Аэродинамический расчёт воздуховодов.

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.

Цель аэродинамического расчёта воздуховодов сводится:

1. К определению размеров поперечного сечения воздуховодов на различных участках;

2. К подсчёту потерь давления в сети на преодоление сопротивлений;

3. К увязке потерь давления в ответвлениях.

Прежде чем приступить к расчёту, вычерчивается аксонометрическая схема системы с указанием на ней всех элементов сети, в которых возникают потери (решётки, повороты, тройники и т.п.).

Аэродинамический расчёт вентиляционной системы состоит из двух этапов: расчёта участков основного направления - магистрали и увязки всех остальных участков системы. Расчёт ведётся в такой последовательности.

1. Определяю нагрузки отдельных расчётных участков. Для этого систему разбивают на отдельные участки. Расчётный участок характеризуется постоянным по длине расходом воздуха. Границами между отдельными участками служат тройники. Расчётные расходы на участках определяют суммированием расходов на отдельных ответвлениях, начиная с периферийных участков. Значения расхода, номер и длины каждого участка указываются на аксонометрической схеме.

2. Выбираем основное (магистральное) направление, для чего выявляем наиболее протяжённую и наиболее нагруженную цепочку последовательно расположенных расчётных участков.

3. Нумерацию участков магистрали начинают с самого удалённого от вентилятора, и определяют на них расход воздуха и длину. Расход, длину и результаты последующих расчётов заносятся в таблицу аэродинамического расчёта таблица 7.

4. Размеры сечения расчётных участков определяют, задаваясь скоростью движения воздуха. Рекомендуемая скорость движения воздуха в воздуховодах устанавливается из экономических соображений. Малые скорости вызывают меньшие потери давления, но требуют большего расхода металла на воздуховоды. А большие скорости снижают капитальные затраты на воздуховоды, но увеличивают эксплуатационные расходы на электроэнергию, идущую на преодоление возросшего сопротивления в воздуховодах. Рекомендуемые значения скоростей принимаются: до 8 м/с - в магистралях, до 5 м/с - в ответвлениях.

Пример расчета учаска 1 П1. Ориентировочную площадь поперечного сечения, м², принимаю по формуле:

F = L / (3600× V_рек) = 4214 / (3600 × 5) = 0, 23 м²;

где L - расчётный расход воздуха на участке 1, м³/ч;

V_рек - рекомендуемая скорость движения воздуха на участках вентиляционных систем.

5. Фактическая скорость, м/с, определяется с учётом площади сечения принятого стандартного воздуховода:

V_фак = L / (3600× F_ф) = 4214 / (3600× 0, 25) = 4, 7 м/с;

6. Исходя из полученной скорости и диаметра определяется динамическое давление и удельные потери давления на трение по /5/. Так как воздуховоды прямоугольные с размерами a× b расчёт производится по эквивалентному по скорости диаметру:

d_эv = 2× a× b / (a+b) = 2× 500× 500 / (500+500) = 500 мм;

где a, b - размеры прямоугольного воздуховода, мм.

7. Потери давления в местных сопротивлениях участков зависят от суммы коэффициентов местного сопротивления и динамического давления. Коэффициенты местного сопротивления участков приведены в таблице 8.

8. Общие потери давления на участке равны сумме потерь на трение и в местных сопротивлениях.

9. Далее определяются суммы потерь давления на всех участках от начала магистрали.

10. Расчёт потерь в ответвлениях сводится к увязке суммы потерь давления в узловых точках, общих для магистрали и ответвления. Невязка давления в узлах не должна превышать 10%:

% = (DР_маг^расп-DР_отв) / DР_маг^расп × 100 £ 10,

где DР_маг^расп - располагаемые потери давления по магистрали до рассчитываемого ответвления (узловой точки);

DР_отв - потери давления по участку ответвления.

Если условие выполняется, то ответвления считается увязанным. Если невязка при использовании стандартных размеров воздуховодов и допустимых скоростей превышает 10%, то в этих случаях на ответвляемых участках устанавливаются дополнительные местные сопротивления в виде диафрагм, дроссель-клапанов или шиберов.

Таблица 7