Расчет механической вентиляции

В системах механической вентиляции движение воздуха осуществляется вентиляторами или эжекторами.

Преимущества искусственной механической вентиляции в том, что она позволяет подавать воздух в любую зону помещения или удалять его из мест образования пыли, влаги, теплоты, газов и т. д. В системах механической вентиляции можно предусматривать устройства для подогрева, увлажнения и очистки воздуха от пыли.

Чтобы воздушная струя не приводила к простудным заболеваниям, она должна иметь как можно больший темп падения скорости и перепада температур. Для этого применяют специальные воздухораспределительные устройства в виде решеток, плафонов и перфорированных панелей. В зависимости от конструкции воздухораспределительного устройства струя воздуха может быть плоской или веерной.

У всасывающих отверстий поток воздуха не имеет струйных течений, так как он подтекает к отверстию со всех сторон. Вследствие этого его скорость на расстоянии диаметра всасывающего отверстия d ₀ составляет всего 5.-.6 % v₀, в то время как в приточной струе она равна 50...60 % v₀ на расстоянии 10 d ₀.

Система вентиляции состоит из вентилятора, устройства для забора и подачи воздуха, воздуховодов, фильтров и т. д. Существуют расчетные таблицы, которые позволяют по заданному воздухообмену определить размеры воздуховодов и производительность вентиляторов. В основе расчета всех систем вентиляции лежат приближенные методы, учитывающие с помощью коэффициентов различные факторы, влияющие на производительность вентиляции. Чем больше коэффициентов входит в расчетные формулы, тем больше факторов они учитывают и точнее дают результат.

Однако в ряде случаев допустимо применение и менее точных формул с обобщенными коэффициентами, учитывающими несколько факторов или только наиболее значимые из них. Применение такого метода оправдано тем, что фактическая производительность любой рассчитанной, спроектированной и смонтированной вентиляции проверяется как перед ее

пуском, так и в процессе эксплуатации. Если обнаруживаются отклонения от требуемых показателей, то они устраняются изменением производительности вентилятора.

Примерный расчет системы вентиляции выполняют в такой последовательности:

1. Вычерчивают схему вентиляционной сети с поворотами, переходами, жалюзи, разбивают ее на участки и подбирают диаметры труб воздуховодов (рис. 6.9);

 

Рис. 6.9. Схема вентиляционной переходной сети:

/, //, ill, IV, V, VI — участки сети; 1, 2, 4, 5, 6, 7, 3, 10— изгибы воздуховодов;

3, 8— переходы.

2. Определяют воздухообмен W (м³/ч) по вышеуказанным формулам (6.8…6.13) и находят производительность вентилятора W_в:

W_в = k₃ W (6.26.)

где: k₃ — коэффициент запаса (1,3...2,0);

 

3. Рассчитывают потери напора на прямых участках труб:

 

H_пп = _τ l_{т в} v_ср² / 2 d _т (6.27.)

где: _τ — коэффициент, учитывающий сопротивление труб (для железных труб _τ = 0,02);

v_cp— средняя скорость воздуха на рассчитываемом участке воздушной сети; для прилегающих к вентилятору участков она принимается 8...12 м/с, а для удаленных—1...4 м/с;

l_т - длина участка трубы, м;

d_т - принятый диаметр трубы на участке, м;

4. Рассчитывают местные потери Н_м (Па) напора в переходах, коленах, жалюзи и др.:

 

Н_м = 0,5 _м v_ср² _в (6.28)

где: Н_м — коэффициент местных потерь напора (табл. 6.13):

 

5. Определяют суммарные потери напора Н_уч (Па) на участке и в целом на линии Н_л по формулам:

 

Н_уч = Н_пп + Н_м; (6.29)

Н_л = ∑Н_уч = Н_в, (6.30)

 

где Н_в— напор вентилятора;

Таблица 6.13

Значения коэффициента потерь напора _м

Наименование местного сопротивления	Коэффициент м
Колено =90°	1,10
=120°	0,50
=150°	0,20
Внезапное сужение	0,20...0,30
Внезапное расширение	0,20...0,80
Жалюзи — вход	0,50
Жалюзи — выход	3,0

6. Зная величину максимальных потерь, по номограмме (рис. 6.10) выбирают номер вентилятора N, коэффициент полезного действия η_в и безразмерное число А. При этом стремятся обеспечить необходимый воздухообмен с помощью вентилятора с наибольшим коэффициентом полезного действия;

 

 

Рис. 6.10. Номограммы для выбора центробежных вентиляторов

серии Ц 4-70.

 

7. Найдя величины А и N, вычисляют количество оборотов вентилятора по формуле:

 

n_в = А/N. (6.31.)

 

8. Рассчитывают мощность Р _дв (кВт) электродвигателя для вентилятора:

Р _дв = Н _в W_в / (3,6*10⁶η_вη_п), (6.32)

 

где Н _в — полное давление вентилятора, Па;

η_п — коэффициент полезного действия передачи (0,90... 0.95).

 

В практике эксплуатации вентиляционных систем часто возникает задача повышения производительности вентиляции.

Решая ее, необходимо помнить, что производительность вентилятора прямо пропорциональна частоте его вращения, полное давление—квадрату частоты вращения, а потребляемая мощность — кубу скорости вращения.

С целью уменьшения шума, создаваемого вентиляционной системой, следует добиваться выполнения следующего условия:

 

π D_в n_в< 1800, (6.33)

где D_в — диаметр рабочего колеса вентилятора, м.

 

Местная вентиляция подразделяется на вытяжную и приточную. Местная вытяжная вентиляция удаляет вредные вещества от места их образования и таким образом препятствует распространению их по помещению.

Объем воздуха (м³/ч) для удаления пыли от шлифовальных, полировальных и заточных станков рассчитывают по формуле:

 

W = 1000 ad (6.34)

где d— -диаметр рабочего круга, м; а=2 при d<0,25 м; а=1,8 при d=0,25...0,60 м; а=1,6 при d>0,60 м.