в чем заключается аэродинамический расчет системы вентиляции
Аэродинамический расчет воздуховодов
У нас вы можете заказать пластиковые воздуховоды, вентиляторы, гальванические фильтра ФВГ, скрубберы, гальванические ванны, зонты, борт отсосы, емкости, реактора и диссольверы для ЛКМ разработки и производства компании Plast-Product оптом и в розницу, типовые и по вашим чертежам, под ваши задачи. Материал изготовления: полиэтилен PE, полипропилен PP (блоксоплимер), PPs EL антистатичный негорючий полипропилен, PPs негорючий полипропилен PVC ПВХ материал высокой химической стойкости, нержавеющая сталь. Ознакомьтесь с каталогом всей нашей продукции. Ассортимент продукции компании Plast-Product довольно велик.
Виды производимой продукции
Воздуховоды хим стойкие
В разделе представлены круглые и прямоугольные модели, а также услуги по проектированию и монтажу пластиковых воздуховодов. Специалисты и менеджеры помогут подобрать и рассчитают цену любой интересующей вас продукции. Воздуховоды применяются на промышленных и бытовых объектах, не проводят электричество, устойчивы к коррозии и отличаются эстетичным видом. Обеспечивают бесшумную подачу свежего воздуха.
Промышленные вентиляторы хим стойкие
Промышленные химически стойкие вентиляторы Plast-Product – предназначенные для гальванических цехов и производственных помещений с агрессивными испарениями. Производятся из хим стойких пластиков Полипропилен ПНД, ПВХ и ПВДФ. Материал и характеристики подбираются в зависимости от задач заказчика.
Фильтры хим стойкие (ФВГ, Нутч-фильтры)
Производим на заказ различные виды фильтров: волокнистые, нутч-фильтры, гальванические фильтры ФВГ. Применяются в гальванических производствах химических лабораториях, на производствах для очистки воздушных выбросов от жидких и растворимых в воде твердых аэрозольных частиц.
Скруббер
Компания Plast-Product производит скрубберы абсорберы и центробежно-барботажные установки, аппараты которые используются для очистки воздуха от пыле-газо-воздушных смесей и токсичных испарений.
Создание комфортных условий пребывания в помещениях невозможно без аэродинамического расчета воздуховодов. На основе полученных данных определяется диаметр сечения труб, мощность вентиляторов, количество и особенности ответвлений. Дополнительно может рассчитываться мощность калориферов, параметры входных и выходных отверстий. В зависимости от конкретного назначения комнат учитывается максимально допустимая шумность, кратность обмена воздуха, направление и скорость потоков в помещении.
Современные требования к системам вентиляции прописаны в Своде правил СП 60.13330.2012. Нормированные параметры показателей микроклимата в помещениях различного назначения даны в ГОСТ 30494, СанПиН 2.1.3.2630, СанПиН 2.4.1.1249 и СанПиН 2.1.2.2645. Во время расчета показателей вентиляционных систем все положения должны в обязательном порядке учитываться.
Аэродинамический расчет воздуховодов – алгоритм действий
Работы включают в себя несколько последовательных этапов, каждый из которых решает локальные задачи. Полученные данные форматируются в виде таблиц, на их основании составляются принципиальные схемы и графики. Работы разделяются на следующие этапы:
Разработка схемы системы вентиляции
В зависимости от линейных параметров схемы выбирается масштаб, на схеме указывается пространственное положение воздуховодов, точки присоединения дополнительных технических устройств, существующие ответвления, места подачи и забора воздуха.
На схеме указывается главная магистраль, ее расположение и параметры, места подключения и технические характеристики ответвлений. Особенности расположения воздуховодов учитывают архитектурные характеристики помещений и здания в целом. Во время составления приточной схемы порядок расчета начинается с самой удаленной от вентилятора точки или с помещения, для которого требуется обеспечить максимальную кратность обмена воздуха. Во время составления вытяжной вентиляции главным критерием принимаются максимальные значения по расходу воздушного потока. Общая линия во время расчетов разбивается на отдельные участки, при этом каждый участок должен иметь одинаковые сечения воздуховодов, стабильное потребление воздуха, одинаковые материалы изготовления и геометрию труб.
Отрезки нумеруются в последовательности от участка с наименьшим расходом и по возрастающей к наибольшему. Далее определяется фактическая длина каждого отдельного участка, суммируются отдельные участки и определяется общая длина системы вентиляции.
Во время планирования схемы вентиляции их допускается принимать общими для таких помещений:
Если в системах вентиляции полностью отсутствует возможность естественного проветривания, то схема должна предусматривать обязательное подключение аварийного оборудования. Мощности и место установки дополнительных вентиляторов рассчитываются по общим правилам. Для помещений, имеющих постоянно открытые или открывающиеся в случае надобности проемы, схема может составляться без возможности резервного аварийного подключения.
Системы отсосов загрязненного воздуха непосредственно из технологических или рабочих зон должны иметь один резервный вентилятор, включение устройства в работу может быть автоматическим или ручным. Требования касаются рабочих зон 1-го и 2-го классов опасности. Разрешается не предусматривать на схеме монтажа резервного вентилятора только в случаях:
Схема вентиляции должна предусматривать отдельную возможность душирования на рабочее место с повышенными показателями загрязненности воздуха. Все участки и места подключения указываются на схеме и включаются в общий алгоритм расчетов.
Запрещается размещение приемных воздушных устройств ближе восьми метров по линии горизонтали от мусорных свалок, мест автомобильной парковки, дорог с интенсивным движением, вытяжных труб и дымоходов. Приемные воздушные устройства подлежат защите специальными приспособлениями с наветренной стороны. Показатели сопротивления защитных устройств принимаются во внимание во время аэродинамических расчетов общей системы вентиляции.
Расчет потерь давления воздушного потока Аэродинамический расчет воздуховодов по потерям воздуха делается с целью правильного выбора сечений для обеспечения технических требований системы и выбора мощности вентиляторов. Потери определяются по формуле:
Ryd — значение удельных потерь давления на всех участках воздуховода;
Pgr – гравитационное давление воздуха в вертикальных каналах;
Σl – сумма отдельных участков системы вентиляции.
Потери давления получают в Па, длина участков определяется в метрах. Если движение воздушных потоков в системах вентиляции происходит за счет естественной разницы давления, то расчетное снижение давления Σ = (Rln + Z) по каждому отдельному участку. Для расчета гравитационного напора нужно использовать формулу:
Pgr – гравитационный напор, Па;
h – высота воздушного столба, м;
ρн – плотность воздуха снаружи помещения, кг/м 3 ;
Дальнейшие вычисления для систем естественной вентиляции выполняются по формулам:
Определение скорости воздушного потока в каналах
Расчет начинается с наиболее протяженного и удаленного участка системы вентиляции. В результате аэродинамических расчетов воздуховодов должен обеспечиваться требуемый режим вентиляции в помещении.
Площадь поперечного сечения определяется по формуле:
FP – площадь сечения воздушного канала;
LP – фактический расход воздуха на рассчитываемом участке вентиляционной системы;
VT – скорость движения воздушных потоков для обеспечения требуемой кратности обмена воздуха в нужном объеме.
С учетом полученных результатов определяется потери давления при принудительном перемещении воздушных масс по воздуховодам.
Для каждого материала изготовления воздуховодов применяются поправочные коэффициенты, зависящие от показателей шероховатости поверхностей и скорости перемещения воздушных потоков. Для облегчения аэродинамических расчетов воздуховодов можно пользоваться таблицами.
Табл. №1. Расчет металлических воздуховодов круглого профиля.
Таблица №2. Значения поправочных коэффициентов с учетом материала изготовления воздуховодов и скорости воздушного потока.
Используемые для расчетов коэффициенты шероховатости по каждому материалу зависят не только от его физических характеристик, но и от скорости движения воздушных потоков. Чем быстрее перемещается воздух, тем большее сопротивление он испытывает. Эту особенность обязательно нужно принимать во внимание во время подбора конкретного коэффициента.
Аэродинамический расчет по расходу воздуха в квадратных и круглых воздуховодах показывает различные показатели скорости передвижения потока при одинаковой площади сечения условного прохода. Объясняется это отличиями в природе завихрений, их значения и способности оказывать сопротивление движению.
Основное условие расчетов – скорость движения воздуха постоянно возрастает по мере приближения участка к вентилятору. С учетом этого предъявляются требования к диаметрам каналов. При этом обязательно учитываются параметры обмена воздуха в помещениях. Места расположения притока и выхода потоков подбираются с таким условием, чтобы пребывающие в помещении люди не ощущали сквозняков. Если прямым сечением не удается достичь регламентируемого результата, то в воздуховоды вставляются диафрагмы со сквозными отверстиями. За счет изменения диаметра отверстий достигается оптимальная регулировка воздушных потоков. Сопротивление диафрагмы рассчитывается по формуле:
Общий расчет вентиляционных систем должен учитывать:
Практические советы по выполнению расчетов
Для облегчения производства расчетов допускается использовать упрощенную схему, она применяется для всех помещений с некритическими требованиями. Для гарантирования нужных параметров подбор вентиляторов по мощности и количеству делается с запасом до 15%. Упрощенный аэродинамический расчет систем вентиляции производится по следующему алгоритму:
Задача аэродинамического расчета воздуховодов – обеспечить планируемые показатели вентилирования помещений с минимальными потерями финансовых средств. При этом одновременно следует добиваться снижения трудоемкости и металлоемкости строительно-монтажных работ, обеспечения надежности функционирования установленного оборудования в различных режимах.
Специальное оборудование должно монтироваться в доступных местах, к нему обеспечивается беспрепятственный доступ для производства регламентных технических осмотров и иных работ для поддержания системы в рабочем состоянии.
Согласно положениям ГОСТ Р ЕН 13779-2007 для расчета эффективности вентиляции ε v нужно применять формулу:
сЕНА – показатели концентрации вредных соединений и взвешенных веществ в удаляемом воздухе;
с IDA – концентрация вредных химических соединений и взвешенных веществ в помещении или рабочей зоне;
c sup – показатели загрязнений, поступающих с приточным воздухом.
Эффективность систем вентиляции зависит не только от мощности подключенных вытяжных или нагнетающих устройств, но и от места расположения источников загрязнения воздуха. Во время аэродинамического расчета должны приниматься во внимания минимальные показатели по эффективности функционирования системы.
Удельная мощность (P Sfp > Вт∙с / м 3 ) вентиляторов рассчитывается по формуле:
де Р – мощность электрического двигателя, установленного на вентиляторе, Вт;
q v – расход воздуха, подаваемого вентиляторов при оптимальном функционировании, м 3 /с;
∆р – показатель перепада давления на входе и выходе воздуха из вентилятора;
η tot – общий коэффициент полезного действия для электрического двигателя, воздушного вентилятора и воздуховодов.
Во время расчетов имеются в виду следующие типы воздушных потоков согласно нумерации на схеме:
Схема 1. Типы потоков воздуха в системе вентиляции.
По каждому типу воздуха имеются свои государственные стандарты. Все расчеты вентиляционных систем должны их учитывать.
АЭРОДИНАМИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ СИСТЕМ ВЕНТИЛЯЦИИ
6.1. Аэродинамический расчет приточных систем вентиляции.
Аэродинамический расчет проводится с целью определения размеров поперечного сечения воздуховодов и каналов приточных и вытяжных систем вентиляции и определения давления, обеспечивающего расчетные расходы воздуха на всех участках воздуховодов.
Аэродинамический расчет состоит из двух этапов:
2. Увязка ответвлений.
Аэродинамический расчет выполняется в следующей последовательности:
1) Система разбивается на отдельные участки. Длины всех участков и расходы на них выносятся на расчетную схему.
2) Выбирается основная магистраль. В качестве основной магистрали выбирается ветка максимальной протяженности и максимальной загруженности.
3) Производим нумерацию участков, начиная с наиболее удаленного участка магистрали.
4) Определяем размеры сечений расчетных участков по формуле:
Подбор размеров поперечного сечения воздуховодов проводят по оптимальным скоростям воздуха. Максимальные допустимые скорости для приточной механической системы вентиляции приняты по таблице 3.5.1 источника [1]:
— для магистрали 8 м/с;
— для ответвлений 5 м/с.
5) По расчетной площади f подбирают размеры воздуховода.
После чего уточняют скорость по формуле:
6) Определяем потери давления на трение:
Принимается по табл. 22.15 Справочника проектировщика (вход по эквивалентному диаметру dэ и скорости движения воздуха v ).
7) Определяем потери давления в местных сопротивлениях по формуле:
8) Определяем общие потери давления на расчетном участке
9) Определяем потери давления в системе по формуле:
10) Проводим увязку ответвлений, начиная с наиболее протяженного ответвления. Потери давления в ответвлении равны потерям давления в магистрали от периферийного участка до общей точки с ответвлением:
Аэродинамический расчет системы П1, П2, П3, П4, В1, В2, В3, В4, В5, В6, В7, В8 сведены в таблицы №№ 6-16. После расчета на схемы наносятся сечения воздуховодов с указанием расходов.
6.2. Аэродинамический расчет систем вентиляции с естественным побуждением движения воздуха.
При расчете естественной системы вентиляции необходимо чтобы потери в системе были меньше, чем давление создаваемое разностью плотностей (располагаемое давление).
При расчете стараемся выдерживать невязку 5-10% между потерями давления в системе и располагаемым давлением, но в случае если надо увеличить потери в системе, то используем регулируемые решетки.
Располагаемое давление рассчитываем по формуле:
Высота воздушного столба зависит от наличия или отсутствия приточной системы вентиляции в данном помещении:
— если в помещении есть приточная система вентиляции, то высота воздушного столба равна расстоянию от середины высоты помещения до устья вытяжной шахты;
— если в помещении только вытяжная система, то высота воздушного столба равна расстоянию от середины вытяжного отверстия
до устья вытяжной шахты.
Расчет системы вентиляции с естественным побуждением проводится в следующем порядке:
1) Определяем магистраль. Для естественной вытяжки это будет ветвь, для которой располагаемое давление будет наименьшим.
2) Определение поперечного сечения каналов производится аналогично приточной механической системе.
3) Рассчитываем остальные ветви аналогично магистрали, сравнивая по невязке с располагаемым давлением.
7. ПОДБОР ВЕНТИЛЯЦИОННОГО ОБОРУДОВАНИЯ
7.1. Подбор неподвижных жалюзийных решеток.
Роль воздухоприемного устройства выполняют жалюзийные решетки типа СТД. Они монтируются в отверстие в стене вентиляционной камеры. Такое конструктивное решение воздухозаборного устройства не противоречит санитарно-гигиеническим требованиям, поскольку близ него отсутствуют какие-либо внешние загрязнители атмосферного воздуха. Воздухозабор осуществляется в соответствии с требованиями, согласно которых воздухозаборные устройства не должны быть ниже 2 м от уровня земли.
Подбор производится в следующем порядке:
1) по заданному расходу воздуха подбирают одну или несколько решеток с суммарным живым сечением
f = 13386 / (3600 · 4) = 0,93 м 2
Количество решеток определяется как
принята решетка типа СТД 302 с площадью живого сечения f1 =0,183 м 2
2) Уточняем скорость по формуле
v = 13386 / (3600 · 0,915) = 4 м/с
3) Вычисляем потери давления в решетках по формуле:
∆p = 1,2 · (1,48319 · 4 2 ) / 2 = 14,2 Па.
Подбор неподвижной жалюзийной решетки. Таблица 17
| № системы | L, м 3 /ч | Марка | Количество | Размер, мм |
| П1-П4 | 13386 | СТД-302 | 5 | 750´1160 |
7.2. Подбор фильтров
1) Подбор фильтров для системы П1 (приточная в зрительный зал):
Определяется число ячеек фильтра по формуле:
n’ = 13386 / 1500 = 8,9
Аэродинамическое сопротивление ячейкового типа: ∆р=150 Па.
Подбор фильтров Таблица 18
| № системы | L, м 3 /ч | Марка | Размер, мм |
| П1 | 13494 | ФЯПб | 518´518 |
| П2 | 648 | ФЯПб | 518´518 |
| П3 | 576 | ФЯПб | 518´518 |
| П4 | 234 | ФЯПб | 518´518 |
7.3. Подбор клапана воздушного утепленного.
Клапан воздушный утепленный предназначен для предотвращения необоснованных теплопотерь в то время, когда система вентиляции не работает. По заданному расходу подбирается тип заслонки, габаритные размеры и площадь живого сечения для прохода воздуха.
Методика подбора заслонок:
1) по данному расходу воздуха выбирают по таблице тип заслонки и площадь живого сечения.
2) Определяем скорость движения воздуха в живом сечении
клапана по формуле:
v = 13386 / (3600 · 1,48) = 2,5 м/с;
3) Определяем потери давления в клапане:
Δp = ζ · (ρ · v 2 ) / 2, Па
∆p =0,2 · (1,48319 · 2,5 2 )/2 = 0,92 Па;
Подбор утепленного клапана Таблица 19
| № системы | L, м 3 /ч | Марка | Размер, мм |
| П1+П4 | 13386 | КВУ | 1600´1000Б |
Вентилятор подбирается по двум параметрам:
* производительность (общий расход в системе). При подборе вентилятора вводим запас равный 10% от общей производительности.
L П1 = 13386 · 1,1 = 14724,6 м 3 / ч;
* общие потери в системе складываются из:
— потерь давления в системе
— потерь давления в вентиляционном оборудовании
а) в вентиляторе. Принимаем как 10% потерь самой системы
б) в клапане воздушном утепленном
в) в неподвижных жалюзийных решетках
г) в фильтрах. Потери давления на фильтрах системы П1 равны 150 Па.
К рассчитанным общим потерям системы необходимо добавить запас 10%:
р вент = p сист · 1,1= 711,74 · 1,1 = 782,91 Па.
По номограмме подбора вентиляторов подбирается номер комплекта, а по прилагаемым таблицам по номеру вентилятора определяются все необходимые характеристики. Результаты подбора сведены в таблицу №20.
Подбор вентилятора Таблица 19
8. СПЕЦИФИКАЦИЯ ОБОРУДОВАНИЯ
| № п/п | Обозначение | Наименование | Кол-во | Масса кг | Прим. |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
| 1 | ВР 86-77-2,5 | Вентилятор радиальный общего назначения N=0,18кВт, п=1500 об/мин | 2 | 23 | шт. |
| 2 | ВР 86-77-3,15 | Вентилятор радиальный общего назначения N=0,25кВт, п=1500 об/мин | 2 | 28 | шт |
| 3 | ВР 86-77-10 | Вентилятор радиальный общего назначения N=7,5кВт, п=750 об/мин | 1 | 592 | шт |
| 4 | ВК 100Б | Вентилятор прямоугольный канальный N=0,076кВт, п=2385 об/мин | 4 | 3 | шт |
| 5 | ФЯПб | Фильтр ячейковый | 9 | шт | |
| 6 | КВУ600*1000Б | Клапан воздушный утепленный | 1 | 35 | шт |
| 7 | СТД 302 | Неподвижная жалюзийная решетка | 5 | 3,24 | шт |
| 8 | Н.00.04 | Гибкая вставка | 1 | 1,1 | шт |
| 9 | В.00.04 | Гибкая вставка | 1 | 1,5 | шт |
| 10 | РВ 100*100 | Вентиляционная решетка | 7 | шт | |
| 11 | РВ 150*150 | 44 | шт | ||
| 12 | РВ 200*200 | 6 | шт | ||
| 13 | РВ 400*400 | 17 | шт | ||
| 14 | 150*150, δ =0,5мм | Воздуховод | 27,6 | м | |
| 15 | 150*200, δ =0,5мм | 2,5 | м | ||
| 16 | 200*200, δ =0,5мм | 76,9 | м | ||
| 17 | 200*250, δ =0,5мм | 2,2 | м | ||
| 18 | 250*205, δ =0,5мм | 14,9 | м | ||
| 19 | 250*300, δ =0,7мм | 3,3 | м | ||
| 20 | 300*300, δ =0,7мм | 10,6 | м | ||
| 21 | 500*500, δ =0,7мм | 3,8 | м | ||
| 22 | 500*600, δ =0,7мм | 1,8 | м | ||
| 23 | 600*600, δ =0,7мм | 2,8 | м | ||
| 24 | 600*800, δ =0,7мм | 3,0 | м | ||
| 25 | 800*800, δ =0,7мм | 7,5 | м | ||
| 26 | 800*1000, δ =0,7мм | 10,4 | м | ||
| 27 | Ø200, δ =0,5мм | 11,3 | м | ||
| 28 | Ø250, δ =0,7мм | 5,2 | м | ||
| 29 | Ø890, δ =0,7мм | 4,8 | м |
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
 |
1. Латыпова Л.М., Королева Н.М. «Методические указания к выполнению курсового проекта по дисциплине «Вентиляция».-Ижевск.:
2. СНиП 23.01-1999″Строительная климатология и геофизика»
3. СНиП 41.01-2003 «Отопление, вентиляция и кондиционирование
4. СНиП 2.08.02-89 «Общественные здания и сооружения».