Комкин А.И.Расчет систем механической вентиляции (А.И. Комкин, В.С. Спиридонов Расчет систем механической вентиляции), страница 18

Какправило, в вентиляционных сетях наибольшая доля потерь приходится на местные сопротивления.113ПлафонРешеткаНаименованиеВидПРМ1ПРМ2ПРМ3ПРМ4РР-1РР-2РР-3РР-4РР-5Тип0,050,080,130,200,0160,0320,0320,0640,0960,1 × 0,20,1 × 0,40,2 × 0,20,2 × 0,40,2 × 0,60,250,3150,400,50Площадь,2мРазмеры, м(a×b или d)360−3600580−5760940−93601440−1440115−290230−580230−580460−1050690−1730расход,3м /ч2−202−5скорость,м/сРекомендуемыеХарактеристики некоторых воздухораспределителей1,402,20ζТаблица 7.3После этого последовательно переходят к другим участкам магистрали, подбирая из стандартного ряда размеры сечений воздуховодов таким образом, чтобы они обеспечивали рекомендуемыескорости движения воздуха, указанные в табл.

7.2. При этом скорости движения воздуха на участках магистрали постепенно увеличивают по мере приближения к вентилятору.Общие потери давления в магистрали определяют суммированием потерь на каждом из n ее участков:n ⎡⎛ m⎞Δp = ∑ ⎢ λ трi li di + ⎜ ∑ ζ j ⎟⎢⎜ j =1 ⎟i =1 ⎣⎝⎠i⎤⎥ ρwi2 / 2.⎥⎦(7.15)Полученные потери давления и расход воздуха в магистралиявляются основой для подбора вентилятора.Затем переходят к расчетам боковых ветвей вентиляционнойсети.

Задача этих расчетов состоит в согласовании давлений в узлах магистрали, где происходят разветвления вентиляционной сети. Потери давления на каждом из участков разветвления должныбыть примерно равны. Максимальный разброс значений этих давлений не должнен превышать 10 %. Часто эту задачу можно решить простым подбором диаметров воздуховодов, обеспечивающих нужный перепад давления. Если местные сопротивления вносят существенно больший вклад в потери давления, чем трение, токоэффициент k в уравнении (7.11) будет пропорционален значе4нию 1/d . Отсюда вытекает следующее соотношение:d1 / d 2 = (Δp2 / Δp1 )1/ 4 ,(7.16)где d1, d2 – диаметры воздуховодов; ∆p1, ∆p2 – соответствующиеим потери давления.Однако если такие потери давления не могут быть обеспеченыдаже при минимально допустимом диаметре воздуховода, то задачу решают путем установки в ответвлениях задвижек или диафрагм, увеличивающих в них общие потери давления за счет ростаместных сопротивлений.Пример 7.1.

Провести расчет вентиляционной сети приточнойсистемы вентиляции, расчетная схема которой приведена на3рис. 7.2. На схеме указаны расходы воздуха L, м /ч, длины участ115ков l, м, и номера участков сети. В качестве воздухораспределителей в системе используется решетка типа РР (см.

табл. 7.3). Приэтом данным расходам соответствует решетка РР-4 с размерами20,2 × 0,4 м и площадью живого сечения 0,064 м .Решение. Наиболее протяженную и нагруженную линию данной сети (ее магистраль) образуют участки 1–4. Проведем расчетпотерь на трение, начиная с самого удаленного участка магистрали – участка 1.Рис. 7.2.

Расчетная схема вентиляционной сетиПотери на трение.Участок 1. Используем на этом участке прямоугольный воздуховод с размерами 0,2 × 0,4 м, совпадающими с размерами приточной решетки. Для выбранного сечения воздуховода площадью20,08 м согласно (7.9) определяем скорость движения воздуха внем:w1 = 950/(3600 ⋅ 0,08) = 3,30 м/с.Это значение попадает в интервал 3…6 м/с, рекомендуемый дляконцевых участков (см. табл. 7.2), и обеспечивает динамическоедавление2pд1 = 1,2 ⋅ 3,3 /2 = 6,53 Па.Эквивалентный по расходу диаметр воздуховода согласно (7.4)равен116⎛ 0,083 ⎞d эр1 = 1, 265 ⎜⎟⎝ 0, 2 + 0, 4 ⎠15= 0,308 м.Заметим, что эквивалентный по скорости диаметр меньше:dэс1 = 2 ⋅ 0,2 ⋅ 0,4/(0,2 + 0,4) = 0,267 м.Отсюда можно определить число Рейнольдса:−5Re1 = w1dэр1/ν = 3,3 ⋅ 0,308/(1,5 ⋅ 10 ) = 67 760,а затем, согласно (7.5), и коэффициент сопротивления для воздуховода из листовой сталиλс1 = 0,11(68/67 760 + 0,1/308)1/4= 0,021и значениеλс1l1/dэр1 = 0,021 ⋅ 4/0,308 = 0,27.Результаты расчетов заносим в табл.

7.4.Таблица 7.4Результаты расчета сети воздуховодовНомеручасткаL,3м /чl,мdэ, мw,м/cpд, Паλl/dΣζ∆p, ПаΣ∆p, Па123459501900400040004000476340,3080,3790,3790,3790,4843,304,198,828,825,616,5310,5346,6846,6818,880,270,350,270,130,142,720,260,3101,5419,526,4227,076,0731,7219,5225,9453,0159,0890,80Участок 2. Выбираем на этом участке размеры воздуховода20,2 × 0,63 м, что дает площадь поперечного сечения 0,126 м и скорость движения воздухаw2 = 1900/(3600 ⋅ 0,126) = 4,19 м/с.Отсюда получаем следующие значения расчетных величин:2pд2 = 1,2 ⋅ 4,19 /2 = 10,53 Па;117⎛ 0,1263 ⎞d эр2 = 1, 265 ⎜⎟⎝ 0,2 + 0,63 ⎠1/ 5= 0,379 м ;−5Re2 = w2dэр2 / ν = 4,19 ⋅ 0,379 / (1,5 ⋅ 10 ) = 105 867;λс2 = 0,11(68 / 105 867 + 0,1 / 379)1/4= 0,019;λс2l2 / dэр2 = 0,019 ⋅ 7 / 0,379 = 0,35.Участок 3. Для снижения потерь на местные сопротивленияоставим здесь размеры прямоугольного воздуховода такими же,как на втором участке.

Скорость движения воздуха на этом участке воздуховодаw3 = 4000 / (3600 ⋅ 0,126) = 8,82 м/ссоответствует рекомендациям табл. 7.2 (6…10 м/c).Остальные расчетные параметры этого участка:2pд3 = 1,2 ⋅ 8,82 / 2 = 46,68 Па; dэр3 = dэр2;−5Re3 = w3dэр3 / ν = 8,82 ⋅ 0,379 / (1,5 ⋅ 10 ) = 222 852;1/4λс3 = 0,11(68 / 222 852 + 0,1 / 379)= 0,017; λс3l3/dэр3 == 0,017 ⋅ 6 / 0,379 = 0,27.Участок 4. Здесь также не меняем поперечные размеры воздуховода. При этом значения всех расчетных величин остаютсятакими же как на третьем участке, за исключениемλс4l4 / dэр4 = 0,017 ⋅ 3/0,379 = 0,13.Участок 5. Согласно данным табл. 7.2 скорость воздуха наэтом участке должна быть 4…6 м/с. Выбираем на этом участкеразмеры воздуховода 0,315 × 0,63 м, что дает площадь поперечного2сечения 0,198 м .

Тогда2w5 = 4000 / (3600 ⋅ 0,198) = 5,61 м/с; pд5 = 1,2 ⋅ 5,61 / 2 = 18,88 Па;⎛ 0,1983 ⎞d эр5 = 1, 265 ⎜⎟⎝ 0,315 + 0,63 ⎠1181/ 5= 0,484 м;−5Re5 = w5dэр5/ν = 5,61 ⋅ 0,484/(1,5 ⋅ 10 ) = 181 016;λс5 = 0,11(68/181 016 + 0,1/484)1/4= 0,017; λс5l5/dэр5 == 0,017 ⋅ 4/0,484 = 0,14.Местные сопротивления.Участок 1. Содержит воздухораспределитель, два колена идроссельный клапан.Для приточной решетки по табл. 7.3 находим ζ = 2,20. Далеесогласно данным приложения 3 имеем: для колена при α = 90º иr/d = 0,5 коэффициент ζ = 0,24, а для одностворчатого дроссельного клапана при α = 0 коэффициент ζ = 0,04.

Таким образом, дляпервого участка сумма коэффициентов местных сопротивлений(Σζ)1 = (2,20 + 2 ⋅ 0,24 + 0,04) = 2,72,а потери давления∆p1 = (0,27 + 2,72) ⋅ 6,53 = 19,52 Па.Участок 2. Содержит тройник и крестовину.Для симметричного приточного тройника из приложения 3 приR/d = 1,5 находим коэффициент ζ = 0,25. Коэффициент сопротивления прямого прохода приточной крестовины принимаем равнымкоэффициенту сопротивления соответствующего приточноготройника, что при Fб /Fс = F7/F2 = 0,63 и Lб /Lс = L7/L2 = 0,55 даетζ = 0,01. Тогда(Σζ)2 = (0,25 + 0,01) = 0,26 и ∆p2 = (0,35 + 0,26) ⋅ 10,53 = 6,42 Па.Участок 3.

Содержит диффузор после вентилятора.Полагая для диффузора α = 20º и F/F0 = 1,5, из приложения 3находим коэффициент ζ = 0,31. Тогда∆p3 = (0,27 + 0,31) ⋅ 46,68 = 27,07 Па.Участок 4. Не содержит местных сопротивлений. Следовательно,∆p4 = 0,13 ⋅ 46,68 = 6,07 Па.Участок 5. Содержит колено и шахту с зонтом.119Полагая для колена α = 90º и r/d = 0,2, находим из приложения 3 коэффициент ζ = 0,44. Для приточной шахты с зонтом приh/d = 0,6 имеем ζ = 1,1.

Таким образом,(Σζ)5 = (0,44 + 1,1) = 1,54 и ∆p5 = (0,14 + 1,54) ⋅ 18,88 = 31,72 Па.Кроме того, необходимо учесть, что в системе имеется калорифер. Для пластинчатого калорифера потери давления определяют1,69ся формулой ∆pк = 1,5(ρw) .

При данной скорости движениявоздуха на пятом участке эти потери равны∆pк = 1,5(1,2 ⋅ 5,61)1,69= 37,64 Па.Таким образом, общие потери давления в системе будут равны∆pΣ = Σ∆pi + ∆pк = 90,90 + 37,64 = 128,44 Па.Перейдем теперь к расчету ответвлений. В данном случае этосводится к рассмотрению участка 7. Располагаемое давление дляэтого участка равно сумме давлений на участках 1 и 2: ∆pр = ∆p1 ++ ∆p2 = 25,94 Па. Как и на участке 1, здесь также используем приточную решетку с размерами 0,2 × 0,4 м и воздуховод с такими жеразмерами поперечного сечения.

Отсюда находим следующие значения расчетных величин, определяющих потери на трение:2w7 = 1050/(3600 ⋅ 0,08) = 3,65 м/с; pд7 = 1,2 ⋅ 3,65 /2 = 7,99 Па;−5dэр7 = dэр1 = 0,308 м; Re3 = w3dэр3/ν = 3,65 ⋅ 0,308/(1,5 ⋅ 10 ) == 74947;λс3 = 0,11(68/74 947 + 0,1/308)1/4= 0,021; λс3l3/dэр3 == 0,021 ⋅ 5/0,308 = 0,34.Местными сопротивлениями на этом участке являются воздухораспределитель, два колена, дроссельный клапан и крестовина.Значения коэффициентов местного сопротивления для первыхтрех элементов такие же, как и для первого участка. Что же касается приточной крестовины, то из приложения 3 находим, что длябокового ответвления при Fб /Fс = F7/F2 = 0,63 и Lб /Lс = L7/L2 == 0,55 и α = 45º коэффициент ζ = 0,32.

Тогда120(Σζ)7 = (2,72 + 0,32) = 3,04 и ∆p7 = (0,34 + 3,04) ⋅ 7,99 = 27,01 Па.Полученное значение ∆p7 менее чем на 10 % отличается от располагаемого давления Δpp , что является вполне приемлемым.Таким образом, рассмотренная вентиляционная сеть характери3зуется расходом L = 4000 м /ч и потерями давления ∆p = 128,44 Па.Отметим, что проведенный расчет следует рассматривать какпредварительный, так как на последующем этапе, связанном с выбором типоразмера вентилятора, может возникнуть необходимостьвведения в расчетную схему дополнительных элементов (диффузоров и конфузоров, внезапных изменений сечения и т.