Файл: 2.doc

На входе в воздуховод скорость потока увеличивается, а значит увеличивается и кинетическая энергия потока. Следовательно, по зако­ну сохранения энергии потенциальная энергия потока должна умень­шиться. С учетом потерь давления Ар_пот в любом сечении со стороны всасывания

Рст ⁼ 0 —- рд — Лрпот- (XI.24)

Во всасывающем воздуховоде так же, как и со стороны нагнетания, полное давление равно разности давления в начале воздуховода и по­терь давления до рассматриваемого сечения:

р_п = 0 — Apnot. (XI .25)

Из формул (XI.24) и (XI.25) следует, что в каждом сечении воз­духовода со стороны всасывания величины р_ст и р_п меньше нуля. По абсолютному значению статическое давление больше полного давле­ния, однако формула (XI.2) справедлива и для этого случая.

Линия статического давления идет ниже линии полного давления. Резкое понижение линии статического давления после сечения VI—VI объясняется сужением потока на входе в воздуховод вследствие обра­зования вихревой зоны. Между сечениями V—V и IV—IV на схеме по­казан конфузор с поворотом. Снижение линии статического давления между этими сечениями происходит вследствие увеличения как скоро­сти потока в конфузоре, так и потерь давления. Эпюры статического давления на рис. XI.3 заштрихованы.

В точке Б наблюдается наименьшее в системе воздуховодов значе­ние полного давления. Численно оно равно потерям давления со сто­роны всасывания:

Лрвс = (ЯРшЧ-г)_ас. (^Х1-²⁶)

Рис. XI.4. Схемы измерения давлений в воздуховодах

а —полного и статического в нагнетательном воздуховоде; б — то же, во всасывающем воздухово­де; в — динамического в нагнетательном воздуховоде; г — динамического во всасывающем воздухо­воде

Вентилятор создает перепад давления, равный разности макси­мального и минимального значения полного давления (рал — Рпб ), увеличивая энергию 1 м³ воздуха, проходящего через него, на величину

Рвент-

Давление, создаваемое вентилятором, затрачивается на преодоле­ние сопротивления движению воздуха по воздуховодам:

Рвеит ⁼⁼ ^Рвс "4" ^Рнагн» (XI.27)

Профессор П. Н. Каменев предложил строить эпюры давлений на всасывающем воздуховоде от абсолютного нуля давлений (абсолютного вакуума). При этом построение линий />_Ст.абс и р_п.абс полностью соот­ветствует случаю нагнетания.

Давления в воздуховодах измеряют микроманометром. Для изме­рения статического давления шланг от микроманометра присоединяют к штуцеру, прикрепленному к стенке воздуховода, а для измерения пол­ного давления — к пневмометрической трубке Пито, отверстие которой направлено навстречу потоку (рис. XI.4,а, б).

Разность полного и статического давлений равна значению динами­ческого давления. Эту разность можно замерить непосредственно ми­кроманометром, как это показано на рис. XI.4, в, г. По значению р_л определяют скорость, м/с:

v = V2pJp, (XI. 28)

по которой вычисляют расход воздуха в воздуховоде, м³/ч:

L = ЗбООу/. (XI. 29)

Распределение давлений в системах вентиляции с естественным по­буждением движения воздуха. Особенностями таких систем являются вертикальное расположение их каналов в здании, малые значения рас

­

полагаемых давлений и, следовательно, небольшие скорости. Работа систем с естественным побуждением движения воздуха зависит от кон­структивных особенностей системы и здания, разности плотности на- ружного и внутреннего воздуха, скорости и направления ветра. Однако при выборе конструктивных размеров отдельных элементов системы вентиляции (сечений каналов и шахт, площадей жалюзийных решеток) достаточно провести расчет для случая, когда здание не оказывает влияния на работу вентиляции.

Рассмотрим простейший случай, когда вертикальный канал высо­той //_к, заполненный теплым воздухом с температурой t_B, закрыт свер­ху и снизу заглушками. Канал окружен наружным воздухом с темпе­ратурой t_a.

Предположим, что давление внутри и снаружи канала на уровне его верха равно р_а (для обеспечения этого условия достаточно оставить в верхней заглушке небольшое отверстие). Тогда в соответствии с зако­ном Паскаля абсолютное давление на любом уровне (на расстоянии h от верха канала) равно: снаружи р_ст н=Ра-|-%>н£» а внутри р_Стк=Ра+ +hp_Bg. Распределение абсолютных давлений внутри канала (линия /) и снаружи него (линия 2) показано на рис. XI.5, а.

В системе «канал — окружающий воздух» можно пользоваться ус­ловными значениями избыточных давлений, т. е. условно принять аэро­статическое давление внутри канала на любом уровне за нуль. Эпюра этих давлений снаружи канала имеет форму треугольника (рис. XI.5,6J. Основанием треугольника

Др_к = Н_к Apg (XI.30)

является располагаемое давление, Па, определяющее движение воздуха по каналу.

При движении воздуха по каналу (рис. XI.5, в) потери давления складываются из потерь на входе, на трение и на выходе. На рис. XI.5, в показано распределение полного и статического давлений (в избыточных относительно условного нуля давлениях). Динамическое давление р_д равно разности р_п и р_Ст- Статическое давление (эпюра его на рисунке заштрихована) по всей длине канала меньше избыточного аэростати­ческого давления снаружи канала р_н. В некоторых случаях в канале могут наблюдаться зоны с р_Ст>Рн- Например, в канале перед сужением (рис. XI.5, г) при определенных условиях статическое давление может превышать давление р_П. Через неплотности в этой зоне канала будет происходить утечка загрязненного воздуха.

Если вертикальный вентиляционный канал объединяет два (рис. XI, 5,<5) или более (рис. XI.5, е) ответвлений, то рекомендуется присоединять их не на уровне входа воздуха в ответвление, а несколько выше (на один, два этажа и более). Эта рекомендация дана с учетом накопленного опыта эксплуатации. При присоединении ответвления на уровне точки А вместо уровня точки Б увеличивается располагаемое давление Др₀тв (см. рис. XI.5, д)\ следовательно, увеличивается также сопротивление канала и устойчивость работы системы.

На рис. XI.5, д, е эпюры статического давления заштрихованы. Пол­ное давление убывает по высоте до значения потерь на выходе, а дина­мическое давление при постоянном сечении канала увеличивается по вы­соте, так как после присоединения ответвления расход в канале увели­чивается.

В последнее время внедряются системы вентиляции с вертикальны­ми каналами и механическим побуждением движения воздуха. В этих системах воздух движется под действием вентилятора и гравитацион­ных сил. Построение распределения давлений в таких системах анало­гично рассмотренному выше. Особенность заключается в том, что ста­тическое давление перед вентилятором определяется разрежением, создаваемым вентилятором (см. схему на рис. XI.5,ж). В этом случае располагаемое давление для движения воздуха в системе

(XI.31)

СИСТЕМ ВЕНТИЛЯЦИИ

Аэродинамический расчет систем вентиляции выполняют после рас­чета воздухообмена, а также решения трассировки воздуховодов и ка­налов. Для проведения аэродинамического расчета вычерчивают аксо­нометрическую схему системы вентиляции, на которой выделяют фасон­ные части воздуховодов. По аксонометрической схеме и планам строительной части проекта определяют протяженность отдельных вет­вей системы.

Различают прямую и обратную задачи аэродинамического расчета вентиляционных систем. Цель аэродинамического расчета зависит от типа задачи: для прямой — это определение размеров сечений всех уча­стков системы при заданном расходе воздуха через них; для обратной — это определение расходов воздуха при заданных размерах сечений всех участков.

При аэродинамическом расчете вентиляционных систем схему раз­бивают на отдельные расчетные участки. Расчетный участок характери­зуется постоянным расходом воздуха. Границами между отдельными участками схемы служат тройники. Потери давления на участке зависят от скорости движения воздуха и складываются из потерь на трение и по­терь в местных сопротивлениях.

Так же, как при гидравлическом расчете системы отопления, в си­стеме вентиляции намечается основное расчетное направление — маги­страль, представляющая собой цепочку последовательно расположен­ных участков от начала системы до наиболее удаленного ответвления. При наличии двух или более таких цепочек, одинаковых по протяжен­ности, за магистральное направление принимается наиболее нагружен­ная (имеющая больший расход).

Потери давления в системе равны потерям давления по магистра­ли, слагающимся из потерь давления на всех последовательно располо­женных участках, составляющих магистраль, и потерь давления в вен­тиляционном оборудовании (калориферы, фильтры и пр.).

Существует много различных способов расчета вентиляционных систем. Некоторые из них получили широкое распространение в проект­ной практике.

Мы рассмотрим лишь классические инженерные способы решения прямой и обратной задач аэродинамического расчета.

Аэродинамический расчет систем вентиляции с механическим по­буждением движения воздуха несколько упрощен по сравнению ^гид­равлическим расчетом систем отопления, так как в данном случае раз­меры поперечного сечения отдельных участков принимаются по допу­стимым (рекомендуемым) скоростям движения воздуха. Аэродинамиче­ский расчет вентиляционной системы, состоящий из двух этапов: расчета участков основного направления — магистрали и увязки всех остальных участков системЬг, проводится в такой последовательности.

1. Определение нагрузки отдельных расчетных участков. Систему разбивают на отдельные участки и определяют расход воздуха на каждом из них. Расходы определяют суммированием расходов на отдельных ответвлениях, начиная с периферийных участ­ков. Значения расхода и длины каждого участка наносят на аксономет­рическую схему.

2. Выбор основного (магистрального) направле­ния. Выявляют наиболее протяженную цепочку последовательно рас­положенных расчетных участков. Фиксируют оборудование и устрой­ства, в которых происходят потери давления: жалюзийные решетки, ка­лориферы, фильтры и пр.

3. Нумерация участков магистрали. Участки основного направления нумеруют, начиная с участка с меньшим расходом. Рас­ход и длину каждого участка основного направления заносят в таблицу аэродинамического расчета.

4. Определение размеров сечения расчетных уча­стков магистрали. Площадь поперечного сечения расчетного участка, м², определяют по формуле

= , (XI.32)

у_т

где L_p — расчетный расход воздуха на участке, м³/с; v_T — рекомендуемая ско­рость движения воздуха на участке, м/с (принимается по табл. XI.3).

Рекомендуемые, скорости определены из экономических соображений. Оптимальная скорость соответствует минимуму приведенных затрат — сумме капитальных затрат (стоимость воздуховодов, вентилятора, двигателя и пр.) и эксплуатационных расходов (электроэнергия) за период окупаемости. Кроме экономических соображений при опреде­лении рекомендуемых скоростей учтены технические требования. Например, из условий снижения шума скорость в воздуховодах в промышленных зданиях не рекомендуется более 10 м/с, в общественных зданиях 8 м/с. В системах с естественным побуждением движения воздуха рекомендуемые скорости ниже, так как в этих системах располага­емое давление ограничено. Воздуховоды сильно загромождают помещение, поэтому в отдельных частях системы принимают максимально допустимые скорости движения воздуха. Рекомендуется меньшую скорость принимать на концевых участках системы, постепенно увеличивая ее для других участков магистрали. На участке с большим рас­ходом принимается большая скорость.