Методы расчета потерь давления в воздуховодах

Различными авторами было предложе­но не менее шести методов расчета по­терь давления. В 1893 г. проф. Г. Ритшель разработал метод определения потерь давления на единицу длины воздуховода, в 1911г.проф. Блесс — метод эквивалентных отверстий, в 1931 г. инж. Г. Жеравов — метод дина­мических давлений, в 1933 г. проф. А. Панченко — метод полных давле­ний, в 1948 г. проф. С. Бутаков — метод характеристик.

Каждый из предложенных методов отличается формой и способом выра­жения расчета потерь давления.

В настоящее время наибольшее при­менение имеют два метода: метод по­терь давления на единицу длины возду­ховода и метод полных и динамических давлений.

Расчетная формула потерь давления Н _пт (Па) на участке воздуховода по ме­тоду потерь давления на единицу дли­ны имеет следующий вид:

,

где R — потери давления на 1 м длины воздухо­вода, Па/м; l — расчетная длина участка, м; ∑ζ – сумма ко­эффициентов местных сопротивлений на участ­ке; V — скорость воздуха на участке, м/с.

Расчетная длина участка включает, кроме длины прямых воздуховодов, длину отводов и конфузоров.

Расчетная формула для определения потерь давления на участке воздуховода по методу полных и динамических давлений имеет следующий вид:

,

где λ/D — находят из номограммы.

11.4 Расчет диаметров воздуховодов и вы­бор скоростей воздуха.

Диаметры возду­ховодов D (мм) рассчитывают с учетом уравнения неразрывности по формуле:

,

где Q — расход воздуха на участке, м³/ч; V — ско­рость воздуха на участке, м/с; значение скорости принимают из условий экономической рацио­нальности и эксплуатационной надежности.

Экономически рациональную ско­рость выбирают из следующих сообра­жений: чем ниже скорость воздуха, тем меньше потери давления, а следова­тельно, и расход энергии на установку. Но со снижением скоростей увеличива­ются диаметры, расход металла на их изготовление и монтаж, что удорожает первоначальную стоимость установки. Рациональной скоростью, с экономи­ческой точки зрения, например, в об­щеобменных системах вентиляции на незапыленном воздухе является ско­рость в пределах 5...7 м/с.

В промышленных аспирационных установках при запыленном воздухе та­кие низкие значения скорости недоста­точны, так как частицы мелкой пыли налипают на стенки воздуховодов, по­вышают сопротивление сети и наруша­ют ее работу.

Поэтому при расчете диаметров ас­пирационных воздуховодов производ­ственных установок принимают эксп­луатационно надежную скорость возду­ха, не позволяющую частицам пыли от­лагаться в воздуховодах. В соответствии с Указаниями ОАО «ЦНИИпромзернопроект» рекомендуется принимать эту скорость на горизонтальных участках не менее 16... 18 м/с на запыленном воздухе до циклонов и фильтров и 10...12 м/с на малозапыленном воздухе после филь­тров и циклонов. При этом большие значения скоростей принимают в го­ризонтальных и длинных воздуховодах на элеваторах и в зерноочистительном отделении мукомольных заводов и крупозаводов, меньшие — в верти­кальных и коротких воздуховодах в размольном, шелушильном и выбойном отделениях.

В соответствии с Указаниями ОАО «ЦНИИпромзернопроект» при верти­кальном и наклонном (более 60 °) рас­положении воздуховодов рекомендует­ся принимать скорости воздуха в зер­ноочистительном отделении мельниц не менее 12 м/с, в размольном и выбойном отделениях мельниц, а также в ше­лушильном отделении крупозавода не менее 10 м/с. При отсутствии горизон­тальных участков допускается скорость не менее 8 м/с.

В комбикормовых заводах в зависи­мости от технологической линии, для которой рассчитывается аспирационная установка, скорости воздуха на го­ризонтальных участках принимают не менее 16...18 м/с, кроме линии подго­товки минерального сырья, где ско­рость принимают не менее 21 м/с.

Диаметры воздуховодов в боковых участках рассчитывают из условия вы­равнивания потерь давления в тройни­ках. Поэтому скорости воздуха в боко­вых участках сети могут быть значи­тельно больше, чем в главной магист­рали.

Максимальную скорость в боковом участке определяют по наименьшему допустимому диаметру, равному 80 мм.

Для наладки и регулирования сети во всех точках отсоса предусматривают регулировочные шайбы (диафрагмы) или поворотные заслонки (дроссели).

11.5 Способы выравнивания потерь давле­ния в тройниках. Потери давления в тройниках выравнивают двумя спосо­бами: повышают потери давления в бо­ковом участке, уменьшая диаметр воз­духовода и увеличивая скорость возду­ха, или применяют дополнительное со­противление в виде диафрагмы или поворотной заслонки (дросселя).

Первый способ более экономичен: снижается расход металла, так как меньше диаметр воздуховода и в расхо­ды не включается стоимость диафраг­мы. Преимущество второго способа со­стоит в том, что диафрагма позволяет регулировать расход воздуха при налад­ке аспирационной установки.

11.6 Определение общего сопротивления сети и подбор вентилятора. Общее сопротивление сети Н _сети (Па) равно сумме всех потерь давления на участках главной магистрали:

Н _сети = ∑ Н _ПТ.Г.М. = Н _М1+∑ Н _ПТ.В+ Н _П+ Н _ВЫХ+ Н _вак,

где Н _М1 – потери давления в аспирируемой машине первого участка главной магистрали, Па; ∑ Н _ПТ.В – суммарные потери давления в воздуховодах на участках главной магистрали, Па; Н _П – потери давления в пылеуловителе, Па; Н _ВЫХ – потери давления на выхлоп, Па; Н _вак – вакуум в рабочем помещении, Па.

Давление (Па), по которому подбирают вентилятор:

р _В = 1,1 Н _сети = 1,1 ∑ Н _ПТ.Г.М.

Расход воздуха (м³/ч), необходимый для подбора вентилятора:

Q _В = ∑ Q _М + Q _ПОДС,

где ∑ Q _М – полезный расход воздуха в сети, равный сумме расходов аспирируемых машин; Q _ПОДС – подсос воздуха в сети.

Вентилятор подбирают по давлению р _В (Па) и расходу Q _В (м³/ч), используя характеристику вентилятора. На пересечении линий р _В и Q _В находят точку, которая определяет КПД и частоту вращения рабочего колеса вентилятора. Просматривая характеристики нескольких номеров и типов вентиляторов, окончательно принимают такой вентилятор, который дает наибольший КПД.

После этого определяют мощность на валу вентилятора и мощность электродвигателя, необходимого для привода вентилятора.

Мощность на валу вентилятора (кВт):

,

где Q _в — объемный расход воздуха (производи­тельность), м³/с; р_в — действительное давление вентилятора, Па; η _в — КПД вентилятора; прини­мают его по аэродинамической характеристике.

Мощность электродвигателя (кВт) для привода вентилятора:

,

где η ₁ – КПД подшипников вентилятора; η ₁=0,98; η ₂ – КПД передачи; для клиноременной передачи η ₂ =0,95; при соединении валов вентилятора и электродвигателя через муфту η ₂ =0,98; к _з – коэффициент запаса: принимают его при мощности N_в до 5 кВт равным к _з=1,15, при мощности N_в более 5 кВт к _з=1,1.

Для осевых вентиляторов принимают к _з=1,1 независимо от мощности.

Рисунок 51 – Плоскостная схема аспирационной сети