12. Аэродинамический расчет магистрали воздуховодов.

Расчет приточных и вытяжных систем воздуховодов сводится к определению размеров поперечного сечения каналов, их сопротивления движению воздуха и увязки напора в параллельных соединениях. Расчет потерь напора следует вести методом удельных потерь напора на трение.

Методика расчета:

1. Строится аксонометрическая схема вентиляционной системы, система разбивается на участки, на которые наносятся длина и значение расхода. Расчетная схема представлена на рисунке 1.

2. Выбирается основное (магистральное) направление, которое представляет собой наиболее протяженную цепочку последовательно расположенных участков.

3. Нумеруются участки магистрали, начиная с участка с наименьшим расходом.

4. Определяются размеры поперечного сечения воздуховодов на расчетных участках магистрали. Определяем площади поперечного сечения, м²:

F_р = L_p/3600V_p,

где L_р – расчетный расход воздуха на участке, м³/ч;

V_р – рекомендуемая скорость движения воздуха на участке, м/с,.

По найденным значениям F_р] принимаются размеры воздуховодов, т.е. находится F_ф.

5. Определяется фактическая скорость V_ф, м/с:

V_ф = L_p/ F_ф,

где L_р – расчетный расход воздуха на участке, м³/ч;

F_ф – фактическая площадь поперечного сечения воздуховода, м².

Определяем эквивалентный диаметр по формуле:

d_экв = 2·α·b/(α+b) ,

где α и b – поперечные размеры воздуховода, м.

6. По значениям d_экв и V_ф определяются значения удельных потерь давления на трение R.

Потери давления на трения на расчетном участке составят

P_т =R·l·β_ш,

где R – удельные потери давления на трение, Па/м;

l – длина участка воздуховода, м;

β_ш – коэффициент шероховатости.

7. Определяются коэффициенты местных сопротивлений и просчитываются потери давления в местных сопротивлениях на участке:

z = ∑ζ·P_д,

где P_д – динамическое давление:

Pд=ρV_ф²/2,

где ρ – плотность воздуха, кг/м³;

V_ф – фактическая скорость воздуха на участке, м/с;

∑ζ – сумма КМС на участке,

8. Рассчитываются полные потери по участкам:

ΔР = R·l·β_ш + z,

где R - удельные потери давления на трение, Па/м;

l – длина участка, м;

β_ш – коэффициент шероховатости;

z - потери давления в местных сопротивлениях на участке, Па.

9. Определяются потери давления в системе:

ΔР_п = ∑(R·l·β_ш + z) ,

где R - удельные потери давления на трение, Па/м;

l – длина участка, м;

β_ш – коэффициент шероховатости;

z- потери давления в местных сопротивлениях на участке, Па.

10. Проводится увязка ответвлений. Увязка производится, начиная с самых протяженных ответвлений. Она аналогична расчету основного направления. Сопротивления на всех параллельных участках должны быть равны: невязка не более 10%:

,

где Δр₁ и Δр₂ – потери в ветвях с большими и меньшими потерями давления, Па. Если невязка превышает заданное значение, то ставится дроссель-клапан.

Рисунок 1 – Расчетная схема приточной системы П1.

Последовательность расчета приточной системы П1

Участок 1-2, 12-13, 14-15,2-2’,3-3’,4-4’,5-5’,6-6’,13-13’,15-15’,16-16’:

Участок 2-3, 7-13, 15-16:

Участок 3-4, 8-16:

Участок 4-5:

Участок 5-6:

Участок 6-7:

Участок 7-8:

Участок 8-9:

Местные сопротивления

Участок 1-2:

а) на выход: ξ = 1,4

б) отвод 90°: ξ = 0,17

в) тройник на прямой проход:

ξ = 0,4

Участок 2-2’:

а) тройник на ответвление

ξ = 1

Участок 2-3:

а) отвод 90°: ξ = 0,17

б) тройник на прямой проход:

ξ = 0,25

Участок 3-3’:

а) тройник на ответвление

ξ = 1,6

Участок 3-4:

а) отвод 90°: ξ = 0,17

б) тройник на прямой проход:

ξ = 0,2

Участок 4-4’:

а) тройник на ответвление

ξ = 1

Участок 4-5:

а) тройник на прямой проход:

ξ = 0,2

Участок 5-5’:

а) тройник на ответвление

ξ = 1,4

Участок 5-6:

а) отвод 90°: ξ = 0,17

б) тройник на прямой проход:

ξ = 0,2

Участок 6-6’:

а) тройник на ответвление

ξ = 1,4

Участок 6-7:

а) тройник на прямой проход:

ξ = 0,15

Участок 7-8:

а) тройник на прямой проход:

ξ = 0,25

Участок 8-9:

а) 2 отвода 90°: ξ = 0,17

б) тройник на прямой проход:

ξ = 0,2

Участок 10-11:

а) отвод 90°: ξ = 0,17

б) на выход: ξ = 1,4

Участок 12-13:

а) на выход: ξ = 1,4

б) отвод 90°: ξ = 0,17

в) тройник на прямой проход:

ξ = 0,4

Участок 13-13’

а) тройник на ответвление

ξ = 1

Участок 7-13:

а) отвод 90°: ξ = 0,17

б) тройник на прямой проход:

ξ = 0,25

_{в) тройник на ответвление:}

_ξ = 0,8

Участок 14-15:

а) на выход: ξ = 1,4

б) отвод 90°: ξ = 0,17

в) тройник на прямой проход:

ξ = 0,4

Участок 15-15’:

а) тройник на ответвление

ξ = 1

Участок 15-16:

а) 2 отвода 90°: ξ = 0,17

б) тройник на прямой проход:

ξ = 0,25

Участок 16-16’:

а) тройник на ответвление

ξ = 1,6

Участок 8-16:

а) тройник на прямой проход:

ξ = 0,25

б) тройник на ответвление:

_ξ = 1

Аэродинамический расчет приточной системы П1

№ уч-ка	Расход, L, м³/ч	Длина, l, м	Размеры воздуховода					Скорость воздуха V, м/с		Потери на 1 м длины уч-ка R, Па		Коэфф. шероховатости m		Потери на трение Rlm, Па		Сумма КМС, Σξ		Динамическое давление Рд, Па		Потери на местные сопр, Z		Потери давления на участке, ΔР, Па
			Сечение		Площадь сечения F, м²	Эквивалентный диаметр
			а	b
1	2	3	4	5	6	7	8		9		10		11		12		13		14		15
1—2	2328	7,75	-	-	0,099	355	6,5		1,24		1		9,6		0,4		25,6		10,2		19,9
2—2’	2328	1,25	-	-	0,099	355	6,5		1,24		1		1,6		1		25,6		25,6		27,2
2—3	4656	9,9	-	-	0,159	450	8,1		1,37		1		13,6		0,42		39,7		16,7		30,2
3—3’	2328	1,25	-	-	0,099	355	6,5		1,24		1		1,6		1,6		25,6		41,0		42,5
3—4	6984	10,1	-	-	0,246	560	7,9		1,06		1		10,7		0,19		37,3		7,1		17,8
4—4’	2328	1,25	-	-	0,099	355	6,5		1,24		1		1,6		1		25,6		25,6		27,2
4—5	9312	7,9	-	-	0,312	630	8,3		0,925		1		7,3		0,2		41,2		8,2		15,5
5—5’	2328	1,25	-	-	0,099	355	6,5		1,24		1		1,6		1,4		25,6		35,8		37,4
5—6	11640	8	-	-	0,396	710	8,2		0,805		1		6,4		0,37		40		14,8		21,2
6—6’	2328	1,25	-	-	0,099	355	6,5		1,24		1		1,6		1,4		25,6		35,8		37,4
6—7	13968	5	-	-	0,396	710	9,8		1,21		1		6,1		0,15		57,6		8,6		14,7
7—8	18624	2	-	-	0,635	900	8,1		0,61		1		1,2		0,25		39,8		10,0		11,2
8—9	25609	9,5	-	-	0,785	1000	9,1		0,67		1		6,4		0,54		49,3		26,6		33,0
10—11	25609	2	-	-	0,785	1000	9,1		0,67		1		1,3		1,74		49,3		85,8		87,1
12—13	2328	6,95	-	-	0,099	355	6,5		1,24		1		8,6		1,97		25,6		50,4		59,1
13—13’	2328	1,25	-	-	0,099	355	6,5		1,24		1		1,6		1		25,6		25,6		27,2
7—13	4656	11,3	-	-	0,159	450	8,1		1,37		1		15,5		0,25		39,7		9,9		25,4
14—15	2328	14,15	-	-	0,099	355	6,5		1,24		1		17,5		1,97		25,6		50,4		68,0
15—15’	2328	1,25	-	-	0,099	355	6,5		1,24		1		1,6		1		25,6		25,6		27,2
15—16	4656	15,5	-	-	0,159	450	8,1		1,37		1		21,2		0,59		39,7		23,4		44,7
16—16’	2328	1,25	-	-	0,099	355	6,5		1,24		1		1,6		1,6		25,6		41,0		42,5
8—16	6984	3,5	-	-	0,246	560	7,9		1,06		1		3,7		1,25		37,3		46,6		50,3

Выполним невязку приточной системы П1, которая должна составить не более 10 %.

Так как невязка превышает допустимые 10%, необходимо поставить диафрагму.

Диафрагму устанавливаю на участке 7-13, V = 8,1 м/с , Р_С = 20,58 Па

Следовательно для воздуховода диаметром 450 устанавливаю диафрагму диаметром 309.