книги / Проектирование вентиляционных установок
..pdfреынего избыточного давления на высоте hi принимается равной р/, определяемая по выражению
Pi = р + ЦЫ (Y „ — Y D) H/JW2, |
(9,20) |
а величина внешнего избыточного давления принимается равной ветровому давлению, определяемому по выражению
Pi = K i Ç y u H/M*. |
(9,21) |
Приотсутствии ветра величина внешнегоизбыточного дав ления
Pi = 0. |
(9,22) |
В случаеотсутствия данных о расчетных значениях аэродинамиче ского коэффициента К. эти значения могут приниматься по табл. 32.
Т а б л и ц а 32
Расчетные значения аэродинамического коэффициента К
Род поверхности |
Наветренная |
Подветрен |
||
сторона |
ная сторона |
|||
Однопролетные |
цеха: |
|
0,8 |
—0,6 |
вертикальные |
поверхности |
|||
Многопролетные цеха со сложным профилем |
|
|
||
кровли: |
|
|
0,8 |
—0,6 |
крайние и все |
возвышающиеся поверхности |
|||
промежуточные вертикальные поверхности |
0,4 |
—0,4 |
||
П р и м е ч а н и е . |
К вертикальным поверхностям относятся |
все |
||
поверхности, если угол |
наклона их к горизонту более 40°. |
|
Приведенные в этой таблице данные относятся к случаю, когда ветер направлен под прямым углом к рассматриваемой поверхности.
При ином направлении ветра приведенные в таблице численные значения аэродинамических коэффициентов следует умножить на sin2 а, где а — угол между направлением ветра и рассматриваемой поверхностью.
Количество воздуха, проходящего через открытый проем в на ружных ограждениях, может быть определено по формуле
Gi = \nF,V2Apiyt. |
(9,23) |
В тех случаях, когда заданы направления движения и количество воздуха, проходящего через тот или иной открытый проем, площади этих проемов могут быть определены по выражению
Fi |
G, |
(9,24) |
|
2Др< у |
|||
14 v |
|
Для проемов, работающих на приток, следует принимать
У/ = у.,;
а для проемов, работающих на вытяжку,
У/ = Ув.
При отсутствии особых указаний можно принимать
р = 0,65.
Для проемов, защищенных завесой,
У/ = Уем-
Ниже излагается метод избыточных давлений и показано его применение для решения некоторых задач расчета аэрации зданий.
Решение задачи по определению направления и количества воз духа, проходящего через тот или иной открытый проем, производит ся следующим образом.
1.Для рассматриваемого проема по формуле (9,21) определяются внешние избыточные давления Р,-.
2.Задаются значением избыточного давления на плоскости от счета высот, а затем по формуле (9,20) определяется значение избы точного внутреннего давления pi.
3.По соотношению между величинами Р, и р,- определяется на правление движения воздуха в проеме и определяется значение входящей в формулу (9,23) величины Дpt.
Очевидно, что для приточных проемов
APi = Pi — pi, |
(9,25) |
а для вытяжных |
|
APi = Pi — Pi- |
(9,26) |
4. На основании данных, приведенных в предыдущем пункте
по формуле (9,23), вычисляются значения G,-. |
|
5. Составляется баланс воздухообмена, определяемый |
зави |
симостью |
|
2 С п Р ± С „ = 2Свыт. |
(9,27) |
В том случае, когда у какого-либо наружного проема устраива ется воздушная завеса, баланс воздухообмена в помещении в соот ветствии с выражением (7,27) может быть выражен зависимостью
(1 — ц) GB 2 Gnp i GM= 2 GBUT |
(9,28) |
Если окажется, что общее количество воздуха, входящего в по мещение, равно количеству воздуха, выходящего из него, то задача может считаться решенной. В противном случае путем повторных попыток следует найти такое значение избыточного внутреннего
давления, при котором требование баланса воздухообмена в конечном итоге окажется выполненным.
Решение задачи по определению необходимой площади открытых проемов, при которых обеспечиваются заданные направления и ко личества воздуха, проходящего через эти проемы, связаны с необ ходимостью выбора такого значения величины избыточного внут реннего давления на плоскости отсчета высот, при котором входящая в формулу (9,24) величина перепада давления Др,-, вычисленная Соответственно по выражениям (9,25) и (9,26), обеспечивала бы дви жение воздуха в заданном в открытом проеме направлении.
Пример |
42. |
|
|
|
Температура наружного воздуха tH= —45° С; |
|
|
||
средняя температура воздуха помещения tB = |
15° С; |
м2; |
||
площадь ворот, имеющих воздушную завесу, |
Fx = |
12,0 |
||
площадь |
окон Р2 = 10,0 м2; |
|
|
|
площадь фрамуг фонаря F3 = 15,0 м2; |
|
|
м; |
|
высота расположения центра ворот над полом |
= 2,0 |
|||
высота расположения центра окон над полом Л2 = 5,0 м; |
||||
высота расположения центра фрамуг фонаря |
над |
полом |
Л3 = |
=10,0 М;
скорость ветра v = 0 м/сек]
коэффициент расхода (согласно примеру 37) р.х = 0,21; коэффициент расхода р2 — 0,65; коэффициент расхода р3 = 0,65.
Согласно данным, приведенным в примере 37, q = |
0,6; |
|||
количество воздуха, |
подаваемого механическим |
путем, G„ = |
||
= 28,0 кГ/сек. |
|
|
|
|
Определить воздухообмен в помещении. |
|
|||
Решение. |
|
|
|
|
В соответствии с условием (9,22) |
|
|
||
По формуле (1) |
Pi = Р2 = Рз = 0. |
|
||
|
|
|
|
|
Yu = |
-Щ-Г45 = ! >548 кГ№ |
|
||
Yn = |
2 7 3 + 15 |
= |
кГ/м3; |
|
^ с м = |
273-+ Г 2 |
= 1 ’2 3 9 |
кГ/МЗ- |
|
Предположим, что внутреннее избыточное давление на уровне пола
р = 20,00 н/м2\
по формуле (9,20)
рл= — 20,00+2,0-9,81 (1,548— 1,226) = — 13,68 н/м2\
р2= — 20,00+5,0-9,81 (1,548 — 1,226) = — 4,21 Н/м2;
р3= — 20,00+10,0-9,81 (1,548— 1,226) = 11,59 н/м2.
Из сопоставления избыточных внешних и внутренних давлений видно, что проемы 1 и 2 работают на приток, а проем 3 — на вы тяжку.
По формуле (9,25)
Лрх = 13,68 м/Л12;
Др2 = 4,21 н/м2;
по формуле (9,26)
Др3 = 11,59 н1м2-,
по формуле (9,23) приток:
<?х = 0,21 -12,01/2-13,68-1,239=14,67 кГ/сек;
G2 = 0,65 •10,0 У 2-4,21-1,548 = 23,47 кГ/сек;
вытяжка:
G3 = 0,65-15,0 V 2 lT ,5 9 -1,226=51,62 кГ/сек.
С учетом выражения (7,27) баланс воздухообмена в помеще нии представляется в следующем виде:
приток:
(1 — q) G, + G2 + GM= (1 — 0,6) 14,67+23,47+ 28,00 =
= 57,34 кГ/сек;
вытяжка:
G3 = 51,62 кГ/сек.
Так как приток оказался неравным вытяжке, то принимаем
р = — 18,00 н/м2.
По формуле (9,20)
Рх = — 18,00+2,0-9,81 (1,548— 1,226) = — 11,68 н/м2-,
Р« = — 18,00+5,0-9,81 (1,548 — 1,226)= — 2,21 н/м2-,
р3 = — 18,00+10,0-9,81 (1,548— 1,226)= 13,59 н/м2.
Из сопоставления внешних и внутренних избыточных давлений видно, что проемы 1 и 2 работают на приток, а проем 3— на вытяжку.
По формуле (9,25)
Дрх = 11,68 н/м2;
Др2 = 2,21 н/м2.
По формуле (9,26)
Др3 = 13,59 н/м2.
По формуле (9,23)
<?! = 0,21 -12,0 / Г П ,68-Г,239 =13,56 кГ/сек;
G2 = 0,65 -10,0 У 2 -2,2 Ь 1,548 = 17,00 кГ/сек;
G3 = 0,65• 15,0/ 2 -13,59 .1,226 = 56,28 кГ/сек.
С учетом выражения (7,27) баланс воздухообмена в помещении представляется в следующем виде:
приток:
б
(1 — q) Gi + G2 -f- GM= (1 —
— 0,6) 13,56 + 17,00 + 28,00 = = 50,42 кГ/сек;
вытяжка:
G3 —56,28 кГ/сек.
И на этот раз оказалось, что при ток не равен вытяжке. Путем гра фической интерполяции (рис. 56) на ходим
р = — 19,00 н/м2. |
Рис. 56. Графическая |
интер |
По формуле (9,20) |
поляция (к примеру |
43) |
|
|
Pi = — 19,00 + 2,0-9,81 (1,548 — 1,226) = — 12,68 н/м2;
р2 = — 19,00+5,0-9,81 (1,548— 1,226)= — 3,21 н/м2;
р3 = -1 9 ,0 0 + 1 0 ,0 -9 ,8 1 (1,548— 1,226) = 12,59 н/м2.
Из сопоставления внешних и внутренних избыточных давлений находим, что проемы 1 и 2 работают на приток, а проем 3—на вы тяжку.
По формуле (9,25)
Ар! = 12,68 н/м2;
Ар2 = 3,21 н/м2.
По формуле (9,26)
Арз = 12,59 н/м2.
По формуле (9,23)
Gi = 0,21 - 12,0/2П 27б8'./239 = 14,13 кГ/сек;
G2 = 0,65 •1 0 ,0 / 2 ^ 2 Г / 5 4 8 "-= 20,49 кГ/сек;
G3 = 0,65-15,0 / 2П 2^ §Т / 226 = 54,17 кГ/сек.
С учетом выражёния (7,27) баланс воздухообмена представляет ся в следующем виде:
приток:
(1 — Ч)вг + С2+ 28,00 = 0 — 0,6) 14,13 + 20,49 + 28,00 =
= 54,14 кГ/сек;
вытяжка:
Gз = 5 4 ,1 7 кГ/сек.
Из приведенного результата видно, что приток равен вытяжке. Таким образом, при действии воздушной завесы количество воздуха, проходящего через ворота при q = 0,6 и = 0,21 имеет
величину GB = Gi = 14,13 кГ/сек.
Расчет воздуховодов
При выборе компоновочных решений воздуховодов необходимо принимать во внимание следующее:
1)местные условия;
2)характер перемещаемого воздуха;
3) |
надежную |
регулировку |
работы систем вентиляции; |
|
4) |
удобство |
обслуживания |
и эксплуатации; |
|
5) |
гибкую |
приспосабливаемость к переменному режиму работы |
||
систем вентиляции; |
|
|||
6) взрыво- |
и |
пожаробезопасность; |
7) обеспечение наилучших технико-экономических показателей. Радиус действия вентиляционных систем, как правило, для си стем с естественным побуждением не должен превышать 8 ж, а для
систем с механическим побуждением — 30 ж.
Приведенная на рис. 57 номограмма, относящаяся к гладким воз духоводам, составлена автором для нормальных условий, для кото рых приняты следующие значения:
барометрическое давление В — 101,325 кн/м2;
температура t |
= 20° С; |
плотность у = |
1,2 кГ/м3\ |
коэффициент |
кинематической вязкости v = 14,9-10 6 лг/сек. |
В рассматриваемой номограмме имеются две взаимосвязанные части. Левая часть относится непосредственно к круглым воздухово дам, а правая часть — к прямоугольным.
При составлении этой номограммы величина удельного падения давления на трение в круглых воздуховодах определялась по фор
муле |
0,87 |
V» |
О |
||
~ |
(lg R e)2,4 d ' 2 Y’ |
Пде R — сопротивление трения на один погонный метр воздуха, н/ж2; v — скорость воздуха, м/сек\
d — диаметр воздуховода, м; у — плотность воздуха, кГ/м3; Re — критерий Рейнольдса.
При помощи правой части номограммы находят эквивалентный по площади диаметр d, соответствующий заданным значениям сто рон прямоугольного воздуховода а и b и одновременно же находится поправочный коэффициент п, дающий возможность по потерям дав ления, соответствующим эквивалентному по площади диаметру, определить потери давления прямоугольного воздуховода.
Для непрямоугольного воздуховода значения эквивалентного диаметра по площади d и значения поправочного коэффициента п могут быть определены по формулам
d = |
l,lS V F ; |
(10,1) |
п = |
0,282 |
( 10,2) |
где d — эквивалентный диаметр по площади, м; F — поперечное сечение воздуховода, м2;
Р— периметр воздуховода, м;
п— поправочный коэффициент.
Вслучае шероховатых воздуховодов следует пользоваться номо граммой (рис. 57), относящейся, как уже указывалось выше, к глад ким воздуховодам, однако полученные по этой номограмме потери давления R следует умножить на поправочный коэффициент т, значение которого может быть получено по номограмме (рис. 58).
При составлении номограммы приняты нижеследующие значения абсолютной шероховатости К, мм:
1) шлакоалебастровые и опилкоалебастровые плиты К = 1,0 мм;
2)шлакобетонные плиты К = 1,5 мм;
3)кирпичная кладка К = 2,0 мм;
4)штукатурка по металлической сетке К = 12,5 мм.
Потеря давления на местные сопротивления z определяется по формуле
2 = |
(10,3) |
где 2 — потеря давления в местном сопротивлении, |
н/м2; |
g — коэффициент местного сопротивления; |
|
V— скорости воздуха в воздуховоде, м/сек. |
|
Значения £ приведены в справочниках.
Значения нормальной скорости воздуха в воздуховодах приведе ны в табл. 33.
При механическом побуждении необходимо стремиться к обеспе чению постепенного и плавного нарастания скорости воздуха в воз духоводе от конечного участка сети к вентилятору.
Вентиляционные системы с естественным побуждением, устраиваемые в гражданских зданиях, должны обеспечить необходимый воздухообмен при температуре наружного воздуха + 5 ° С. Поэтому
соответственно этой температуре и определяется величина распола гаемого давления для определения гидравлических потерь в возду ховодах при естественном побуждении.
Во избежание засорения воздуховодов, транспортирующих за пыленный воздух, диаметр воздуховодов не должен быть менее из-
|
|
|
Т а б л и ц а |
33 |
||
Рекомендуемые примерные скорости воздуха в воздуховодах, м1сек |
|
|||||
|
|
|
Побуждение |
|
||
Наименование воздуховодов |
естественное |
механическое |
||||
|
|
|
||||
А. Ж и л ы е и о б щ е с т в е н н ы е з д а н и я |
|
|
||||
Вертикальные каналы |
|
0,5 — 1,5 |
|
2 .0 — |
5,0 |
|
Горизонтальные сборные каналы |
0,5— 1,0 |
|
5 .0 — 8,0 |
|||
Вытяжные шахты |
|
1.0— |
1,5 |
3 .0 — 6,0 |
||
Воздухоприемные каналы |
|
1.0— |
2,0 |
2.0— |
6,0 |
|
|
Б. П р о м ы ш л е н н ы е з д а н и я |
|
|
|
||
Воздуховоды общеобменной вентиляции |
2,0 -6,0 |
|
4 ,0 —9,0 |
|||
Вытяжные воздуховоды при воздухе, содержа |
|
|
|
|
||
щем: |
|
|
|
|
|
|
а) легкую и сухую пыль (табачная пыль, |
|
|
8 , 0— 12,0 |
|||
пыль при шлифовке по дереву и т. д.) . |
|
|
||||
б) текстильную пыль (пыль красок и т. д.) |
|
|
10,0— 14,0 |
|||
в) легкую минеральную пыль (сухие опилки |
|
|
|
|
||
и т. д.) |
|
|
|
|
12,0— 16,0 |
|
г) тяжелую |
минеральную |
пыль (пыль наж |
|
|
|
|
дачную и |
т. д.) |
|
|
|
14.0— |
18,0 |
д) земляную |
и песочную |
пыль |
|
|
1 6 . 0 - |
20,0 |
вестного предела. Минимальные диаметры воздуховодов, транспор
тирующих пыльный воздух, |
приведены в табл. 34. |
|
|||
|
|
|
|
Т а б л и ц а |
34 |
Минимальные диаметры воздуховодов при запыленном |
|||||
|
|
|
воздухе |
|
|
Характер транспортируемой пы |
Минимальный |
||||
диаметр воз |
|||||
|
|
|
|
духовода, |
мм |
Мелкая пыль (шлифовка и полировка дере |
|
||||
ва, металла и т. д.) |
|
80 |
|
||
Пыль крупная |
(опилки, мелкие |
стружки |
|
||
и т. д.) |
содержащая |
|
100 |
|
|
Смесь, |
кусочки материалов |
|
|||
(крупные |
стружки |
и т. |
д.) |
130 |
|
Оптимальные значения потери давления и расчетной магистрали #опт и оптимальной средней скорости в воздуховодах г;опт, при кото рых величина годовых расходов будет иметь наименьшее значение, могут быть определены по следующим формулам, предложенным автором,