Kako napraviti aerodinamički proračun zračnih kanala. Aerodinamički proračun ventilacijskog sustava Kako izračunati statički tlak u ventilacijskom sustavu
Međutim, pri visokim relativnim protokima u grani, RMC se vrlo oštro mijenjaju, stoga se u ovom području razmatrane tablice ručno interpoliraju s poteškoćama i sa značajnom pogreškom. Osim toga, u slučaju korištenja MS Excel proračunskih tablica, ponovno je poželjno imati formule za izravan izračun CMR kroz omjer protoka i presjeka. Štoviše, takve formule trebale bi, s jedne strane, biti prilično jednostavne i prikladne za masovni dizajn i upotrebu obrazovni proces, ali, u isto vrijeme, ne bi trebao dati pogrešku koja prelazi uobičajenu točnost inženjerskih izračuna. Prethodno je autor riješio sličan problem u vezi s otporima koji se javljaju u sustavima grijanja vode. Razmotrimo sada ovo pitanje za mehaničke sustave B i HF. Ispod su rezultati aproksimacije podataka za unificirane T-kolice (čvorove grana) po prolazu. Opći obrazac ovisnosti su odabrane na temelju fizičkih razmatranja, uzimajući u obzir pogodnost korištenja rezultirajućih izraza uz osiguravanje dopušteno odstupanje iz tabličnih podataka:
❏ za opskrbne T-ceve, s Loʹ ≤ 0,7 i fnʹ ≥ 0,5: i s Loʹ ≤ 0,4, možete koristiti pojednostavljenu formulu:
❏ za ispušne T-ce: 
Lako je primijetiti da relativna površina prolaza fnʹ tijekom pražnjenja, odnosno grana foʹ tijekom usisavanja utječe na CMR na isti način, naime, s povećanjem fnʹ ili foʹ otpor će se smanjivati, a numerički koeficijent za navedene parametre u svim navedenim formulama je isti, odnosno (-0,25). Osim toga, i za dovodni i za ispušni T-cev, kada se brzina protoka zraka u grani promijeni, relativni minimum KMS javlja se na istoj razini Loʹ = 0,2. Ove okolnosti ukazuju na to da dobiveni izrazi, unatoč svojoj jednostavnosti, dovoljno odražavaju opće fizikalne zakone koji su u osnovi utjecaja proučavanih parametara na gubitke tlaka u T-komadatima bilo koje vrste. Konkretno, veći fnʹ or foʹ, tj. što su bliže jedinici, manje se mijenja struktura protoka pri prolasku otpora, a time i CMR. Za Loʹ vrijednost je ovisnost složenija, ali ovdje će biti zajednička za oba načina kretanja zraka.
Ideja o stupnju podudarnosti između pronađenih odnosa i početnih CMR vrijednosti dana je na slici. 1, koji prikazuje rezultate obrade tablice 22.37 za KMS standardizirane T-račve (sklopove ogranaka) za prolaz okruglih i pravokutni presjek prilikom pumpanja. Otprilike ista slika dobiva se za aproksimaciju tablice. 22.38 pomoću formule (3). Napominjemo da, iako je u potonjem slučaju riječ o kružnom presjeku, lako je vidjeti da izraz (3) prilično uspješno opisuje podatke u tablici. 22.39, koji se već odnosi na pravokutne čvorove. 
Pogreška formula za CMS je općenito 5-10% (maksimalno do 15%). Nešto veća odstupanja mogu se dati izrazom (3) za trojnike tijekom usisa, ali se i ovdje može smatrati zadovoljavajućim, uzimajući u obzir složenost promjene otpora u takvim elementima. U svakom slučaju, ovdje se vrlo dobro odražava priroda ovisnosti IMR-a o čimbenicima koji na njega utječu. U ovom slučaju, dobiveni odnosi ne zahtijevaju nikakve druge početne podatke osim onih koji su već dostupni u tablici aerodinamičkog proračuna. Zapravo, mora eksplicitno naznačiti i stope protoka zraka i poprečne presjeke u trenutnom i susjednim dijelovima uključenim u navedene formule. Ovo posebno pojednostavljuje izračune pri korištenju MS Excel proračunskih tablica.
Istovremeno, formule date u ovaj posao, vrlo su jednostavni, vizualni i lako dostupni za inženjerske proračune, posebice u MS Excelu, kao iu obrazovnom procesu. Njihova uporaba omogućuje odustajanje od interpolacije tablica uz zadržavanje točnosti potrebne za inženjerske izračune i izravno izračunavanje KMS majice za prolaz sa širokim rasponom omjera presjeka i protoka zraka u deblu i granama. To je sasvim dovoljno za projektiranje V i HF sustava u većini stambenih i javnih zgrada.
1. A.D. Altshul, L.S. Zhivotovsky, L.P. Ivanov. Hidraulika i aerodinamika. - M.: Strojizdat, 1987.
2. Priručnik dizajnera. Unutarnje sanitarne instalacije. Dio 3. Ventilacija i klimatizacija. Knjiga 2 / ur. N.N. Pavlova i Yu.I. Schiller. - M.: Strojizdat, 1992.
3. O.D. Samarin. O proračunu gubitaka tlaka u elementima sustava grijanja vode // Časopis S.O.K., br. 2/2007.
Otpor prolazu zraka u ventilacijskom sustavu uglavnom je određen brzinom kretanja zraka u ovom sustavu. Kako se brzina povećava, otpor se također povećava. Taj se fenomen naziva gubitkom tlaka. Statički tlak koji stvara ventilator uzrokuje kretanje zraka u ventilacijskom sustavu, koji ima određeni otpor. Što je veći otpor takvog sustava, manji je protok zraka koji pokreće ventilator. Izračun gubitaka trenja za zrak u zračnim kanalima, kao i otpor mrežne opreme (filtar, prigušivač, grijač, ventil itd.) može se izvršiti pomoću odgovarajućih tablica i dijagrama navedenih u katalogu. Ukupni pad tlaka može se izračunati zbrajanjem vrijednosti otpora svih elemenata ventilacijskog sustava.
Određivanje brzine zraka u zračnim kanalima:
V= L / 3600*F (m/s)
Gdje L– protok zraka, m3/h; F– površina poprečnog presjeka kanala, m2.
Gubitak tlaka u sustavu kanala može se smanjiti povećanjem poprečnog presjeka kanala kako bi se osigurala relativno jednolika brzina zraka u cijelom sustavu. Na slici vidimo kako je moguće osigurati relativno jednolike brzine zraka u mreži kanala uz minimalan gubitak tlaka.
U sustavima s velikom duljinom zračnih kanala i velikim brojem ventilacijskih rešetki, preporučljivo je postaviti ventilator u sredini ventilacijskog sustava. Ovo rješenje ima nekoliko prednosti. S jedne strane se smanjuju gubici tlaka, a s druge strane mogu se koristiti zračni kanali manjeg presjeka.
Primjer proračuna ventilacijskog sustava:
Izračun mora započeti izradom skice sustava s naznakom mjesta zračnih kanala, ventilacijskih rešetki, ventilatora, kao i duljine dijelova zračnih kanala između T-ceva, a zatim odrediti protok zraka u svakom dijelu mreže.
Saznajmo gubitak tlaka za odjeljke 1-6, koristeći grafikon gubitka tlaka u okruglim zračnim kanalima, odredimo potrebne promjere zračnih kanala i gubitak tlaka u njima, pod uvjetom da je potrebno osigurati dopuštenu brzinu zraka.
odjeljak 1: protok zraka će biti 220 m3/h. Pretpostavljamo da je promjer zračnog kanala 200 mm, brzina 1,95 m/s, gubitak tlaka 0,2 Pa/m x 15 m = 3 Pa (pogledajte dijagram za određivanje gubitka tlaka u zračnim kanalima).
Odjeljak 2: Ponovimo iste izračune, ne zaboravljajući da će protok zraka kroz ovaj odjeljak već biti 220+350=570 m3/h. Uzimamo promjer zračnog kanala jednak 250 mm, brzinu - 3,23 m / s. Gubitak tlaka bit će 0,9 Pa/m x 20 m = 18 Pa.
Odjeljak 3: protok zraka kroz ovu dionicu bit će 1070 m3/h. Uzimamo promjer zračnog kanala jednak 315 mm, brzina je 3,82 m / s. Gubitak tlaka bit će 1,1 Pa/m x 20= 22 Pa.
Odjeljak 4: protok zraka kroz ovu dionicu bit će 1570 m3/h. Uzimamo promjer zračnog kanala jednak 315 mm, brzinu - 5,6 m / s. Gubitak tlaka bit će 2,3 Pa x 20 = 46 Pa.
Odjeljak 5: protok zraka kroz ovu dionicu bit će 1570 m3/h. Uzimamo promjer zračnog kanala jednak 315 mm, brzinu 5,6 m / s. Gubitak tlaka bit će 2,3 Pa/m x 1= 2,3 Pa.
Odjeljak 6: protok zraka kroz ovu dionicu bit će 1570 m3/h. Uzimamo promjer zračnog kanala jednak 315 mm, brzinu 5,6 m / s. Gubitak tlaka bit će 2,3 Pa x 10 = 23 Pa. Ukupni gubitak tlaka u zračnim kanalima bit će 114,3 Pa.
Kada je proračun zadnje dionice završen, potrebno je odrediti gubitak tlaka u elementima mreže: u prigušnici CP 315/900 (16 Pa) iu provjeriti ventil KOM 315 (22 Pa). Također ćemo odrediti gubitak tlaka u slavinama prema rešetkama (ukupni otpor 4 slavine bit će 8 Pa).
Određivanje gubitka tlaka na zavojima zračnih kanala
Grafikon vam omogućuje određivanje gubitka tlaka u izlazu na temelju kuta savijanja, promjera i protoka zraka.
Primjer. Odredimo gubitak tlaka za ispust od 90° promjera 250 mm pri protoku zraka od 500 m3/h. Da bismo to učinili, nalazimo sjecište okomite linije koja odgovara našem protoku zraka s nagnutom linijom koja karakterizira promjer od 250 mm, a na okomitoj liniji s lijeve strane za izlaz od 90° nalazimo vrijednost gubitka tlaka, koja je 2 Pa.
Prihvaćamo za ugradnju stropne difuzore serije PF, čiji će otpor prema rasporedu biti 26 Pa.
Određivanje gubitaka tlaka na zavojima zračnih kanala.
Dijagram dovodnog ventilacijskog sustava prikazan je na slici 23. i uključuje sljedeće glavne elemente: 1- uređaji za usis zraka za usis vanjskog zraka; 2- ventilator s uređajima za čišćenje 3, hlađenje 4, sušenje, ovlaživanje i zagrijavanje 5 vanjskog zraka; 6 sustav zračnih kanala kroz koji dovod zraka od ventilatora se usmjerava u sobe.
1 - uređaji za dovod zraka, 2 - ventilator s uređajima za čišćenje 3, hlađenje 4, sušenje, ovlaživanje i grijanje 5 vanjski zrak, 6 - zračni kanali
Slika 23. Dijagram jedinice ventilacije dovodnog zraka
Aerodinamički proračun zračnih kanala svodi se na određivanje dimenzija poprečnog presjeka zračnih kanala i proračun gubitaka tlaka u mreži.
Početni podaci za njegovu provedbu su:
vrijednosti protoka zraka u svakom odjeljku V (m 3 / sat); duljina presjeka Li (m); granične vrijednosti brzina kretanja zraka u područjima w i (m/s); kao i vrijednosti lokalnih koeficijenata otpora Z i .
Proračun poprečnih presjeka pojedinih dionica zračnih kanala (fk) pri odabranoj brzini zraka i određenom protoku zraka provodi se pomoću formule:
gdje je V brzina protoka zraka koji prolazi kroz razmatrani odjeljak, m 3 / h;
ω - brzina zraka u istom dijelu, m/s.
Pri proračunu ispusnih zračnih kanala pretpostavlja se da je brzina zraka u njima u rasponu od 6 do 12 m/s. Brzina zraka na izlazu iz rešetki vozila s rashladnim uređajima ne smije biti veća od 0,25 m/s. U nedostatku hlađenja, brzina izlaska zraka iz ventilacijska rešetka treba biti 0,3-0,6 m/s zimi, 1,2-1,5 m/s ljeti.
Pri proračunu hidrauličkih gubitaka u zračnim kanalima treba uzeti u obzir da ventilator tijekom svog rada obavlja dvije zadaće:
Prevodi zrak iz stanja mirovanja u stanje gibanja određenom brzinom w;
Prevladava otpor trenja koji se javlja u zračnom kanalu kada se zrak kreće brzinom w.
Dijagram dovodne ventilacijske jedinice i dijagram tlaka u zračnim kanalima prikazan je na slici 24. Za kretanje zraka duž ravnog dijela ispusnog kanala brzinom w 2, ventilator mora osigurati ukupni tlak (N p), koji je zbroj dinamičkog (brzine) i statičkog tlaka N st.
, (2.3)
Dinamički tlak uzrokovan je prisutnošću pokretne mase zraka brzinom w 2 a određuje se iz izraza:
gdje je gustoća zraka kg/m3;
v - brzina kretanja zraka u zračnom kanalu m/s;
g – ubrzanje sile teže m/s 2 .
Statički tlak je neophodan za svladavanje otpora kretanju strujanja zraka duž duljine zračnog kanala (), kao i za svladavanje lokalnog otpora (Z 2).
, (2.5)
gdje je R – gubitak tlaka po jedinici duljine zračnog kanala;
L – duljina zračnog kanala, m.
Ukupni gubici tlaka Nr u usisnom i ispusnom zračnom kanalu su:
, (2.6)
gdje su Rv i Rn gubici trenja na 1 dužni metar duljine usisnih i ispusnih zračnih kanala, mm. voda Umjetnost.;
l B i l H - duljina usisnih i ispusnih zračnih kanala, m;
Z in i Z n - gubitak tlaka u lokalnim otporima, odnosno, usisnih i ispusnih zračnih kanala, mm. voda Umjetnost.
Gubitak tlaka po jedinici duljine okruglog kanala određuje se formulom:
, (2.7)
gdje je λ koeficijent otpora trenja zraka o zidove;
d - promjer zračnog kanala, m.
Za pravokutne zračne kanale sa stranicama a i b, gubitak tlaka po jedinici duljine bit će:
, (2.8)
Vrijednost koeficijenta otpora trenja λ ovisi o načinu kretanja zraka, karakteriziranom Reynoldsovim brojem, te o stanju unutarnje površine prozračan. Reynoldsov broj, kao što je poznato, određuje se iz izraza.
Srce svakog ventilacijskog sustava s mehaničkim protokom zraka je ventilator, koji stvara to strujanje u zračnim kanalima. Snaga ventilatora izravno ovisi o tlaku koji se mora stvoriti na izlazu, a kako bi se odredila vrijednost tog tlaka, potrebno je izračunati otpor cijelog sustava kanala.
Za izračun gubitaka tlaka potreban vam je dijagram i dimenzije zračnog kanala i dodatna oprema.
Početni podaci za izračune
Kada je poznata shema ventilacijskog sustava, odabrane dimenzije svih zračnih kanala i određena dodatna oprema, shema se prikazuje u frontalnoj izometrijskoj projekciji, odnosno aksonometriji. Ako se provodi u skladu s važećim standardima, tada će svi podaci potrebni za izračun biti vidljivi na crtežima (ili skicama).
- Pomoću tlocrta možete odrediti duljine vodoravnih dijelova zračnih kanala. Ako su na aksonometrijskom dijagramu označene visine na kojima prolaze kanali, tada će postati poznata i duljina vodoravnih dionica. U suprotnom će biti potrebni dijelovi zgrade s položenim trasama zračnih kanala. A u ekstremnim slučajevima, kada nema dovoljno informacija, te će se duljine morati odrediti pomoću mjerenja na mjestu ugradnje.
- Dijagram treba prikazati pomoću simboli svu dodatnu opremu ugrađenu u kanale. To mogu biti dijafragme, zaklopke na električni pogon, protupožarne zaklopke, kao i uređaji za distribuciju ili odvod zraka (roštilji, paneli, suncobrani, difuzori). Svaki dio ove opreme stvara otpor strujanju zraka, što se mora uzeti u obzir pri proračunu.
- U skladu sa standardima, protok zraka i veličina kanala moraju biti naznačeni na dijagramu pored konvencionalnih slika zračnih kanala. Ovo su parametri koji definiraju izračune.
- Svi oblikovani i razgranati elementi također se moraju odraziti na dijagramu.
Ako je takav dijagram na papiru ili u u elektroničkom obliku ne postoji, onda ćete ga morati nacrtati barem u nacrtu, pri izračunu ne možete bez njega.
Povratak na sadržaj
Gdje započeti?
Dijagram gubitka tlaka za svaki metar kanala.
Vrlo često se mora nositi s prilično jednostavni sklopovi ventilacija, u kojoj postoji zračni kanal istog promjera i nema dodatne opreme. Takvi se sklopovi izračunavaju prilično jednostavno, ali što ako je krug složen s mnogo grana? Prema metodi proračuna gubitaka tlaka u zračnim kanalima, koja je navedena u mnogim referentnim publikacijama, potrebno je odrediti najdužu granu sustava ili granu s najvećim otporom. Rijetko je moguće odrediti otpor okom, pa je uobičajeno izračune provoditi na temelju najduže grane. Nakon toga, korištenjem protoka zraka navedenih na dijagramu, cijela grana se dijeli na dijelove prema ovom kriteriju. Troškovi se u pravilu mijenjaju nakon grana (trojnika) i pri diobi se najbolje fokusirati na njih. Postoje i druge mogućnosti, na primjer, dovodne ili ispušne rešetke ugrađene izravno u glavni zračni kanal. Ako to nije prikazano na dijagramu, ali je takva mreža dostupna, morat ćete izračunati protok nakon nje. Područja su numerirana počevši od onog najudaljenijeg od ventilatora.
Povratak na sadržaj
Redoslijed izračuna
Opća formula za izračun gubitaka tlaka u zračnim kanalima za cijeli ventilacijski sustav je sljedeća:
H B = ∑(Rl + Z), gdje je:
- H B - gubitak tlaka u cijelom sustavu zračnih kanala, kgf / m²;
- R - otpor trenja 1 m zračnog kanala ekvivalentnog presjeka, kgf/m²;
- l je duljina dionice, m;
- Z je iznos tlaka izgubljen strujanjem zraka u lokalnim otporima (oblikovani elementi i dodatna oprema).
Napomena: vrijednost površine poprečnog presjeka zračnog kanala uključenog u izračun u početku se uzima kao za okrugli oblik kanal. Otpor trenja za pravokutne kanale određen je površinom poprečnog presjeka koja je ekvivalentna okruglom.
Izračun počinje od najudaljenijeg odjeljka br. 1, zatim prelazi na drugi odjeljak i tako dalje. Rezultati izračuna za svaki dio se zbrajaju, kao što je naznačeno matematičkim znakom zbroja u formuli za izračun. Parametar R ovisi o promjeru kanala (d) i dinamičkom tlaku u njemu (P d), a potonji pak ovisi o brzini strujanja zraka. Apsolutni koeficijent hrapavosti stijenke (λ) tradicionalno se prihvaća kao za zračni kanal izrađen od pocinčanog čelika i iznosi 0,1 mm:
R = (λ / d) R d.
Nema smisla koristiti ovu formulu u procesu izračunavanja gubitaka tlaka, budući da su vrijednosti R za različite brzine zrak i promjeri već su izračunati i referentne su vrijednosti (R.V. Shchekin, I.G. Staroverov - referentne knjige). Stoga je jednostavno potrebno pronaći ove vrijednosti u skladu s specifični uvjeti kretanja zračnih masa i zamijenite ih u formulu. Drugi pokazatelj, dinamički tlak R d, koji je povezan s parametrom R i uključen je u daljnji izračun lokalnog otpora, također je referentna vrijednost. S obzirom na ovaj odnos između dva parametra, oni su zajedno navedeni u referentnim tablicama.
Z vrijednost gubitka tlaka u lokalnim otporima izračunava se pomoću formule:
Z = ∑ξ R d.
Znak zbroja znači da morate zbrojiti rezultate izračuna za svaki od lokalnih otpora u određenom području. Uz već poznate parametre formula sadrži i koeficijent ξ. Njegova vrijednost je bezdimenzionalna i ovisi o vrsti lokalnog otpora. Vrijednosti parametara za mnoge elemente sustavi ventilacije izračunati ili određeni empirijski, stoga se nalaze u referentnoj literaturi. Koeficijenti lokalnog otpora oprema za ventilacijučesto navode sami proizvođači, nakon što su njihove vrijednosti odredili eksperimentalno u proizvodnji ili u laboratoriju.
Nakon što ste izračunali duljinu dionice br. 1, broj i vrstu lokalnih otpora, trebali biste ispravno odrediti sve parametre i zamijeniti ih u formule za izračun. Nakon što ste dobili rezultat, prijeđite na drugi dio i dalje, sve do ventilatora. U ovom slučaju ne treba zaboraviti na dio zračnog kanala koji se nalazi iza ventilacijska jedinica, jer bi pritisak ventilatora trebao biti dovoljan da svlada njegov otpor.
Nakon završetka izračuna za najdužu granu, isti se izvode za susjednu granu, zatim za sljedeću i tako do samog kraja. Obično sve ove grane imaju mnogo zajedničkih područja, tako da će izračuni ići brže. Svrha određivanja gubitaka tlaka na svim granama je njihova ukupna koordinacija, jer ventilator mora svoj protok ravnomjerno rasporediti po cijelom sustavu. To jest, u idealnom slučaju, gubitak tlaka u jednoj grani trebao bi se razlikovati od druge za najviše 10%. Jednostavnim riječima, to znači da bi grana najbliža ventilatoru trebala imati najveći otpor, a ona najudaljenija najmanji. Ako to nije slučaj, preporuča se vratiti se na ponovno izračunavanje promjera zračnih kanala i brzine kretanja zraka u njima.