Аэродинамический расчет систем это очень важная составляющая проекта. Ведь именно за результатами этого расчета подбирается вентиляционное оборудование, а также в процессе подбирают размеры воздуховодов. Это прям можно назвать «сердцем» проекта.
Расчет производится для круглых и прямоугольных воздуховодов, также значение имеет их материал и параметры воздуха. Разберем аэродинамический расчет воздуховодов на примере общеобменной вентиляции.
Для систем аспирации и некоторых других местных вентиляционных систем расчет немножко другой.
- Основные формулы расчета
- Аэродинамический расчет в Excel
Основные формулы аэродинамического расчета
Первым делом необходимо сделать аэродинамический расчет магистрали. Напомним что магистральным воздуховодом считается наиболее длинный и нагруженный участок системы. За результатами этих вычислений и подбирается вентилятор.
Рассчитывая магистральную ветвь желательно, чтобы скорость в воздуховоде увеличивалась по ходу приближения к вентилятору!
Только не забывайте об увязке остальных ветвей системы. Это важно! Если нет возможности произвести увязку на ответвлениях воздуховодов в пределах 10% нужно применять диафрагмы. Коэффициент сопротивления диафрагмы рассчитывается за формулой:
Если неувязка будет больше 10%, когда горизонтальный воздуховод входит в вертикальный кирпичный канал в месте стыковки необходимо разместить прямоугольные диафрагмы.
Основная задача расчета состоит из нахождения потерь давления. Подбирая при этом оптимальный размер воздуховодов и контролирую скорость воздуха. Общие потери давления представляют собой сумму двух компонентов — потерь давления по длине воздуховодов (на трение) и потерь в местных сопротивлениях. Расчитываются они по формулам
Эти формулы правильны для стальных воздуховодов, для всех остальных вводится коэффициент поправки. Он берется из таблицы в зависимости от скорости и шероховатости воздуховодов.
Для прямоугольных воздухопроводов расчетной величиной принимается эквивалентный диаметр.
Рассмотрим последовательность аэродинамического расчета воздуховодов на примере офисов, приведенных в предыдущей статье, по формулам. А затем покажем как он выглядит в программке Excel.
Пример расчета
По расчетам в кабинете воздухообмен составляет 800 м3/час. Задание было запроектировать воздуховоды в кабинетах не больше 200 мм высотой. Размеры помещения даны заказчиком. Воздух подается при температуре 20°С, плотность воздуха 1,2 кг/м3.
- Проще будет если результаты заносить в таблицу такого вида
- Сначала мы сделаем аэродинамический расчет главной магистрали системы. Теперь все по-порядку:
- Разбиваем магистраль на участки по приточным решеткам. У нас в помещении восемь решеток, на каждую приходится по 100 м3/час. Получилось 11 участков. Вводим расход воздуха на каждом участке в таблицу.
- Записываем длину каждого участка.
- Рекомендуемая максимальная скорость внутри воздуховода для офисных помещений до 5 м/с. Поэтому подбираем такой размер воздуховода, чтобы скорость увеличивалась по мере приближения к вентиляционному оборудованию и не превышала максимальную. Это делается для избежания шума в вентиляции. Возьмем для первого участка берем воздуховод 150х150, а для последнего 800х250.
V1=L/3600F =100/(3600*0,023)=1,23 м/с.
V11= 3400/3600*0,2= 4,72 м/с
Нас результат устраивает. Определяем размеры воздуховодов и скорость по этой формуле на каждом участке и вносим в таблицу. - Начинаем расчеты потерь давления. Определяем эквивалентный диаметр для каждого участка, например первого dэ=2*150*150/(150+150)=150. Затем заполняем все данные необходимые для расчета из справочной литературы или вычисляем: Re=1,23*0,150/(15,11*10^-6)=12210. λ=0,11(68/12210+0,1/0,15)^0,25=0,0996 Шероховатость разных материалов разная.
- Динамическое давление Pд=1,2*1,23*1,23/2=0,9 Па тоже записывается в столбец.
- Из таблицы 2.22 определяем удельные потери давления или рассчитываем R=Pд*λ/d= 0,9*0,0996/0,15=0,6 Па/м и заносим в столбик. Затем на каждом участке определяем потери давления на трение: ΔРтр=R*l*n=0,6*2*1=1,2 Па.
- Коэффициенты местных сопротивлений берем из справочной литературы. На первом участке у нас решетка и увеличение воздуховода в сумме их КМС составляет 1,5.
- Потери давления в местных сопротивлениях ΔРм=1,5*0,9=1.35 Па
- Находим суму потерь давления на каждом участке = 1.35+1.2=2,6 Па. А в итоге и потери давления во всей магистрали = 185,6 Па. таблица к тому времени будет иметь вид
Далее производится по тому же методу расчет остальных ветвей и их увязка. Но об этом поговорим отдельно.
При увязке ответвлений расхождение в потерях давления должно быть не более 15%, если воздух поступает в одно помещение (цех) и не более 10%, если в разные помещения
После этого аэродинамический расчет можно считать завершенным. Для круглых воздуховодов принцип расчета такой же, только эквивалентный диаметр приравнивается к диаметру воздуховода.
Поэтапная работа с аэродинамическим расчетом в Excel
Если вам нужно сделать аэродинамический расчет, но вы не готовы просчитывать эти колоссальные формулы вручную, тогда поможет Excel.
По ссылке размещен файл Excel, который можно скачать или редактировать онлайн. Для получения результата необходимо заполнить всего 6 столбцов таблицы, а далее программа сделает все сама. Возьмем все те же офисы для достоверности результатов. Поэтапно вводим:
- Расход воздуха на каждом участке.
- Длину каждого из них.
- Рекомендуемую скорость. После заполнения, в файле уже будет рассчитано минимальная необходимая площадь сечения.
- Ориентируясь по рекомендуемой площади нужно подобрать размер воздуховода. Просто введите высоту и ширину в столбик F и G, как тут же рассчитается скорость на участке и эквивалентный диаметр. В итоге и число Рейнольдса.
- Эквивалентная шероховатость вводится также вручную.
- На каждом участке необходимо будет посчитать сумму КМС и также занести в таблицу.
- Наслаждаться результатом расчетов!
Напомним, аэродинамический расчет в Excel сделан для прямоугольных стальных воздуховодов при температуре подаваемого воздуха 20°С. Если у вас параметры другие, замените значение плотности, шероховатости и вязкости на ваши. Таблица полностью отвечает расчетным формулам и готова к использованию. Успешных вам аэродинамических расчетов!!!
Расчет скорости воздуха в воздуховоде по формуле и таблицам
В этой статье мы дадим ответ на вопрос — как правильно рассчитать скорости течения воздуха в воздуховодах различной формы.
Здесь приведены формулы расчета скорости воздуха и давления в воздуховоде (круглого или прямоугольного сечения) в зависимости от расхода воздуха и площади сечения. Для быстрого расчета можно воспользоваться онлайн-калькулятором.
Формула расчета скорости воздуха в метрической системе:
Q — расход воздуха, м3/час
S — площадь сечения воздуховода, м2
Простой способ расчета скорости воздуха в воздуховоде
Для расчета величины скорости воздуха нужно объем перемещаемого воздуха в м3/ч разделить на 3600 (количество секунд в часе) и разделить на площадь сечения воздуховода, либо введите значения в поля ниже.
Примеры расчета скорости воздуха в квадратном воздуховоде
Пример № 1 расчета скорости воздуха:
- объем перемещаемого воздуха = 100 м3
- воздуховод квадратный 200 мм на 200 мм
Скорость воздуха равна 100 / 3600 / 0,2 / 0,2 = 0,69 м/с
Пример № 2 расчета скорости воздуха:
- объем перемещаемого воздуха = 500 м3
- воздуховод квадратный 200 мм на 200 мм
Скорость воздуха равна 500 / 3600 / 0,2 / 0,2 = 3,47 м/с
Примеры расчета скорости воздуха воздуховоде прямоугольного сечения
Пример № 3 расчета скорости воздуха:
- объем перемещаемого воздуха = 100 м3
- воздуховод прямоугольный 200 мм на 400 мм
Скорость воздуха равна 100 / 3600 / 0,2 / 0,4 = 0,35 м/с
Пример № 4 расчета скорости воздуха:
- объем перемещаемого воздуха = 500 м3
- воздуховод квадратный 200 мм на 400 мм
Скорость воздуха равна 500 / 3600 / 0,2 / 0,4 = 1,74 м/с
Пример № 5 расчета скорости воздуха:
- объем перемещаемого воздуха = 1000 м3
- воздуховод квадратный 200 мм на 400 мм
Скорость воздуха равна 500 / 3600 / 0,2 / 0,4 = 3,47 м/с
Примеры расчета скорости воздуха воздуховоде круглого сечения
Пример № 6 расчета скорости воздуха:
- объем перемещаемого воздуха = 100 м3
- воздуховод круглый диаметром 200 мм
Скорость воздуха равна 100 / 3600 / (3,14 * 0,2 * 0,2/4) = 0,88 м/с
Пример № 7 расчета скорости воздуха:
- объем перемещаемого воздуха = 500 м3
- воздуховод круглый диаметром 300 мм
Скорость воздуха равна 500 / 3600 / (3,14 * 0,3 * 0,3/4) = 1,96 м/с
Пример № 8 расчета скорости воздуха:
- объем перемещаемого воздуха = 1000 м3
- воздуховод круглый диаметром 400 мм
Скорость воздуха равна 1000 / 3600 / (3,14 * 0,4 * 0,4/4) = 2,21 м/с
Готовые таблицы определения скорости воздуха в воздуховоде
Для определения расчетной скорости воздуха в воздуховодах можно использовать готовые таблицы. Такие таблицы не сложно найти в открытых источниках информации. Скоростные характеристики важны для расчета эффективности работы системы вентиляции.
- Таблица расчета скорости течения воздуха в круглом воздуховоде.
- Таблица расчета скорости течения воздуха в прямоугольном воздуховоде.
Рекомендуемая скорость воздуха в вентиляционных воздуховодах
Скорость движения воздушных масс в каналах не ограничивается и не нормируется, ее следует принимать по результатам расчета, руководствуясь соображениями экономической целесообразности.
Рекомендуемая скорость воздуха для различных систем вентиляции:
- для общеобменных систем вентиляции с сечением воздуховодов до 600×600 — менее 4 м/с;
- для систем вентиляции с сечением воздуховодов более 600×600 — менее 6 м/с;
- для систем дымоудаления и специфических систем вентиляции — менее 10 м/с..
Правильный расчет скорости воздуха позволяет построить эффективную систему вентиляции!
Расчет воздуховодов по скорости и расходу методы измерения расхода воздуха в помещениях
Воздушный поток внутри воздухопровода получает импульс от вентилятора и под его воздействием перемещается в заданном направлении. При этом, общее давление складывается из двух самостоятельных величин:
- статическое давление, обусловленное энергией взаимодействия молекул газа
- динамическое давление, воздействующее на стенки трубы
Статическое давление P
измеряют с помощью специальных приспособлений (трубка Пито, соединенная с дифманометром). Динамическое давление представляет собой произведение плотности воздуха на квадрат скорости потока, деленное пополам.
P дин = ρ*(v2/2)
- P дин — динамическое давление
- ρ — плотность воздуха (или перемещаемого газа)
- v2 — квадрат скорости потока
Сумма обоих значений и будет составным общим давлением воздуха на данном участке воздуховода. Важно понимать, что давление всегда вычисляется только при заданном расходе, т. е. определенном режиме работы
. Увеличение скорости вращения или изменение размеров рабочего колеса автоматически вызовет изменение давления.
Смысл определения давления воздуха в воздуховодах заключается в сохранении параметров системы. Если имеется отрезок трубопровода, равномерно сужающийся от начала к концу (такие участки называются конфузорами), то в конечной точке будет наблюдаться изменение режима потока:
- увеличение скорости
- уменьшение статического давления
- увеличение динамического давления
В результате, общее давление останется неизменным, а скорость потока возрастет. Расход воздуха в конечной точке пропорционально упадет, поэтому перед началом понадобится придать потоку дополнительный импульс для сохранения общего режима работы системы. Для определения величины дополнительной энергии надо предварительно рассчитать давление и все остальные параметры потока.
Если на участке воздуховода имеется расширение (диффузор), происходит обратное явление — возрастает расход, но падает скорость и давление. Для сохранения режима также необходимо заранее рассчитать начальные значения всех показателей воздушного потока в системе.
Сеть воздуховодов представляет собой сложную систему с большим количеством изгибов, ответвлений, переходов. Все они образуют динамическое сопротивление движению воздуха, которое надо учесть при расчете режима работы вентиляции. Определение давления при этом играет главную роль, позволяющую оперировать другими данными.
Зачем измеряют скорость воздуха
Система вентиляции — очень сложная система, которая состоит из многих функциональных составляющих, от воздуховодов до вентиляционных агрегатов.
Учитывая то, что для правильной работы такой системы берут во внимание множество показателей, выполнение любого более-менее серьезного проекта системы вентиляции и кондиционирования не обойдется без применения измерительных приборов.
А измерение скорости в воздуховодах играет одну из важнейших ролей, для правильного функционирования системы.
ЧИТАТЬ ДАЛЕЕ: Освещение и вентиляция гардеробной виды способы
Для систем вентиляции и кондиционирования одним из важнейших факторов является состояние подаваемого воздуха. То есть, его характеристики.
К основным параметрам воздушного потока относятся:
- температура воздуха;
- влажность воздуха;
- расход количества воздуха;
- скорость потока;
- давление в воздуховоде;
- другие факторы (загрязненность, запыленность…).
В СНиПах и ГОСТах описаны нормированные показатели для каждого из параметров. В зависимости от проекта величина этих показателей может изменятся в рамках допустимых норм.
Скорость в воздуховоде строго не регламентируется нормативными документами, но в справочниках проектировщиков можно найти рекомендуемые значение этого параметра. Узнать как рассчитать скорость в воздуховоде, и ознакомится с ее допустимыми значениями можно прочитав данную статью .
Например, для гражданских зданий рекомендуемая скорость движения воздуха по магистральным каналам вентиляции лежит в пределах 5-6 м/с. Правильно выполненный аэродинамический расчет решит задачу подачи воздуха с необходимой скоростью.
Но для того чтобы постоянно соблюдать этот режим скорости, нужно время от времени контролировать скорость перемещения воздуха.
Почему? Через некоторое время воздуховоды, каналы вентиляции загрязняются, оборудование может давать сбои, соединения воздуховодов разгерметизируются.
Так же, измерения необходимо проводить при плановых проверках, чистках, ремонтах, в общем, при обслуживании вентиляции. Помимо этого, измеряют также скорость движения дымовых газов и др.
Все устройства такого типа компактны и несложны в использовании, хотя и тут есть свои тонкости.
Приборы для измерения скорости воздуха:
- Крыльчатые анемометры
- Температурные анемометры
- Ультразвуковые анемометры
- Анемометры с трубкой Пито
- Дифманометры
- Балометры
Крыльчатые анемометры одни из самых простых по конструкции устройств. Скорость потока определяется скоростью вращения крыльчатки прибора.
Температурные анемометры имеют датчик температуры. В нагретом состоянии он помещается в воздуховод и по мере его остывания определяют скорость воздушного потока.
Ультразвуковыми анемометрами в основном измеряют скорость ветра. Они работают по принципу определения разницы частоты звука в выбранных контрольных точках воздушного потока.
Анемометры с трубкой Пито оснащены специальной трубкой малого диаметра. Ее помещают в середину воздуховода, тем самым измеряя разницу полного и статического давления. Это одни из самых популярных устройств для измерения воздуха в воздуховоде, но при этом у них есть недостаток — невозможность использования, при высокой концентрации пыли.
Дифманометры могут измерять не только скорость, а и расход воздуха. В комплекте из трубкой Пито, этим устройством можно измерять потоки воздуха до 100 м/с.
Балометры наиболее эффективны при измерениях скорости воздуха на выходе из вентиляционных решеток и диффузоров. Они имеют раструб, который захватывает весь воздух, выходящий из вент-решетки, тем самым сводя погрешность измерения к минимуму.
Существуют некоторые нюансы работы с анемометрами разных видов. Как уже упоминалось, анемометры с трубкой Пито нельзя использовать при высоких концентрациях твердых частичек, иначе трубка быстро засоряется, а прибор выходит из строя. Термоанемометры не работают в условиях измерения высоких скоростей воздушного потока — свыше 20 м/с.
Измерения скорости воздуха можно проводить в воздуховодах, на выходе из воздуховодов, в вентиляционных решетках или диффузорах.
[important] Следует помнить , что отверстие для контрольно-измерительных операций должно находится на прямом участке воздуховода. Его длинна не менее 5 диаметров воздуховода [/important]Когда измерение скорости проводят непосредственно в воздуховоде, то место измерения должно находится после прохождения потока через фильтры. На воздуховоде следует найти специальное отверстие, которое предназначено для контрольно-измерительных операций (такие отверстия часто закрывают питометражной заглушкой). Также можно использовать очистной лючок.
При произведении замеров трубкой Пито, ее вставляют в воздуховод, направляя против потока воздуха.
Заключение
С помощью современных приборов для измерения скорости воздуха можно точно и быстро определить характеристики воздушного потока с минимальной погрешностью, что позволит легко произвести техническое обслуживание системы вентиляции.
В СНиПах и ГОСТах описаны нормированные показатели для каждого из параметров. В зависимости от проекта величина этих показателей может изменятся в рамках допустимых норм.
Скорость в воздуховоде строго не регламентируется нормативными документами, но в справочниках проектировщиков можно найти рекомендуемые значение этого параметра. Узнать как рассчитать скорость в воздуховоде, и ознакомится с ее допустимыми значениями можно прочитав данную статью.
Например, для гражданских зданий рекомендуемая скорость движения воздуха по магистральным каналам вентиляции лежит в пределах 5-6 м/с. Правильно выполненный аэродинамический расчет решит задачу подачи воздуха с необходимой скоростью.
Все устройства такого типа компактны и несложны в использовании, хотя и тут есть свои тонкости.
Ультразвуковыми анемометрами в основном измеряют скорость ветра. Они работают по принципу определения разницы частоты звука в выбранных контрольных точках воздушного потока.
Анемометры с трубкой Пито оснащены специальной трубкой малого диаметра. Ее помещают в середину воздуховода, тем самым измеряя разницу полного и статического давления. Это одни из самых популярных устройств для измерения воздуха в воздуховоде, но при этом у них есть недостаток — невозможность использования, при высокой концентрации пыли.
Дифманометры могут измерять не только скорость, а и расход воздуха. В комплекте из трубкой Пито, этим устройством можно измерять потоки воздуха до 100 м/с.
Балометры наиболее эффективны при измерениях скорости воздуха на выходе из вентиляционных решеток и диффузоров. Они имеют раструб, который захватывает весь воздух, выходящий из вент-решетки, тем самым сводя погрешность измерения к минимуму.
Потери давления на изгибах
Изгибы воздуховодов создают сопротивление движению воздуха, в котором создаются турбулентные потоки и завихрения. Они гасят скорость и энергию, оказывая отрицательное влияние на режим перемещения среды. Величина падения напрямую зависит от угла изгиба.
Существует диаграмма, отображающая эту величину относительно разных углов изгиба, соответствующих параметрам стандартных фасонных изделий. По ней можно определить, насколько упадет давление при прохождении изгиба данной конфигурации. Эта диаграмма есть в таблицах СНиП, данные из нее учитываются при проектировании системы.
Потери давления на диффузорах
Диффузор — это участок воздуховода с равномерно расширяющимся сечением. Для определения падения давления может быть произведен специализированный расчет, но он сложен и недоступен для человека, не имеющего соответствующего образования и опыта.
Поэтому принято использовать диаграмму в таблицах СНиП, где заранее произведены все вычисления. Надо только найти начальное и конечное значение размеров и определить искомую величину. Поскольку все результаты одинаковы, делать каждый раз один и тот же расчет нецелесообразно.
Потери давления в прямолинейных воздуховодах
Прямые участки воздуховодов также создают определенное сопротивление потоку воздуха. Он теряет энергию из-за трения о стенки, турбулентности, ослабления общего импульса, полученного потоком от рабочего колеса вентилятора.
Зависимость падения от длины и размеров трубы линейная, поэтому ее не считают, а находят по диаграмме в таблицах СНиП или ином справочнике.
По вертикальной оси отображен объем перемещаемого воздуха (расход), по горизонтальной — величина потери давления.
Пользуются диаграммой не так, как обычно — сначала на вертикальной оси находят существующую величину расхода, потом совмещают ее с размером трубы на диаграмме и опускают перпендикуляр на горизонтальную ось, которая покажет требуемое значение.
Определение скорости воздуха в воздуховоде
Для разработки будущей системы вентиляции немаловажно определиться с габаритами каналов, которые нужно проложить в тех или иных условиях.
Во вновь строящемся здании это сделать проще, еще на стадии проектирования расположив все инженерные сети и технологическое оборудование в соответствии с нормативными документами.
Другое дело, когда идет реконструкция или техническое перевооружение производства, тут требуется прокладка трасс воздуховодов с учетом существующих условий. Размеры каналов могут сыграть большую роль, а чтобы их правильно вычислить, необходимо принять оптимальную скорость движения воздуха.
Таблица скорость воздуха в воздуховоде.
Порядок выполнения расчета
Имеется еще один вариант устройства приточно-вытяжной вентиляции с механическим побуждением. Заключается он в том, чтобы использовать существующие воздухопроводы для новых вентиляционных установок. Тут также не обойтись без просчета скорости потока в этих старых трубопроводах на основании обследований и измерений.
Общая формула расчета величины скорости воздушных масс (V, м/с) происходит из формулы вычисления расхода приточного воздуха (L, м.куб/ч) в зависимости от размера площади сечения канала (F, м.кв.):
L = 3600 x F x V
Примечание: умножение на цифру 3600 необходимо для приведения в соответствие единиц времени (часы и секунды).
Процесс замера скорости воздуха.
Соответственно, формулу скорости потока можно представить в следующем виде:
V = L / 3600 x F
Рассчитать площадь сечения существующего канала не составляет труда, а если ее нужно вычислить? Тогда и приходит на помощь способ подбора размеров воздуховода по рекомендуемым скоростям воздушных потоков.
Изначально из трех параметров, участвующих в расчетах, на данном этапе четко должен быть известен один – это количество воздушной смеси (L, м.куб/ч), необходимое для вентиляции того или иного помещения.
Оно определяется в соответствии с нормативной базой в зависимости от назначения строения и его внутренних комнат. Выполняется расчет по числу людей в каждом помещении или по величине выделяющихся вредных веществ, излишков тепла или влаги.
После этого нужно принять предварительное значение скорости воздуха в воздуховодах, сделать это можно воспользовавшись таблицей рекомендуемых скоростей.
| Тип воздухопровода | Основная магистраль | Разводящие каналы | Распределение по помещению | Раздающие приточные устройства | Вытяжные панели, зонты, решетки |
| Рекомендуемая скорость | 6 – 8 м/с | 4 – 5 м/с | 1,5 – 2 м/с | 1 – 3 м/с | 1,5 – 3 м/с |
Расчёт воздуховодов систем вентиляции — Мир Климата и Холода
Расчёт воздуховодов вентиляции является одним из этапов расчета вентиляции и заключается в определении размеров воздуховода в зависимости от расхода воздуха, который должен проходить через рассматриваемый воздуховод. Кроме того, возникают задачи по определению площади поверхности воздуховода. Рассмотрим их более подробно.
Расчёт воздуховодов онлайн
Курс МП1 — расчет воздуховодов и воздухообмена
Для расчета воздуховодов рекомендуем воспользоваться онлайн-калькулятором, расположенным выше. Исходными данными для расчета являются расход воздуха и максимальная допустимая скорость воздуха в воздуховоде.
Преимуществом нашего калькулятора является то, что в результате расчета вы узнаете не только рекомендуемое сечение круглых и/или прямоугольных воздуховодов, но и фактическую скорость воздуха в них, эквивалентный диаметр и потери давления на 1 метр длины.
О расчете площади воздуховодов читайте в отдельной статье.
Расчёт сечения воздуховодов
Задача расчёта сечения воздуховодов вентиляции может звучать по-разному:
- расчёт воздуховодов вентиляции
- расчёт воздуха в воздуховоде
- расчёт сечения воздуховодов
- формула расчёта воздуховодов
- расчёт диаметра воздуховода
Следует понимать, что все вышеперечисленные расчёты — по сути, одна и та же задача, которая сводится к определению площади сечения воздуховода, по которому протекает расход воздуха G [м3/час].
Алгоритм расчета сечения воздуховодов
Расчет сечения воздуховодов подразумевает определение размеров воздуховодов в зависимости от расхода пропускаемого воздуха. Он выполняется в 4 этапа:
- Пересчет расхода воздуха в м3/с
- Выбор скорости воздуха в воздуховоде
- Определение площади сечения воздуховода
- Определение диаметра круглого или ширины и высоты прямоугольного воздуховода.
На первом этапе расчёта воздуховода расход воздуха G, выраженный, как правило, в м3/час, переводится в м3/с. Для этого его необходимо разделить на 3600:
- G [м3/c] = G [м3/час] / 3600
На втором этапе следует задать скорость движения воздуха в воздуховоде. Скорость следует именно задать, а не рассчитать. То есть выбрать ту скорость движения воздуха, которая представляется оптимальной.
Высокая скорость воздуха в воздуховоде позволяет использовать воздуховоды малого сечения. Однако при этом поток воздуха будет шуметь, а аэродинамическое сопротивление воздуховода сильно возрастёт.
Малая скорость воздуха в воздуховоде обеспечивает тихий режим работы системы вентиляции и малое аэродинамическое сопротивление, но делает воздуховоды очень громоздкими.
Для систем общеобменной вентиляции оптимальной скоростью воздуха в воздуховоде считается 4 м/с. Для больших воздуховодов (600×600 мм и более) скорость воздуха может быть повышена до 6 м/с. В системах дымоудаления скорость воздуха может достигать и превышать 10 м/с.
Итак, на втором этапе расчета воздуховодов задаётся скорость движения воздуха v [м/с].
На третьем этапе определяется требуемая площадь сечения воздуховода путем деления расхода воздуха на его скорость:
- S [м2] = G [м3/c] / v [м/с]
На четвёртом, заключительном, этапе под полученную площадь сечения воздуховода подбирается его диаметр или длины сторон прямоугольного сечения.
Таблица сечений воздуховодов
В помощь проектировщикам разработано несколько таблиц сечений воздуховодов, которые позволяют быстро подобрать сечение в зависимости от полученной площади.
Пример расчёта воздуховода
В качестве примера рассчитаем сечение воздуховода с расходом воздуха 1000 м3/час:
- G = 1000/3600 = 0,28 м3/c
- v = 4 м/с
- S = 0,28 / 4 = 0,07 м2
- В случае круглого воздуховода его диаметр составил бы D = корень (4·S/ π) ≈ 0,3 м = 300мм. Ближайший стандартный диаметр воздуховода — 315 мм.
В случае прямоугольного воздуховода необходимо подобрать такие А и В, чтобы их произведение было равно примерно 0,07. При этом рекомендуется, чтобы А и В не отличались друг от друга более чем в три раза, то есть воздуховод 700×100 — не лучший вариант. Более хорошие варианты: 300×250, 350×200.
Эквивалентный диаметр воздуховода
При сравнении круглых и прямоугольных воздуховодов разного сечения с точки зрения аэродинамики прибегают к понятию эквивалентного диаметра воздуховода. С его помощью можно определить, какой из двух вариантов сечений является предпочтительным.
Что такое эквивалентный диаметр воздуховода
Эквивалентный диаметр прямоугольного воздуховода — это диаметр воображаемого круглого воздуховода, в котором потеря давления на трение была бы равна потере давления на трение в исходном прямоугольном воздуховоде при одинаковой длине обоих воздуховодов.
В книгах и учебниках В. Н. Богословского такой диаметр называется «Эквивалентный по скорости диаметр», в литературе П. Н. Каменева — «Равновеликий диаметр по потерям на трение».
Расчет эквивалентного диаметра воздуховодов
Эквивалентный диаметр прямоугольного воздуховода вычисляется по формуле:
- Dэкв_пр = 2·А·В / (А+В), где А и В — ширина и высота прямоугольного воздуховода.
Например, эквивалентный диаметр воздуховода 500×300 равен 2·500·300 / (500+300) = 375 мм. Это означает, что круглый воздуховод диаметром 375 мм будет иметь такое же аэродинамическое сопротивление, что и прямоугольный воздуховод 500×300 мм.
Эквивалентный диаметр квадратного воздуховода равен стороне квадрата:
- Dэкв_кв = 2·А·А / (А+А) = А.
И этот факт весьма интересен, ведь обычно чем больше площадь сечения воздуховода, тем ниже его сопротивление. Однако круглая форма сечения воздуховода имеет наилучшие аэродинамические показатели. Именно поэтому сопротивление квадратного и круглого воздуховодов равны, хотя площадь сечния квадратного воздуховода на 27% больше площади сечения круглого воздуховода.
В общем случае формула для эквивалентного диаметра воздуховода выглядит следующим образом:
- Dэкв = 4·S / П, где S и П — соответственно, площадь и периметр воздуховода.
Используя эту формулу можно подтвердить правильность вышеприведённых формул для прямоугольного и квадратного воздуховодов, а также убедиться в том, что эквивалентный диаметр круглого воздуховода равен диаметру этого воздуховода:
- Dкругл = 4·π·R2 / 2·π·R = 2R = D.
Кроме того, для расчета может помочь таблица эквивалентного диаметра воздуховодов
Пример расчета эквивалентного диаметра воздуховодов и некоторые выводы
В качестве примера определим эквивалентный диаметр воздуховода 600×300:
Dэкв_600_300 = 2·600·300 / (600+300) = 400 мм.
Интересно отметить, что площадь сечения круглого воздуховодам диаметром 400 мм составляет 0,126 м2, а площадь сечения воздуховода 600×300 составляет 0,18 м2, что на 42% больше. Расход стали на 1 метр круглого воздуховода сечением 400 мм составляет 1,25 м2, а на 1 метр воздуховода сечением 600×300 — 1,8 м2, что на 44% больше.
- Таким образом, любой аналогичный круглому прямоугольный воздуховод значительно проигрывает ему как в компактности, так и в металлоемкости.
- Рассмотрим ещё один пример — определим эквивалентный диаметр воздуховода 500×100 мм:
- Dэкв_500_100 = 2·500·100 / (500+100) = 167 мм.
Здесь разница в площади сечения и в металлоемкости достигает 2,5 раз. Таким образом, формула эквивалентного диаметра для прямоугольного воздуховода объясняет тот факт, что чем больше «расплющен» воздуховод (чем больше разница между значениями А и В), тем менее эффективен этот воздуховод с аэродинамической точки зрения.
Это одна из причин, по которой в вентиляционной технике не рекомендуется применять воздуховоды, в сечении которых одна сторона превышает другую более чем в три раза.
Загрузка...
