7696
.pdf
51
2.Воздуховод равномерной раздачи с постоянным сечением канала и с переменным сечением выпускного щелевидного отверстия.
3.Воздуховод равномерной раздачи с переменным сечением канала и с постоянным сечением выпускных отверстий (воздуховод равномерной раздачи
спостоянным статическим давлением).
4.Воздуховод равномерной раздачи с переменным сечением канала и с постоянным сечением выпускного щелевидного отверстия.
Рис.21. Воздуховод равномерной раздачи воздуха
Обозначим расход воздуха в воздуховоде L0=Lпр. .
Выбираем начало координат в конечном сечении воздуховода, то есть ось 0Х направлена в сторону, противоположную направлению движения воздуха в воздуховоде (рис.21). Выход воздуха осуществляется вдоль оси 0y.
По длине канала энергия (полное давление) теряется на преодоление сил
сопротивления трению о стенки канала: |
|
||
dP = λтр × |
dх |
× Pдx , |
(54) |
|
|||
|
dэ |
|
|
где Pдx – динамическое давление воздушного потока в произвольном сечении х по длине канала:
Pдx |
= υx2 |
×ρ . |
(55) |
|
2 |
|
|
Записав υх2 в развёрнутом виде, получим: |
(56) |
|
|
52 |
|
|
|
|
|
|
|
L0 × x |
|
2 |
ρ |
|
|
Pдx |
|
|
× |
. |
|||
|
|
||||||
= |
f0 ×l ×3600 |
|
2 |
||||
|
|
|
|
|
Тогда при выносе х за скобки выражение (56) примет вид:
Pдx = x2 × Pд1 .
То есть при x = 1м:
|
|
L0 ×1 |
|
2 |
ρ |
|
Pд1 |
|
|
× |
. |
||
= |
f0 ×l ×3600 |
|
2 |
|||
|
|
|
|
|
(57)
(58)
Подставляя (57) в (54) и интегрируя от 0 до Pпx, и от 0 до х, получаем:
Pпx |
|
|
|
x |
dх |
|
|
|||
∫ dP = λтр × ∫ |
× Pдx ; |
|
||||||||
|
|
|
||||||||
0 |
|
|
|
0 |
d |
э |
|
|||
Pп |
= λтр |
× |
|
x3 |
|
|
× Pд . |
(59) |
||
|
|
|
|
|
||||||
|
x |
3 |
×dэ |
|
||||||
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|||
В любом сечении струи выполняется равенство: |
|
|||||||||
|
Pстx = Pпx |
- Pдx . |
(60) |
|||||||
Подставляя в (60) найденные в |
|
результате расчетов величины Pпx , Pдx , |
||||||||
получаем зависимость изменения Pстx |
по координате x в воздуховоде длиной l |
|||||||||
при условии отсутствия выхода воздуха в сечении |
x = 0, так как Pп= 0. На |
|||||||||
практике необходимо, чтобы на самом дальнем участке (в сечении x = 0) воздух выходил вдоль оси 0y через отверстие со скоростью υпр .
В сечении x = 0 Pст = Pст.к , где Pст.к - статическое давление на концевом участке, которое обеспечивало бы скорость выхода воздуха из отверстия υ0=υвых = υпр , а с учетом потерь давления на выход из отверстия:
P |
= ς |
вых |
× P |
= ς |
вых |
×υ02 ×ρ . |
(61) |
|
ст.к |
|
двых |
|
2 |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Тогда при рассмотрении (60) со значениями статического давления на |
||||||||
концевом участке Рст к |
зависимость |
перераспределения |
давлений между |
|||||
статическим, полным и динамическим имеет вид: |
|
|||||||
Pстx = Pст + λтр ×
к
x3 |
2 |
|
× Pд1 . |
|
|
|
- x |
|
|
(62) |
|
|
|
||||
3× dэ |
|
|
|
|
|
53
9.1. Порядок расчета воздуховода равномерной раздачи с
постоянным сечением канала и с переменным сечением выпускных отверстий
1. Определяем удельный секундный расход воздуха через одно отверстие канала:
|
L1î òâ |
= |
|
Lï ð |
. |
|
|
|
|
|
|
|
Nî òâ ×3600 |
|
|
|
|
|
|||||
2. |
Определяем при x = 1м по (58); Pд1 = |
|
L0 ×1 |
|
2 |
ρ . |
|||||
|
|
× |
|||||||||
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
f0 ×l ×3600 |
2 |
||
3. |
Определяем по (61); |
Pстк |
= ςвых × Pдвых |
= ςвых ×υ02 |
×ρ . |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
4. |
Определяем среднее значение скорости воздуха в канале: |
||||||||||
|
υср |
= |
|
|
0,5 × Lпр |
. |
|
|
|
|
|
|
a0 |
×b0 ×3600 |
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
5. |
Определяем эквивалентный диаметр канала по площади: |
||||||||||
d= 2 × a0 × b0 .
эa0 + b0
6.Определяем число Рейнольдса воздушного потока: Re = υср × dэ
v
7. Определяем критическое значение числа Рейнольдса:
Reкр = 11× dэ . k
(63)
(64)
8. Проводим сравнительный анализ числа Рейнольдса и критического
числа Рейнольдса: Re ³ Re .
кр
При ламинарном режиме |
Re ≤ Re λ |
тр = 0,3164 × Re−0,25 ; при турбулентном |
|||||
|
|
|
|
|
|
кр |
|
|
|
|
68 |
|
k 0,25 |
|
|
режиме Re ³ Reкр |
λтр |
= 0,11× |
|
+ |
|
. |
|
Re |
|
|
|||||
|
|
|
|
dэ |
|
||
9. Задаются шагом x и по (62) вычисляют
Pстx = Pстк
|
λтр |
|
|
x3 |
+ |
× |
|
|
|
|
× dэ |
|||
|
|
3 |
||
54
- x2 × Pд1 .
10. Статическое давление в каждом сечении x определяет выход воздуха через соответствующие отверстия:
Pстx = ς вых × Pдx,вых . |
(65) |
|||||||
11. Определяем площадь выходного отверстия: |
|
|||||||
f x |
= |
L1отв |
. |
|
|
(66) |
||
|
|
|
||||||
|
υxвых |
|
||||||
Если выразить из (65) Vxвых |
и в развернутом виде подставить в (66), то |
|||||||
площадь выходного отверстия можно вычислить по формуле: |
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|||
fx = L1отв × |
ςвых ×ρ |
. |
(67) |
|||||
|
||||||||
|
|
|
|
2 × Pстx |
|
|||
На практике принято оставлять вертикальный размер отверстия |
||||||||
постоянным, а менять только горизонтальный размер отверстия: |
|
|||||||
|
|
fx = aотвx ×bотв . |
|
|||||
Шаг по оси 0x выбирают таким образом, чтобы сечение x попадало по |
||||||||
центру отверстия. |
|
|
|
|
|
|
|
|
9.2. Порядок расчета |
воздуховода равномерной |
раздачи с |
||||||
постоянным сечением канала и с переменным сечением выпускного щелевидного отверстия
Рис.22. Воздуховод равномерной раздачи с постоянным сечением канала и с переменным сечением выпускного щелевидного отверстия
55
Расчет проводим аналогично предыдущему случаю с п.1 до п.10.
1. Определяем удельный секундный расход воздуха через 1 м длины отверстия:
|
L1 = |
|
Lпр |
|
|
|
|
|
|
(68) |
|
|
|
|
. |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
I ×3600 |
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
L0 ×1 |
|
|
2 |
ρ |
|
2. Определяем при x = 1м по (58): Pд1 |
|
|
|
× |
. |
||||||
= |
f0 ×l ×3600 |
|
2 |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
3. Определяем по (61): |
Pстк |
= ςвых × Pдвых = ςвых ×υ02 |
×ρ . |
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
4. Определяем среднее значение скорости воздуха в канале:
Vср |
= |
|
0,5× Lпр |
|
. |
|
a0 |
×b0 ×3600 |
|||||
|
|
|
||||
5. Определяем эквивалентный диаметр канала по площади:
dэ = 2 × a0 ×b0 . a0 + b0
6.Определяем число Рейнольдса воздушного потока: Re = υср ×dэ
υ.
7.Определяем критическое значение числа Рейнольдса:
Reкр = 11× dэ .
k
8. Проводим сравнительный анализ числа Рейнольдса и критического числа Рейнольдса: Re ³ Reкр .
При ламинарном режиме: Re ≤ Re |
, тогда |
λ |
тр |
= 0,3164 × Re−0,25 ; |
||||
кр |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
68 |
|
k 0,25 |
|
при турбулентном режиме: Re ³ Reкр , тогда λтр |
= 0,11× |
|
+ |
|
. |
|||
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
Re |
|
dэ |
|
56
9. Задаются шагом x и по (62) вычисляют
Pстx = Pст + λтр ×
к
x3 |
2 |
|
× Pд1 . |
|
|
- x |
|
|
|
|
|
|||
3×dэ |
|
|
|
|
10. Статическое давление в каждом сечении x определяет выход воздуха через участок отверстия по формуле (65):
Pстx = ς вых × Pдx,вых .
11. Определяем высоту выходного отверстия:
|
L |
|
||
δx = |
|
1 |
. |
(69) |
υx |
|
|||
|
|
вых |
|
|
12. Если выразить из (65) υхвых и подставить в (69), то высоту выходного отверстия можно вычислить по формуле:
δ |
|
= L × |
|
ςвых ×ρ |
|
|
|
x |
(70) |
||||||
|
1 |
|
|||||
|
|
|
|
2 × Pстx . |
|||
13. По формуле (70) вычисляют высоту щелевидного отверстия в соответствующем сечении x (через определенный шаг) в табличной форме.
9.3. Порядок расчета воздуховода равномерной раздачи с переменным сечением канала и с постоянным сечением выпускных отверстий (воздуховод равномерной раздачи с постоянным статическим давлением)
Воздуховод равномерной раздачи с переменным сечением канала и с постоянным сечением выпускных отверстий длиной до двух метров изображен на рис.23.
57
Рис.23. Воздуховод равномерной раздачи с переменным сечением канала и с постоянным сечением выпускных отверстий длиной до двух метров (воздуховод равномерной раздачи с постоянным статическим давлением)
Воздуховоды равномерной раздачи с переменным сечением канала длиной не более двух метров изготавливают в виде призмы с криволинейной гранью. Если воздуховод имеет длину более двух метров, то делают ступенчатое изменение его сечения.
Рис.24. Воздуховод равномерной раздачи с переменным сечением канала и с постоянным сечением выпускных отверстий (воздуховод равномерной раздачи с постоянным статическим давлением)
Порядок расчета состоит из следующих пунктов: 1. Определяем скорость воздуха в канале:
υ0 |
= |
|
L0 |
|
|
|
. |
||
a0 |
|
|||
|
|
×b0 ×3600 |
||
2. Определяем эквивалентный диаметр канала по площади:
58
d= 2 × a0 ×b0 .
эa0 + b0
3.Определяем число Рейнольдса воздушного потока:
Re = υ0в/в × dэ
v
4. Определяем критическое значение числа Рейнольдса:
Reкр = 11× dэ .
k
5. Проводим сравнительный анализ числа Рейнольдса и критического числа Рейнольдса: Re ³ Reкр . В зависимости от режима движения воздуха в канале определяем λтр.
При ламинарном режиме
|
|
|
|
68 |
|
k |
0,25 |
|||
при турбулентном режиме Re ³ Reкр |
, то |
λтр |
= 0,11× |
|
|
|
+ |
|
|
. |
|
Re |
dэ |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
||||
6. Определяем значение |
комплекса |
= |
λтр ×l |
. |
Расчет проводим в |
|||||
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
4 ×b0 |
|
|||
табличной форме. По значению комплексного показателя и принятого относительного шага x =х/l (из графиков см. рис.25) определяют значение коэффициентов ω и χ.
7. Величина ширины канала в соответствующем сечении x будет вычисляться по формуле:
ax = j × a0 + y × b0 . |
(71) |
8. Так как при изменении расхода по длине канала изменяется и его сечение, то скорость воздуха в канале остается постоянной и равной начальной скорости V=V0 . Следовательно, динамическое давление будет постоянным Pд= const , а это вызывает постоянство статического давления Рст= const.
9. Определяют расход воздуха, выходящего через одно отверстие:
L |
= |
Lпр |
. |
|
|
|
|||
1отв |
|
Νотв |
(72) |
|
|
|
|
|
|
где N – количество отверстий, шт.
59
Примеры расчетов приведены в [2].
Рис. 25. График для определения значений коэффициентов ω и χ
60
9.4. Порядок расчета воздуховода равномерной раздачи с переменным сечением канала и с постоянным сечением выпускного щелевидного отверстия
Рис.25. Воздуховод равномерной раздачи с переменным сечением канала и с постоянным сечением выпускного щелевидного отверстия
Воздуховод равномерной раздачи с переменным сечением канала и с постоянным сечением выпускного щелевидного отверстия имеет порядок расчета, аналогичный расчету воздуховода равномерной раздачи с переменным сечением канала и с постоянным сечением выпускных отверстий.
1. Определяем скорость воздуха в канале:
υ0в/в = a ×bL×о3600 .
0 0
2. Определяем эквивалентный диаметр канала по площади:
dэ = 2 × a0 ×b0 . a0 + b0
3. Определяем число Рейнольдса воздушного потока:
Re = υ0 × dэ
v
4. Определяем критическое значение числа Рейнольдса:
Reкр = 11× dэ .
k
5. Определяем скорость воздуха в канале:
υ0 |
= |
|
Lо |
. |
a0 |
×b0 ×3600 |