Расчёт и подбор вентиляционного оборудования

Вентиляционная камера - это помещение для размещения вентиляционного оборудования: вентиляторов, калориферов, фильтров и т.д.

В данном параграфе производится расчёт и подбор воздухозаборных вентиляционных решёток, утеплённого клапана, фильтров, калориферов, вентилятора и электродвигателя для расчётной приточной системе.

9.1 Воздухозаборные устройства (решётки и шахты).

Воздухозаборные решётки подбирают исходя из того, что скорость движения воздуха в живом сечении не превышает 5¸ 6 м/с, при расчётной производительности системы вентиляции: L = 21076 м³/ч.

Решётка необходимого сечения набирается из базовых штампованных решёток завода «Сантехдеталь», габаритные размеры которых приведены в /12, прил.2/.

Задаёмся скоростью движения воздуха в жалюзийной решетке равной 6 м/с и находим необходимую площадь:

f_возд = 21076 / (3600× 6) = 0, 97 м².

По допустимой площади выбираем 6 воздухозаборных решётки типа СТД 5291 с размерами 450х490 мм.

Затем находится фактическая скорость движения воздуха:

V_факт = 21076 / (3600× 0, 157× 6) = 6, 2 м/с.

Р_дин = 22, 8 Па.

В виду того, что приточная камера располагается на втором этаже здания, приточная камера, как таковая, отсутствует.

Потери давления в воздухозаборном устройстве, Па:

DР_взу = DР_взр + DР_ш = x_реш× Р_дин = 1, 2 × 22, 8 = 27, 4 Па,

9.2 Подбор утеплённого клапана.

Утеплённые клапаны предназначены для предотвращения поступления холодного наружного воздуха в приточные камеры и помещения при отключённом вентиляторе. Клапаны выбираются исходя из скорости движения воздуха в живом сечении 5¸ 6 м/с. Индекс клапанов, площадь живого сечения и размеры выбираются по /12, прил.2/.

f_возд = 21076 / (3600× 6) = 0, 97 м².

К установке принимается клапаны воздушные утепленные КВУ (с подогревом), с размерами 1400 х 1800 мм, площадью 2, 52 м².

V_факт = 21076 / (3600× 2, 52) = 2, 3 м/с.

DР_ук = x_ук × Р_v = 0, 2 × 8, 2 = 1, 64 Па.

9.3 Подбор воздушного фильтра.

Фильтры предназначены для очистки наружного воздуха, поступающего в приточную установку, от пыли. В данном проекте применяются фильтры ячейковые. Исходными данными для подбора фильтров являются расход воздуха, равный производительности системы вентиляции, м³/ч, и требуемая эффективность очистки.

Количество ячеек, шт, определяется:

n = L/L₁,

n = 21076 / 2500 = 8, 4 шт. ® 9 шт.

К установке принимается 9 фильтров ФяКП с фильтрующим материалом ФНИ, с компоновкой 2х2..

DР_ф = DР_нач · 2, 5 = 60 · 2, 5 = 150 Па.

Количество оседающей пыли, г/ч, при заданной степени очистки h, %, и начальной запыленности С_н, мг/м³, составляет:

q = (L × C_н × h) / (n × 100 × 1000) = (21076× 1× 92) / (9× 100× 1000) = 2, 15 г/ч.

Пылеемкость ячейки составляет:

П_я = П_уд × f_я = 4000 × 0, 22 = 880, 2 г.

Время работы фильтра:

t = П_я / q = 880, 2 / 2, 15 = 409, 4 ч.

9.4 Подбор калориферной установки

В холодный и переходный периоды года возникает необходимость в нагревания приточного воздуха, для этого устанавливают калориферы.

Массовый расход воздуха:

G = L × r_tп = 21076 × (353/(273+11, 2)) = 26178 кг/ч.

1. Расход тепла на нагрев воздуха в калориферной установке, Вт:

Q_возд = 0, 278× G× c_в× (t_п-t_см) = 0, 278 × 26178× 1, 005× (11, 2+24) = 257448 Вт,

где G - количество воздуха, нагреваемого в калориферах, кг/ч;

с_в - теплоёмкость воздуха, равная 1, 005 кДж/кг× ⁰С;

t_пр, t_н - соответственно температура приточного и смеси, ⁰С.

2. Определяется температура воды на входе и на выходе из калорифера:

T1 = d_tр × j^{0, 75} + t_в + 0, 5 × Dt j,

T2 = d_tр × j^{0, 75} + t_в - 0, 5 × Dt j,

d_tр – разность средних температур теплоносителя при расчетной температуре наружного воздуха на отопление.

d_tр = ((Т_г + Т_о)/2) – t_в = ((150+70)/2)-16 = 94.

j - коэффициент расхода;

j = (t_в - t_нрв) / (t_в - t_нро) = (16+24)/(16+31) = 0, 85.

Dt = Т_г - Т_о – разность температур теплоносителя при расчетной наружной температуре на отопление.

Dt = 150 – 70 = 80°С.

Тогда:

T1 = 94 × 0, 85^{0, 75} + 16 + 0, 5 × 80 × 0, 85 = 133, 2°С,

T2 = 94 × 0, 85^{0, 75} + 16 - 0, 5 × 80 × 0, 85 = 65, 2°С.

3. Задаёмся значением массовой скорости ur = 5, кг/м²× с, и находим площадь живого сечения:

f_возд. = 26178 / (3600× 5) = 1, 45 м².

4. По вычисленному значению площади выбирается марка, модель, номер и количество параллельно установленных по воздуху калориферов с таким расчётом, чтобы действительное живое сечение было возможно ближе к величине f_возд.

Принимается калорифер КВС115 –ПУЗ с характеристиками:

- площадь поверхности теплообмена со стороны воздуха – 80, 3 м²;

- площадь сечения фронтального - 0, 581 м²;

- площадь сечения для прохода теплоносителя - 0, 00261 м²;

5. Находим фактическую массовую скорость воздуха:

(ur)_факт = 26178 / (3600× 1, 162) = 4, 4 кг/м²× с.

5. Скорость движения воды по трубкам калориферов, м/с:

w_т/н = Q_возд× 3, 6/ 3600× r_воды× с_воды× (Т1-Т2)× m× f_тр = 257448× 3, 6/ 3600× 1000× 4, 187× (133, 2-65, 2)× 2× 0, 00261 = 0, 35 м/с;

где r_воды - плотность воды, равная 1000 кг/м³;

с_воды - теплоёмкость воды, равная 4, 187 кДж/кг× ⁰С;

Т1, Т2 - температура воды соответственно на входе и выходе из калориферов;

m - количество калориферов, параллельно соединённых по воде, шт;

f_тр - площадь сечения трубок одного калорифера для прохода теплоносителя, м².

6. Коэффициент теплопередачи, Вт/м²× ⁰С, для принятой модели калорифера определяют по табл. II.7 /5/.

К = 34, 64 Вт/м²× ⁰С.

7. Потери давления в калориферной установке составляют:

DР_ку = 59, 27 Па.

8. Теплопроизводительность калориферной установки определяется, Вт:

Q_к.у = K× F× (Т_ср - t_ср),

где F - поверхность нагрева калорифера, м²;

Т_ср = (Т1+Т2)/2 = (133, 2+65, 2)/2 = 99, 2⁰С - средняя температура воды в калорифере, ⁰С.

Q_к.у = 34, 64 × 80, 3 × (99, 2 + 6, 4) = 293736 Вт.

Теплоотдача калориферной установки должна быть больше необходимого расхода тепла на нагрев воздуха на величину запаса:

10% £ (Q_к.у-Q_в)/Q_в× 100% £ 25%,

10% £ (293736-257448)/257448× 100% = 15 £ 25%

10%£ 15% £ 25%. Условие выполнено, значит расчёт и выбор калорифера произведён верно.

9.Сопротивление калориферной установки по воздуху, Па:

DР_к.у = 59, 27 Па - определяется по /5/.

9.5Подбор воздушной обводной заслонки

Для калориферов подбирается из условия:

f_вз = 0, 7 × f_действ,

где f_вз – площадь живого сечения воздушной обводной заслонки, м²;

f_действ – площадь живого сечения калориферной установки для прохода воздуха, м².

f_вз = 0, 7 × 1, 162 = 0, 81 м².

9.6Подбор вентиляторов

9.6.1 Подбор вентилятора для приточной системы П-1

Вентиляторы подбирают по свободным графикам и индивидуальным характеристикам /5, прил.1/.

1. Производительность вентилятора, м³/ч:

L_в = к_под × L_сист. = 1, 1 × 21076 = 23184 м³/ч;

где к_под - коэффициент, учитывающий подсосы и утечки воздуха через неплотности, принимается равный 1, 1 для систем с воздуховодами из металла;

L_сист. - расход воздуха на головном (у вентилятора) участке системы, м³/ч.

2. Давление создаваемое вентилятором, Па:

Р_в = 1, 1× (DР_всас + DР_нагн),

где DР_всас - потери давления (сопротивление) по всасывающей линии, Па: равняется сумме потерь давления в воздухозаборном устройстве, утеплённом клапане, фильтре, калорифере;

DР_нагн - потери давления по нагнетательной линии системы, Па;

1, 1 - коэффициент запаса давления на неучтённые потери.

Р_в = 1, 1 × (27, 4 + 1, 64 + 150 + 59, 3 + 280, 4) = 570, 6 Па.

Используя сводный график и индивидуальные характеристики подбирают серию и номер вентилятора. Подбираются вентиляторы, сравнивая характеристики вентиляторов разных номеров и серий. При этом к установке принимается вентилятор, коэффициент полезного действия у которого ближе к максимальному значению. При оптимальном режиме работы вентилятора к.п.д. должен отличаться от максимального не более чем на 10%.

К установке принимается вентилятор тип ВЦ 4-75-6, 3, Е 6.3.100-1 исполнение 1 с характеристиками:

Д = Д_ном; h = 0, 84; n = 935, об/мин.

Серийно выпускаемые вентиляторы поставляются в комплекте с электродвигателями. Технические характеристики комплектов приведены в /5, прил.1, табл. 1.1 и 1.6/.

Выбирается двигатель типа 4А90L6 с мощностью 3 кВт, с частотой вращения 935, об/мин, массой вентилятора с двигателем 171, 7 кг.

При выборе проверяется соответствие установочной мощности, кВт, из комплекта и при конкретных условиях по формулам:

N_у = к_з × N_д,

N_д = Р_в× L_в / (3600× 102× h_в× h_п),

где к_з - коэффициент запаса /5, табл.13.4/;

h_в - к.п.д. вентилятора;

h_п - к.п.д. передачи, равный 1, т.к. установка электродвигателя на одном валу с вентилятором (исполнение 1).

N_д = 570, 5× 23183, 6 / (3600× 102× 0, 84× 1·9, 81) = 1, 4 кВт.

N_у = 1, 15 × 2, 4 = 2, 8 кВт.

Имеется запас мощности вентилятора.

9.6.2 Подбор вентилятора для вытяжной системы В-1

1. Производительность вентилятора, м³/ч:

L_в = к_под × L_сист. = 1, 1 × 10640 = 11704 м³/ч;

2. Давление создаваемое вентилятором, Па:

Р_в = 1, 1× (DР_всас + DР_нагн),

Р_в = 1, 1 × (286, 6+32, 2) = 350, 7 Па.

DР_нагн = 1, 15*(1, 2*6, 84²)/2=32, 2 Па. К установке принимается вентилятор тип ВЦ 4-75-6, 3, Е 6, 3.105-1 исполнение 1 с характеристиками:

h = 0, 62; n = 950 об/мин.

Серийно выпускаемые вентиляторы поставляются в комплекте с электродвигателями. Технические характеристики комплектов приведены в /5, прил.1, табл. 1.1 и 1.6/.

Выбирается двигатель типа 4А100L6 мощностью 2, 2 кВт, с частотой вращения 950, об/мин. При выборе проверяется соответствие установочной мощности, кВт, из комплекта и при конкретных условиях по формулам:

N_у = к_з × N_д,

N_д = Р_в× L_в / (3600× 102× h_в× h_п),

N_д = 350, 7·11704 / (3600× 102× 0, 62× 9, 81*1) = 1, 84 кВт.

N_у = 1, 15 × 1, 84 = 2, 11 кВт.

Имеется запас мощности вентилятора.

9.6.3 Подбор вентилятора для вытяжной системы В-2

1. Производительность вентилятора, м³/ч:

L_в = к_под × L_сист. = 1, 1 × 4103 = 4513 м³/ч;

3. Давление создаваемое вентилятором, Па:

Р_в = 1, 1× (DР_всас + DР_нагн),

Р_в = 1, 1 × (153, 6+43, 1) = 196, 7 Па.

DР_нагн = 1, 15*(1, 2*7, 9²)/2=43, 06 Па. К установке принимается вентилятор тип ВЦ 4-75-5 Е 5, 095-1 исполнение 1 с характеристиками:

h = 0, 75; n = 900 об/мин.

Серийно выпускаемые вентиляторы поставляются в комплекте с электродвигателями. Технические характеристики комплектов приведены в /5, прил.1, табл. 1.1 и 1.6/.

Выбирается двигатель типа 4А71В6 мощностью 0, 55 кВт, с частотой вращения 900 об/мин. При выборе проверяется соответствие установочной мощности, кВт, из комплекта и при конкретных условиях по формулам:

N_у = к_з × N_д,

N_д = Р_в× L_в / (3600× 102× h_в× h_п),

N_д = 196, 7·4513 / (3600× 102× 0, 75× 9, 81*1) = 0, 33 кВт.

N_у = 1, 15 × 0, 33 = 0, 37ья кВт.

Имеется запас мощности вентилятора