Аэродинамический расчет системы воздухораспределения

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:

∆P_тр = ∙ ∙ , Па

∆P_тр1 = 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	l_i, м	d_i, м		Re	∆P_тр, 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:

∆P_м1 = 2,6 ∙ = 13,72 Па

№ участка		W_в^у, м/с	∆P_м
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.