5. Расчет воздуховодов и подбор вентилятора для приточной системы вентиляции.

Расчёт ведём также для половины здания, так как оно симметрично

Подачу вентилятора V_вент. (м³/ч) для данного помещения принимают по значению расчётного воздухообмена V с учётом подсосов воздуха в воздуховодах:

V_вент. = k_п ∙Q(273+t) / (273+tв) (5.1)

где k_п - поправочный коэффициент на подсосы воздуха в воздуховодах

(k_п = 1,15);

t - температура воздуха, проходящего через вентилятор, С;

tв - температура воздуха в рабочей зоне помещения, С.

Принимаем k_п=1,1

V_вент. = 1,154040(273-25)/(273+20) = 3932,2 м³\ч

Разбиваем вентиляционную сеть на отдельные участки с постоянным расходом воздуха.

Определяем диаметры воздуховодов по формуле:

d_i = (V`_i / 900πv_i)^1/2 (5.2)

где V`_i - расход воздуха через i-ый воздуховод (м³/ч);

v_i- скорость воздуха в i-ом воздуховоде (м/с) ([1] стр.36)

Скорость движения воздуха в магистралях - 10...15 м/с

в ответвлениях - 6...9 м/с

Принимаем скорость движения воздуха на участках :

1 участок - 15 м/с

2 участок - 12 м/с

3..6 участок - 7 м/с

Вычисляем диаметры воздуховодов

d₁ = (4040/ (900∙3,14∙15))^1/2 = 0,308 м = 308 мм

d₂= (2020 / (900∙3,14∙12))^1/2 = 0,244 м = 244 мм

d_3..6= (1010/ (900∙3,14∙7))^1/2 = 0,225 м = 225 мм

Определяем площади сечения воздуховодов

F = d²/4 (5.3)

F₁ = 3,140,308²/4 = 0,074 м²

F₂=3,140,244²/4 = 0,046 м²

F_3..6=3,140,225²/4 = 0,039 м²

Подсчитываем площади выходных отверстий для участков 1 и 3 наиболее удаленных от вентилятора. Принимаем расстояние между отверстиями 2 м, а скорость воздуха на выходе из отверстия 6 м/с.

Определяем площади наиболее удаленного отверстия по формуле:

f ₆ = V`₁ / (3600nv) (5.4)

где V`₁ - расход воздуха через рассчитываемый воздуховод, м³/ч;

n - число отверстий ;

v- скорость воздуха на выходе из отверстий, м/с.

f_i= 1010/(3600416) = 0,0011 м²

Число отверстий в воздуховоде должно удовлетворять неравенству

n<1+F/(∙ f_i)

где  = 0,65- коэффициент расхода;

F – площадь сечения воздуховода.

41 < 1+0,039/(0,650,0011) = 55

41 < 55- удовлетворяет, следовательно, количество отверстий выбрано правильно.

Площадь i-го отверстия находим по формуле:

f_i = A_if₁ (5.5)

Коэффициенты Аi находим по формуле:

(5.6)

Подсчитываем по формуле значения коэффициентов для отверстий 2 - 41:

А₂ = 1 А₁₄ = 1,035 А₂₆ =1,125 А₃₈ =1,361

А₃ = 1,001 А₁₅ = 1,04 А₂₇ = 1,138 А₃₉ =1,394

А₄ = 1,003 А₁₆ = 1,046 А₂₈ = 1,151 А₄₀ =1,43

А₅ = 1,004 А₁₇ = 1,052 А₂₉ =1,165 А₄₁ =1,471

А₆ = 1,006 А₁₈ = 1,059 А₃₀ =1,181

А₇ = 1,008 А₁₉ = 1,067 А₃₁ =1,197

А₈ = 1,011 А₂₀ =1,075 А₃₂ = 1,215

А₉ = 1,014 А₂₁ = 1,083 А₃₃ = 1,235

А₁₀ = 1,017 А₂₂ = 1,084 А₃₄ =1,256

А₁₁ = 1,021 А₂₃ =1,093 А₃₅ =1,279

А₁₂ = 1,025 А₂₄ =1,103 А₃₆ =1,304

А₁₃ = 1,03 А₂₅ =1,114 А₃₇ =1,331

Площади отверстий 2 - 41 воздуховода вычисляем по формуле (5.5):

f₂ = 10,0011 = 0,0011 м²

f₃ = 1,0010,0011 = 0,001101 м²

f₄ = 1,0030,0011 = 0,001103м²

f₅ = 1,0040,0011 = 0,001104 м²

f₆ = 1,0060,0011 = 0,001106 м²

f₇ = 1,0080,0011 = 0,001108 м²

f₈ = 1,0110,0011 = 0,001112м²

f₉ = 1,0140,0011 = 0,001115 м²

f₁₀ = 1,0170,0011 = 0,001118 м²

f₁₁ = 1,0210,0011 = 0,001123 м²

f₁₂ = 1,0250,0011 = 0,001127 м²

f₁₃ = 1,030,0011 = 0,001133 м²

f₁₄ = 1,0350,0011 = 0,001138 м²

f₁₅ = 1,040,0011 = 0,001144 м²

f₁₆ = 1,0460,0011 = 0,00115 м²

f₁₇ = 1,0520,0011= 0,001157 м²

f₁₈ = 1,059 0,0011 = 0,001164 м²

f₁₉ = 1,0670,0011 = 0,001173 м²

f₂₀ = 1,0750,0011 = 0,001182 м²

f₂₁ = 1,0830,0011 = 0,001181 м²

f₂₂ = 10840,0011 = 0,001192 м²

f₂₃ = 1,0930,0011 = 0,001202 м²

f₂₄= 1,1030,0011 = 0,001213м²

f₂₅ = 1,1140,0011 = 0,001225 м²

f₂₆ = 1,1250,0011 = 0,001237 м²

f₂₇ = 1,1380,0011 = 0,001251 м²

f₂₈ = 1,1510,0011 = 0,001261м²

f₂₉ = 1,1650,0011 = 0,001281 м²

f₃₀ = 1,1810,0011 = 0,001299 м²

f₃₁ = 1,1970,0011 = 0,001316 м²

f₃₂ = 1,2150,0011 = 0,001336 м²

f₃₃= 1,2350,0011 = 0,001358 м²

f₃₄ = 1,2560,0011 = 0,001381 м²

f₃₅ = 1,2790,0011 = 0,001406 м²

f₃₆ = 1,3040,0011 = 0,001434 м²

f₃₇= 1,3310,0011= 0,001464 м²

f₃₈ = 1,361 0,0011 = 0,001497 м²

f₃₉ = 1,3940,0011 = 0,001534 м²

f₄₀ = 1,430,0011 = 0,001573 м²

f₄₁ = 1,4710,0011 = 0,001618 м²

При помощи номограммы определяем потери давления на трение в наиболее протяженной ветви вентиляционной сети.

Участки 3..6: R₆ = 0,6 Па/м, при d₆ = 0,255 мм и v₆ =7 м/с.

Так же по номограмме находим динамическое давление потока:

P_д6 = 30 Па (при =1,189 кг/м³).

Аналогично находим значения R и P_д для участков 2 и 4:

Участок 1: R₂ = 3,5 Па/м при d₂ = 0,308 мм и v₁ = 15 м/с.

P_д1=140 Па (при =1,189 кг/м³)

Участок 2: R₂ = 2 Па/м при d₂ = 0,244 мм и v₂ = 12 м/с.

P_д2=88 Па (при =1,189 кг/м³)

Вычисляем значения потерь давления на трение:

участок 1: R₁l₁=0,683 = 149,4 Па

участок 2: R₂l₂=22 = 6,4 Па

участок 3..6: R₃l₃=1,883 = 149,4 Па

Определяем коэффициенты местных сопротивлений:

участок 2 и 4: вход в жалюзийную решетку с поворотом потока - =2; диффузор у вентилятора - =0,15; отвод 90^о круглого сечения (R/d)=3 =0,12; колено 90^о круглого сечения =1,1; ₂ = ₄=2+0,15+0,12+1,1=3,37;

участок 1 и 3: отвод 90^о круглого сечения (R/d)=2 - =0,15; внезапное расширение сечения (F₁/F₂=0,199/0,0,218=0,91) - =0,1; колено 90^о круглого сечения =1,1;

21 выходных боковых отверстий (V₀/V₁=6/9=0,66) - =211,25=26,25;

₁ = ₃ =0,15+0,1+1,1+26,25 =27,6;

Вычисляем потери давления в местных сопротивлениях:

участок 1: Z₁=₁ P_д1 Z₁=27,650=1380 Па

участок 2: Z₂=₂ P_д2 Z₂=3,37135=465,06 Па

участок 3: Z₃=₃ P_д3 Z₃=27,650=1380 Па

участок 4: Z₄=₄ P_д4 Z₄=3,37135=465,06 Па

Вычисляем потери давления на трение и в местных сопротивлениях по участкам:

участок 1: R₁l₁+ Z₁=149,4+1380=1529,4 Па

участок 2: R₂l₂+ Z₂=6,4+465,06 =471,46 Па

участок 3: R₃l₃+ Z₃=149,4+1380=1529,4 Па

участок 4: R₄l₄+ Z₄=6,4+465,06 =471,46 Па

Определяем динамическое давление на выходе из сети:

P_д.вых=811,189/2=48,15 Па

Определяем сопротивление калориферной установки (Па) по формуле:

P_к.у=m∙ А(vρ)ⁿ (5.7)

где m - число калориферов в калориферной установке.

m=1 A=1,72 n=1,72

P_к.у=21,7211,98^1,72=246,32 Па

Таблица 1.

Бланк расчета системы вентиляции:

Nуч.	V`, м^3/ч	l, м	v, м/с	d, мм	R, Па/м	Rl, Па		Рд, Па	Z, Па	Rl+Z, Па
1,3	1010	83	9	199	1,8	149,4	27,6	50	1380	1529,4
2,4	2020	2	15	218	3,5	6,4	3,37	138	465,06	471,46

Находим расчетное полное давление, которое должен развивать вентилятор по формуле:

Р_в=1,1((Rl+Z)+ P_д.вых + P_к.у ) (5.8)

где: 1,1 - запас давления на непредвиденные сопротивления;

(Rl+Z) - потери давления на трение и в местных сопротивлениях в наиболее протяженной ветви вентиляционной сети, Па;

R - удельная потеря давления на трение, Па/м;

l - длина участка воздуховода, м;

Z=P_д - потеря на трение в местных сопротивлениях участка воздуховода, Па;

 - сумма коэффициентов местных сопротивлений на участке;

P_д=V²/2- динамическое давление потока воздуха, Па;

v - скорость движения воздуха в трубопроводе (в магистральных линиях 10..15 м/с, в ответвлениях 6...9 м/с);

- плотность воздуха в трубопроводе, кг/м³;

Р_д.вых - динамическое давление на выходе из сети, Па;

Р_к.у - сопротивление калориферов, Па.

Р_в=1,1(1668,1+53+246,32)=2164,16 Па

Подбор вентилятора будем вести по номограмме для подбора центробежных вентиляторов серии Ц4-70, по расчетному давлению и подаче определяем номер вентилятора 12 безразмерный коэффициент А=10500, _в=0,72 и скорость воздуха в выхлопном отверстии вентилятора 16 м/с, а частота вращения:

n=A/N_в (5.9)

n=10500/12=875 об/мин

Необходимую мощность (кВт) на валу электродвигателя для привода вентилятора подсчитываем по формуле:

N_в= V_вент Р_в/(3,610⁶_в_п) (5.10)

где _в - КПД вентилятора;

_п - КПД передачи (при непосредственной насадке на вал электродвигателя

_п =1, для муфтового соединения _п =0,98, для клиноременной передачи

_п =0,95).

Определим мощность на валу электродвигателя по формуле (5.10):

N_в= 16499,8 2164,16 /(3,610⁶0,721)= 13,7 кВт

Установленную мощность двигателя определяем по формуле:

N_ус=k_з ∙N_в, (5.11)

где k_з - коэффициент запаса мощности (k_з=1,1 при Nв>5)

Установленная мощность электродвигателя равна:

N_ус=1,113,7=15,07 кВт

В справочнике (Приложение 2) подбираем электродвигатель, у которого мощность и частота вращения самые близкие к расчетным, этим двигателем может являться двигатель марки АИР160S2 мощностью 15 кВт,

частотой вращения 3000 об/мин и К.П.Д. равным 90 %