Расчет статического давления системы вентиляции

Расчет аэродинамических параметров вентиляционной сети

Calculation of Aerodynamic Parameters of Ventilation Network

A. A. Borodkin, Technical Director at LLC «Engineering Bureau VINDEKO»

Keywords: ventilation system, supply air flow, exhaust air flow, pressure losses in the network, noise level, air velocity, СО2 concentration

Supply and exhaust flow regulators in each individual room are an integral attribute of ventilation systems. however, their use does not guarantee 100 % match of actual and design flows. And this means that the current approach to calculation of air duct networks does not allow for evaluation of indoor air parameters’ values. This article presents the results of an alternative approach to calculation of aerodynamic ventilation system parameters.

Регуляторы расхода на притоке и вытяжке в каждом отдельно взятом помещении являются неотъемлемым атрибутом вентиляционных систем. При этом их наличие не гарантирует 100 %-ного совпадения фактического и проектного расходов. А это означает, что существующий подход к расчету сетей воздуховодов не позволяет выполнять оценки значений параметров воздуха в помещениях.

В данной статье предлагаются вниманию результаты применения альтернативного подхода к расчету аэродинамических параметров систем вентиляции.

Расчет аэродинамических параметров вентиляционной сети

А. А. Бородкин, технический директор компании ООО «Инженерное бюро ВИНДЭКО»

Регуляторы расхода на притоке и вытяжке в каждом отдельно взятом помещении являются неотъемлемым атрибутом вентиляционных систем. При этом их наличие не гарантирует 100 %-ного совпадения фактического и проектного расходов. А это означает, что существующий подход к расчету сетей воздуховодов не позволяет выполнять оценки значений параметров воздуха в помещениях.

В данной статье предлагаются вниманию результаты применения альтернативного подхода к расчету аэродинамических параметров систем вентиляции. По мнению автора, именно значения реальных расходов приточного и вытяжного воздуха в каждом отдельно взятом помещении должны быть окончательным результатом расчета сети, а не величины падений давления. Информация о фактических величинах расходов позволяет оценить значения всех параметров, отвечающих за комфорт в помещении, а именно – концентрации СО2, уровня шума, скорости и переохлаждения воздуха в рабочей зоне (далее РЗ).

Стандартная процедура расчета параметров сети воздуховодов в первую очередь используется для подбора приточно-вытяжного агрегата. Для этого в сети выделяется наиболее нагруженная ветка, потери давления в которой достигают максимального значения. Расчеты потерь давления на проход, на поворот, на трение ведутся в предположении, что расходы воздуха на притоке и вытяжке в каждом помещении известны и равны проектным. Для обеспечения проектных расходов применяются регуляторы расхода – CAV-регуляторы, IRIS и т. п. Из того факта, что точность регуляторов не может быть равной нулю – например, для CAV она лежит в диапазоне ±5÷10 % в зависимости от расхода, – следует, что на практике величина фактического расхода всегда будет отличаться от проектной даже при применении регуляторов. Так, при использовании CAV-регуляторов фактический расход будет лежать в диапазоне Vфакт = Vпроект · (1 ± 0,05 ÷ 0,1). Причем заранее предсказать конкретное значение расхождения невозможно. В отсутствие информации о фактической величине расхода не представляется возможным оценить отклонения от нормируемых параметров в помещении, например концентрации СО2.

Идея альтернативной методики базируется на подходе, предложенном в [1] для расчета воздуховодов постоянного расхода. Отличие заключается в том, что для расчета изменения статического давления по длине воздуховода используются формулы для потерь давления на поворот и проход [2] и потери давления в воздухораспределительном устройстве (ВР) [6]. В отличие от существующей методики расчета потерь давления в сети, в которой местные потери представляют собой функции от скоростей, в предлагаемой методике эти же функции преобразуются к виду, где расходы воздуха на входе и выходе из помещения зависят от соответствующих значений падения давления. Применяя последовательно эти выражения для каждого отвода в уравнениях движения, от входа в приточный до выхода из вытяжного воздуховода, можно определить значения расходов воздуха в каждом отдельно взятом ВР в зависимости от величины полного давления и скорости воздуха на входе/выходе в приточный/вытяжной воздуховоды. Изменение величины полного давления на входе в приточный воздуховод и на выходе из вытяжного изменяет характер распределения статического давления по длине воздуховодов и, как следствие, меняет распределение расхода воздуха на каждом отдельно взятом ВР, установленном на приточном и вытяжном воздуховодах. Процедура считается завершенной, когда расходы воздуха на входе приточного воздуховода и на выходе из вытяжного достигают проектных величин.

В качестве иллюстрации предлагаются результаты расчета, реализованные для системы вентиляции 15 одинаковых помещений, присоединенных к одному приточному и одному вытяжному воздуховоду (рис. 1). Параметры воздуховода представлены в табл. 1. Предполагается, что приточный и вытяжной воздуховоды могут быть размещены за потолком в коридоре.

Для подачи и вытяжки воздуха в помещения применены жалюзийные решетки с регуляторами расхода с противовращением лопаток (–AG), см. табл. 2. 100 %-ное открытие соответствует полностью открытому регулятору расхода. Основные характеристики всех помещений сведены в табл. 3.

Цифра 1 в столбце «Гендерный состав» в табл. 3 означает, что 100 % людей в помещении – мужчины. Значения мощности источников СО2 взяты из [4].

Результаты расчета изменения полного, статического и динамического давления в приточном и вытяжном воздуховодах представлены на рис. 2 и 3 соответственно.

Величины расходов воздуха в каждой отдельно взятой приточной и вытяжной решетке представлены на рис. 4. Значения расходов воздуха в вытяжных решетках приняты отрицательными.

Изменение основного для вентиляции параметра воздуха в помещениях – концентрации СО2 – представлено на рис. 5.

Основные параметры, характеризующие комфорт в помещениях, сведены в табл. 4. Они иллюстрируют тот факт, что заявляемый метод позволяет делать возможным расчет основных параметров комфорта в каждом отдельно взятом помещении.

Последний столбец табл. 4 иллюстрирует, что наличие дисбаланса давлений в помещении ведет к появлению перетока воздуха между помещениями через коридор. В нашем конкретном случае движение воздуха идет в направлении из последних помещений в первые. Для расчета уровня шума и скорости воздуха в РЗ использовались соотношения из [5] и [3] соответственно.

Данный подход будет особенно востребованным, когда применение регуляторов расхода нежелательно, например при высоких требованиях к акустике помещений, отсутствии достаточного пространства для монтажа воздуховодов, регуляторов и глушителей шума, при необходимости применения протяженных воздуховодов и т. д.

По мнению автора, предлагаемый подход удобен для проектировщиков в качестве дополнения к существующему, т. к. позволяет при изменении любого одного или нескольких параметров из табл. 1, 2, 3, выполнив коррекцию величин полного давления на входе приточного и выходе вытяжного воздуховодов, оценить последствия своего решения по изменениям любого параметра в табл. 4 одновременно для всех помещений.

Литература

  1. Талиев В. Н. Аэродинамика вентиляции. – М.: Стройиздат, 1979.
  2. Идельчик И. Е. Справочник по гидравлическим сопротивлениям / Под ред. М. О. Штейнберга. 3-е изд. – М.: Машиностроение, 1992.
  3. Шепелев И. А. Аэродинамика воздушных потоков в помещениях. – М.: Стройиздат, 1978.
  4. Каменев П. Н. Отопление и вентиляция: Учебник для вузов. Ч. 2. 2-е изд. – М.: Стройиздат, 1964.
  5. Юдин Е. Я. Справочник проектировщика. Защита от шума. – М.: Стройиздат, 1974.
  6. VDI 2081 part 1. Noise generation and noise reduction in air-conditioning systems.

Поделиться статьей в социальных сетях:

Все иллюстрации приобретены на фотобанке Depositphotos или предоставлены авторами публикаций.

Статья опубликована в журнале “АВОК” за №4’2021

распечатать статью —> pdf версия

Аэродинамический расчет систем вентиляции

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 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:

Читайте также  Какое реле давления лучше для гидроаккумулятора?

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

    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:

    1. Расход воздуха на каждом участке.
    2. Длину каждого из них.
    3. Рекомендуемую скорость. После заполнения, в файле уже будет рассчитано минимальная необходимая площадь сечения.
    4. 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.
    5. Эквивалентная шероховатость вводится также вручную.
    6. На каждом участке необходимо будет посчитать сумму КМС и также занести в таблицу.
    7. 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.

    Как определить давление вентилятора: способы измерить и рассчитать давление в вентиляционной системе

    Если комфорту в доме вы уделяете достаточно внимания, то наверное, согласитесь, что качество воздуха должно стоять на одном из первых мест. Свежий воздух полезен для здоровья и мышления. В хорошо пахнущую комнату не стыдно пригласить гостей. Проветривать каждое помещение по десять раз в день — нелегкое занятие, неправда ли?

    Многое зависит от выбора вентилятора и в первую очередь его давления. Но до того как определить давление вентилятора, нужно ознакомиться с некоторыми физическими параметрами. Прочитайте о них в нашей статье.

    Благодаря нашему материалу вы изучите формулы, узнаете виды давления в вентиляционной системе. Мы привели для вас сведения о полном напоре вентилятора и двух способах, по которым его можно измерить. В итоге вы сможете самостоятельно измерить все параметры.

    Давление в вентиляционной системе

    Чтобы вентиляция была эффективной, нужно правильно подобрать давление вентилятора. Есть два варианта для самостоятельного измерения напора. Первый способ — прямой, при котором замеряют давление в разных местах. Второй вариант — рассчитать 2 вида давления из 3 и получить по ним неизвестную величину.

    Давление (также — напор) бывает статическим, динамическим (скоростным) и полным. По последнему показателю выделяют три категории вентиляторов.

    К первой относят приборы с напором

    В технической документации к вентилятору обычно указывают аэродинамические показатели, включая полное и статическое давление при определенной производительности. На практике «заводские» и реальные параметры часто не совпадают, и связано это с конструктивными особенностями вентиляционных систем.

    Существуют международные и государственные стандарты, направленные на повышение точности измерений в лабораторных условиях.

    В России обычно применяют методы A и C, при которых напор воздуха после вентилятора определяют косвенно, исходя из установленной производительности. В разных методиках в площадь выхода включают или не включают втулку рабочего колеса.

    Формулы для расчета напора вентилятора

    Напор представляет собой соотношение воздействующих сил и площади, на которую они направлены. В случае с вентканалом речь идет о воздухе и сечении.

    Поток в канале распределяется неравномерно и не проходит под прямым углом к поперечному разрезу. Узнать точный напор по одному замеру не удастся, придется искать среднее значение по нескольким точкам. Сделать это нужно и для входа, и для выхода из вентилирующего прибора.

    Полное давление вентилятора определяют по формуле Pп = Pп (вых.) – Pп (вх.), где:

    • Pп (вых.) — полное давление на выходе из устройства;
    • Pп (вх.) — полное давление на входе в устройство.

    Для статического давления вентилятора формула отличается незначительно.

    Ее записывают как Рст = Рст (вых.) – Pп (вх.), где:

    • Рст (вых.) — статическое давление на выходе из устройства;
    • Pп (вх.) — полное давление на входе в устройство.

    Статический напор не отображает нужное количество энергии для ее передачи системе, а служит дополнительным параметром, по которому можно узнать полное давление. Последний показатель — основной критерий при выборе вентилятора: как домашнего, так и промышленного. Снижение полного напора отображает потерю энергии в системе.

    Статическое давление в самом вентиляционном канале получают из разницы статического давления на входе и выходе из вентиляции: Рст = Pст 0 – Рст 1. Это второстепенный параметр.

    Правильный выбор вентилирующего устройства включает такие нюансы:

    • подсчет расхода воздуха в системе (м³/с);
    • подбор устройства на основе такого расчета;
    • определение скорости на выходе по выбранному вентилятору (м/с);
    • расчет Pп устройства;
    • измерение статического и динамического напора для сравнения с полным.

    Для расчета места для замера напора ориентируются на гидравлический диаметр воздуховода. Его определяют формулой: D = 4F / П. F — это площадь сечения трубы, а П — ее периметр. Расстояние для определения места замера на входе и выходе измеряют количеством D.

    Как вычислить давление в вентиляции?

    Полный напор на входе измеряют в поперечном сечении вентиляционного канала, находящемся на расстоянии двух гидравлических диаметров воздуховода (2D). Перед местом измерения в идеале должен быть прямой фрагмент воздуховода с длиной от 4D и невозмущенным течением.

    Читайте также  Герметик для горячей воды под давлением

    На практике вышеописанные условия встречаются редко, и тогда перед нужным местом устанавливают хонейкомб, который выпрямляет поток воздуха.

    Потом в систему вентиляции вводят приемник полного давления: в несколько точек в сечении по очереди – минимум в 3. По полученным значениям высчитывают средний результат. У вентиляторов со свободным входом Pп входное соответствует давлению окружающей среды, а избыточный напор в таком случае равняется нулю.

    Если измерять сильный поток воздуха, то по давлению следует определить скорость, а потом — сопоставить ее с размером сечения. Чем выше скорость на единицу площади и чем больше при этом сама площадь, тем производительнее вентилятор.

    Полный напор на выходе — понятие сложное. Выходящий поток имеет неоднородную структуру, которая также зависит от режима работы и типа прибора. Воздух на выходе имеет зоны возвратного движения, что усложняет расчет напора и скорости.

    Закономерность для времени появления такого движения установить не удастся. Неоднородность течения достигает 7—10 D, но показатель можно снизить выпрямляющими решетками.

    Иногда на выходе из вентилирующего устройства стоит поворотное колено или отрывной диффузор. В таком случае течение будет еще более неоднородным.

    Напор тогда измеряют по следующему методу:

    1. За вентилятором выбирают первое сечение и сканируют его зондом. По нескольким точкам измеряют средний полный напор и производительность. Последнюю потом сравнивают с производительностью на входе.
    2. Дальше выбирают дополнительное сечение — на ближайшем прямом участке после выхода из вентилирующего прибора. От начала такого фрагмента отмеряют 4—6 D, а если длина участка меньше, то выбирают сечение в самой отдаленной точке. Затем берут зонд и определяют производительность и средний полный напор.

    От среднего полного давления на дополнительном сечении отнимают расчетные потери на отрезке после вентилятора. Получают полное давление на выходе.

    Потом сравнивают производительность на входе, а также на первом и дополнительном сечениях на выходе. Правильными следует считать входной показатель и один из выходных — более близкий по значению.

    Прямолинейного отрезка нужной длины может и не быть. Тогда выбирают сечение, которое разделяет участок для замера на части с соотношением 3 к 1. Ближе к вентилятору должна быть большая из этих частей. Замеры нельзя производить в диафрагмах, шиберах, отводах и других соединениях с возмущением воздуха.

    В случае с крышными вентиляторами Pп измеряют только на входе, а на выходе определяют статическое. Скоростной поток после вентилирующего устройства теряется почти полностью.

    Также рекомендуем прочесть наш материал о выборе труб для вентиляции.

    Особенности расчета напора

    Измерение давления в воздушной среде усложняется из-за ее быстро меняющихся параметров. Манометры следует покупать электронные с функцией усреднения результатов, получаемых за единицу времени. Если напор резко скачет (пульсирует), пригодятся демпферы, которые сглаживают перепады.

    Следует помнить такие закономерности:

    • полное давление — это сумма статического и динамического;
    • полный напор вентилятора должен равняться потерям давления в вентиляционной сети.

    Измерить статическое давление на выходе не составит труда. Для этого используют трубку для статического напора: один конец вставляют в дифманометр, а другой направляют в сечение на выходе из вентилятора. По статическому напору вычисляют скорость потока на выходе из вентилирующего прибора.

    Динамический напор тоже измеряют дифманометром. К его соединениям подключают трубки Пито — Прандтля. К одному контакту — трубку для полного напора, а к другому — для статического. Полученный результат будет равняться динамическому давлению.

    Чтобы узнать потери давления в воздуховоде, можно проконтролировать динамику потока: как только вырастает скорость движения воздуха, повышается сопротивление вентиляционной сети. Напор теряется из-за этого сопротивления.

    При росте скорости вентилятора статический напор падает, а динамический растет пропорционально квадрату увеличения расхода воздуха. Полное давление не изменится.

    С правильно подобранным устройством динамический напор изменяется прямо пропорционально квадрату расхода, а статический — обратно пропорционально. В таком случае количество используемого воздуха и нагрузка электродвигателя если и будут расти, то несущественно.

    Некоторые требования к электродвижку:

    • малый пусковой момент — по причине того, что расход мощности меняется в соответствии с изменением количества оборотов, подведенного к кубу;
    • большой запас;
    • работа на максимальной мощности для большей экономии.

    Мощность вентилятора зависит от полного напора, а также от КПД и расхода воздуха. Последние два показателя коррелируют с пропускной способностью вентсистемы.

    На стадии ее проектирования придется расставить приоритеты. Учесть затраты, потери полезного объема помещений, уровень шума.

    Выводы и полезное видео по теме

    Обзор физических показателей, которые нужны для измерений:

    Роль давления в вентиляционной сети:

    Вентилятор — простая конструкция в виде колеса с лопастями. Одновременно это главная часть вентиляционной системы. Механический прибор влияет на напор в воздуховоде и определяет эффективность вентиляции.

    Если хотите рассчитать давление вентилятора, разберитесь с такими величинами, как скорость, расход воздуха, мощность. Вы будете лучше понимать суть измерений. Главный показатель, полный напор измеряйте по описанных нами схемах.

    Если у вас есть вопросы — задавайте их в форме под статьей. Пишите комментарии и обменивайтесь ценными знаниями с другими читателями. Возможно, у вас есть опыт в проектировании систем вентилирования – он будет полезен в чьей-то конкретной ситуации.

    Расчет потери напора воздуха в системе вентиляции

    У нас вы можете заказать пластиковые воздуховоды, вентиляторы, гальванические фильтра ФВГ, скрубберы, гальванические ванны, зонты, борт отсосы, емкости, реактора и диссольверы для ЛКМ разработки и производства компании Plast-Product оптом и в розницу, типовые и по вашим чертежам, под ваши задачи. Материал изготовления: полиэтилен PE, полипропилен PP (блоксоплимер), PPs EL антистатичный негорючий полипропилен, PPs негорючий полипропилен PVC ПВХ материал высокой химической стойкости, нержавеющая сталь. Ознакомьтесь с каталогом всей нашей продукции. Ассортимент продукции компании Plast-Product довольно велик.

    Виды производимой продукции

    Воздуховоды хим стойкие

    В разделе представлены круглые и прямоугольные модели, а также услуги по проектированию и монтажу пластиковых воздуховодов. Специалисты и менеджеры помогут подобрать и рассчитают цену любой интересующей вас продукции. Воздуховоды применяются на промышленных и бытовых объектах, не проводят электричество, устойчивы к коррозии и отличаются эстетичным видом. Обеспечивают бесшумную подачу свежего воздуха.

    Промышленные вентиляторы хим стойкие

    Промышленные химически стойкие вентиляторы Plast-Product – предназначенные для гальванических цехов и производственных помещений с агрессивными испарениями. Производятся из хим стойких пластиков Полипропилен ПНД, ПВХ и ПВДФ. Материал и характеристики подбираются в зависимости от задач заказчика.

    Фильтры хим стойкие (ФВГ, Нутч-фильтры)

    Производим на заказ различные виды фильтров: волокнистые, нутч-фильтры, гальванические фильтры ФВГ. Применяются в гальванических производствах химических лабораториях, на производствах для очистки воздушных выбросов от жидких и растворимых в воде твердых аэрозольных частиц.

    Скруббер
    Компания Plast-Product производит скрубберы абсорберы и центробежно-барботажные установки, аппараты которые используются для очистки воздуха от пыле-газо-воздушных смесей и токсичных испарений.

    1. Рекомендованная скорость движения воздуха для различных помещений
    2. Алгоритм расчета потерь напора воздуха
    3. Эквивалентные диаметры круглых воздуховодов для квадратных
    4. Потери давления на изгибах
    5. Потери давления в диффузорах
    6. Диаграмма потерь давления воздуха в прямолинейных воздуховодах
    7. Калькулятор

    Главное требование ко всем типам систем вентиляции – обеспечивать оптимальную кратность обмена воздуха в помещениях или конкретных рабочих зонах. С учетом этого параметра проектируется внутренний диаметр воздуховода и подбирается мощность вентилятора. Для того чтобы гарантировать требуемую эффективность функционирования системы вентиляции, выполняется расчет потерь давления напора в воздуховодах, эти данные принимаются во внимание во время определения технических характеристик вентиляторов. Показатели рекомендуемой скорости воздушного потока указаны в таблице № 1.

    Табл. № 1. Рекомендованная скорость движения воздуха для различных помещений

    Исходя из этих значений следует рассчитывать линейные параметры воздуховодов.

    Алгоритм расчета потерь напора воздуха

    Расчет нужно начинать с составления схемы системы вентиляции с обязательным указанием пространственного расположения воздуховодов, длины каждого участка, вентиляционных решеток, дополнительного оборудования для очистки воздуха, технической арматуры и вентиляторов. Потери определяются вначале по каждой отдельной линии, а потом суммируются. По отдельному технологическому участку потери определяются с помощью формулы P = L×R+Z, где P – потери воздушного давления на расчетном участке, R – потери на погонном метре участка, L – общая длина воздуховодов на участке, Z – потери в дополнительной арматуре системы вентиляции.

    Читайте также  Как работает регулятор давления воды?

    Для расчета потерь давления в круглом воздуховоде используется формула Pтр. = (L/d×X) × (Y×V)/2g. X – табличный коэффициент трения воздуха, зависит от материала изготовления воздуховода, L – длина расчетного участка, d – диаметр воздуховода, V – требуемая скорость воздушного потока, Y – плотность воздуха с учетом температуры, g – ускорение падения (свободного). Если система вентиляции имеет квадратные воздуховоды, то для перевода круглых значений в квадратные следует пользоваться таблицей № 2.

    Табл. № 2. Эквивалентные диаметры круглых воздуховодов для квадратных

    По горизонтали указана высота квадратного воздуховода, а по вертикали ширина. Эквивалентное значение круглого сечения находится на пересечении линий.

    Потери давления воздуха в изгибах берутся из таблицы № 3.

    Табл. № 3. Потери давления на изгибах

    Для определения потерь давления в диффузорах используются данные из таблицы № 4.

    Табл. № 4. Потери давления в диффузорах

    В таблице № 5 дается общая диаграмма потерь на прямолинейном участке.

    Табл. № 5. Диаграмма потерь давления воздуха в прямолинейных воздуховодах

    Все отдельные потери на данном участке воздуховода суммируются и корректируются с таблицей № 6. Табл. № 6. Расчет понижения давления потока в системах вентиляции


    Во время проектирования и расчетов существующие нормативные акты рекомендуют, чтобы разница в величине потерь давления между отдельными участками не превышала 10%. Вентилятор нужно устанавливать в участке системы вентиляции с наиболее высоким сопротивлением, самые удаленные воздуховоды должны иметь минимальное сопротивление. Если эти условия не выполняются, то необходимо изменять план размещения воздуховодов и дополнительного оборудования с учетом требований положений.

    Определение динамического давления в воздуховоде

    Основой проектирования любых инженерных сетей является расчет. Для того чтобы правильно сконструировать сеть приточных или вытяжных воздуховодов, необходимо знать параметры воздушного потока. В частности, требуется рассчитать скорость потока и потери давления в канале для правильного подбора мощности вентилятора.

    Схема устройства и принципа работы воздуховода.

    В этом расчете немаловажную роль играет такой параметр, как динамическое давление на стенки воздуховода.

    Поведение среды внутри воздухопровода

    Вентилятор, создающий воздушный поток в приточном или вытяжном воздуховоде, сообщает этому потоку потенциальную энергию. В процессе движения в ограниченном пространстве трубы потенциальная энергия воздуха частично переходит в кинетическую. Этот процесс происходит в результате воздействия потока на стенки канала и называется динамическим давлением.

    Формулы для аэродинамического расчета систем естественной вентиляции.

    Кроме него существует и статическое давление, это воздействие молекул воздуха друг на друга в потоке, оно отражает его потенциальную энергию. Кинетическую энергию потока отражает показатель динамического воздействия, именно поэтому данный параметр участвует в расчетах аэродинамики вентиляции.

    При постоянном расходе воздуха сумма этих двух параметров постоянна и называется полным давлением. Оно может выражаться в абсолютных и относительных единицах. Точкой отсчета для абсолютного давления является полный вакуум, в то время как относительное считается начиная от атмосферного, то есть разница между ними – 1 Атм. Как правило, при расчете всех трубопроводов используется величина относительного (избыточного) воздействия.

    Физический смысл параметра

    Таблица расчета вентиляции.

    Если рассмотреть прямые отрезки воздуховодов, сечения которых уменьшаются при постоянном расходе воздуха, то будет наблюдаться увеличение скорости потока. При этом динамическое давление в воздуховодах будет расти, а статическое – снижаться, величина полного воздействия останется неизменной. Соответственно, для прохождения потока через такое сужение (конфузор) ему следует изначально сообщить необходимое количество энергии, в противном случае может уменьшиться расход, что недопустимо. Рассчитав величину динамического воздействия, можно узнать количество потерь в этом конфузоре и правильно подобрать мощность вентиляционной установки.

    Обратный процесс произойдет в случае увеличения сечения канала при постоянном расходе (диффузор). Скорость и динамическое воздействие начнут уменьшаться, кинетическая энергия потока перейдет в потенциальную. Если напор, развиваемый вентилятором, слишком велик, расход на участке и во всей системе может вырасти.

    В зависимости от сложности схемы, вентиляционные системы имеют множество поворотов, тройников, сужений, клапанов и прочих элементов, называемых местными сопротивлениями. Динамическое воздействие в этих элементах возрастает в зависимости от угла атаки потока на внутреннюю стенку трубы. Некоторые детали систем вызывают значительное увеличение этого параметра, например, противопожарные клапаны, в которых на пути потока установлены одна или несколько заслонок. Это создает повышенное сопротивление потоку на участке, которое необходимо учитывать в расчете. Поэтому во всех вышеперечисленных случаях нужно знать величину динамического давления в канале.

    Расчеты параметра по формулам

    На прямом участке скорость движения воздуха в воздуховоде неизменна, постоянной остается и величина динамического воздействия. Последняя рассчитывается по формуле:

    Схема организации воздухообмена при общеобменной вентиляции.

    • Рд – динамическое давление в кгс/м2;
    • V – скорость движения воздуха в м/с;
    • γ – удельная масса воздуха на этом участке, кг/м3;
    • g – ускорение силы тяжести, равное 9.81 м/с2.

    Получить значение динамического давления можно и в других единицах, в Паскалях. Для этого существует другая разновидность этой формулы:

    Здесь ρ – плотность воздуха, кг/м3. Поскольку в вентиляционных системах нет условий для сжатия воздушной среды до такой степени, чтобы изменилась ее плотность, она принимается постоянной – 1.2 кг/м3.

    Далее, следует рассмотреть, как участвует величина динамического воздействия в расчете каналов. Смысл этого расчета – определить потери во всей системе приточной либо вытяжной вентиляции для подбора напора вентилятора, его конструкции и мощности двигателя. Расчет потерь происходит в два этапа: сначала определяются потери на трение о стенки канала, потом высчитывается падение мощности воздушного потока в местных сопротивлениях. Параметр динамического давления участвует в расчете на обоих этапах.

    Сопротивление трению на 1 м круглого канала рассчитывается по формуле:

    • Рд – динамическое давление в кгс/м2 или Па;
    • λ – коэффициент сопротивления трению;
    • d – диаметр воздуховода в метрах.

    Нюансы монтажа воздуховода.

    Потери на трение определяются отдельно для каждого участка с различными диаметрами и расходами. Полученное значение R умножают на общую длину каналов расчетного диаметра, прибавляют потери на местных сопротивлениях и получают общее значение для всей системы:

    1. HB (кгс/м2) – общие потери в вентиляционной системе.
    2. R – потери на трение на 1 м канала круглого сечения.
    3. l (м) – длина участка.
    4. Z (кгс/м2) – потери в местных сопротивлениях (отводах, крестовинах, клапанах и так далее).

    Определение параметров местных сопротивлений вентиляционной системы

    В определении параметра Z также принимает участие величина динамического воздействия. Разница с прямым участком заключается в том, что в разных элементах системы поток меняет свое направление, разветвляется, сходится. При этом среда взаимодействует с внутренними стенками канала не по касательной, а под разными углами. Чтобы это учесть, в расчетную формулу можно ввести тригонометрическую функцию, но тут есть масса сложностей. Например, при прохождении простого отвода 90⁰ воздух поворачивает и нажимает на внутреннюю стенку как минимум под тремя разными углами (зависит от конструкции отвода). В системе воздуховодов присутствует масса более сложных элементов, как рассчитать потери в них? Для этого существует формула:

    Для того чтобы упростить процесс расчета, в формулу введен безразмерный коэффициент местного сопротивления. Для каждого элемента вентиляционной системы он разный и является справочной величиной. Значения коэффициентов были получены расчетами либо опытным путем. Многие заводы-производители, выпускающие вентиляционное оборудование, проводят собственные аэродинамические исследования и расчеты изделий. Их результаты, в том числе и коэффициент местного сопротивления элемента (например, противопожарного клапана), вносят в паспорт изделия или размещают в технической документации на своем сайте.

    Для упрощения процесса вычисления потерь вентиляционных воздуховодов все значения динамического воздействия для разных скоростей также просчитаны и сведены в таблицы, из которых их можно просто выбирать и вставлять в формулы. В Таблице 1 приведены некоторые значения при самых применяемых на практике скоростях движения воздуха в воздуховодах.

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

    Из расчетных формул и данной таблицы хорошо видно, что значения не растут пропорционально возрастанию скорости воздуха.

    Динамическое воздействие, оказываемое потоком воздуха на стенки воздуховодов, фасонных и прочих элементов, определяет потери давления на участке и является важным параметром, который необходимо учитывать в расчетах.