Р о з д і л о д и н а д ц я т и й

Аеродинамічний розрахунок систем вентиляції

Аеродинамічний розрахунок системи вентиляції (СВ) виконують після розроблення планів, на основі яких викреслюють переважно масштабну аксонометричну схему. По аксонометричній схемі і планах визначають довжини окремих ділянок, відгалужень і розрахункової магістралі СВ.

Розрізняють дві задачі аеродинамічного розрахунку СВ:

• пряму, в результаті розв’язування якої визначають розміри поперечного перерізу всіх ділянок трубопровідної системи за відомої витрати повітряних потоків (повітря) в них, втрати тиску на окремих ділянках і розрахункової магістралі загалом; забезпечують ув’язання втрат тиску у відгалуженнях від магістралі; визначають втрати тиску в системі із врахуванням втрат тиску в устаткованні.

• обернену, в результаті розв’язування якої, за відомої конфігурації системи і розмірів окремих ділянок, визначають витрати повітря як в окремих ділянках, так і в системі загалом.

Необхідно зазначити, що пряма задача розв’язується на стадії проєктування СВ, а обернена – при пусконалагоджувальних роботах і реконструкції СВ.

11.1. Інженерні методи визначення втрат тиску в трубопроводах св

При русі повітряного потоку в трубопроводі, у пристінній його області (зоні), виникає опір тертя. Рівнодійна сил опору скерована в протилежну до напрямку руху потоку сторону і паралельна до нього.

Втрати тиску на подолання опору тертя називають втратами тиску на тертя (лінійними втратами тиску) і позначають .

Тертя не є єдино можливою причиною, яка спричиняє втрати тиску. Різкі зміни перерізу потоку і зміна напрямку його руху також спричиняють втрати тиску. Ці втрати називають місцевими втратами тиску (втратами тиску в місцевих опорах) і позначають .

Отже втрати тиску на ділянці трубопровідної мережі, при русі повітряного потоку в ній, складаються з втрат тиску на тертя і втрат тиску в місцевих опорах

. (11.1)

Різницю тисків, що зумовлена опорами тертя, визначають за залежністю Дарсі-Вейсбаха

, (11.2)

де - коефіцієнт тертя; - довжина трубопроводу (ділянки трубопроводу),м ; - густина потоку, кг/м³; - середня за витратою швидкість потоку, м/с; – еквівалентний за швидкістю діаметр (серединник) трубопроводу, м.

На сьогодні використовують повітропроводи прямокутного, круглого і еліптичного (спірально-навивні) перерізів.

Вибір між повітропроводами прямокутного і круглого перерізів є компромісним розв’язанням, при якому враховують різні чинники, а саме: втрати корисного об’єму приміщень і будинку загалом; інвестиційні витрати; жорсткість і міцність повітропроводів.

Прямокутні повітропроводи традиційно застосовують для малошвидкісних СВ громадсько-житлових будинків, а круглі (еліптичні) для високошвидкісних СВ будинків різного призначення. Круглі повітропроводи мають більшу жорсткість, порівняно з прямокутними, а тому можуть виготовлятись із більш тонкого матеріялу. Крім цього, підвищена жорсткість знижує вібрацію стінок при русі повітря.

Всі повітропроводи розраховують спочатку як круглі. Для переходу від прямокутних (еліптичних) до круглих використовують еквівалентні діаметри. Останні визначаються за умов: рівності витрат повітря і втрат тиску при різних швидкостях його руху; рівності швидкостей і втрат тиску при різних витратах повітря. У вітчизняній практиці найчастіше використовують другий спосіб, а в зарубіжній – перший.

• Еквівалентний діаметр (серединник), при рівності швидкостей і втрат тиску, визначають за формулою

, (11.3)

де а і b – розміри сторін прямокутного повітропроводу .

• Еквівалентний діаметр, за рівності витрат повітряного потоку і втрат тиску, визначають за формулою

. (11.4)

Різницю тисків на довжині 1 м трубопроводу називають одиничним падінням тиску R (питомим опором трубопроводу). Величину R визначають із залежності , тобто

. (11.5).

Для гладких трубопроводів залежить тільки від числа Re, а для шорстких – від числа Re і відносної шорсткості (де – виміряна в мм абсолютна шорсткість стінок трубопроводу).

Зручними для визначення , при турбулентному режимі руху, є формули:

• Альтшуля для шорстких трубопроводів

; (11.6)

• в гладких трубопроводах при Re> 210³

. (11.7)

Число Re визначають за формулою

, (11.8)

де - коефіцієнт кінематичної в’язкості повітря (табл.11.1).

Таблиця 11.1