Изчисляване на скоростта на въздуховодите и въздушния поток + средства за измерване на въздушния поток в помещенията

Норми за препоръчителна кратност на въздухообмена

Както беше посочено по-горе, скоростта на въздуха във вентилационните канали не се регулира. Въпреки това в насоките на SNiP са дадени препоръчителни стойности за скоростта на въздуха, които трябва да се вземат предвид при проектирането на вентилацията.

Допустимата скорост на въздуха в каналите е показана в таблицата по-долу:

Тип на въздуховода и вентилационната решетка	Вид на разположението на вентилацията
	Естествено	Принудителна вентилация
	m/s
Захранващи решетки (жалузи)	0.5-1.0	2.0-4.0
Въздуховоди на входящия вал	1.0-2.0	2.0-2.6
Хоризонтални композитни въздуховоди	0.5-1.0	2.0-2.5
Вертикални въздуховоди	0.5-1.0	2.0-2.5
Подови входни решетки	0.2-0.5	2.0-2.5
Захранващи решетки до тавана	0.5-1.0	1.0-3.0
Изпускателни решетки	0.5-1.0	1.5-3.0
Извличащи канали	1.0-1.5	3.0-6.0

Максимална препоръчителна скорост на въздуха Не превишавайте 0,3 m/s в обитаеми помещения. Допускат се краткосрочни превишения до 30%, например при ремонтни дейности.

Мрежови елементи и местни съпротивления

Загубите на мрежовите компоненти (решетки, дифузори, тройници, завои, промени в напречното сечение и т.н.) също са от значение. За решетките и някои елементи тези стойности са посочени в документацията. Те могат да бъдат изчислени и чрез умножаване на местния коефициент на съпротивление (k.m.s.) по динамичното налягане в него:

Rm.s.=ζ-Rd.

Където Pd=V2-ρ/2 (ρ е плътността на въздуха).

Падането на налягането се определя по справочници и данни за продукта на производителя. Всички видове загуби на налягане се обобщават за всеки участък и за цялата мрежа. За удобство ще го направим чрез табличен метод.

Таблица за изчисление.

Сумата от всички налягания ще бъде приемлива за тази канална мрежа, а загубите в клоновете трябва да бъдат в рамките на 10 % от общото налично налягане. Ако разликата е по-голяма, на изходите трябва да се монтират клапи или диафрагми. За целта изчислете необходимия пад на налягането, като използвате формулата:

ζ = 2Pisb/V2,

където Risb е разликата между наличното налягане и загубите в клона. Използвайте таблицата, за да изберете диаметъра на мембраната.

Необходим диаметър на диафрагмата за каналите.

Правилното оразмеряване на вентилационните канали ще ни позволи да изберем подходящия вентилатор според собствените си критерии. Използването на намереното налягане и общия въздушен поток в мрежата е лесно.

Формули за изчисление

За да се направят изчисленията, е необходима известна информация. За да се изчисли скоростта на въздушния поток във въздуховода, се използва формулата ϑ = L / 3600 × F, където:

• ϑ е скоростта на въздушните маси в канала;
• L е дебитът на въздуха в определената зона, за която се правят изчисленията (измерва се в m³ \h);
• F е площта на въздухопровода (измерена в m²).

За да се изчисли дебитът на въздуха, горната формула може да се модифицира, за да се получи L = 3600 × F × ϑ.

Има обаче обстоятелства, при които подобни изчисления са трудни или просто няма време за тях. В такива ситуации може да ви помогне калкулаторът за скоростта на въздуховодите.

Инженерните бюра най-често използват калкулатори, които са най-точни. Например те добавят повече цифри към числото Пи, изчисляват по-точно дебита на въздуха, изчисляват дебелината на стените на коридора и т.н.

С помощта на калкулаторите за скорост на въздуховодите можем да изчислим точно не само количеството подаван въздух, но и динамичното налягане върху стените на въздуховода, загубите от триене, динамичното съпротивление и др.

Аеродинамично изчисление на въздуховодите

Аеродинамичното изчисление на въздуховодите е основна част от процеса на проектиране на вентилацията, тъй като изчислява напречното сечение на въздуховодите (диаметър за кръгли въздуховоди и височина и ширина за правоъгълни въздуховоди).

Площта на напречното сечение на канала се избира в съответствие с препоръчителната скорост (в зависимост от въздушния поток и местоположението на секцията, която трябва да се изчисли).

F = G/(ρ-v), m²

където G - дебит на въздуха в изчисленото сечение на въздуховода, kg/sρ - плътност на въздуха, kg/m³v - препоръчителна скорост на въздуха, m/s (вж. таблица 1)

Таблица 1: Предложена скорост на въздуха в механичната вентилационна система.

При естествено засмукваща вентилационна система се приема, че скоростта на въздуха е 0,2-1 m/s. В някои случаи скоростта може да достигне до 2 m/s.

Формулата за изчисляване на спада на налягането на въздуха, преминаващ през въздуховода:

ΔP = ΔPtr + ΔPm.s. = λ-(l/d)-(v²/2)-ρ + Σξ-(v²/2)-ρ,

Опростената формула за загубата на налягане във въздуховода е следната:

ΔP = Rl +Z,

Специфичната загуба на налягане, дължаща се на триене, може да се изчисли по формулата: R = λ-(l/d)-(v²/2)-ρ, [Pa/M].

l - дължина на канала, m
Z - загуба на налягане при местни съпротивления, PaZ = Σξ-(v²/2)-ρ,

Специфичната загуба на налягане, дължаща се на триене R, също може да се определи от таблицата. Достатъчно е да знаете дебита на секцията и диаметъра на канала.

Таблица за загубите на триене на въздуховодите.

Горната цифра в таблицата е въздушният поток, а долната - загубите от триене (R).
Ако каналът е правоъгълен, стойностите в таблицата се основават на еквивалентния диаметър. Еквивалентният диаметър може да се определи по следната формула:

dEQ = 2ab/(a+b)

където a и b са ширината и височината на канала.

В тази таблица са показани стойностите на специфичната загуба на налягане при еквивалентен коефициент на грапавост от 0,1 mm (коефициент за стоманени въздуховоди). Ако каналът не е изработен от същия материал, стойностите в таблицата трябва да се коригират съгласно формулата:

ΔP = Rlβ + Z,

където R е загубата от триенеl - дължина на канала, mZ - местна загуба на налягане, Paβ - корекционен коефициент за грапавост на канала. Вижте таблицата по-долу за корекционен коефициент за грапавостта на каналите.

Загубата на налягане, дължаща се на местните съпротивления, също трябва да се вземе предвид. Коефициентите на местните съпротивления и методът за изчисляване на загубите на налягане могат да се вземат от таблицата в статията "Изчисляване на загубите на налягане в местните съпротивления на вентилационната система. Коефициенти на местно съпротивление". Динамичното налягане се определя от таблицата за специфичните загуби на налягане при триене (таблица 1).

За да се определи размерът на каналите за естествена тяга, се използва наличното налягане. Наличното налягане е налягането, създадено от температурната разлика между подавания и връщания въздух, с други думи гравитационното налягане.

Размерите на каналите в една естествена вентилационна система се определят по уравнението:

където ΔP_рашпа - налично налягане, Pa
0,9 - нарастващ коефициент за резерв на мощността
n е броят на секциите на канала в клона за проектиране

При вентилационна система с механично задвижване въздуховодите се оразмеряват за препоръчителната скорост. След това изчисляваме спада на налягането в мрежата и използваме получените данни (въздушен поток и спад на налягането), за да изберем вентилатора.

Формули за изчисление

За да се направят всички необходими изчисления, е необходимо да се разполага с някои данни. За да се изчисли скоростта на въздуха, е необходима следната формула:

ϑ= L / 3600*F, където

ϑ е скоростта на въздуха във вентилационния канал, измерена в m/s;

L е масовият дебит на въздуха (тази стойност се измерва в m3/h) в участъка на изпускателния канал, за който се прави изчислението;

F - площ на напречното сечение на канала, измерена в m2.

Тази формула се използва за изчисляване на скоростта на въздуха в канала с нейната действителна стойност.

Всички останали липсващи данни също могат да бъдат изведени по същата формула. Например, за да се изчисли дебитът на въздуха, формулата трябва да се преобразува по следния начин:

L = 3600 x F x ϑ.

В някои случаи тези изчисления са трудни или отнемат много време. В такъв случай може да се използва калкулатор. В интернет има много такива програми. За инженерните бюра е по-добре да се инсталират специални калкулатори, които са по-точни (изваждат дебелината на стената на тръбата при изчисляване на площта на напречното ѝ сечение, поставят повече цифри в пи, изчисляват по-точно въздушния поток и т.н.).

Скорост на въздуха

4 Определяне на скоростта на въздуха

Като се знае масовото съотношение на въздуха, не е трудно да се изчисли скоростта на въздуха в канала при естествена вентилация. Първата стъпка е да се определи площта на напречното сечение на канала. За тази цел квадратът на напречното сечение на канала трябва да се умножи по "пи".

Каналите трябва да имат определен размер и форма. След като сте определили сечението на въздухопровода, можете да изчислите диаметъра на въздухопровода, необходим за съответното помещение. Изразът D = 1000*√(4*S/π) е полезен. В него:

• D е диаметърът на напречното сечение на канала.
• S - площ на напречното сечение на въздухопровода.
• π е математическа константа, равна на 3,14.

Съгласно стандартите минималният размер на правоъгълния канал е 100 mm x 150 mm, а максималният - 2000 mm x 2000 mm. Тези модели са с по-ергономична форма, по-лесни за монтиране плътно до стената и скриват тръбите на тавана или над кухненския мецанин.

Кръглите продукти се различават от правоъгълните по това, че създават по-малко въздушно съпротивление. Поради това те имат ниско ниво на шум.

С помощта на формулата V = L/3600*S и параметри като въздушен поток (L) и площ на въздухопровода може да се изчисли естествената вентилация. Пример за изчисление е:

• D = 400 mm.
• W = 20 m³.
• N = 6 m3/h.
• L = 120 m³.

Посочено е, че тази стойност не трябва да надвишава 0,3 m/s. Изключение се прави само за временни ремонтни дейности или монтаж на строителни машини. В този момент нормите могат да бъдат увеличени с максимум 30%.

Ако в помещението има две вентилационни системи, скоростта на всяка от тях трябва да се изчисли така, че да е достатъчна за осигуряване на чист въздух за половината от площта.

В случай на извънредна ситуация (напр. изискване за пожарна безопасност) скоростта на въздуха трябва да се промени драстично или вентилационната система да бъде спряна. За тази цел в каналите и преходните зони се монтират специални клапани и прекъсвачи.

Няколко полезни съвета за правилното използване на устройствата

Ако въздушният поток в канала е много запрашен, анемометърът и тръбата на Пито трябва да се избягват. По-малкият диаметър на отвора в тръбата, който получава общото налягане на потока, е такъв, че той може бързо да се запуши със замърсен въздух.

Термоанемометрите не са подходящи за високи скорости на въздуха (над 20 m/s). Работата е там, че основният температурен сензор, който се характеризира с висока чувствителност, при високо въздушно налягане може просто да се разруши.

Използването на уредите за измерване на дебита трябва да бъде строго ограничено до номиналните температурни диапазони, посочени в информационните листове на уредите.

В газови канали (канали, в които се движи предимно нагрят въздух) се препоръчва да се използват пневмометрични тръби с корпус от неръждаема стомана. Използването на оборудване с пластмасови компоненти в тези канали е нежелателно поради възможността за деформация на корпуса от високите температури.

Когато измервате скоростта на движение на въздуха и въздушния поток, се уверете, че чувствителният сензор на сондата винаги е ориентиран точно към въздушния поток. Ако не го направите, резултатите от измерването ще бъдат грешни. Колкото повече сензорът се отклонява от идеалната си позиция, толкова по-голямо е изкривяването и неточността.

Правилен избор на измервателни устройства за определяне на масовия дебит на въздуха въздуховодите и правилното им прилагане по време на експлоатация позволяват на специалистите да си съставят обективна представа за вентилацията

Това е особено важно за жилищата.

Изчисляване на подаващи и изтеглящи въздуховоди в механични и естествени вентилационни системи

Аеродинамичен
обикновено се ограничава до
обикновено се ограничава до оразмеряване на напречното сечение
площи на напречното сечение,
и пада на налягането в отделните секции на въздухопровода
раздели
и в системата като цяло. Възможно е да се идентифицират
разходи
за даден размер на канала и известен пад на налягането
и известен пад на налягането в системата.

На адрес
Аеродинамично изчисление на въздуховодите
при аеродинамичното изчисляване на въздуховоди за вентилационни системи обикновено се пренебрегва сгъстимостта
сгъстимостта
на движещия се въздух и използвайте
стойностите на свръхналягането, като
като условен
нула.

На адрес
въздухът преминава през въздуховода във всяка
напречно сечение
сечение на потока различаваме три различни налягания
натиска:Статично,
динамичен
и общо.

Статичен
налягане
определя потенциала
енергия от 1 m3
на въздуха във въпросното напречно сечение (p_st
е равно на налягането, приложено към стените на канала).

Динамичен
налягане
- е кинетичната енергия на потока
отнесен към 1 m3
m3 въздух и се определя от
по формулата:

(1)

където
- плътност
плътност на въздуха, kg/m3;
- скорост
скорост на въздуха в напречното сечение, m/s.

Пълен
налягане
е сумата от статичните и динамичните
натиска.

(2)

Традиционно
при изчисляване на каналната мрежа се прилага терминът "загуби".
терминът "спад на налягането
загуба на налягане"
("загуба на енергия на потока").
загуба на енергия").

Загубите
загуба на налягане (обща загуба на налягане) във вентилационната система
се състоят от загуби от триене и
загуби от триене и загуби от местно съпротивление (вж.: Отопление, вентилация и климатизация).
(вж.: Отопление и
Вентилация, част. 2.1 Вентилация.
Под редакцията на В.Н. Богословски, М., 1976 г.).

Загубите
загубите от триене се изчисляват по формулата
формулата
Дарси:

(3)

където
- коефициент
е коефициентът на съпротивление на триене, който
се изчислява по универсалната формула
А.Д. Алчул:

(4)

където
- критерий на Рейнолдс; K - височина
височината на ръба на грапавостта (абсолютна стойност)
при инженерните изчисления загубата на налягане се изчислява по критерия на Рейнолдс.
инженерни изчисления загубата на налягане
триене
,
Pa (kg/m2),
в дължината на канала /, m, се определя
съгласно израза

(5)

където
- загуби на налягане
загуба на налягане на 1 mm от дължината на канала,
Pa/m [kg/(m2
* м)].

За
да определи Rсе изчислява от
таблици и номограми. Номограмите (фиг.
1 и 2) са показани за условията: форма раздел
каналът е кръг с диаметър,
налягане на въздуха 98 kPa (1 atm), температура
20°C, грапавост = 0,1 mm.

За
Грапавост = 1 mm.
правоъгълни въздуховоди се изчисляват с помощта на
Диаграми и номограми
за кръгли въздуховоди, влизащи
в
еквивалентният диаметър на правоъгълен канал
при които загубите от триене
загуба на триене в
кръгова
и правоъгълни
~
кръгъл канал е равен.

В
В практиката на проектиране са се утвърдили следните практики
широко разпространение в дизайнерската практика
В проектантската практика се използват три вида еквивалентни диаметри:

■ скорост

в
равенство на скоростта

въз основа на
дебит

в
при еднакви скорости на потока ■ при еднакви скорости

по отношение на площта на напречното сечение ■
площ на напречното сечение

в случай на равенство
площи на напречното сечение

в
оразмеряване на канали с грапавина
грапавост на стената
различни от размерите, посочени в таблиците или номограмите (K = OD mm)
Ако грапавостта на стената се отклонява от стойностите в таблиците или номограмите (K = OD mm),
корекционният коефициент трябва да се приложи към
до стойностите, дадени в таблиците за специфичната загуба на налягане
триене
триене:

(6)

където
- в табличен вид
е табличната стойност на специфичната загуба на налягане
за триене;
- коефициент
Взема се предвид грапавостта на стената (таблица 8.6).

Загуби
загуби на налягане в местните съпротивления. В
при завои, разклонения и сливания на канали
и сливане
В завоите на каналите, разделянето и сливането на потока.
размери
промяна в размера на канала (разширяване на дифузора, свиване на конфузора)
стеснението при конфузера), на входа на
канал или в
входа и изхода на каналите или тръбите, както и в точките, където
терминали в
устройства за управление (клапи,
диафрагмени плочи, диафрагми) има спад на налягането
спад на налягането в потока
на преминаващия въздух. В тези моменти
полета на скоростта
полета на скоростта в канала.
въздуховоди и образуване на вихрови зони
по стените, което е придружено от
загуба на енергия. Изравняване
на определено разстояние
след преминаване през
тези места. Обикновено за удобство при провеждане на
на аеродинамичното изчисление, спадът на налягането
в местните съпротивления
съпротивленията се считат за концентрирани.

Загубите
в местното съпротивление
се определят от
по формулата

(7)

където
–
коефициент на местно съпротивление
(обикновено,
в някои случаи има
отрицателна стойност, когато се изчислява
трябва да е
знакът).

Коефициентът е свързан с
до най-високата скорост
в конусовидното напречно сечение на сечението или скоростта
в напречно сечение
в участъка с по-малък дебит (в Т-образната част).
Таблиците
коефициенти на местно съпротивление
посочете за коя скорост се отнася.

Загуби
загуби на налягане в местните съпротивления
на сечението, z,
се изчислява по формулата

(8)

където

- сума
коефициент на местните съпротивления
в раздела.

Общо
загуба на налягане в секцията на канала
в участък с дължина на канала,
при наличие на местни съпротивления:

(9)

където
- спад на налягането
загуба на налягане за 1 m дължина на канала;

- загуби на налягане
загуби на налягане в
секция на канала.

Скорост в каналите

Скорост на въздуха в канала

Ето формулите за изчисляване на скоростта и налягането на въздуха в канал (кръгъл или правоъгълен) в зависимост от скоростта на въздушния поток и площта на напречното сечение. За бързо изчисление може да се използва онлайн калкулатор.

Формула за изчисляване на скоростта на въздуха:

Където W - скорост на потока, m/h Q - дебит на въздуха, m3/h S - площ на напречното сечение на канала, m2* Забележка: за да се преобразува скоростта от m/h в m/s, полученият резултат трябва да се раздели на 3600.

Формула за изчисляване на налягането в дифузьора:

където P - общото налягане във въздуховода, Pa_st - статично налягане във въздуховода, равно на атмосферното налягане, Pa - плътност на въздуха, kg/m3W - скорост на въздуха, m/s * Забележка: за да се преобразува налягането от Pa в atm., полученият резултат трябва да се умножи по 10,197*10-6 (техническа атмосфера) или 9,8692*10-6 (физическа атмосфера).

скорост на въздуха 88,4194 m/s

налягане в канала 102,855,0204 Pa (1,0488 atm)

Други калкулатори

Калкулатор за обем и повърхност на кубКалкулатор за обем и повърхност на цилиндърКалкулатор за обем на тръба

Източник:

Правила за използване на измервателни устройства

При измерване на скоростта на въздуха и дебита на въздуха във вентилационна или климатична система е важно да се избере правилното устройство и да се спазват следните правила.

Това ще позволи получаването на точни резултати от изчисленията на въздуховодите, както и обективен поглед върху вентилационната система.

Спазвайте температурите, посочени в информационния лист на устройството. Също така наблюдавайте позицията на сензора на сондата. Той винаги трябва да е ориентиран точно към въздушния поток.

Ако това правило не се спазва, резултатите от измерването ще бъдат изкривени. Колкото по-голямо е отклонението от идеалната позиция, толкова по-голяма е грешката.

Изчисляване на дебита

Важно е да се изчисли правилно площта на напречното сечение на всички форми - кръгли и правоъгълни. Ако размерът е неподходящ, няма да е възможно да се постигне подходящ въздушен баланс.

Твърде големият канал ще заема много място. Това ще намали пространството в помещението и ще причини дискомфорт на обитателите. Неправилното изчисление и изборът на много малък размер на въздуховодите ще доведе до силни течения. Това се дължи на силното повишаване на налягането на въздушния поток.

Изчисление на напречното сечение

Когато кръгъл канал се превърне в квадратен, скоростта се променя.

За да се изчисли скоростта на въздуха през канала, трябва да се определи площта на напречното сечение. Използвайте формулата S=L/3600*V, където:

• S - площ на напречното сечение;
• L - въздушен поток в кубични метри на час;
• V - скорост в метри в секунда.

За кръгли канали диаметърът се определя по формулата: D = 1000*√(4*S/π).

Ако каналът е правоъгълен, а не кръгъл, вместо диаметъра определете дължината и ширината. При инсталирането на такъв канал се взема предвид приблизителното сечение. Той се изчислява по формулата: a*b=S, (a - дължина, b - ширина).

Съществуват одобрени стандарти, според които съотношението между ширината и дължината не трябва да надвишава 1:3. Препоръчва се също така използването на таблиците за оразмеряване на производителя на въздуховодите.

Ниво на вибрации

Вибрациите са явление, което, заедно с шума, винаги присъства в тръбопроводите с принудителна вентилация.

Големината му зависи от следните фактори

• размера на сечението на въздухопровода;
• материалът, използван за вентилационните тръби.
• състав и качество на уплътненията между тръбите на въздуховодите
• скоростта на движение на въздуха във вентилационните канали.

Максималната стойност на вибрациите е тясно свързана с капацитета на вентилатора.

Стойностите, които трябва да се вземат под внимание при оразмеряването на въздуховодите и избора на типа на вентилационния модул, са показани в таблицата по-долу:

Максимално допустими стойности на местните вибрации	Максимално допустими стойности на местните вибрации
	При стойности на вибрационното ускорение	При стойности на скоростта на вибрациите
в m/s	dB	m/s x 10-2	dB
8	1.4	73	2.8	115
16	1.4	73	1.4	109
31.5	2.7	79	1.4	109
63	5.4	85	1.4	109
125	10.7	91	1.4	109
250	21.3	97	1.4	109
500	42.5	103	1.4	109
1000	85.0	109	1.4	109
Коригирани и еквивалентно коригирани стойности и техните нива	2.0	76	2.0	112

Ако проектът за вентилация е правилен, скоростта на въздуха във въздуховодите не трябва да влияе на нивата на шума и вибрациите в системата.

Заключение

Това просто изчисление е част от аеродинамичния дизайн на вентилационна и климатична система. Такива изчисления могат да се извършват със специализирани програми или в Excel, например.