Целью аэродинамического расчета является определение потерь напора (сопротивления) системы воздухораспределения и сопоставление этих потерь со свободным давлением вентилятора, определяемым заданием. Расчет считается выполненным правильно, если обеспечивается условие
Расчетное давление (потери напора) определяются по формуле:
где - потери напора на трение отдельных участков; – потери напора на местные сопротивления отдельных участков; 1,1 - коэффициент запаса на непредвиденные сопротивления.
Для выполнения расчета предварительно составляют схему и разбивают ее на отдельные участки, в пределах которых расход воздуха, размер воздуховодов и скорость движения воздуха постоянны.
В качестве примера на рис. 6 приведена расчетная схема приточной системы воздухораспределения.
Расчетная схема составляется для наиболее протяженной ветви сети воздуховодов (в приведенном примере от выходного окна кондиционера до воздухораспределителя на участке 1). Расчет начинают с наиболее удаленного участка.
Потери напора на трение для каждого участка рассчитываются по выражению:
∆Pтр = ∙ ∙ , Па
∆Pтр1 = 0,01346 ∙ ∙ = 0,2792 Па
где - коэффициент сопротивления трению для отдельного участка; - длина отдельного участка, м; - диаметр круглого воздуховода или эквивалентный диаметр воздуховода прямоугольного сечения для отдельного участка, м; - плотность воздуха, кг/м3; - скорость движения воздуха на соответствующем участке, м/с.
Для определения коэффициента сопротивления трению можно использовать формулу Альтшуля:
ξ1 = 0,11 ∙ ( + )0,25 = 0,01346
где - определяющий размер воздуховода, м; - Число Рейнольдса для соответствующего участка воздуховода:
Re1 = = 3,91 ∙ 105.
Длины участков определяются конструктивно на основании разработанной схемы воздухораспределения.
№ участка | li, м | di, м | Re | ∆Pтр, Па | |
1 | 7,85 | 1,9972 | 0,01346 | 390682 | 0,2792 |
2 | 2 | 1,7972 | 0,01349 | 397979 | 0,1016 |
3 | 2 | 1,598 | 0,01354 | 406899 | 0,1516 |
4 | 2 | 1,598 | 0,01381 | 366209 | 0,1252 |
5 | 2 | 1,398 | 0,01389 | 372089 | 0,1942 |
6 | 2 | 1,398 | 0,01423 | 325578 | 0,1524 |
7 | 2 | 1,248 | 0,01445 | 312608 | 0,2004 |
8 | 2 | 1,118 | 0,01475 | 290798 | 0,2463 |
9 | 10 | 1,248 | 0,01562 | 208405 | 0,4814 |
10 | 2 | 0,998 | 0,01600 | 195458 | 0,1697 |
11 | 2 | 0,898 | 0,01708 | 144816 | 0,1364 |
12 | 2 | 0,6286 | 0,01859 | 103440 | 0,2210 |
13 | 7,85 | 1,9972 | 0,01346 | 390682 | 0,2792 |
14 | 2 | 1,7972 | 0,01349 | 397979 | 0,1016 |
15 | 2 | 1,598 | 0,01354 | 406899 | 0,1516 |
16 | 2 | 1,598 | 0,01381 | 366209 | 0,1252 |
17 | 2 | 1,398 | 0,01389 | 372089 | 0,1942 |
18 | 2 | 1,398 | 0,01423 | 325578 | 0,1524 |
19 | 2 | 1,248 | 0,01445 | 312608 | 0,2004 |
20 | 2 | 1,118 | 0,01475 | 290798 | 0,2463 |
21 | 10 | 1,248 | 0,01562 | 208405 | 0,4814 |
22 | 2 | 0,998 | 0,01600 | 195458 | 0,1697 |
23 | 2 | 0,898 | 0,01708 | 144816 | 0,1364 |
24 | 2 | 0,6286 | 0,01859 | 103440 | 0,2210 |
После расчета потерь напора на трение по отдельным участкам полученные результаты суммируются:
= 4,919 Па
Потери напора на местные сопротивления рассчитываются из выражения:
∆Pм1 = 2,6 ∙ = 13,72 Па
№ участка | Wву, м/с | ∆Pм | |
1 | 2,6 | 2,964 | 13,72 |
2 | 1,4 | 3,355 | 10,15 |
3 | 1,5 | 3,858 | 13,42 |
4 | 1,4 | 3,472 | 10,14 |
5 | 1,5 | 4,032 | 14,66 |
6 | 1,4 | 3,528 | 10,47 |
7 | 1,5 | 3,795 | 12,98 |
8 | 1,5 | 3,941 | 14,00 |
9 | 3,8 | 2,530 | 15,39 |
10 | 1,5 | 2,967 | 7,94 |
11 | 1,5 | 2,443 | 5,38 |
12 | 1,5 | 2,493 | 5,60 |
13 | 2,6 | 2,964 | 13,72 |
14 | 1,4 | 3,355 | 10,15 |
15 | 1,5 | 3,858 | 13,42 |
16 | 1,4 | 3,472 | 10,14 |
17 | 1,5 | 4,032 | 14,66 |
18 | 1,4 | 3,528 | 10,47 |
19 | 1,5 | 3,795 | 12,98 |
20 | 1,5 | 3,941 | 14,00 |
21 | 3,8 | 2,530 | 15,39 |
22 | 1,5 | 2,967 | 7,94 |
23 | 1,5 | 2,443 | 5,38 |
24 | 1,5 | 2,493 | 5,60 |
где - сумма коэффициентов местных сопротивлений для отдельного участка. Значения некоторых наиболее часто употребляемых коэффициентов местных сопротивлений приведены в приложении.
Применительно к рассматриваемой схеме, приведенной на рис.7, характер и численное значение коэффициентов местных сопротивлений можно представить следующим образом:
участок 4=6=16=18: воздухораспределитель - =1,4
всего - =1,4
участок 1=13: воздухораспределитель - =1,4; колено- =1,2;
всего - =2,6.
участок 21=9: два колена 90° - =1,2; воздухораспределитель - =1,4;
диффузор - =0,2; всего - =4,0.
Участки 2-3 и 5 и 7-8 и 14-15 и 17 и 10 - 12 и 19 - 20 и 22 - 24: воздухораспределитель - =1,4; конфузор - =0,1
всего - =1,5.
После расчета потерь напора на местные сопротивления по отдельным участкам полученные результаты суммируются:
= 267,699 Па
Величина полных потерь определяется по выражению:
= 1,1 ∙ , Па
= 1,1 ∙ (4,919 + 267,699) = 299,879 Па
и сопоставляется с величиной свободного давления вентилятора кондиционера:
Так как обеспечивается условие расчёт считается выполненным правильно.
Список литературы
1. Нестеренко А.В. Основы термодинамических расчетов вентиляции и кондиционирования воздуха. М.: Высшая школа, 1965.
2. Богословский В.Н., Щеглов B.IL, Разумов Н.Н. Отопление и вентиляция. М: Стройиздат, 1980.
3. Голубков Б.Н., Пятачков Б.И., Романова Т.М. Кондиционирование воздуха, отопление и вентиляция. М.: Энергоиздат, 1982.
4. Журавлев Б.А. Справочник мастера-вентиляционщика. М.: Стройиздат, 1983.
5. Промышленная теплоэнергетика и теплотехника: Справочник под ред, В.А.Григорьева и В.М.Зорина. М,; Энергоатомиздат, 1983.
Альтшуль А.Д. Гидравлические сопротивления. М.: Недра, 1982.
6.Строительные нормы и правила. Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха. СНиП. М.: Стройиздат, 1994.
7. Расчет системы кондиционирования воздуха в производственном помещении: Методические указания по выполнению курсовых проектов/Составитель А.Ф. Мурзич; СПб ГТУРП, СПб,2001.47с.ил.7.