Скорость воздуха в воздушном канале: расчеты и измерения
Любая вентиляционная сеть состоит из каналов, оборудования и фасонных компонентов. Для создания нужного обмена воздуха, основным параметром считается не только продуктивность приточно-вытяжных установок и конфигурация сети, но и аэродинамический расчет воздушных каналов.
Материал и форма сечения
Первое, что выполняется еще на шаге подготовки к проектированию – это выбирается материал для воздухопроводов, их форма, ведь при трении газов о стенки канала создается сопротивление их движению. Любой материал имеет самую разнообразную шероховатость поверхности внутри, и поэтому при подборе воздушных каналов будут разными критерии сопротивления движению потока воздуха.
В зависимости от особенности монтажа, качества воздушной смеси, какое будет передвигаться по системе и бюджету на выполнение работ, подбирают нержавеющие, пластиковые или каналы из стали с оцинкованным покрытием, круглого или сечения с прямыми углами.
Прямоугольными трубами пользуются, очень часто, для сохранения полезного пространства. Круглые, напротив, достаточно громоздки, но имеют отличные аэродинамические критерии и как последствие, шумность конструкции. Для правильного построения вентиляционной сети основными параметрами считаются: площадь сечения воздухопроводов, расход воздуха и его скорость во время движения по каналу.
На объем перемещаемых масс воздуха форма воздействия не оказывает.
Характерности перемещения газов
Как выше уже говорили, в расчетах, проводимых при построении вентиляции, принимают участие три параметра: расход и скорость масс воздуха, и также площадь сечения воздухопроводов. Из таких параметров всего один нормируется – это площадь сечения. Не считая жилищных помещений и детских учреждений, допустимую скорость воздуха в воздушном канале СНиП
В справочниках есть советы по перемещению газов, протекающих по вентиляционным сетям. Величины рекомендованы исходя из назначения, определенных условий, допустимых потерь давления и критериев шума. Таблица отображает рекомендованные данные для принудительных вентиляционных систем.
Для естественного проветривания, движения газов принимается со значениями 0,2 – 1 м/с.
Порядок проведения вычислений
Алгоритм проведения вычислений такой:
- Составляется аксонометрическая схема с перечислением всех компонентов.
- На основании схемы делаются расчёты длине каналов.
- Определяется расход на каждом ее участке. Каждый отдельный участок имеет единое сечение воздухопроводов.
- Потом, проводятся вычисления скорости перемещения воздуха и давления в каждом индивидуальном участке системы.
- Дальше, вычисляются потери на трение.
- Применяя необходимый показатель, вычисляется потери давления на местные сопротивления.
В процессе вычислений, на каждом участке воздухораспределительной сети получаются разные данные, которые следует уравнять с веткой самого большого сопротивления с помощью диафрагм.
Методика расчетов
С самого начала предстоит проделать расчет достаточной площади сечения воздушного канала исходя из данных по ее расходу.
- Площадь сечения воздушного канала рассчитывается по формуле
LP – данные по перемещению соответствующего объема воздуха на определенном участке.
VT – рекомендованная или допустимая скорость воздуха в воздушном канале конкретного назначения.
- Получив искомые данные, выполняется выбор близкого к расчетному значению типоразмеру воздухопровода. Имея новые данные, выполняется вычисления настоящей скорости перемещения газов на участке вентиляционные системы, по формуле:
LP – расход смеси газа.
FФ – практическая площадь сечения подобранного воздухопровода.
Подобные вычисления нужно провести для любого отдельного участка вентиляции.
Для точного расчета скорости воздуха в воздушном канале, стоит иметь ввиду потери на трение и местные сопротивления. Одним из показателей, оказывающих влияние на величину потерь, считается сопротивление на трение, который зависит от шероховатости материала воздухопровода. Информацию о коэффициенте трения можно найти в справочниках.
Вычисление потерь на трение
В первую очередь необходимо учесть необходимо учесть форму воздухопровода и материал, из которого он сделан.
- Для круглых изделий, формула расчета выглядит так:
Х – табличный показатель трения (зависит от материала);
I – длина воздухопровода;
D – диаметр канала;
V – ритм движения газов на конкретном участке сети;
Y – плотность перемещаемых газов (определяется по таблицам);
Важно! Если в воздухораспределительной системе применяются с прямыми углами каналы, то в формулу нужно подставить эквивалентный сторонам прямоугольника (сечения воздушного канала) диаметр. Вычисления можно произвести по формуле: dэкв = 2АВ/(А + В). Для перевода можно применять и таблицу, предоставленную ниже.
- Потери на местные сопротивления рассчитываются по формуле:
Q — сумма коэффициентов потерь на местные сопротивления;
V — скорость движения потоков воздуха на участке сети;
Y – плотность перемещаемых газов (определяется по таблицам);
Важно! При построении воздухораспределительных сетей, немаловажную роль играет хороший выбор сопутствующих элементов, к которым относятся: решётки, фильтры, клапаны и др. Такие элементы делают сопротивление перемещению масс воздуха. При разработке проекта необходимо обратить внимание и на хороший выбор оборудования, ведь лопасти вентилятора и работа осушителей, увлажнителей, кроме сопротивления, делают и самый большой шум и сопротивление потокам воздуха.
Рассчитав потери воздухораспределительной системы, зная требуемые параметры движения газов на каждом ее участке, переходите к выбору оборудования для вентиляции и монтажу системы.
Настройка работающей вентиляционные системы
Главным способом диагностики работы сетей вентиляции считается измерение скорости воздуха в воздушном канале, так как зная диаметр каналов очень легко определить настоящий расход масс воздуха. Приборы, которые применяются для этого называют анемометрами. В зависимости от параметров движения масс воздуха, используют:
- Механичные устройства с крыльчаткой. Предел измерений 0,2 – 5 м/с;
- Чашечные анемометры измеряют поток воздуха в границах 1 – 20 м/с;
- Электронные термоанемометры могут применяться для проведения измерений в самых разных вентиляционных сетях.
На таких устройствах необходимо остановиться более детально. Электронные термоанемометры не просят, как в использовании аналоговых устройств, организации люков в каналах. Все измерения проводятся при помощи установки датчика и получении данных на экран, встроенный в прибор. Неточности измерений у данных устройств не будет больше 0,2%. Множество современных моделей как правило будут работать как от батареек, так и от питания 220 v. Собственно поэтому для проведения работ по наладке и пуску, эксперты советуют использовать собственно электронные анемометры.
В качестве заключения: скорость движения потоков воздуха, расход воздуха и площадь сечения каналов являются очень важными параметрами для проектирования воздухораспределительных и сетей вентиляции.
Совет: В этой публикации, в качестве наглядного примера была приведена методика аэродинамического расчета для участка воздухопровода системы вентиляции. Проведение вычислительных операций – это очень трудный процесс, требующий знаний и навыка, и также учитывающий массу невидимых моментов. Не занимайтесь расчетами собственными силами, а доверьте это профессионалам.