Все мы прекрасно видели в таблице аэродинамического расчета столбик коэффициента местного сопротивления (КМС). Постараемся найти ответы на вопросы: Что это? От каких факторов зависит коэффициент местного сопротивления? Зачем вообще его учитывать? И самый главный вопрос: как определить коэффициенты местных сопротивлений воздуховодов? Значение определяется опытным путем и расчетами. Для стандартных элементов таких как тройник, колено, задвижка, диффузор, решетки и другие уже давно определили коэффициенты местных сопротивлений. Данные со значением коэффициентов можно найти в справочной литературе, или же они указаны в каталоге производителя. Бывают случаи, когда и нужно воспользоваться калькулятором. Ниже вы можете увидеть таблицы коэффициентов из справочников и каталогов, а также рассмотрим расчет коэффициента местных сопротивлений и от чего он зависит.
Коэффициент местного сопротивления
Сначала дадим определение коэффициенту местного сопротивления. Местными сопротивлениями называются называют точечные потери напора, связанные с изменением структуры потока. В вентиляции существует множество составляющих, что играют роль местного сопротивления:
- поворот воздуховода,
- сужение или расширение потока,
- вход воздуха в воздухозаборную шахту;
- «тройник» и «крестовина»;
- приточные и вытяжные решетки и воздухораспределители;
- воздухораспределители;
- диффузор;
- заслонки и т.д.
Их КМС рассчитываются по определенным формулам, а затем они участвуют в определении местных потерь давления. В математическом понятии коэффициент местных потерь — это отношение потерь известного напора в местном сопротивлении к скоростному напору.
Коэффициент местного сопротивления зависит от формы и вида местного сопротивления, шероховатости воздуховода и как ни странно от числа Рейнольдса. Для заслонок и другой запорной арматуры к перечисленному додается еще степень открытия.
Связанность КМС с числом Рейнольдса выражается в формуле
Значения коэффициентов В для некоторых местных сопротивлений
Чем больше число Rе тем меньше от него зависит коэффициент. Полная независимость коэффициента местного сопротивления от числа Rе в вентиляционной системе происходит для резких переходов при Rе > 3000, а для плавных переходов — при Rе > 10000.
Суммарный коэффициент местных сопротивлений на участке воздуховода равен сумме всех местных коэффициентов на этом участке.
На практике же времени особо для расчета КМС нету, поэтому проектировщики пользуются таблицами со справочников и других источников. Тем более зачем тратить кучу времени на поиски формул и расчеты, если это уже сделали за вас. Многие производители шумоглушителей , клапанов и решеток с удовольствием указывают значение коэффициента местного сопротивления в каталогах. Но, конечно, уж если совсем никаких данных не нашли, тогда нужно прибегнуть к математике.
Таблица коэффициентов местного сопротивления
Мы проанализировали техническую литературу и другие источники и предоставляем вам для пользования таблицы со значениями КМС для разных элементов системы. В нашем случае это каталоги фирмы ВЕЗА, Belimo, справочник проеткировщика Н,Н, Павлова и справочник Р. В. Щекина.
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:
Строится аксонометрическая схема вентиляционной системы, система разбивается на участки, на которые наносятся длина и значение расхода. Расчетная схема представлена на рисунке 1.
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, м 2 :
где Lр – расчетный расход воздуха на участке, м 3 /ч;
Vр – рекомендуемая скорость движения воздуха на участке, м/с,.
По найденным значениям Fр] принимаются размеры воздуховодов, т.е. находится Fф.
5. Определяется фактическая скорость Vф, м/с:
где Lр – расчетный расход воздуха на участке, м 3 /ч;
Fф – фактическая площадь поперечного сечения воздуховода, м 2 .
Определяем эквивалентный диаметр по формуле:
где α и b – поперечные размеры воздуховода, м.
6. По значениям dэкв и Vф определяются значения удельных потерь давления на трение R.
Потери давления на трения на расчетном участке составят
где R – удельные потери давления на трение, Па/м;
l – длина участка воздуховода, м;
βш – коэффициент шероховатости.
7. Определяются коэффициенты местных сопротивлений и просчитываются потери давления в местных сопротивлениях на участке:
где Pд – динамическое давление:
где ρ – плотность воздуха, кг/м 3 ;
Vф – фактическая скорость воздуха на участке, м/с;
∑ζ – сумма КМС на участке,
8. Рассчитываются полные потери по участкам:
где R — удельные потери давления на трение, Па/м;
l – длина участка, м;
βш – коэффициент шероховатости;
z — потери давления в местных сопротивлениях на участке, Па.
9. Определяются потери давления в системе:
где R — удельные потери давления на трение, Па/м;
l – длина участка, м;
βш – 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
Схема приточной вентиляционной системы показана на рисунке 23. и включают в себя следующие основные элементы: 1- воздухоприемные устройства для забора наружного воздуха; 2- вентилятор с устройствами для очистки 3, охлаждения 4, осушки, увлажнения и нагрева 5 наружного воздуха; 6 система воздуховодов, по которым приточный воздух от вентилятора направляется в помещения.
1- воздухоприемные устройства, 2- вентилятор с устройствами для очистки 3, охлаждения 4, осушки, увлажнения и нагрева 5 наружного воздуха, 6- воздуховоды
Рисунок 23. Схема приточной вентиляционной установки
Аэродинамический расчет воздуховодов сводится к определению размеров поперечного сечения воздуховода и к расчету потерь давления в сети.
Исходными данными для его проведения являются:
значения расходов воздуха на каждом участке V (м 3 /час); длина участка Li (м); предельные значения скоростей движения воздуха на участках wi (м/с); а также значения коэффициентов местных сопротивлений Zi.
Расчет поперечных сеченийотдельных участков воздуховодов (fк) при выбранной скорости воздуха и определенном его расходе производится по формуле:
(м 2 ), (2.2)
где V — расход воздуха, проходящего через рассматриваемое сечение, м 3 /ч;
ω — скорость воздуха в этом же сечении, м/с.
При расчете нагнетательных воздуховодов скорость воздуха в них принимают в диапазоне от 6 до 12 м/с. Скорость воздуха на выходе из решеток у вагонов с установками охлаждения должна быть не выше 0,25 м/с. При отсутствии охлаждения скорость выхода воздуха из вентиляционной решетки должна быть зимой 0,3—0,6 м/с, летом 1,2—1,5 м/с.
При расчете гидравлических потерь в воздуховодах следует учитывать, что вентилятор в процессе своей работы выполняет две задачи:
— переводит воздух из состояния покоя в состояния движения с некоторой скоростью w;
— преодолевает сопротивление трению, возникающее в воздуховоде при движении воздуха со скоростью w.
Схема приточной вентиляционной установки и эпюры давления в воздуховодах показана на рисунке 24. Для перемещения воздуха по прямолинейному участку нагнетательного воздуховода со скоростью w2 вентилятор должен обеспечить полное давление (Нп), которое складывается из динамического (скоростного) и статического давления Нст.
, (2.3)
Динамическое давление обусловлено наличием движущейся массы воздуха со скоростью w2 и определяется из выражения:
, (2.4)
где 
— плотность воздуха кг/м 3 ;
v — скорость движения воздуха в воздуховоде м/с;
g – ускорение силы тяжести м/с 2 .
Статическое давление необходимо для преодоления сопротивления движению потока воздуха по длине воздуховода ( 
), а также на преодоление местного сопротивления (Z2).
, (2.5)
где R – потери давления на единицу длины воздуховода;
L – длина воздуховода, м.
Суммарные потери давления Нр во всасывающем и нагнетательном воздуховодах составляют:
, (2.6)
где Rв и Rн — потери на трение на 1-м погонном метре длины всасывающего и нагнетательного воздуховода соответственно, мм. вод. ст.;
lВ и lН — соответственно длина всасывающего и нагнетательного воздуховода, м;
Zв и Zн — потери давления в местных сопротивлениях, соответственно всасывающего и нагнетательного воздуховода, мм. вод. ст.
Потери давления на единицу длины круглого воздуховода определяются по формуле:
, (2.7)
где λ — коэффициент сопротивления трению воздуха о стенки;
d — диаметр воздуховода, м.
Для воздуховодов прямоугольного сечения со сторонами а и b потери давления на единицу длины составят:
, (2.8)
Величина коэффициента сопротивления трению λ зависит от режима движения воздуха, характеризующегося числом Рейнольдса, и от состояния внутренних поверхностей воздуховода. Число Рейнольдса, как известно, определяется из выражения:
, (2.9)
где n — коэффициент кинематической вязкости, в данном случае воздуха, м 2 /сек;
d – диаметр воздуховода, м.
Для гладких поверхностей воздуховодов при числе Рейнольдса до 1×10 4 применима формула:
, (2.10)
При числах Рейнольдса больше 1×10 4 применима формула Кутателадзе:
, (2.11)
1 — входной воздуховод; 2 – вентилятор; 3 – нагнетательный воздуховод
Рисунок 24. Схема приточной вентиляционной установки и эпюры давления в воздуховодах
Дата добавления: 2015-02-23 ; просмотров: 3680 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ