждением движения воздуха в качестве магистрального направления принимают наиболее протяженную цепочку участков от жалюзий­ной решетки вepxнeгo этажа.

3. Нумерацию участков магистрали обычно начинают с участка с меньшим расходом. Расход, длину и результаты последующих расчетoв заносят в таблицу аэродинамического расчета.

4. Размеры сечения расчетных участков магистрали определяют, ориентируясь на стандартные сечения воздуховодов. Ориентировочную площадь по­перечного сечения F, м² , принимают по формуле

F = L/(3600× υ _peк) , (9.3)

где L ­- расчетный расход воздуха на участке, м³/ч;

υ _peк ­ - рекомендуемая скорость движения воздуха на участках вентиляционных систем, м/с.

5. Фактическую скорость υ_фак, м/с, определяют с учетом площади сечения принятого стандартного воздуховода:

υ _фак = L/(3600×F_ф). (9.4)

По этой скорости вычисляют динамическое давление на участке.

6. Определяют удельную потерю давления на трение по номограммам, составленным для

стальных круглых воздуховодов. Для воздуховодов из других материалов, имеющих другую шероховатость стенки, при расчете потерь на трение вводится поправочный коэффициент, ßт.

Для прямоугольных воздуховодов с размерами а×b расчет проводитcя по эквивалентному диаметру

­d_v = 2 а×b / (а + b) (9.5)

­При определении значения R для прямоугольного воздуховода по таблицам необходимо определить значение R при υ и d_v, не принимая во внимание фактический расход воздуха.

7. Потери давления в местных сопротивлениях участков зависят от суммы коэффициентов местногo сопротивления и динамического давления. При выборе коэффициентов местных сопротивлений необходимо обращать внимание на то, к какой скорости относится табличное значение коэффициента и при необходимости делать пересчет.

8. Общие потери давления в системе равны сумме потерь по магистрали в вентиляционном оборудовании:

ΔР = (R­×βш×l+Z) + ΔР_обор (9.6)

Для систем с механическим побуждением движения воздуха по значению общих потерь давления в системе определяется требуемое давление вентилятора. Результаты ра­счета заносятся в таблицу.

9. Увязку остальных участков (ответвлений) проводят, начи­ная с наиболее протяженных ответвлений. Методика расчета от­ветвлений аналогична расчету участков основногo направления.

При увязке ответвления известна потеря давления в нем, равная потерям давления в магистрали от общей точки до входа или выхода воздуха в атмосферу:

Р _{расп.отв} ­ ­ = Δ(R­×βш×l+Z) _{парал. уч}. (9.7)

Размеры сечений ответвлений ­считаются подобранными, если относительная невязка потерь в параллельных участках не пре­вышает 15%:

­Δ­ ((Δ(R­×βш×l+Z) _отв. - ΔР _{расп.отв}) / Р _{расп.отв} ) × 100 ≤ 15%

­