Аэродинамический расчет воздуховодов

 

Целью аэродинамического расчета является определение потерь давления при перемещении расчетных расходов воздуха на отдельных участках системы и в системе в целом. Аэродинамический расчет производится с целью определения размеров поперечного сечения участков сети.

При этом в системах с гравитационным побуждением располагаемое давление определяется исходя из скорости движения воздуха до 1,5 м/с, а в системах с механическим побуждением - исходя из скорости движения воздуха до 7 м/с.

Потери давления ∆p, Па, на участке воздуховода длиной l определяют по формуле:

 

∆p= β_ш∙ R∙ l+Z, Па

 

Где β_ш - коэффициент, учитывающий фактическую шероховатость стенок воздуховода;- удельная потеря давления на 1 метр воздуховода, Па/м;- потеря давления в местных сопротивлениях, Па/м.

Аэродинамический расчет вентиляционной системы состоит из двух этапов: расчета участков основного направления - магистрали и увязки всех остальных участков системы.

Расчет ведется в следующей последовательности:

.   начертить аксонометрическую схему системы вентиляции;

2. определить нагрузки отдельных расчетных участков. Для этого систему разбивают на отдельные участки. Расчетный участок характеризуется постоянным по длине расходом воздуха. Границами между отдельными участками служат тройники.

Расчетные расходы на участках определяют суммированием расходов на отдельных ответвлениях, начиная с периферийных участков. Значение расхода и длину каждого участка указывают на аксонометрической схеме рассчитываемой системы;

.   выбирают основные направления, обычно наиболее протяженную цепочку последовательно расположенных расчетных участков. При равной протяженности в качестве расчетной выбирают наиболее нагруженную цепочку участков. Для вытяжной системы с гравитационным побуждением движения воздуха в качестве магистрального направления принимают наиболее протяженную цепочку участков;

4. нумерацию участков магистрали начинают с участков с меньшим расходом. Расход, длину, и результаты последующих расчетов заносят в таблицу аэродинамического расчета.

Ориентировочную площадь поперечного сечения F, м², принимают по формуле

_рек=L/ (3600 V_рек),

 

где L - расчетный расход воздуха, м3/ч;_рек - рекомендуемая скорость движения воздуха на участках вентиляционных систем, от 3 до 7 м/с;

.   фактическую скорость V_фак, м/с, определяют с учетом принятого стандартного воздуховода, определяется по формуле

_фак = L/ (3600 F_ф),

 

При этой скорости вычисляют динамическое давление на участке;

.   определяют удельную потерю давление на трение по таблицам, составленным для стальных воздуховодов круглого сечения.

Для прямоугольных воздуховодов с размерами ахb расчет проводится по эквивалентному диаметру по формуле

 

d=2∙ a∙ b/ (a+b),

 

При определении значения R для прямоугольных воздуховодов по таблицам необходимо определить R при V и d, не принимая во внимание фактический расход воздуха;

.   потери давления в местных сопротивлениях участков зависят от суммы коэффициентов местного сопротивления и динамического давления. При выборе коэффициентов местных сопротивлений необходимо обращать внимание на то, к какой скорости относится табличное значение коэффициента и, необходимости, делать перерасчет.

8. общие потери давления в системе равны сумме потерь по магистрали и вентиляционном оборудовании, определяется по формуле

 

∆=∑ (R l β_ш+Z) маг+ ∆р_кал+∆р_ф+∆р_{у. в}. +∆р_шум+∆р_пр,

 

где ∆р_кал - потери давления в калорифере, Па;

∆р_ф - потери давления в фильтре, Па;

∆р_{у. в} - потери давления в узле воздухозабора, Па;

∆р_шум - потери давления в шумоглушителе, Па;

∆р_пр - потери давления в прочем оборудовании, Па.

Для систем с механическим побуждением движения воздуха по значению потерь давление в системе определяется требуемое давление вентилятора.

.   увязку остальных участков проводят, начиная с наиболее протяженных ответвлениях. Расчет считают законченным, если относительная увязка потерь в ответвлениях не превышает 15%

Расчет и подбор оборудования для приточных и вытяжных систем

Расчет калорифера

 

Для подогрева приточного воздуха используем калориферы, которые, как правило, обогреваются водой. Исходными данными для подбора калорифера являются: расход нагреваемого воздуха Ln=16203,471м3/ч, параметры нагреваемого воздуха (начальная - 38 гр. С и конечная температуры 15 гр С, параметры теплоносителя 150-70 гр С.

Подбираем калорифер по следующей методике:

Определяем тепловой поток на нагрев воздуха

 

G=L*r=16203,471*1,2=19444,165 кг/ч

Q=0,28*G (t_k-t_n) =0,28*19444,165 * (15+38) =288551,41 Вт

Задаёмся массовой скоростью (Jr) = 2-10 кг/ (м²*С)

(Jr) =5 кг/ (м²*С)

 

Определяем предварительное сечение калорифера

 

F_в=G/ (3600*Jr) =19444,165 / (3600*5) =1,08м²

 

Подбираем калорифер КСК4-11 со следующими характеристиками:

 

f_т=0,003410 м²; F=110,5 м²; f_в=0,581м²;

Jr^ф = G/3600*f_в= 19444,165 / (3600*0,581) =9,296 кг/ (м²*С)

 

Определяем расход теплоносителя

 

G_w=3,6*Q/ (4,2* (T₁-T₀) = 3,6*288551,41/ (4,2* (150-70)) = 3091,62 кг/ч

 

Определяем скорость движения теплоносителя

 

w=G_w/ (3600*F_t*r_t) =3091,62 / (3600*0,00341*1000) =0,252 м/с

 

Определяем необходимую площадь поверхности нагрева калорифера

 

T_cp= (T₁+T₀) /2- (t_k-t_n) /2= (150+70) /2- (15-38) /2=121,5 гр С=a* (Jr) ^b*w^c=1,655*5ᶺ1,003*0,252*0,912=2,366

а=1,655, в=1,003, с=0,912

F=Q/ (k*T_cp) =288551,41/ (2,366*121,5) =1003,765 м²

 

Определяем количество калориферов

 

n=F/F_ф=1003,765/110,05=9,12 принимаем n=10

F_ф=110,05*10 = 1100,5 м²

Невязка (F_ф-F) /F_ф*100%= (1100,5-1003,765/1100,5) *100% =9%

Подбор фильтров

 

В помещения административно-бытовых зданий борьба с пылью осуществляется путем предотвращения попадания её извне и удаление пыли, образующейся в самих помещениях.

Подаваемый в помещениях приточный воздух очищается в воздушных фильтрах. Подберем фильтры для очистки приточного воздуха.

Целью очистки воздуха в торговом зале принимаем защиту находящихся там людей от пыли. Степень очистки в этом случае равна h_тр=0,6¸0,85

1. По табл.4.1 [4] выбираем класс фильтра - III, по табл.4.2 [4] вид фильтра смоченный, тип - масляный, наименование - ячейковый ФяРБ, номинальная воздушная нагрузка на входное сечение 7000 м³/ч

2. Рассчитываем требуемую площадь фильтрации:

 

F_ф^тр=L/ L_n, m^2,где L - количество приточного воздуха, м³/ч

F_ф^тр=12962,777/7000=1,852 м²

3. Определяем необходимое количество ячеек:

 

П_я=F_ф^тр/f_я

 

где

f_я - площадь ячейки, 0,26 м²

 

n=1,852/0,26=8шт

4. Находим действительную площадь фильтрации:

 

F_ф^д=n*f_я=8*0,26=2,08 м²

5. По начальному пылесодержанию и по эффективности фильтра определяют количество уловленной пыли.

 

П_я= (L*C_n*E*τ) / (100*n), г/сут

 

C_n-начальная запыленность воздуха, принимаем равной 3мг/м3.

E - эффективность очистки, Принимаем равной 58 %

τ - время работы фильтра, ч/сут. Принимаем равным 11 часов.

 

П_я= (12962,777*0,003*58*11) / (100*8) =31,01 г/сут

 

6. Определяют период работы фильтра между сменой фильтрующего материала

 

τ_раб=П/П_я, сут

 

П - пылеемкость фильтра, принимаем по каталогу для фильтра ФяРБ П=2300 г/м2

 

П_я=31,01 г/сут

τ_раб=2300/31,01=74,17 сут.