Аэродинамический расчет систем естественной вентиляции

Цель аэродинамического расчета состоит в определении сечений каналов и размеров жалюзийных решеток, чтобы обеспечить требуемые расходы удаляемого воздуха.

В канальных системах естественной вытяжной вентиляции воздух перемещается в каналах и воздуховодах под действием естественного давления, возникающего вследствие разности давлений холодного наружного и теплого внутреннего воздуха.

Естественное давление определяют по формуле 29:

, Па. (29)

где: h_i – высота воздушного столба, принимаемая от центра вытяжного отверстия до устья вытяжной шахты, м;

r_н, r_в – плотность соответственно наружного и внутреннего воздуха, кг/м³.

Для жилых зданий r_н=1,27 кг/м³, r_в=1,205 кг/м³.

Произведем аэродинамический расчет систем естественной вентиляции, удаляющих воздух из кухонь и санузлов первого (103) и второго (203) этажей. Кухни не имеют внутренних капитальных стен, поэтому примем к установке приставные каналы из шлакобетонных плит.

Нормы воздухообмена в кухнях и санузлах:

кухня:

- негазифицированная ……………………………………60м³/ч;

- с 2-х конфорочной газовой плитой ……………..…….60м³/ч;

- с 3-х конфорочной газовой плитой ………………..….75м³/ч;

- с 4-х конфорочной газовой плитой ……………….…..90м³/ч;

санузлы:

- ванная индивидуальная ………………………………….25м3/ч;

- туалет индивидуальный .…………………………………25м³/ч;

- санузел совмещенный …………………………………….50м³/ч.

-

В произвольном масштабе вычерчиваем аксонометрические схемы этих систем.

Аксонометрическая схема систем естественной вентиляции

ВЕ-1

90 90

2,2 2 3,4 4

90 90

_ 1 _ 3

ВЕ-2

50 50

2,2 2 3,4 4

90 90

_ 1 _ 3

Рис.7 Аксонометрическая схема систем естественной вентиляции

Каждую систему разбиваем на расчетные участки. Находим их длины и расходы воздуха. Для каждой системы определяем величину расчетного гравитационного давления, принимая по таблице 3, приложение1[Л.3] температуру удаляемого из кухни воздуха t_в = + 20 °С.

Проводиться аэродинамический расчет наиболее удаленного от вытяжной шахты вентиляционного канала верхнего этажа (остальные каналы рассчитываются после расчета этого канала путем увязки потерь давления параллельных ветвей системы). Для этого на каждом расчетном участке системы по объему воздуха L_уч и принятой скорости v предварительно определяют площадь сечения F_ор, м², каналов по формуле 30:

, м² (30)

При предварительном определении площади сечений каналов систем естественной вентиляции могут быть заданы следующие скорости движения воздуха: в вертикальных каналах верхнего этажа v = 0,5 – 0,6 м/с, из каждого нижерасположенного этажа на 0,1 м/с больше, чем из предыдущего, но не выше 1 м/с; в сборных воздуховодах v > 1 м/с и в вытяжной шахте
v = 1 – 1,5 м/с.

По ориентировочной площади в соответствии с типовыми размерами уточняются размеры каналов на всех расчетных участках таблица 2 приложение 6 [Л.3]. Рассчитывается фактическая скорость движения воздуха на каждом участке по формуле 31:

, м/с (31)

где: F_уч – фактическая (уточненная площадь сечения каналов), м².

Рассчитывается эквивалентный диаметр каналов. Диаметр определяется по формуле 32:

(32)

где: а, b – размеры сторон прямоугольного воздуховода, м.

Результаты расчетов заносим в таблицу 9.

Так по фактической скорости и эквивалентному диаметру по таблице 3, приложения 6 [Л.3]. определяем величину удельных потерь давления на трение R, Па/м.

Общие потери давления на трение на участках определяются
по формуле 33:

, Па . (33)

где: β - коэффициент шероховатости, принимаемый в зависимости от скорости движения воздуха и материала стенок воздуховодов по приложению 6 таблица 6 [Л.3].

Рассчитываются потери давления в местных сопротивлениях
по формуле 34:

, Па. (34)

где: åz - сумма коэффициентов местных сопротивлений по таблице 8;

Таблица 8 - Значения коэффициентов местных сопротивлений воздуховодов

Наименование	Величина КМС
Вход в решетку Колено 90° Тройник на проход на ответвление Зонт над шахтой	1,3 1,1   0,5 1,5 1,3

Определяем общие потери давления на каждом участке .

Аэродинамический расчет оформляется в форме таблицы 9.

При невязке, превышающей 15%, производится изменение сечений воздуховодов на отдельных участках с соответствующей корректировкой расчетных величин.

Увязка каждой расчетной ветви производится по формуле 35:

(35)

Таблица 9 – Расчет воздуховодов вытяжной вентиляции

№ участка	Нагрузка, L, м3/ч	Длина участка, l, м	Площадь ориентировочная, F, м2	Размеры канала, а´в, м	Площадь, F, м2	Скорость, v, м/с	Эквивалентный диаметр, dэ, м	Удельные потери на трение, R, Па/м	Коэффициент шероховатости, β	Потери на трение, R×l×β, Па	КМС	Естественное давление,ΔP, Па	потери давления в местных сопротивлениях, Z, Па	Суммарные потери давления, R×l×β+z, Па
∑ξ
ВЕ-1
		-	0,042	220×250	0,055	0,45	-	-	1,4	-	2,6	0,00	0,32	0,32
		2,2	0,042	220×250	0,055	0,45	0,23	0,21	1,4	0,6468	2,6	1,40	0,32	0,97
														1,29
7,7	% невязка
∑(R∙l∙β+Z)=1,29Па<ΔP=1,4 Па; невязка 7,7%	1,29
		-	0,042	220×250	0,055	0,45	-	-	1,4	-	2,6	0,00	0,32	0,32
		3,4	0,042	220×250	0,055	0,45	0,23	0,29	1,4	1,3804	2,6	2,17	0,32	1,70
														2,03
6,4	% невязка
∑(R∙l∙β+Z)=2,03Па<ΔP=2,17 Па; невязка 6,4%	2,03
ВЕ-2
		-	0,023	220×150	0,033	0,42	-	-	1,4	-	2,6	0,00	0,28	0,28
		2,2	0,023	220×150	0,033	0,42	0,18	0,24	1,4	0,7392	2,6	1,40	0,28	1,02
														1,29
7,7	% невязка
∑(R∙l∙β+Z)=1,29Па<ΔP=1,4 Па; невязка 7,7%	1,29
		-	0,023	220×150	0,033	0,42	-	-	1,4	-	2,6	0,00	0,28	0,28
		3,4	0,023	220×150	0,033	0,42	0,18	0,32	1,4	1,5232	2,6	2,17	0,28	1,80
														2,08
4,0	% невязка
∑(R∙l∙β+Z)=2,08Па<ΔP=2,17 Па; невязка 4,0%	2,08

Размеры жалюзийной решетки определим по величине избыточного давления, которое необходимо израсходовать в решетке по формуле 36:

, Па. (36)

Па.

Для этого вычислим скорость воздуха в решетке по формуле 37:

, м/с. (37)

где: _ж.р. - коэффициент местного сопротивления жалюзийной решетки, равный _ж.р. = 1,2

, м/с.

Определим площадь живого сечения решетки:

,

м².

По приложению 6 таблицы 1[Л.3]., принимаем к установке жалюзийную решетку с размерами 200×250мм. Кухня второй этаж.
(f_ж.р. = 0,0289 м²).

Расчет жалюзийной решетки канала кухни первого этажа производим аналогичным образом.

Па.

м/с.

м².

По приложению 6 таблицы 1[Л.3]., принимаем к установке жалюзийную решетку с размерами 200×250мм. Кухня первый этаж.
(f_ж.р. = 0,0289 м²).

Па.

м/с.

м².

Расчет жалюзийной решетки канала санузла первого и второго этажа производим аналогичным образом.

По приложению 6 таблицы 1[Л.3], принимаем к установке жалюзийную решетку с размерами 250×250мм. Санузел второй этаж.
(f_ж.р. = 0,036 м²).

Па.

м/с.

м².

По приложению 6 таблицы 1[Л.3], принимаем к установке жалюзийную решетку с размерами 250×250мм. Санузел первый этаж. (f_ж.р. = 0,036 м²).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В ходе выполнения курсового проекта был произведен теплотехнический расчет наружной стены, был произведен расчет тепловых потерь отдельного помещения на всех этажах, сконструирована система отопления и выполнен гидравлический расчет, определена поверхность нагрева отопительных приборов выбран тип приборов и установка, так же был произведен расчет естественной вытяжной системы вентиляции.