Аэродинамический расчет воздуховодов приточной системы вентиляции

Схема приточной вентиляционной системы показана на рисунке 23. и включают в себя следующие основные элементы: 1- воздухоприемные устройства для забора наружного воздуха; 2- вентилятор с устройствами для очистки 3, охлаждения 4, осушки, увлажнения и нагрева 5 наружного воздуха; 6 система воздуховодов, по которым приточный воздух от вентилятора направляется в помещения.

1- воздухоприемные устройства, 2- вентилятор с устройствами для очистки 3, охлаждения 4, осушки, увлажнения и нагрева 5 наружного воздуха, 6- воздуховоды

Рисунок 23. Схема приточной вентиляционной установки

Аэродинамический расчет воздуховодов сводится к определению размеров поперечного сечения воздуховода и к расчету потерь давления в сети.

Исходными данными для его проведения являются:

значения расходов воздуха на каждом участке V (м³/час); длина участка Li (м); предельные значения скоростей движения воздуха на участках w_i (м/с); а также значения коэффициентов местных сопротивлений Z_i.

Расчет поперечных сеченийотдельных участков воздуховодов (fк) при выбранной скорости воздуха и определенном его расходе производится по формуле:

(м²), (2.2)

где V — расход воздуха, проходящего через рассматриваемое сечение, м³/ч;

ω — скорость воздуха в этом же сечении, м/с.

При расчете нагнетательных воздуховодов скорость воздуха в них принимают в диапазоне от 6 до 12 м/с. Скорость воздуха на выходе из решеток у вагонов с установками охлаждения должна быть не выше 0,25 м/с. При отсутствии охлаждения скорость выхода воздуха из вентиляционной решетки должна быть зимой 0,3—0,6 м/с, летом 1,2—1,5 м/с.

При расчете гидравлических потерь в воздуховодах следует учитывать, что вентилятор в процессе своей работы выполняет две задачи:

- переводит воздух из состояния покоя в состояния движения с некоторой скоростью w;

- преодолевает сопротивление трению, возникающее в воздуховоде при движении воздуха со скоростью w.

Схема приточной вентиляционной установки и эпюры давления в воздуховодах показана на рисунке 24. Для перемещения воздуха по прямолинейному участку нагнетательного воздуховода со скоростью w₂ вентилятор должен обеспечить полное давление (Н_п), которое складывается из динамического (скоростного) и статического давления Н_ст.

, (2.3)

Динамическое давление обусловлено наличием движущейся массы воздуха со скоростью w₂ и определяется из выражения:

, (2.4)

где - плотность воздуха кг/м³;

v - скорость движения воздуха в воздуховоде м/с;

g – ускорение силы тяжести м/с².

Статическое давление необходимо для преодоления сопротивления движению потока воздуха по длине воздуховода ( ), а также на преодоление местного сопротивления (Z₂).

, (2.5)

где R – потери давления на единицу длины воздуховода;

L – длина воздуховода, м.

Суммарные потери давления Н_р во всасывающем и нагнетательном воздуховодах составляют:

, (2.6)

где Rв и Rн — потери на трение на 1-м погонном метре длины всасывающего и нагнетательного воздуховода соответственно, мм. вод. ст.;

l_В и l_Н — соответственно длина всасывающего и нагнетательного воздуховода, м;

Z_в и Z_н — потери давления в местных сопротивлениях, соответственно всасывающего и нагнетательного воздуховода, мм. вод. ст.

Потери давления на единицу длины круглого воздуховода определяются по формуле:

, (2.7)

где λ — коэффициент сопротивления трению воздуха о стенки;

d — диаметр воздуховода, м.

Для воздуховодов прямоугольного сечения со сторонами а и b потери давления на единицу длины составят:

, (2.8)

Величина коэффициента сопротивления трению λ зависит от режима движения воздуха, характеризующегося числом Рейнольдса, и от состояния внутренних поверхностей воздуховода. Число Рейнольдса, как известно, определяется из выражения:

, (2.9)

где n - коэффициент кинематической вязкости, в данном случае воздуха, м²/сек;

d – диаметр воздуховода, м.

Для гладких поверхностей воздуховодов при числе Рейнольдса до 1×10⁴ применима формула:

, (2.10)

При числах Рейнольдса больше 1×10⁴ применима формула Кутателадзе:

, (2.11)

1 - входной воздуховод; 2 – вентилятор; 3 – нагнетательный воздуховод

Рисунок 24. Схема приточной вентиляционной установки и эпюры давления в воздуховодах