Методика аеродинамічного обчислення

Креслять безмасштабну розрахункову схему вентиляційних каналів з гратками, поворотами, трійниками, зонтом та іншими елементами [І, рис.14.8]. Схему ділять на ділянки, нумерують їх. На кожній ділянці вказують довжину каналу, розрахункову витрату повітря, розмір каналу.

Рис.3.4. Розгортка вентиляційних і димових каналів. Розрахункова схема вентиляційних каналів (до прикладу 5.1).

 

Аеродинамічний розрахунок системи полягає в знаходженні перетину вентиляційних каналів і типу гратки за заданої витрати повітря. Вентиляційна система пропустить розрахункову витрату повітря, якщо будуть збалансовані витрати тиску в системі (опір системи) за розрахункової витрати повітря з діючим гравітаційним тиском (природною тягою), Па:

 

Р_с = α Р_гр, (3.1)

 

де: Р_с - витрати тиску в системі (опір системи), Па; Р_гр, - діючий гравітаційний тиск (природна тяга); α – коефіцієнт запасу, приймається 0,85 … 0,9.

В формулі (3.1) гравітаційний тиск взято з коефіцієнтом запасу α;= 0,85 … 0,9, тобто з запасом 15 … 10 %, на можливе збільшення опору каналів під час експлуатації, на несталі температури внутрішнього і зовнішнього повітря та ін. Гравітаційну вентиляцію розраховують на такі умови: температура зовнішнього повітря t_з = +5 °С за повного штилю; в житлових приміщенням та вентиляційних каналах повітря знаходиться за стандартних умов (температура t_в = 20°С, атмосферний тиск Р_а = 1-1,325кПа). Вказані умови значно спрощують обчислення. Номограми для обчислення вентиляційних каналів також побудовані за параметрами стандартного повітря.

 

Рис 3.5. План санітарно-кухонного вузла з вентиляційними і димовими

каналами прямокутного перетину у панельному будинку.

Діючий гравітаційний тиск (природна тяга), Па:

 

Р_гр = hq(ρ_з –ρ_в, (3.2)

 

де: h – різниця відміток гирла каналу (шахти) або горизонтальної осі дефлектора на шахті і осі вентиляційної гратки, м; q - прискорення вільного падіння, q = 9,81 м/с; ρ_з – густина зовнішнього повітря (за розрахунковою температурою t_з = +5°С, дорівнює 1,270 кг/м³; ρ_в - густина повітря в каналі за стандартних умов, ρ_в = 1,205 кг/м³.

Витрати тиску (опір) в системі, Па:

 

Р_с = Σ(R_і·· l_і·_·β_і + Z_і), (3.3)

 

де: R_і ·- питомі витрати тиску на тертя (витрати тиску на 1 м довжини каналу на дільницях повітропроводу), Па/м,знаходять за номограмою [1, рис.14.9]; l_і – довжина дільниці вентиляційного каналу, м; β_і - поправочний коефіцієнт на жорсткість внутрішньої поверхні каналу [1, рис.14.3]; z_і – витрати тиску в місцевих опорах, Па:

 

Z_і = (Σ ζ_і) Р_шв.і, (3.4)

 

де: Σ ζ_і – сума коефіцієнтів місцевого опору в дільницях (орієнтовні значення в дод. [2, або 1 с.459]; Р_шв.і – швидкісний тиск, Па:

 

Р_шв.і = 0,5 ρ_в V_і², (3.5)

де: V_і - швидкість повітря, м/с:

V_і = _, (3.6)

де: L_pi – розрахункова витрата повітря, м³/г, на дільниці каналу; - живий перетин каналу, м²; 3600 – перевідний коефіцієнт.

Номограма для знаходження питомої витрати писку на тертя [1,рис.14.9] розроблення для кільцевих стальних повітропроводів. Номограмою можна користуватися і в разі розрахунку каналів прямокутного перетину. Для цього необхідно знати діаметр d_е кільцевого каналу, що еквівалентний каналу прямокутного перетину, м:

 

d_е = 2аb/(а+b) (3.7)

 

де а, b – розміри сторін прямокутного каналу.

Виходячи еквівалентного діаметра і швидкості повітря в прямокутному каналі, за номограмою знаходять питомі витрати тиску.

 

Рис. 3.6. План санітарно – кухонного вузла з вентиляційними і димовими каналами у цегляному будинку. Розрахункова схема вентиляційних каналів (до прикладу 5.3)

 

Окремий вентиляційний канал обчислюють у такій послідовності:

1. Виходячи з рекомендованої швидкості (дод.1) і заданої витрати повітря, за формулою (3.6) знаходять перетин каналу і приймають його геометричну форму.

2. За формулою (3.3) знаходять опір Р_с´; каналу без вентиляційної гратки.

3. Знаходять діючий гравітаційний тиск за формулою (3.2)

4. Знаходять ту частину гравітаційного тиску, яка припадає на витрати тиску в вентиляційній гратці, Па:

 

Z_р' = Р_гр - Р_с´;. (3.8)

 

5. За формулою (3.4) знаходять розрахунковий коефіцієнт місцевого опору вентиляційної гратки. За дод.3 добирають таку не регулюючу гратку, коефіцієнт місцевого опору якої має значення, що є найближчим меншим за розрахунковий коефіцієнт місцевого опору. Уточнюють опір Z_р дібраної вентиляційної гратки за формулою (3.4).

6. Знаходять опір системи, Па:

 

Р_с = Р_с´ + Z_р. (3.9)

 

7. Знаходять розрахункову витрату повітря в системі, м³/г:

 

L = , (3.10)

Обчислення виконані правильно, якщо отримаємо співвідношення витрат повітря, м³:

L ≥ L_p. (3.11)