12. Аэродинамический расчёт магистрали воздуховодов.

Рисунок 1 Аксонометрическая схема вентиляционной сети.

Аэродинамический расчёт проводится с целью определения поперечного сечения воздуховода, их сопротивления движения воздуха и увязки напоров параллельных соединений.

1. Аксонометрическая схема вентиляционной сети (см. рис 1)

Схема разбивается на отдельные участки. Расчётный участок характеризуется постоянным по длине расходом воздуха. Выбираем основную магистраль, представляющую собой наиболее протяжённую цепочку, последовательно расположенных участков.

2. Ориентируясь на таблицу (Староверов стр.246 табл.12.1) нормируемых размеров поперечного сечения воздуховодов, определяем размеры сечения расчётных участков основной магистрали. Ориентировочная площадь сечения определяется по формуле:

,

где L  - расчётный расход воздуха на участке, м³/час

L=L_расч/n

n- количество воздухораспределителей;

L=120000/14=8571,4 м³/час

–оптимальная скорость движения воздуха на участке, её принимаем на опуски 5-6 м/с; основную ветку 7-9 м/с; перед вентиляционоой камерой 11-12 м/с

3. Фактическую скорость v_фак , м/с, определяют с учётом площади сечения принятого стандартного воздуховода:

F_ст- площадь поперечного сечения воздуховода, м²

По таблице 12.17 (Староверов) определяем соответствующее скоростное (динамическое) давление P_V.

4. Рассчитываем эквивалентные по скорости диаметры d_Экв (d_ЭV).

5. По значениям d_ЭV и скорости v_фак для круглых воздуховодов (табл. 12.17 Староверов) определяем значение удельных потерь давления на трение R.

6. Выбираем коэффициенты местных сопротивлений и подсчитываем их сумму по участкам (Павлов табл. 22.16-22.35).

Коэффициент местного сопротивления отвода с центральным углом 90⁰

составляет 0,35, выхода- 1,4 (Павлов стр 215).

7. Рассчитываем полные потери давления (напора) в сети воздуховодов.

Где l- длина воздуховода в, м

z-потери давления на местные сопротивления.

8. Производим привязку увязку ответвлений.

Сопротивления на всех параллельных участках должны быть равны. Невязка составляет не более 10%.

Участок 1 – 2:

м²

по таблице 12.1 Староверова:

F = 0,396 м², d =710 мм

м/с

Определяем соответствующее скоростное (динамическое) давление

P_V= 2,2 кгс/м²=21,56 Па (2,2*9,8);

Определяем значения удельных потерь давления на трение

R=0,048 кгс/м²=0,47 Па (0,048*9,8);

Местные сопротивления

А) на выход: ξ = 1,4

Б) на отвод: ξ = 0,35

В) на тройник:

Ξ_проход = 0

Ξ_отвод=1

–динамическое давление

h=Rl+z

h_1-2=0,47·6,5+37,73=40,78

Участок 2 – 3:

м²

F = 0, 501 м², d =800 мм

м/с

Определяем соответствующее скоростное (динамическое) давление

P_V= 5,52 кгс/м²=54,096Па;

Определяем значения удельных потерь давления на трение

R=0,096 кгс/м²=0,94 Па;

Местные сопротивления

∑ζ= ζ_{прохода}+ζ_угла

А) на угол ξ = 0,35

Б) на тройник:

Ξ_проход = 0,1

Ξ_отвод=1,9

–динамическое давление

h=Rl+z

h_2-3=0,76·9,9+16,4=23,92

Участок 2 – 2’:

м²

по таблице 12.1 Староверова:

F = 0,396 м², d =710 мм

м/с

Определяем соответствующее скоростное (динамическое) давление

P_V= 2,2 кгс/м²=21,56 Па (2,2*9,8);

Определяем значения удельных потерь давления на трение

R=0,048 кгс/м²=0,47 Па (0,18*9,8);

Местные сопротивления

А) на выход: ξ = 1,4

Б) на отвод: ξ = 1

Σ=1,4+1=2,4

z= 2,4·21,56=51,74

h_2-2’=0,47·1+51,74=52,21

Участок 3 – 4:

м²

F = 0,785 м², d =1000 мм

м/с

Определяем соответствующее скоростное (динамическое) давление

P_V= 5,64 кгс/м²=55,27 Па;

Определяем значения удельных потерь давления на трение

R=0,074 кгс/м²=0,73 Па;

Местные сопротивления

∑∑ζ= ζ_{прохода}+ζ_угла

А) на угол ξ = 0,35

Б) на тройник:

Ξ_проход = 0,1

Ξ_отвод=2,7

–динамическое давление

h=Rl+z

h_3-4=0,73 ·10+55,27=62,57

Участок 3 – 3’:

м²

по таблице 12.1 Староверова:

F = 0,396 м², d =710 мм

м/с

Определяем соответствующее скоростное (динамическое) давление

P_V= 2,2 кгс/м²=21,56 Па (2,2*9,8);

Определяем значения удельных потерь давления на трение

R=0,048 кгс/м²=0,47 Па (0,048*9,8);

Местные сопротивления

А) на выход: ξ = 1,4

Б) на отвод: ξ = 1,9

Σ=1,4+1,9=3,3

z= 3,3·21,56=71,15

h_3-3’=0,47·1+71,15=71,62

Участок 4 – 5:

м²

F = 0,985 м², d =1120 мм

м/с

Определяем соответствующее скоростное (динамическое) давление

P_V= 5,76 кгс/м²=56,45 Па

Определяем значения удельных потерь давления на трение

R=0,066 кгс/м²=0,65 Па;

Местные сопротивления

∑ζ= ζ_{прохода}

на тройник:

Ξ_проход = 0,1

Ξ_отвод=1,9

–динамическое давление

h=Rl+z

h_4-5=0,65·7,9+5,64=10,77

Участок 4 – 4’:

м²

по таблице 12.1 Староверова:

F = 0,396 м², d =710 мм

м/с

Определяем соответствующее скоростное (динамическое) давление

P_V= 2,2 кгс/м²=21,56 Па (2,2*9,8);

Определяем значения удельных потерь давления на трение

R=0,048 кгс/м²=0,47 Па (0,048*9,8);

Местные сопротивления

А) на выход: ξ = 1,4

Б) на отвод: ξ = 2,7

Σ=1,4+2,7=4,1

z= 4,1·21,56=88,396

h_4-4’=0,47·1+88,396=88,86

Участок 5 – 6:

м²

F = 1,23 м², d =1250 мм

м/с

Определяем соответствующее скоростное (динамическое) давление

P_V= 5,76 кгс/м²=56,45 Па

Определяем значения удельных потерь давления на трение

R=0,057 кгс/м²=0,56 Па;

Местные сопротивления

∑ζ= ζ_{прохода}+ζ_угла

А) на угол ξ = 0,35

Б) на тройник:

Ξ_проход = 0,1

Ξ_отвод=1,9

–динамическое давление

h=Rl+z

h_5-6=0,56·7,9+25,4=29,8

Участок 5 – 5’:

м²

по таблице 12.1 Староверова:

F = 0,396 м², d =710 мм

м/с

Определяем соответствующее скоростное (динамическое) давление

P_V= 2,2 кгс/м²=21,56 Па (2,2*9,8);

Определяем значения удельных потерь давления на трение

R=0,048 кгс/м²=0,47 Па (0,048*9,8);

Местные сопротивления

А) на выход: ξ = 1,4

Б) на отвод: ξ = 1,9

Σ=1,4+1,9=3,3

z= 3,3·21,56=71,15

h_5-5’=0,47·1+71,15=71,62

Участок 6 – 7:

м²

F = 1,54 м², d =1400 мм

м/с

Определяем соответствующее скоростное (динамическое) давление

P_V= 5,29 кгс/м²=51,84 Па;

Определяем значения удельных потерь давления на трение

R=0,046 кгс/м²=0,45 Па;

Местные сопротивления

∑ζ= ζ_{прохода}

на тройник:

Ξ_проход = 0,1

Ξ_отвод=4,6

–динамическое давление

h=Rl+z

h_6-7=0,45·5+5,18=7,43

Участок 6 – 6’:

м²

по таблице 12.1 Староверова:

F = 0,396 м², d =710 мм

м/с

Определяем соответствующее скоростное (динамическое) давление

P_V= 2,2 кгс/м²=21,56 Па (2,2*9,8);

Определяем значения удельных потерь давления на трение

R=0,048 кгс/м²=0,47 Па (0,048*9,8);

Местные сопротивления

А) на выход: ξ = 1,4

Б) на отвод: ξ = 1,9

Σ=1,4+1,9=3,3

z= 3,3·21,56=71,15

h_6-6’=0,47·1+71,15=71,62

Участок 7-8:

м²

F = 2,54 м², d =1800 мм

м/с

Определяем соответствующее скоростное (динамическое) давление

P_V= 5,4 кгс/м²=52,92 Па;

Определяем значения удельных потерь давления на трение

R=0,038 кгс/м²=0,37 Па;

Местные сопротивления

∑ζ= ζ_{прохода}

на тройник:

Ξ_проход = 0,1

Ξ_отвод=6,5

–динамическое давление

h=Rl+z

h_7-8=0,37·18,75+5,29=12,2

Участок 8-9:

м²

F = 3,11 м², d =2000 мм

м/с

Определяем соответствующее скоростное (динамическое) давление

P_V= 7 кгс/м²=68,6 Па;

Определяем значения удельных потерь давления на трение

R=0,041 кгс/м²=0,4 Па;

Местные сопротивления

∑ζ= ζ_{прохода}+ζ_угла

на угол, ξ = 0,35

на угол ξ = 0,35

на тройник:

Ξ_проход = 0,1

Ξ_отвод=4,2

–динамическое давление

h=Rl+z

h_9-10=0,4·6,5+54,88=57,48

Производим расчет увязки ответвлений. Сопротивления на параллельных участках должны быть равны (невязка не более 10%).

1. Невязка участка 1-7 и 7-11

2. Невязка участка 1-8 и 8-12

3. Невязка участка 1-7 и 7-11

Сведём полученные данные в таблицу:

№ участка	Расход воздуха L, м^3/ч	Длина участка l, м	Площадь сечения F, м^2	Диаметр d, мм	Скорость воздуха V, м/с	Потери на 1 м длины участка R, Па/м	Потери давления на всем участке	Динамическое давление Рд, Па/м^2	Сумма коэффициентов местных сопротивления ∑ζ	Потери на местное сопротивление z = (∑ζ Рд)	Общие потери давления на участке Rl + z, кг/с	Суммарные потери давления на участках от начала сети Σ=(R*l+z)
1-2	5521,5	9	0,246	560	6,2	0,67	6,03	23,03	1,85	42,61	48,64	48,64
2-2’	5521,5	1	0,246	560	6,2	0,67	0,67	23,03	2,5	57,58	58,25	106,89
2-3	7975,5	4	0,312	630	7,1	0,74	2,96	30,18	0	0	2,96	109,85
3-3’	5521,5	1	0,246	560	6,2	0,67	0,67	23,03	2,5	57,58	58,25	168,1
3-4	10429,5	4	0,396	710	7,3	0,67	2,68	31,95	0	0	2,68	170,78
4-4’	5521,5	1	0,246	560	6,2	0,67	0,67	23,03	2,5	57,58	58,25	229,03
4-5	12883,5	4	0,501	800	7,3	0,58	2,32	31,95	0	0	2,32	231,35
5-5’	5521,5	1	0,246	560	6,2	0,67	0,67	23,03	2,5	57,58	58,25	289,6
5-6	17178	7	0,635	900	7,51	0,52	3,64	33,71	0,1	3,371	7,011	296,611
6-6’	5521,5	1	0,246	560	6,2	0,67	0,67	23,03	4,5	103,64	104,31	400,921
6-7	33741,3	27	1,23	1250	7,62	0,35	9,45	34,59	0,35	12,11	21,56	422,481
7-8	36196,5	4	1,23	1250	8,17	0,41	1,64	40,28	0,1	4,03	5,67	428,151
8-9	47853	19	1,54	1400	8,63	0,39	7,41	44,30	0,1	4,43	11,84	439,991
9-10	56442	14	1,54	1400	10,18	0,55	7,7	62,33	0,45	28,05	35,75	475,741

В заключении расчета выбираем вентилятор типа Ц4-76 с мощностью 30 кВт. Число оборотов в минуту-510.