Calculul conductelor de aer după viteză și debit + modalități de măsurare a debitului de aer în încăperi

Rate de schimb de aer recomandate

După cum sa menționat deja, debitul de aer prin canalele de ventilație nu este standardizat. Dar SNiP prescrie valorile recomandate ale vitezei de mișcare a maselor de aer, care trebuie ghidate de atunci când se proiectează ventilația.

Viteza admisă a aerului în conducte este dată în tabel:

Tip conductă de aer și grilă de ventilație	Tipul schemei de ventilație
	Natural	Forţat
	Domnișoară
Grile de alimentare (jaluzele)	0.5-1.0	2.0-4.0
Furnizați canalele mine	1.0-2.0	2.0-2.6
Canale orizontale compozite (prefabricate).	0.5-1.0	2.0-2.5
Canale verticale	0.5-1.0	2.0-2.5
Grile lângă podea	0.2-0.5	2.0-2.5
Grile la tavan	0.5-1.0	1.0-3.0
Grile de evacuare	0.5-1.0	1.5-3.0
Canalele arborelui de evacuare	1.0-1.5	3.0-6.0

Debitul de aer maxim recomandat în spațiile rezidențiale nu trebuie să depășească 0,3 m/s. Excesul său pe termen scurt de până la 30% este permis, de exemplu, în timpul lucrărilor de reparații.

Elemente de rețea și rezistențe locale

Pierderile la elementele rețelei (zăbrele, difuzoare, tee, viraje, modificări de secțiune etc.) sunt de asemenea importante. Pentru zăbrele și unele elemente, aceste valori sunt specificate în documentație. Ele pot fi calculate și prin înmulțirea coeficientului de rezistență locală (c.m.s.) cu presiunea dinamică din acesta:

Rm. s.=ζ Rd.

Unde Rd=V2 ρ/2 (ρ este densitatea aerului).

K. m. s. determinate din cărțile de referință și caracteristicile de fabrică ale produselor. Rezumăm toate tipurile de pierderi de presiune pentru fiecare secțiune și pentru întreaga rețea. Pentru comoditate, vom face acest lucru într-un mod tabelar.

Tabel de calcul.

Suma tuturor presiunilor va fi acceptabilă pentru această rețea de conducte, iar pierderile de ramificație trebuie să fie în limita a 10% din presiunea totală disponibilă. Dacă diferența este mai mare, este necesar să montați amortizoare sau diafragme la ieșiri. Pentru a face acest lucru, calculăm c.m.s. necesar. dupa formula:

ζ= 2Rizb/V2,

unde Pizb este diferența dintre presiunea disponibilă și pierderile de ramificație. Conform tabelului, selectați diametrul diafragmei.

Diametrul necesar al diafragmei pentru conductele de aer.

Calculul corect al conductelor de ventilație vă va permite să alegeți ventilatorul potrivit, alegând de la producători în funcție de criteriile dvs. Folosind presiunea disponibilă găsită și debitul total de aer din rețea, acest lucru va fi ușor de realizat.

Formule pentru calcule

Pentru a efectua calcule, trebuie să aveți câteva informații. Pentru a calcula debitul de aer într-o conductă, este necesară formula ϑ = L / 3600 × F, unde:

• ϑ este viteza maselor de aer în conductă;
• L - debitul de aer într-o anumită zonă pentru care se fac calcule (măsurat în m³ \ h);
• F este aria canalului de trecere a aerului (măsurată în m²).

Pentru a calcula debitul de aer, formula de mai sus poate fi modificată pentru a da L = 3600 × F × ϑ.

Dar există circumstanțe când este dificil sau pur și simplu nu există timp pentru a face astfel de calcule. În astfel de situații, un calculator special pentru calcularea vitezei aerului în conductă vine în ajutor.

Birourile de inginerie folosesc cel mai adesea calculatoare, care sunt cele mai precise. De exemplu, adaugă mai multe cifre la numărul pi, calculează fluxul de aer mai precis, calculează grosimea pereților pasajului etc.

Datorită calculului vitezei în conducta de aer, vom putea calcula cu precizie nu numai cantitatea de aer furnizată, ci și să aflăm presiunea dinamică pe pereții canalelor, costurile prin frecare, rezistența dinamică, etc.

Calcul aerodinamic al conductelor de aer

Calculul aerodinamic al conductelor de aer este una dintre principalele etape în proiectarea unui sistem de ventilație, deoarece vă permite să calculați secțiunea transversală a conductei (diametrul - pentru rotund și înălțimea cu lățime pentru dreptunghiular).

Aria secțiunii transversale a conductei este selectată în funcție de viteza recomandată pentru acest caz (depinde de fluxul de aer și de locația secțiunii calculate).

F = G/(ρ v), m²

unde G este debitul de aer în secțiunea calculată a conductei, kg/сρ este densitatea aerului, kg/m³v este viteza recomandată a aerului, m/s (vezi Tabelul 1)

Tabelul 1.Determinarea vitezei recomandate a aerului într-un sistem de ventilație mecanică.

Cu un sistem de ventilație cu un impuls natural, viteza aerului se presupune a fi de 0,2-1 m/s. În unele cazuri, viteza poate ajunge la 2 m/s.

Formula pentru calcularea pierderii de presiune atunci când aerul se deplasează prin conductă:

ΔP = ΔPtr + ΔPm.s. = λ (l/d) (v²/2) ρ + Σξ (v²/2) ρ,

Într-o formă simplificată, formula pentru pierderea de presiune a aerului în conductă arată astfel:

∆P = Rl + Z,

Pierderea de presiune specifică prin frecare poate fi calculată prin formula: R = λ (l/d) (v²/2) ρ, [Pa/M]

l — lungimea conductei de aer, m
Z este pierderea de presiune la rezistențele locale, PaZ = Σξ (v²/2) ρ,

Pierderea de presiune specifică prin frecare R poate fi determinată și cu ajutorul tabelului. Este suficient sa cunosti debitul de aer in zona si diametrul conductei.

Tabel cu pierderi specifice de presiune datorate frecării în conductă.

Numărul de sus din tabel este debitul de aer, iar numărul de jos este pierderea de presiune specifică prin frecare (R).
Dacă conducta este dreptunghiulară, atunci valorile din tabel sunt căutate pe baza diametrului echivalent. Diametrul echivalent poate fi determinat folosind următoarea formulă:

deq = 2ab/(a+b)

unde a și b sunt lățimea și înălțimea conductei.

Acest tabel prezintă valorile pierderilor specifice de presiune la un coeficient de rugozitate echivalent de 0,1 mm (coeficient pentru conductele de aer din oțel). Dacă conducta de aer este realizată dintr-un alt material, atunci valorile tabelare trebuie ajustate conform formulei:

∆P = Rlβ + Z,

unde R este pierderea de presiune specifică datorată frecării, l este lungimea conductei, mZ este pierderea de presiune datorată rezistențelor locale, Paβ este un factor de corecție care ține cont de rugozitatea conductei.Valoarea acestuia poate fi luată din tabelul de mai jos.

De asemenea, este necesar să se țină cont de pierderile de presiune datorate rezistențelor locale. Coeficienții rezistențelor locale, precum și metoda de calcul a pierderilor de presiune, pot fi preluați din tabelul din articolul „Calculul pierderilor de presiune în rezistențele locale ale sistemului de ventilație. Coeficienții rezistențelor locale.» Iar presiunea dinamică este determinată din tabelul pierderilor de presiune specifice prin frecare (tabelul 1).

Pentru a determina dimensiunea conductelor de aer sub tiraj natural, utilizați cantitatea de presiune disponibilă. Presiunea disponibilă este presiunea care se creează din cauza diferenței de temperatură dintre aerul de alimentare și aerul de ieșire, cu alte cuvinte, presiunea gravitațională.

Dimensiunile conductelor de aer într-un sistem de ventilație naturală sunt determinate folosind ecuația:

unde ∆P_zăngănit — presiunea disponibilă, Pa
0,9 - factor de creștere pentru rezerva de putere
n este numărul de secțiuni ale conductelor de aer pe ramura calculată

Cu un sistem de ventilație cu inducție mecanică a aerului, conductele de aer sunt selectate în funcție de viteza recomandată. În continuare, pierderile de presiune sunt calculate în funcție de ramura calculată și, în funcție de datele gata făcute (debit de aer și pierderi de presiune), este selectat un ventilator.

Formule de calcul

Pentru a efectua toate calculele necesare, trebuie să aveți câteva date. Pentru a calcula viteza aerului, aveți nevoie de următoarea formulă:

ϑ= L / 3600*F, unde

ϑ - viteza fluxului de aer în conducta dispozitivului de ventilație, măsurată în m/s;

L este debitul maselor de aer (această valoare se măsoară în m3/h) în acea secțiune a arborelui de evacuare pentru care se face calculul;

F este aria secțiunii transversale a conductei, măsurată în m2.

Conform acestei formule, se calculează viteza aerului în conductă și valoarea sa reală.

Toate celelalte date lipsă pot fi deduse din aceeași formulă. De exemplu, pentru a calcula debitul de aer, formula trebuie convertită după cum urmează:

L = 3600 x F x ϑ.

În unele cazuri, astfel de calcule sunt dificil de efectuat sau nu este suficient timp. În acest caz, puteți utiliza un calculator special. Există multe programe similare pe Internet. Pentru birourile de inginerie, este mai bine să instalați calculatoare speciale care sunt mai precise (acestea scad grosimea peretelui țevii atunci când se calculează suprafața secțiunii transversale, pun mai multe caractere în pi, calculează debitul de aer mai precis etc.).

Flux de aer

4 Determinarea vitezei aerului

Cunoscând multiplicitatea maselor de aer, este ușor de calculat viteza aerului în conductă în timpul ventilației naturale. Mai întâi trebuie să aflați aria secțiunii transversale a canalelor. Pentru a face acest lucru, pătratul razei secțiunii conductei trebuie înmulțit cu numărul „pi”.

Conductele de aer trebuie să aibă o anumită dimensiune și formă. După ce s-a determinat secțiunea transversală a conductei de aer, este posibil să se calculeze diametrul conductei de aer necesar pentru o anumită cameră. Expresia D = 1000*√(4*S/π) va ajuta în acest sens. În el:

• D este diametrul secțiunii conductei.
• S este aria secțiunii transversale a canalelor de aer.
• π este o constantă matematică egală cu 3,14.

În conformitate cu standardele, dimensiunea minimă a unei conducte dreptunghiulare este de 100 mm x 150 mm, cea maximă este de 2000 mm x 2000 mm. Astfel de modele au o formă mai ergonomică, este mai ușor să le instalați strâns pe perete și să mascați țevile pe tavan sau deasupra mezaninelor bucătăriei.

Produsele rotunde diferă de cele dreptunghiulare prin faptul că creează mai puțină rezistență la aer. Prin urmare, au un nivel minim de zgomot.

Folosind formula V = L / 3600 * S și parametri precum debitul de aer (L) și zona conductei, puteți calcula ventilația naturală. Un exemplu de calcul ar fi:

• D = 400 mm.
• W = 20 m³.
• N = 6 m3/h.
• L = 120 m³.

Se stabilește că acest indicator nu trebuie să depășească 0,3 m/s. Se face o excepție numai pentru perioada lucrărilor temporare de reparații sau de instalare a echipamentelor de construcții. În acest moment, standardele pot fi majorate cu maximum 30%.

Dacă în cameră există două sisteme de ventilație, atunci viteza fiecăruia dintre ele este calculată astfel încât să fie suficient să se asigure jumătate din zonă cu aer curat.

În cazul unor situații neprevăzute (de exemplu, din cauza cerințelor de siguranță la incendiu), este necesară modificarea bruscă a vitezei aerului sau oprirea funcționării sistemului de ventilație. Pentru a face acest lucru, în canale și în secțiunile de tranziție sunt instalate supape speciale și supape de închidere.

Câteva sfaturi utile pentru utilizarea corectă a dispozitivelor

Dacă fluxul de aer în conductă este caracterizat de un nivel crescut de conținut de praf, este mai bine să nu folosiți un anemometru cu fir fierbinte și un tub Pitot în acest caz. Deoarece orificiul din tubul care primește presiunea totală a fluxului are un diametru mic, se poate înfunda rapid atunci când este expus la aer poluat.

Anemometrele cu fir fierbinte nu sunt potrivite pentru funcționarea în condiții de viteză mare a fluxului de aer (mai mult de 20 m/s).Faptul este că senzorul principal de temperatură, care se caracterizează printr-o sensibilitate crescută, se poate prăbuși pur și simplu sub presiune puternică a aerului.

Utilizarea dispozitivelor de control și măsurare pentru determinarea debitului de aer trebuie efectuată strict în intervalele de temperatură nominală specificate în pașapoartele dispozitivelor.

În conductele de gaz (conducte de aer în care curge în principal aer încălzit), se recomandă utilizarea tuburilor pneumometrice, al căror corp este din oțel inoxidabil. Utilizarea echipamentelor cu componente din plastic în aceste conducte este nedorită din cauza posibilei deformari a corpului sub influența temperaturilor ridicate.

La măsurarea vitezei și a debitului de aer, este necesar să vă asigurați că senzorul sensibil al sondei este întotdeauna orientat exact spre fluxul de aer. Nerespectarea acestei cerințe duce la denaturarea rezultatelor măsurătorilor. Mai mult, distorsiunile și inexactitățile vor fi cu atât mai mari, cu atât gradul de abatere a senzorului de la poziția ideală este mai mare.

Astfel, alegerea corectă a instrumentarului pentru a determina debitul maselor de aer în conducta de aer și utilizarea lor corectă în timpul lucrului va permite specialiștilor să-și formeze o imagine obiectivă a ventilației spațiilor

Acest aspect este de o importanță deosebită atunci când vine vorba de spațiile rezidențiale.

Calculul conductelor de aer pentru sistemele de alimentare și evacuare a ventilației mecanice și naturale

Aerodinamic
calculul conductelor de aer este de obicei redus
pentru a determina dimensiunile transversale ale acestora
secțiune,
precum şi pierderi de presiune pe individ
parcele
și în sistem în ansamblu. Poate fi determinat
cheltuieli
aer pentru dimensiunile date ale conductelor de aer
și presiunea diferențială cunoscută în sistem.

La
calculul aerodinamic al conductelor de aer
sistemele de ventilație sunt de obicei neglijate
compresibilitatea
mișcă aerul și bucură-te
valori de suprapresiune, presupunând
pentru un condițional
presiune atmosferică zero.

La
mișcarea aerului prin conductă în orice
transversal
secțiunea transversală a curgerii există trei tipuri
presiune:static,
dinamic
și complet.

static
presiune
determină potenţialul
energie 1 m3
aer în secțiunea luată în considerare (pag_Sf
egală cu presiunea pe pereţii conductei).

dinamic
presiune
este energia cinetică a fluxului,
raportat la 1 m3
aer, hotărât
dupa formula:

(1)

Unde
– densitatea
aer, kg/m3;
- viteza
mișcarea aerului în secțiune, m/s.

Complet
presiune
egală cu suma statică și dinamică
presiune.

(2)

Tradiţional
la calcularea rețelei de conducte se folosește
termenul „pierdere
presiune"
(„pierderi
energie de curgere”).

Pierderi
presiune (plină) în sistemul de ventilație
sunt alcătuite din pierderi prin frecare şi
pierderi în local
rezistențe (vezi: Încălzire și
ventilație, partea 2.1 „Ventilație”
ed. V.N. Bogoslovski, M., 1976).

Pierderi
presiunile de frecare sunt determinate de
formulă
Darcy:

(3)

Unde
- coeficient
rezistența la frecare, care
calculate prin formula universală
IAD. Altshulya:

(4)

Unde
– criteriul Reynolds; K - înălțime
proiecții de rugozitate (absolut
rugozitate).
calculele tehnice ale pierderilor de presiune
frecare
,
Pa (kg/m2),
într-o conductă de aer cu lungimea /, m, se determină
prin expresie

(5)

Unde
– pierderi
presiune pe 1 mm de lungime a conductei,
Pa/m [kg/(m2
* m)].

Pentru
definiții Rîntocmit
tabele și nomograme. Nomogramele (Fig.
1 si 2) sunt construite pentru conditiile: forma secțiuni
diametrul cercului conductei,
presiunea aerului 98 kPa (1 atm), temperatura
20°C, rugozitate = 0,1 mm.

Pentru
calculul conductelor și canalelor de aer
se folosesc secțiuni dreptunghiulare
tabele și nomograme
pentru conducte rotunde, introducând at
acest
diametrul echivalent al unui dreptunghiular
conductă, în care pierderea de presiune
pentru frecare în
rundă
și dreptunghiulară
~
conductele de aer sunt egale.

LA
practica de proiectare primită
Răspândire
trei tipuri de diametre echivalente:

■ prin viteza

la
paritatea vitezelor

■ de către
consum

la
echitatea costurilor

■ de către
arie a secțiunii transversale

dacă egal
zone de sectiune transversala

La
calculul conductelor de aer cu rugozitate
ziduri,
diferit de cel prevăzut la
tabele sau nomograme (K = OD mm),
face o corectie la
valoarea tabelară a pierderilor specifice
presiune asupra
frecare:

(6)

Unde
- tabelar
valoarea specifica a pierderii de presiune
pentru frecare;
- coeficient
ținând cont de rugozitatea pereților (Tabelul 8.6).

Pierderi
presiunea in rezistentele locale. LA
locurile de rotație ale conductei, la împărțire
și fuziune
curge în teuri, la schimbare
dimensiuni
conductă de aer (expansiune - în difuzor,
constricție - în confuz), la intrarea în
conducta de aer sau
canal și ieșire din acesta, precum și pe alocuri
instalatii
dispozitive de control (accelerare,
porți, diafragme) există o picătură
presiunea de curgere
aer în mișcare. În cele specificate
locuri care se întâmplă
restructurarea câmpurilor de viteză a aerului în
conducta de aer și formarea zonelor de vortex
la pereţi, care este însoţit
pierderea energiei curgerii. aliniere
curgerea are loc la o anumită distanță
după trecere
aceste locuri. Condițional, pentru comoditate
calcul aerodinamic, pierdere
presiune în local
rezistenţele sunt considerate concentrate.

Pierderi
presiunea in rezistenta locala
determinat
conform formulei

(7)

Unde
–
coeficientul de rezistență local
(de obicei,
în unele cazuri există
valoare negativă, la calcul
ar trebui să
ia in calcul semnul).

Raportul se referă la
la viteza maxima
în secţiunea îngustă a secţiunii sau a vitezei
in sectiune
secțiune cu un debit mai mic (într-un T).
În tabele
coeficienții de rezistență locali
indică la ce viteză se referă.

Pierderi
presiunea in rezistentele locale
complot, z,
calculate prin formula

(8)

Unde

- suma
coeficienții de rezistență locali
Locația activată.

General
pierderea de presiune în secțiunea conductei
lungime,
m, în prezența rezistențelor locale:

(9)

Unde
– pierderi
presiune pe 1 m de lungime a conductei;

– pierderi
presiunea in rezistentele locale
site-ul.

Viteza în conductă

Viteza aerului în conductă

Iată formulele pentru calcularea vitezei și presiunii aerului în conductă (secțiune rotundă sau dreptunghiulară) în funcție de debitul de aer și aria secțiunii transversale. Pentru un calcul rapid, puteți folosi calculatorul online.

Formula pentru calcularea vitezei aerului:

unde W este debitul, m/h Q este consumul de aer, m3/h S este aria secțiunii transversale a conductei, m2* Notă: pentru a converti viteza de la m/h la m/s, rezultatul trebuie împărțit la 3600

Formula pentru calcularea presiunii în conductă:

unde P este presiunea totală în conductă, Pa P_Sf — presiunea statică în conducta de aer, egală cu presiunea atmosferică, Pa p — densitatea aerului, kg/m3W — viteza de curgere, m/s * Notă: pentru a converti presiunea din Pa în atm. înmulțiți rezultatul cu 10,197*10-6 (atmosfera tehnică) sau 9,8692*10-6 (atmosfera fizică)

viteza fluxului de aer 88,4194 m/s

presiunea conductei de aer 102 855,0204 Pa (1,0488 atm)

Alte calculatoare

Calculator pentru volumul cubului și suprafața Calculator pentru volumul cilindrului și suprafața Calculator pentru volumul conductelor

Sursă

Reguli de utilizare a aparatelor de măsurare

La măsurarea debitului de aer și a debitului acestuia în sistemul de ventilație și aer condiționat este necesară selectarea corectă a dispozitivelor și respectarea următoarelor reguli pentru funcționarea acestora.

Acest lucru vă va permite să obțineți rezultate precise ale calculului conductei, precum și să faceți o imagine obiectivă a sistemului de ventilație.

Urmați regimul de temperatură, care este indicat în pașaportul dispozitivului. De asemenea, urmăriți poziția senzorului sondei. Acesta trebuie să fie întotdeauna orientat exact spre fluxul de aer.

Dacă nu respectați această regulă, rezultatele măsurătorilor vor fi distorsionate. Cu cât abaterea senzorului de la poziția ideală este mai mare, cu atât eroarea va fi mai mare.

Calculul debitului de aer

Este important să se calculeze corect aria secțiunii transversale a oricărei forme, atât rotunde, cât și dreptunghiulare. Dacă dimensiunea nu este potrivită, nu va fi posibilă atingerea echilibrului de aer dorit.

Prea multă conductă de aer va ocupa prea mult spațiu. Acest lucru va reduce suprafața din cameră, va provoca disconfort rezidenților. Dacă calculul este incorect și se alege o dimensiune foarte mică a canalului, vor fi observate curenți puternici. Acest lucru se datorează unei creșteri puternice a presiunii fluxului de aer.

Calculul secțiunii

Când o conductă rotundă se transformă într-o conductă pătrată, viteza se va schimba

Pentru a calcula viteza cu care aerul va trece prin conductă, trebuie să determinați aria secțiunii transversale. Următoarea formulă este utilizată pentru calculul S=L/3600*V, unde:

• S este aria secțiunii transversale;
• L - consumul de aer în metri cubi pe oră;
• V este viteza în metri pe secundă.

Pentru conductele de aer rotunde, este necesar să se determine diametrul folosind formula: D = 1000*√(4*S/π).

Dacă conducta va fi dreptunghiulară în loc de rotundă, lungimea și lățimea trebuie determinate în loc de diametru. La instalarea unei astfel de conducte de aer, se ia în considerare o secțiune transversală aproximativă. Se calculează prin formula: a * b \u003d S, (a - lungime, b - lățime).

Există standarde aprobate conform cărora raportul dintre lățime și lungime nu trebuie să depășească 1: 3. De asemenea, se recomandă utilizarea meselor cu dimensiuni tipice oferite de producătorii de conducte.

Nivel de vibrație

Vibrația este un fenomen care, alături de zgomot, este întotdeauna prezent în conducte dacă se folosește o schemă de ventilație forțată.

Valoarea sa depinde de următorii factori:

• dimensiunile secțiunii transversale ale canalelor de aer;
• materialul care a fost folosit pentru realizarea conductelor de ventilație;
• compoziția și calitatea garniturilor dintre țevile de conducte;
• viteza de mișcare a aerului în canalele sistemului de ventilație.

Puterea ventilatorului este strâns legată de valoarea maximă a vibrației.

Indicatorii de reglementare care trebuie luați în considerare la calcularea parametrilor conductelor de aer și la alegerea tipului de dispozitive de ventilație sunt prezentați în tabel:

Valorile maxime admise ale vibrațiilor locale	Valorile maxime admise ale vibrațiilor locale
	În ceea ce privește accelerația vibrațiilor	În ceea ce privește viteza vibrațiilor
Domnișoară	dB	m/s x 10-2	dB
8	1.4	73	2.8	115
16	1.4	73	1.4	109
31.5	2.7	79	1.4	109
63	5.4	85	1.4	109
125	10.7	91	1.4	109
250	21.3	97	1.4	109
500	42.5	103	1.4	109
1000	85.0	109	1.4	109
Valori ajustate și ajustate echivalent și nivelurile acestora	2.0	76	2.0	112

Dacă proiectarea ventilației este realizată corect, viteza fluxului de aer în pasajele de aer nu ar trebui să afecteze modificarea nivelurilor de zgomot și vibrații din sistem.

Concluzie

Acest calcul simplu face parte din calculul aerodinamic al sistemului de ventilație și aer condiționat. Astfel de calcule sunt efectuate în programe specializate sau, de exemplu, în Excel.