1. Фізичний сенс параметра
2. Розрахунки параметра за формулами
3. Визначення параметрів місцевих опорів вентиляційної системи

Основою проектування будь-яких інженерних мереж є розрахунок. Для того щоб правильно сконструювати мережу припливних або витяжних повітропроводів, необхідно знати параметри повітряного потоку. Зокрема, потрібно розрахувати швидкість потоку і втрати тиску в каналі для правильного підбору потужності вентилятора.

Схема пристрою і принципу роботи воздуховода.

У цьому розрахунку важливу роль відіграє такий параметр, як динамічний тиск на стінки воздуховода.

Вентилятор, що створює повітряний потік в припливно або витяжному повітроводі, повідомляє цього потоку потенційну енергію. У процесі руху в обмеженому просторі труби потенційна енергія повітря частково переходить в кінетичну. Цей процес відбувається в результаті дії потоку на стінки каналу і називається динамічним тиском.

Формули для аеродинамічного розрахунку систем природної вентиляції.

Крім нього існує і статичний тиск, це вплив молекул повітря один на одного в потоці, воно відображає його потенційну енергію. Кінетичну енергію потоку відображає показник динамічного впливу, саме тому даний параметр бере участь в розрахунках аеродинаміки вентиляції .

При постійній витраті повітря сума цих двох параметрів постійна і називається повним тиском. Воно може виражатися в абсолютних і відносних одиницях. Точкою відліку для абсолютного тиску є повний вакуум, в той час як відносне вважається починаючи від атмосферного, тобто різниця між ними - 1 Атм. Як правило, при розрахунку всіх трубопроводів використовується величина відносного (надлишкового) впливу.

Фізичний сенс параметра

Таблиця розрахунку вентиляції.

Якщо розглянути прямі відрізки повітропроводів, перетину яких зменшуються при постійній витраті повітря, то буде спостерігатися збільшення швидкості потоку. При цьому динамічний тиск в повітроводах буде рости, а статичне - знижуватися, величина повного впливу залишиться незмінною. Відповідно, для проходження потоку через таке звуження (конфузор) йому слід спочатку повідомити необхідну кількість енергії, в іншому випадку може зменшитися витрата, що неприпустимо. Розрахувавши величину динамічного впливу, можна дізнатися кількість втрат в цьому конфузорі і правильно підібрати потужність вентиляційної установки.

Зворотний процес відбудеться в разі збільшення перетину каналу при постійній витраті (дифузор). Швидкість і динамічний вплив почнуть зменшуватися, кінетична енергія потоку перейде в потенційну. Якщо напір, що розвивається вентилятором, занадто великий, витрата на ділянці і в усій системі може вирости.

Залежно від складності схеми, вентиляційні системи мають безліч поворотів, трійників, звужень, клапанів та інших елементів, які називаються місцевими опорами. Динамічний вплив в цих елементах зростає в залежності від кута атаки потоку на внутрішню стінку труби. Деякі деталі систем викликають значне збільшення цього параметра, наприклад, протипожежні клапани, в яких на шляху потоку встановлені одна або кілька заслінок. Це створює підвищений опір потоку на ділянці, яке необхідно враховувати в розрахунку. Тому у всіх перерахованих вище випадках потрібно знати величину динамічного тиску в каналі.

Розрахунки параметра за формулами

На прямій ділянці швидкість руху повітря в повітроводі незмінна, постійної залишається і величина динамічного впливу. Остання розраховується за формулою:

Рд = v2γ / 2g

У цій формулі:

Схема організації повітрообміну при загальнообмінної вентиляції.

• Рд - динамічний тиск в кгс / м2;
• V - швидкість руху повітря в м / с;
• γ - питома маса повітря на цій ділянці, кг / м3;
• g - прискорення сили тяжіння, рівне 9.81 м / с2.

Отримати значення динамічного тиску можна і в інших одиницях, в Паскалях. Для цього існує інший різновид цієї формули:

Рд = ρ (v2 / 2)

Тут ρ - щільність повітря, кг / м3. Оскільки в вентиляційних системах немає умов для стиснення повітряного середовища до такої міри, щоб змінилася її щільність, вона приймається постійною - 1.2 кг / м3.

Далі, слід розглянути, як бере участь величина динамічного впливу в розрахунку каналів. Сенс цього розрахунку - визначити втрати в усій системі припливної або витяжної вентиляції для підбору напору вентилятора, його конструкції і потужності двигуна. Розрахунок втрат відбувається в два етапи: спочатку визначаються втрати на тертя об стінки каналу, потім вираховується падіння потужності повітряного потоку в місцевих опорах. Параметр динамічного тиску бере участь в розрахунку на обох етапах.

Опір тертю на 1 м круглого каналу розраховується за формулою:

R = (λ / d) Рд, де:

• Рд - динамічний тиск в кгс / м2 або Па;
• λ - коефіцієнт опору тертю;
• d - діаметр воздуховода в метрах.

Нюанси монтажу воздуховода.

Втрати на тертя визначаються окремо для кожної ділянки з різними діаметрами і витратами. Отримане значення R множать на загальну довжину каналів розрахункового діаметра, додають втрати на місцевих опорах і отримують загальне значення для всієї системи:

HB = Σ (Rl + Z)

Тут параметри:

1. HB (кгс / м2) - загальні втрати у вентиляційній системі.
2. R - втрати на тертя на 1 м каналу круглого перерізу.
3. l (м) - довжина ділянки.
4. Z (кгс / м2) - втрати в місцевих опорах (відводах, хрестовинах, клапанах і так далі).

Визначення параметрів місцевих опорів вентиляційної системи

У визначенні параметра Z також бере участь величина динамічного впливу. Різниця з прямим ділянкою полягає в тому, що в різних елементах системи потік змінює свій напрямок, розгалужується, сходиться. При цьому середовище взаємодіє з внутрішніми стінками каналу не по дотичній, а під різними кутами. Щоб це врахувати, в розрахункову формулу можна ввести тригонометричну функцію, але тут є маса складнощів. Наприклад, при проходженні простого відведення 90⁰ повітря повертає і натискає на внутрішню стінку як мінімум під трьома різними кутами (залежить від конструкції відводу). В системі повітропроводів присутній маса більш складних елементів, як розрахувати втрати в них? Для цього існує формула:

1. Z = Σξ Рд.

Для того щоб спростити процес розрахунку, в формулу введений безрозмірний коефіцієнт місцевого опору. Для кожного елемента вентиляційної системи він різний і є довідковою величиною. Значення коефіцієнтів були отримані розрахунками або досвідченим шляхом. Багато заводів-виробників, що випускають вентиляційне обладнання, проводять власні аеродинамічні дослідження і розрахунки виробів. Їх результати, в тому числі і коефіцієнт місцевого опору елемента (наприклад, протипожежного клапана), вносять в паспорт виробу або розміщують в технічній документації на своєму сайті.

Для спрощення процесу обчислення втрат вентиляційних повітропроводів все значення динамічного впливу для різних швидкостей також прораховані і зведені в таблиці, з яких їх можна просто вибирати і вставляти в формули. В Таблиці 1 наведені деякі значення при найбільш вживаних на практиці швидкостях руху повітря в повітроводах.

Таблиця 1.

Швидкість повітря, м / с 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 Динамічне тиск кгс / м2 0.0152 0.0611 0.1374 0.2444 0.3817 0.5499 0.7483 0.9776 1.237 Швидкість повітря, м / с 5 5.5 6 6.5 7 7.5 8 8.5 9 Динамічне тиск кгс / м2 1.527 1.8486 2.199 2.581 2.9939 3.4373 3.9104 4.4149 4.9491

З розрахункових формул і даної таблиці добре видно, що значення не ростуть пропорційно зростанню швидкості повітря.

Динамічний вплив, який чиниться потоком повітря на стінки повітропроводів, фасонних та інших елементів, визначає втрати тиску на ділянці і є важливим параметром, який необхідно враховувати в розрахунках.