Аэродинамический расчет локализующей системы вентиляции

Аэродинамический расчет систем вентиляции выполняют после определения расходов воздуха в местных отсосах и решения трассировки воздуховодов.

Для проведения аэродинамического расчета вычерчивают расчетную схему системы вентиляции, на которой выделяют фасонные части, нумеруют участки воздуховодов и на каждом участке подписывается расход воздуха на нём и его длина (ри.9). Протяженность отдельных ветвей системы определяют по планам и разрезам строительной части проекта, аксонометрической схеме.

Систему вентиляции разбивают на отдельные участки. Расчётный участок характеризуется постоянством расхода. Границей между отдельными участками системы служат тройники. Потери давления на участке воздуховода Ρ_уч, Па, зависят от скорости движения воздуха и складываются из потерь на трение (Р_тр = R∙β_ш∙l) и потерь в местных сопротивлениях Z

ΔΡ_уч = R·β_ш·l + Z

Цель аэродинамического расчета — это определение размеров сечений всех участков при заданном расходе воздуха через них. Нам нужно обеспечить такой режим, чтобы от местного отсоса удалялось нужное, определённое расчётом, количество воздуха.

При аэродинамическом расчете системы вытяжной вентиляции намечается основное расчетное направление — магистраль, представляющая собой цепочку последовательно соединенных участков от начала системы до наиболее удаленного участка. Все остальные участки, не входящие в основное направление, называются ответвлениями. При наличии двух или более цепочек, одинаковых по протяженности, за магистральное направление принимается наиболее нагруженная (имеющая больший расход) ветвь.

Потери давления в системе равны сумме потерь давлений по магистрали, слагающихся из потерь давления на всех последовательно расположенных участках, составляющих магистраль, и потерь давления в вентиляционном оборудовании (циклоне, фильтре, любом пылегазоуло-вителе).

Аэродинамический расчет систем вентиляции с механическим побуждением состоит из двух этапов: 1 — расчет участков основного направления — магистрали; 2 — увязка всех остальных участков системы.

Параллельными между собой участками или ветвями называют участки или ветви, которые имеют общую точку от входа воздуха в вытяжных системах вентиляции.

Ветвь — это часть вентиляционной системы, представляющая собой цепь последовательно соединенных участков. Ветвь может иметь несколько ответвлений. Потери давления в параллельных ветвях равны.

По конструктивным соображениям, из условий типизации деталей размеры поперечного сечения ответвлений иногда принимают одинаковые. При этом для увязки потерь давления отдельных ветвей устанавливают диафрагмы, назначение которых — гасить разницу в потерях между параллельными участками [2].

Диафрагма устанавливается на участке, имеющем меньшую величину потерь давления (диафрагма — дополнительное местное сопротивление, определив коэффициент местного сопротивления ξ которой, определяют и величину потерь давления, создаваемых ею).

Расчёт магистрали проводится в следующей последовательности:

1. систему разбивают на отдельные участки и определяют расход воздуха на каждом из них. Расходы определяют суммированием расходов на отдельных ответвлениях, начиная с периферийных участков. Значения расхода и длины каждого участка наносят на аксонометрическую схему (диметрию) (рис.9)

2. выявляют наиболее протяженную цепочку последовательно соединённых участков. Фиксируют оборудование и устройства, в которых происходят потери давления (в нашем случае может быть пылегазоуловитель).

3. участки основного направления нумеруют, начиная с участка, имеющего меньший расход. Номер, расход и длину каждого участка основного направления заносят в таблицу №5 аэродинамического расчёта

4.определяют площадь поперечного сечения f_р расчётного участка, м²

f_р =L_р/3600·v_т

L_р – расчётный расход воздуха на участке, м³/ч;

v_т – рекомендуемая скорость движения воздуха на участке, м/с.

Рекомендуемая скорость движения воздуха выбирается в зависимости от транспортируемой смеси. Если смесь без пыли, то в промышленных зданиях скорость рекомендуется принимать 8 – 12 м/с. Воздуховоды загромождают помещение, поэтому в отдельных частях системы принимают максимально допустимые скорости движения воздуха. Рекомендуется меньшую скорость принимать на концевых участках системы, постепенно увеличивая её для других участков магистрали (8 – 12). На участке с большим расходом принимается большая скорость. Если транспортируется пыль по воздуховодам, то скорость в пределах 15 – 20 м/с.

5. значение фактической скорости заносится в таблицу, v_ф и значение диаметра d, которое соответствует этой скорости v_ф, одновременно выписывается значение удельных потерь R (гр.6 таблицы №1 ).

6. перемножаем R и l и заносим в колонку 8 таблицы.

7. по скорости v_ф вычисляем Ρ_д = ρv²/2 и заносим в колонку 10 таблицы.

8.составляется ведомость местных сопротивлений для каждого участка. Для вычисления коэффициентов местных сопротивлений необходимо заполнить 1 – 8 колонки для всех участков системы. Σξ каждого участка заносим в колонку 9 таблицы.

9.вычисляем потери на местные сопротивления Z = Σξ· ρv²/2, и заносим в колонку 11 таблицы.

10.потери давления на участке определяем как (Rl β_ш + Z) и заносим в колонку 12 таблицы.

11.сложив потери давления участков магистрали и потери давления в оборудовании, получаем потери давления в системе ΔΡ_с, Па

ΔΡ_с=Σ(Rl β_ш+ Z) +ΣΔΡ_об

На этом кончается первый этап расчёта системы, а значение ΔΡ_с служит для подбора вентилятора.

12. увязку всех остальных участков системы проводят, начиная с самых протяжённых ответвлений. Методика увязки ответвлений аналогична расчёту участков основного направления. Разница состоит лишь в том, что при увязке каждого ответвления известны потери в нём. Для расчёта ответвлений применяют способ последовательного подбора. Размеры сечений ответвлений считаются подобранными, если относительная невязка потерь давлений не превышает 10%

[(ΔΡ₁ –ΔΡ₁₁)/ ΔΡ₁] ∙100 ≤ 10%

Пример

Рассчитать круглый стальной воздуховод системы (сети) местной вытяжной вентиляции промышленного здания. Расходы и длины указаны на схеме, рис. 9, коэффициент местного сопротивления отсоса ξ_м.о.=1. Определить производительность L_v и давление вентилятора ΔP_v.

Рис. 9. Расчетная схема вытяжной системы вентиляции с механическим побуждением движения воздуха

Решение

Разделяем сеть на участки и записываем в буквенном выражении значения ΔP_v., L_v и невязок.

ΔP_v.= ΔP₁+ ΔP₂+ ΔP₃+ ΔP₄ (4.1) ; ΔP₁₌ ΔP₅ (4.2); ΔP₁+ ΔP₂= ΔP₆ (4.3) ;

L_v= L₁+ L₅+ L₆ .(4.4). _.

Приступаем к заполнению табл. 5. Заносим сначала номера, расходы и длины участков основного направления движения воздуха, а затем параллельных участков, оставляя свободное место для вычисления невязок потерь давления.

Затем, используя приложение А, табл1, по рекомендуемым скоростям в пределах 8 – 12 м/с и расходу воздуха выбираем диаметры, удельные потери, динамическое давление, фактическую скорость движения воздуха и вносим в соответствующие графы табл. 1 .