Определение естественного давления и расчет воздуховодов
Расписание по элективной физической культуре на 2015-2016 учебный год
Определение естественного давления и расчет воздуховодов
В канальных системах естественной вытяжной вентиляции воздух перемещается в каналах и воздуховодах под действием естественного давления, возникающего вследствие разности давлений холодного наружного и теплого внутреннего воздуха. Естественное давление Δре, Па, определяют по формуле:
Δре = hi·g·(ρн -ρв) (1.1)
где hi – высота воздушного столба, принимаемая от центра вытяжного отверстия до устья вытяжной шахты, м. ρн, рв — плотность соответственно наружного и внутреннего воздуха, кг/м3 (см. прил. 12). Расчетное естественное давление для систем вентиляции жилых и общественных зданий, согласно СНиП ІІ-33-75, определяется для температуры наружного воздуха +5°С. Считается, что при более высоких наружных температурах, когда естественное давление становится весьма незначительным, дополнительный воздухообмен можно получать, открывая более часто и на более продолжительное время форточки, фрамуги, а иногда и створки оконных рам. Анализируя выражение (1.1), можно сделать следующие практические выводы. 1. Верхние этажи здания по сравнению с нижними находятся в менее благоприятных условиях, так как располагаемое давление здесь меньше. 2. Естественное давление становится большим при низкой температуре наружного воздуха и заметно уменьшается в теплое время года. 3. Охлаждение воздуха в воздуховодах (каналах) влечет за собой снижение действующего давления и может вызвать выпадение конденсата со всеми вытекающими при этом последствиями Кроме того, из выражения (1.1) следует, что естественное давление не зависит от длины горизонтальных воздуховодов, тогда как для преодоления сопротивлений в коротких ветвях воздуховодов, безусловно, требуется меньше давления, чем в ветвях значительной протяженности. На основании технико-экономических расчетов и опыта эксплуатации вытяжных систем вентиляции радиус действия их — от оси "вытяжной шахты до оси наиболее удаленного отверстия — допускается не более 8 м. Для нормальной работы системы естественной вентиляции необходимо, чтобы было сохранено равенство
Σ(Rlβ + Z)·α = Δре, (1.2)
где R — удельная потеря давления на трение, Па/м, l - длина воздуховодов (каналов), м; Rl - потеря давления на трение расчетной ветви, Па; Z - потеря давления на местные сопротивления, Па; Δре - располагаемое давление, Па; α - коэффициент запаса, равный 1,1—1,15, β - поправочный коэффициент на шероховатость поверхности
Аэродинамический расчет воздуховодов (каналов) выполняют по таблице или номограммам, составленным для стальных воздуховодов круглого сечения при ρв=1,205 кг/м3, tв=20°С. В них взаимосвязаны величины L, R, w, hw и d. Таблица для расчета стальных воздуховодов круглого сечения приводится в прил. 1. Номограмма для расчета стальных воздуховодов круглого сечения системы естественной вентиляции показана на рис. 1. Чтобы воспользоваться таблицей или номограммой для расчета воздуховода прямоугольного сечения, необходимо предварительно определить соответствующую величину равновеликого (эквивалентного) диаметра, т. е. такого диаметра круглого воздуховода, при котором для той же скорости движения воздуха, как и в прямоугольном воздуховоде, удельные потери давления на трение были бы равны. Диаметр определяется по формуле
где а, b — размеры сторон прямоугольного воздуховода, м.
Эквивалентные по трению диаметры для кирпичных каналов приведены в табл. 1.
Таблица 1 – Эквивалентные по трения диаметры для кирпичных каналов
Примечание. Для каналов квадратного сечения эквивалентный по трению диаметр dэ равен стороне квадратного канала а. Если воздуховоды имеют шероховатую поверхность, то коэффициент трения для них, а, следовательно, и удельная потеря давления на трение будут соответственно больше, чем указано в таблице или номограмме для стальных воздуховодов. Поправочные коэффициенты на шероховатость поверхности воздуховода приведены в табл. 2.
Таблица 2 - Значение коэффициентов шероховатости р
Методика расчета воздуховодов (каналов) систем естественной вентиляции может быть представлена в следующем виде. 1.При заданных объемах воздуха, подлежащего перемещению по каждому участку каналов, принимают скорость его движения. 2.По объему воздуха и принятой скорости определяют предварительно площадь сечения каналов. Потери давления на трение и местные сопротивления для таких сечений каналов выявляют по таблицам или номограммам. 3. Сравнивают полученные суммарные сопротивления с располагаемым давлением. Если эти величины совпадают, то предварительно полученные площади сечения каналов могут быть приняты как окончательные. Если же потери давления оказались меньше или больше располагаемого давления, то площадь сечения каналов следует увеличить или, наоборот, уменьшить, т.е. поступать так же, как при расчете трубопровода системы отопления. При предварительном определении площади сечений каналов систем естественной вентиляции можно задаваться следующими скоростями движения воздуха: в вертикальных каналах верхнего этажа ω = 0,5 - 0,6 м/с, из каждого нижерасположенного этажа на 0,1 м/с больше, чем из предыдущего, но не выше 1 м/с; в сборных воздуховодах ω ≥ 1 м/с и в вытяжной шахте ω = l - 1,5 м/с. Если при расчете воздуховодов задана площадь сечения каналов и известен часовой расход воздуха, то скорость ω, м/с, определяется по формуле
ω =
где f — площадь сечения канала или воздуховода, м2; L — объем вентиляционного воздуха, м3/ч.
Потери давления на местные сопротивления
Z = ∑ξ·h w (1.2)
где ∑ξ — сумма коэффициентов местных сопротивлений; h w — динамическое давление, Па
Динамическое давление h w определяется по дополнительной шкале номограммы для расчета воздуховодов (приведена с правой стороны номограммы)/ Местные сопротивления в системе вентиляции во многих случаях существенно зависят от соотношений размеров фасонных частей и других вентиляционных элементов, а в тройниках-крестовинах — от соотношений соединяемых или делимых потоков. Численные приближенные значения коэффициентов местного сопротивления приведены в табл. 2.
Рис.1. Схема системы вытяжной вентиляции.
Пример. Рассчитать воздуховоды системы естественной вытяжной вентиляции, обслуживающей врачебные кабинеты двухэтажного здания поликлиники. Аксонометрическая схема системы вентиляции с указанием объема воздуха, проходящего по каждому участку, длин и номеров участков показана на рис. 1.
|
(1.3)
(1.1)
