Шиляев.Типовые приверы расчета систем.Оторления вентиляции и кондиционирования

Расчет невязок:

(1 – 7) : [(Rl + Z)1– (Rl + Z)7]/(Rl + Z)1= 72,56 %;(1,2–8):[[(Rl+Z)1+(Rl+Z)2]–(Rl+Z)8]]/[(Rl+Z)1+(Rl+Z)2]=17,36%;

(9 – 11) : [(Rl + Z)9 – (Rl + Z)11]/(Rl + Z)9= 3,99 %;(9,10–1,2,3):[((Rl +Z)9+(Rl+Z)10)–((Rl+Z)1+(Rl+Z)2+(Rl+Z)3)]/

[(Rl+Z)9+(Rl+Z)10]= 16,5%;

(12–1,2,3,4):[(Rl +Z)12–((Rl+Z)1+(Rl+Z)2+(Rl +Z)3+(Rl+Z)4)]/ [(Rl+Z)12]=12,27%.

Так как невязка участков 7, 8, 9–10-го превышает допустимое значение (15 %), следовательно, на этих участках ставим диафрагмы. Подбор диафрагмы на 7-м участке по формуле (2.11):

Ризб= Р1–Р7= 217,547 – 170,545 = 47 Па, Рд7= 47 Па.

Коэффициент местного сопротивления диафрагмы, необходимой для погашения избыточного давления:

д = Ризб/Рд7= 47/47 = 1.

По прил. 14 определяем, что необходимый размер отверстия диафрагмы составляет d = 169 мм для д= 0,8 (значение коэффициента сопротивления близкое д= 1) при диаметре воздуховода на 7-м участке d = 200 мм.

Тогда суммарное значение коэффициента сопротивления на 7-м участке будет:

7= 3,5 + 0 + 0,8 = 4,3.

Определим потери давления в местных сопротивлениях:

Z7 4,3 46,956 201,91 Па.

Определим суммарные потери давления на участке

P7 6,201 201,91 208,11 Па.

В итоге невязка после установки диафрагмы на 7-м участке будет:

(1–7): [(Rl+Z)1–(Rl+Z)7]/(Rl+Z)1=[217,547–208,11] / 217,547 = 4,54 %.

Аналогично подбираются диафрагмы на 8-м и 9-м (10-м) участках.

91

2.2. Расчет воздуховодов для равномерной раздачи воздуха

Примером такого воздуховода может служить воздуховод, изображенный на рис. 2.3. Для равномерной раздачи воздуха достаточно постоянства статического давления по всей длине воздуховода

Рис. 2.3. Воздуховод для равномерной раздачи воздуха

где н и к – начальные и конечные продольные (расходные) скорости воздуха в воздуховоде.

93

С другой стороны, Pпотери = (Rl+Z) – общие потери давления на трение по длине и в местных сопротивлениях всех тройников на проход по магистрали.

Таким образом, разность динамических давлений в начале и в конце магистрали равна полным потерям давления на этой длине.

Желательно выбирать скорость из щелей (скорость выхлопа из щелей) наибольшей, а скорость воздуха в воздуховоде – наименьшей. В этом случае магистраль можно принять за камеру постоянного давления.

Считаем, что при выхлопе воздуха из щели теряется полностью динамическое давление

и потери давления вследствие поджатия и выхлопа воздуха струи (статическое давление) составят:

где = 1,5 – коэффициент на местные сопротивления (на поджатие 0,5 и на выхлоп 1,0).

Для постоянства статического давления по длине магистрали необходимо обеспечить равенство

Примем такие величины диаметров магистрали, чтобы скорость после каждого тройника уменьшалась на одну и ту же величину:

где n – число щелей в магистрали.

Потери давления в каждом тройнике, согласно теории профессора Д.Тома [6], можно определить по формуле

94

Поскольку имеем n щелей, то

Пример 2.3. Расчет воздуховода для равномерной раздачи воздуха

Исходные данные

1.Рассчитать равномерную раздачу воздуха из восьми щелей, сделанных в круглом воздуховоде (см. рис. 2.3).

2.Количество воздуха, которое необходимо подать

вкаждую щель – 1000 м3/ч.

3.Расстояние между щелями – 1,5 м.

4.Скорость выхлопа воздуха из каждой щели – 5 м/с.

5.Плотность воздуха – 1,2 кг/м3.

Порядок расчета

1. Динамическое давление в каждой щели определяем по формуле (2.22)

Pд 1,2 52 15 Па. 2

2. Статическое давление в каждой щели определяем по фор-

муле (2.23)

Рст= 1,5 2 = 22,5 Па. 2

3. Примем н= 5 м/с; к= 4 м/с, тогда располагаемое давление из формулы (2.21) будет:

95

5. Уменьшение скорости воздуха в каждом тройнике и потери в местных сопротивлениях по формулам (2.25), (2.26)

= (4,5–3)/8 = 0,188 м/с;

Z = 1/3 8 1,2(0,188)2 0,05655 Па. 2

6. Определим площадь и диаметр конечного участка по формулам (2.28) и (2.29):

=1,510-5 м2/с–коэффициенткинематическойвязкостивоздуха;

Re8= 5 0,752 / (1,5 10-5)= 2,507 105;8= 0,182 / (2,507 105)0,2= 0,015;

96

Rсруд (0,616+0,302)/2= 0,459 Па/м.

9.Определим общие потери давления на трение по длине

ив местных сопротивлениях всех тройников на проход по магистрали из формулы (2.21):

Rl = 0,459 7 1,5 = 4,8195 Па; Рпотери= 4,8195 + 0,05655 = 4,876 Па.

10. Сравним располагаемое давление с общими потерями по магистрали

Pрасп

5,4 4,876100 % 9,7 %<10 %, 5,4

следовательно, перерасчета делать не нужно.

Если невязка оказывается больше 10 %, то надо менять значение начальной или конечной скорости и проводить расчет заново до удовлетворения < 10 %.

11. Рассчитаем диаметры отдельных участков воздуховода: d7= d8 – (d8– d1) / 7 = 0,752 – (0,752 – 0,297) / 7 = 0,687 м; d6= d7 – (d7– d1) / 6 = 0,687 – (0,799 – 0,297) / 6 = 0,622 м; d5= d6 – (d6– d1) / 5 = 0,622 – (0,723 – 0,297) / 5 = 0,557 м; d4= d5– (d5– d1) / 4 = 0,557 – (0,647 – 0,297) / 4 = 0,492 м; d3= d4– (d4– d1) / 3 = 0,492 – (0,571 – 0,297) / 3 = 0,427 м; d2= d3– (d3– d1) / 2 = 0,362 – (0,495 – 0,297) / 2 = 0,362 м.

97

2.3. Расчет воздуховодов для равномерного всасывания воздуха

Для обеспечения равномерного всасывания воздуха необходимо, чтобы вакуум по всей длине магистрали воздуховода был постоянным.

При работе вентилятора полная потеря давления растет по длине воздуховода. Это можно изобразить линией AB. Постоянство вакуума выразится некоторой горизонтальной линией CD

(рис. 2.4).

Рис. 2.4. Изменение давления по длине воздуховода

Разница ординат между наклонной линией АВ и горизонтальной линией CD будет соответствовать динамическому дав-

лению по длине магистрали Pдин 2 . Поэтому в магистрали

2

скорость по направлению к вентилятору должна уменьшаться, а, следовательно, сечение воздуховода должно расти.

98

Для упрощения расчета потери давления на местные сопротивления в тройниках по длине магистрали примем условно равными нулю, поскольку они малы в сравнении с потерями на трение, как видно из предыдущей задачи.

Заметим, что чем более постоянна величина вакуума по длине магистрали, тем большей равномерностью всасывания обладает воздуховод.

Пример 2.4. Расчет воздуховода равномерного всасывания

Исходныеданные

1. Рассчитать воздуховод равномерного всасывания (рис. 2.5), состоящий из тройников с малыми углами ответвлений к магистрали = 25º.

2.Расходы на всех участках, сообщающихся с атмосферой, одинаковы и равны L = 1000 м3/ч.

3.Скорость на первом участке должна быть 1= 6 м/с.

4.Длина каждого участка магистрали иответвления l = 5 м.

5.Температура воздуха t = +15 ºC, барометрическое давление Рбар= 745 мм рт. ст.

Порядок расчета

Рис. 2.5. Воздуховод равномерного всасывания воздуха

99

1. Для 1-го участка.

Сечение воздуховода определяем, м, по формуле

Потери давления на трение определяем, Па, по формуле

Коэффициент гидравлического трения определим по формуле Блесса

1 0,0125 0,0011 0,017. 0,248

Расчетную плотность воздуха при заданных параметрах определим, кг/м3, по формуле

где 0= 1,2 кг/м3 – плотность воздуха при нормальных условиях; t = 20 ºC – температура воздуха при нормальных условиях; P = 760 мм рт. ст. – давление воздуха при нормальных условиях;

1,2745 273 20 1,197 кг/м3. 760 273 15

Тогдапотеридавлениянатрениепоформуле(2.36)будутравны:

Потери давления на местные сопротивления определим, Па, по формуле

100