Распределение давлений в системах вентиляции



Расчет и выбор вентилятора. Физический смысл уравнения Бернулли. Полный напор и его составляющие

Несмотря на это, вентиляторы изготавливаются чаще с небольшими углами ( < 90°) наклона лопастей, так как при этом улучшается обтекаемость, уменьшаются завихрения газа и связанные с ними потери напора, а отсюда увеличивается коэффициент полезного действия.

Действительный напор Нв, создаваемый вентилятором, меньше теоретического по двум причинам: 1) часть напора затрачивается на преодоление сопротивлений внутри вентилятора; 2) не все частицы газа в межлопастном канале движутся по одинаковым траекториям, поэтому параллелограммы скоростей на выходе из колеса для разных струек различны. Так как учесть величину напора расчетным путем не представляется возможным, то зависимость действительного напора вентилятора от производительности Нв = f1(Q), N = f2 (Q) и =f3 (Q) определяют на основании опытных данных, т.е. результатов испытаний.

Характеристика вентилятора.

Графическое изображение указанных зависимостей называется характеристикой вентилятора. Эти характеристики в зависимости от конструкции вентилятора изображаются кривыми различной формы и являются критерием при исследовании работы вентилятора в различных условиях, а также при проектировании вентиляционных установок.

Типичная характеристика центробежного вентилятора при постоянном числе оборотов представлена на рис.3.

Характеристика сети.

Если вентилятор подает газ по какому-либо трубопроводу или каналу, то характеристику Н = f(Q) можно определить и для сети. Сетью называется тот трубопровод или канал, на который работает вентилятор. Известно, что напор Нв, создаваемый вентилятором при работе на сеть, расходуется на преодоление трения, а также на создание динамического (скоростного) напора,

где — коэффициент трения;

l — длина трубопровода, м;

d — диаметр трубопровода, м;

— коэффициент местного сопротивления;

— линейная скорость газа, м/с;

g — ускорение силы тяжести, м/с 2 .

Подставив в это уравнение значение скорости из уравнения расхода , где F — площадь поперечного сечения трубопровода, и обозначая

получим уравнение характеристики сети

Это уравнение выражает зависимость между расходом проходящего по трубопроводу (сети) газа Q и напором Нс, м, необходимым для преодоления всех гидравлических сопротивлений трубопровода (сети) и создания скоростного напора. Коэффициент в уравнении (9) можно принять постоянным для данной сети, т.е. независимым от расхода газа.

Построение на одном графике и в одном масштабе характеристик вентилятора и характеристик сети позволяет определить производительность Q, напор Нв, создаваемый вентилятором при работе на данную сеть, затрачиваемую при этом мощность N и КПД вентилятора . На рис.4 изображен подобный график.

Пересечение характеристики трубопровода с характеристикой вентилятора Нв=f1(Q) дает так называемую «рабочую точку». Эта точка определяет условия совместной работы системы вентилятор-трубопровод (сеть), когда НB = Нc, т.е. когда напор, создаваемый вентилятором, равен напору, теряемому в сети. Если провести через рабочую точку вертикальную линию, то она пересечет также и кривые N = f2(Q) и = f3 (Q) и ось абсцисс Q в точках, определяющих показатели работы вентилятора на данную сеть. Например, для рабочей точки М параметры работы вентилятора следующие: производительность – Q1; напор – Н1; потребляемая мощность – N1;КПД — . Положение рабочей точки дает возможность судить об экономичности использования вентилятора в данных условиях.

2. Практическая часть.

2.1. Расчет вентилятора.

Рассчитаем оптимальный диаметр воздуховода по формуле:

, Q=4000 нм 3 /ч при температуре t=60 o C

Пересчитаем расход при нормальных условиях в расход при нашей температуре:

Источник

Распределение давлений в системах вентиляции

Статическое давление характеризует потенциальную энергию воздуха, оно равно давлению на стенки воздуховода. Динамическое давление является проявлением кинетической энергии воздушного потока, величину его определяют по формуле (Па):

,где v– скорость движения воздуха, м/с, – плотность воздуха, кг/м 3 ;

Полное давление представляет собой сумму статического и динамического давлений, т.е. .

При движении по воздуховоду воздух теряет свою энергию на преодоление различных сопротивлений (происходит потеря его давления). Различают два вида потерь давления: потеря на трение и потеря в местных сопротивлениях.

Потерю давления на трение в воздуховоде обычно подсчитывают по упрощенной формуле (Па) ,

где – потеря давления на 1 м длины воздуховода, Па/м.

где – коэффициент сопротивления трения;

– скорость движения воздуха, м/с;

– плотность воздуха, кг/м 3 ;

– диаметр воздуховода, м;

– длина воздуховода, м.

В местном сопротивлении потеря давления составляет , где — коэффициент местного сопротивления,

Общая потеря давления на расчетном участке будет

, где – длина участка, м, — потеря давления в местных сопротивлениях расчетного участка сети воздуховодов.

Распределение давлений в системах вентиляции.

На рис. показано распределение давлений при работе вентилятора с воздуховодами. Со всасывающей стороны в сечении А всасывающего воздуховода 1 разрежение практически равно нулю, в пределах спектра всасывания у торца воздуховода развивается некоторое динам. давление. Т. к. в любом сечении всасывающего воздуховода стат. и полное давления имеют отрицательный, а динам. давление положительный знак, то линия стат. давления расположена ниже линии полного давления.

1 – всасывающий воздуховод; 2 – вентилятор; 3 – нагнетательный воздуховод; 4 – линия полного давления с нагнетательной стороны; 5 – линия статического давления там же; 6 – линия полного давления с всасывающей стороны; 7 – линия статического давления там же; а, б, в, г, д, е – сечения

Скачок вниз линии стат. давления сра после сечения А–А вызван сужением воздушного потока на входе в воздуховод из-за возникновения местных завихрений. М/у сечениями Б и В находится конфузор с поворотом, в котором увеличивается скорость потока и возрастает потеря давления. Из-за этого на участке снижается линия стат. давления. В точке Ж создается наибольшее по абсолютному значению полное давление во всасывающем воздуховоде, равное . М/у сечениями Г и Д находится диффузор, в котором происходит уменьшение скорости потока, что вызывает увеличение стат. и уменьшение динам. давлений. В сечении Д стат. давление имеет maxое значение и равно потерям давления на трение м/у сечениями Д и Е. По мере приближения к сечению Е стат. давление уменьшается, а динам. остается постоянным. На выходе из нагнетательного воздуховода в сечении Е стат. давление равно нулю, динам. же сохраняет свою величину. В любом сечении нагнетательного воздуховода стат. и полное давления имеют положительный знак. В точке 3 образуется наибольшее полное давление в нагнетательном воздуховоде, создаваемое вентилятором, которое теряется на трение и в местных сопротивлениях (диффузоре , при выходе ). Оно определяется по формуле . Давление, развиваемое вентилятором, расходуется на преодоление сопротивления движению воздуха во всасывающем и нагнеательном воздуховодах. Оно равно .

Источник

Распределение давлений в системах вентиляции

Статическое давление характеризует потенциальную энергию воздуха, оно равно давлению на стенки воздуховода. Динамическое давление является проявлением кинетической энергии воздушного потока, величину его определяют по формуле (Па):

,где v– скорость движения воздуха, м/с, – плотность воздуха, кг/м 3 ;

Полное давление представляет собой сумму статического и динамического давлений, т.е. .

При движении по воздуховоду воздух теряет свою энергию на преодоление различных сопротивлений (происходит потеря его давления). Различают два вида потерь давления: потеря на трение и потеря в местных сопротивлениях.

Потерю давления на трение в воздуховоде обычно подсчитывают по упрощенной формуле (Па) ,

где – потеря давления на 1 м длины воздуховода, Па/м.

где – коэффициент сопротивления трения;

– скорость движения воздуха, м/с;

– плотность воздуха, кг/м 3 ;

Читайте также:  Какие симптомы указывают на проблемы с датчиком

– диаметр воздуховода, м;

– длина воздуховода, м.

В местном сопротивлении потеря давления составляет , где — коэффициент местного сопротивления,

Общая потеря давления на расчетном участке будет

, где – длина участка, м, — потеря давления в местных сопротивлениях расчетного участка сети воздуховодов.

Распределение давлений в системах вентиляции.

На рис. показано распределение давлений при работе вентилятора с воздуховодами. Со всасывающей стороны в сечении А всасывающего воздуховода 1 разрежение практически равно нулю, в пределах спектра всасывания у торца воздуховода развивается некоторое динам. давление. Т. к. в любом сечении всасывающего воздуховода стат. и полное давления имеют отрицательный, а динам. давление положительный знак, то линия стат. давления расположена ниже линии полного давления.

1 – всасывающий воздуховод; 2 – вентилятор; 3 – нагнетательный воздуховод; 4 – линия полного давления с нагнетательной стороны; 5 – линия статического давления там же; 6 – линия полного давления с всасывающей стороны; 7 – линия статического давления там же; а, б, в, г, д, е – сечения

Скачок вниз линии стат. давления сра после сечения А–А вызван сужением воздушного потока на входе в воздуховод из-за возникновения местных завихрений. М/у сечениями Б и В находится конфузор с поворотом, в котором увеличивается скорость потока и возрастает потеря давления. Из-за этого на участке снижается линия стат. давления. В точке Ж создается наибольшее по абсолютному значению полное давление во всасывающем воздуховоде, равное . М/у сечениями Г и Д находится диффузор, в котором происходит уменьшение скорости потока, что вызывает увеличение стат. и уменьшение динам. давлений. В сечении Д стат. давление имеет maxое значение и равно потерям давления на трение м/у сечениями Д и Е. По мере приближения к сечению Е стат. давление уменьшается, а динам. остается постоянным. На выходе из нагнетательного воздуховода в сечении Е стат. давление равно нулю, динам. же сохраняет свою величину. В любом сечении нагнетательного воздуховода стат. и полное давления имеют положительный знак. В точке 3 образуется наибольшее полное давление в нагнетательном воздуховоде, создаваемое вентилятором, которое теряется на трение и в местных сопротивлениях (диффузоре , при выходе ). Оно определяется по формуле . Давление, развиваемое вентилятором, расходуется на преодоление сопротивления движению воздуха во всасывающем и нагнеательном воздуховодах. Оно равно .

Источник

Как определить давление вентилятора: способы измерить и рассчитать давление в вентиляционной системе

Алексей Дедюлин

Если комфорту в доме вы уделяете достаточно внимания, то наверное, согласитесь, что качество воздуха должно стоять на одном из первых мест. Свежий воздух полезен для здоровья и мышления. В хорошо пахнущую комнату не стыдно пригласить гостей. Проветривать каждое помещение по десять раз в день — нелегкое занятие, неправда ли?

Многое зависит от выбора вентилятора и в первую очередь его давления. Но до того как определить давление вентилятора, нужно ознакомиться с некоторыми физическими параметрами. Прочитайте о них в нашей статье.

Благодаря нашему материалу вы изучите формулы, узнаете виды давления в вентиляционной системе. Мы привели для вас сведения о полном напоре вентилятора и двух способах, по которым его можно измерить. В итоге вы сможете самостоятельно измерить все параметры.

Давление в вентиляционной системе

Чтобы вентиляция была эффективной, нужно правильно подобрать давление вентилятора. Есть два варианта для самостоятельного измерения напора. Первый способ — прямой, при котором замеряют давление в разных местах. Второй вариант — рассчитать 2 вида давления из 3 и получить по ним неизвестную величину.

Давление (также — напор) бывает статическим, динамическим (скоростным) и полным. По последнему показателю выделяют три категории вентиляторов.

К первой относят приборы с напором < 1 кПа, второй — 1—3 кПа и более, третьей — больше 3—12 кПа и выше. В жилых строениях используют устройства первой и второй категории.

Аэродинамика вентилятора на графике

В технической документации к вентилятору обычно указывают аэродинамические показатели, включая полное и статическое давление при определенной производительности. На практике «заводские» и реальные параметры часто не совпадают, и связано это с конструктивными особенностями вентиляционных систем.

Существуют международные и государственные стандарты, направленные на повышение точности измерений в лабораторных условиях.

В России обычно применяют методы A и C, при которых напор воздуха после вентилятора определяют косвенно, исходя из установленной производительности. В разных методиках в площадь выхода включают или не включают втулку рабочего колеса.

Формулы для расчета напора вентилятора

Напор представляет собой соотношение воздействующих сил и площади, на которую они направлены. В случае с вентканалом речь идет о воздухе и сечении.

Поток в канале распределяется неравномерно и не проходит под прямым углом к поперечному разрезу. Узнать точный напор по одному замеру не удастся, придется искать среднее значение по нескольким точкам. Сделать это нужно и для входа, и для выхода из вентилирующего прибора.

Осевой вентилятор

Полное давление вентилятора определяют по формуле Pп = Pп (вых.) – Pп (вх.), где:

  • Pп (вых.) — полное давление на выходе из устройства;
  • Pп (вх.) — полное давление на входе в устройство.

Для статического давления вентилятора формула отличается незначительно.

Ее записывают как Рст = Рст (вых.) – Pп (вх.), где:

  • Рст (вых.) — статическое давление на выходе из устройства;
  • Pп (вх.) — полное давление на входе в устройство.

Статический напор не отображает нужное количество энергии для ее передачи системе, а служит дополнительным параметром, по которому можно узнать полное давление. Последний показатель — основной критерий при выборе вентилятора: как домашнего, так и промышленного. Снижение полного напора отображает потерю энергии в системе.

Статическое давление в самом вентиляционном канале получают из разницы статического давления на входе и выходе из вентиляции: Рст = Pст 0 – Рст 1. Это второстепенный параметр.

График статического давления и расхода

Правильный выбор вентилирующего устройства включает такие нюансы:

  • подсчет расхода воздуха в системе (м³/с);
  • подбор устройства на основе такого расчета;
  • определение скорости на выходе по выбранному вентилятору (м/с);
  • расчет Pп устройства;
  • измерение статического и динамического напора для сравнения с полным.

Для расчета места для замера напора ориентируются на гидравлический диаметр воздуховода. Его определяют формулой: D = 4F / П. F — это площадь сечения трубы, а П — ее периметр. Расстояние для определения места замера на входе и выходе измеряют количеством D.

Как вычислить давление в вентиляции?

Полный напор на входе измеряют в поперечном сечении вентиляционного канала, находящемся на расстоянии двух гидравлических диаметров воздуховода (2D). Перед местом измерения в идеале должен быть прямой фрагмент воздуховода с длиной от 4D и невозмущенным течением.

На практике вышеописанные условия встречаются редко, и тогда перед нужным местом устанавливают хонейкомб, который выпрямляет поток воздуха.

Потом в систему вентиляции вводят приемник полного давления: в несколько точек в сечении по очереди – минимум в 3. По полученным значениям высчитывают средний результат. У вентиляторов со свободным входом Pп входное соответствует давлению окружающей среды, а избыточный напор в таком случае равняется нулю.

Трубка полного давления

Если измерять сильный поток воздуха, то по давлению следует определить скорость, а потом — сопоставить ее с размером сечения. Чем выше скорость на единицу площади и чем больше при этом сама площадь, тем производительнее вентилятор.

Читайте также:  Паровоз Забавное путешествие с магнитами работает от батареек 4x32x8 см Китай

Полный напор на выходе — понятие сложное. Выходящий поток имеет неоднородную структуру, которая также зависит от режима работы и типа прибора. Воздух на выходе имеет зоны возвратного движения, что усложняет расчет напора и скорости.

Закономерность для времени появления такого движения установить не удастся. Неоднородность течения достигает 7—10 D, но показатель можно снизить выпрямляющими решетками.

Измерение с трубкой Прандтля

Иногда на выходе из вентилирующего устройства стоит поворотное колено или отрывной диффузор. В таком случае течение будет еще более неоднородным.

Напор тогда измеряют по следующему методу:

  1. За вентилятором выбирают первое сечение и сканируют его зондом. По нескольким точкам измеряют средний полный напор и производительность. Последнюю потом сравнивают с производительностью на входе.
  2. Дальше выбирают дополнительное сечение — на ближайшем прямом участке после выхода из вентилирующего прибора. От начала такого фрагмента отмеряют 4—6 D, а если длина участка меньше, то выбирают сечение в самой отдаленной точке. Затем берут зонд и определяют производительность и средний полный напор.

От среднего полного давления на дополнительном сечении отнимают расчетные потери на отрезке после вентилятора. Получают полное давление на выходе.

Потом сравнивают производительность на входе, а также на первом и дополнительном сечениях на выходе. Правильными следует считать входной показатель и один из выходных — более близкий по значению.

Прямолинейного отрезка нужной длины может и не быть. Тогда выбирают сечение, которое разделяет участок для замера на части с соотношением 3 к 1. Ближе к вентилятору должна быть большая из этих частей. Замеры нельзя производить в диафрагмах, шиберах, отводах и других соединениях с возмущением воздуха.

Напоромер для воздушной среды

В случае с крышными вентиляторами Pп измеряют только на входе, а на выходе определяют статическое. Скоростной поток после вентилирующего устройства теряется почти полностью.

Также рекомендуем прочесть наш материал о выборе труб для вентиляции.

Особенности расчета напора

Измерение давления в воздушной среде усложняется из-за ее быстро меняющихся параметров. Манометры следует покупать электронные с функцией усреднения результатов, получаемых за единицу времени. Если напор резко скачет (пульсирует), пригодятся демпферы, которые сглаживают перепады.

Следует помнить такие закономерности:

  • полное давление — это сумма статического и динамического;
  • полный напор вентилятора должен равняться потерям давления в вентиляционной сети.

Измерить статическое давление на выходе не составит труда. Для этого используют трубку для статического напора: один конец вставляют в дифманометр, а другой направляют в сечение на выходе из вентилятора. По статическому напору вычисляют скорость потока на выходе из вентилирующего прибора.

Динамический напор тоже измеряют дифманометром. К его соединениям подключают трубки Пито — Прандтля. К одному контакту — трубку для полного напора, а к другому — для статического. Полученный результат будет равняться динамическому давлению.

Чтобы узнать потери давления в воздуховоде, можно проконтролировать динамику потока: как только вырастает скорость движения воздуха, повышается сопротивление вентиляционной сети. Напор теряется из-за этого сопротивления.

Термоанемометр для вентиляционной системы

При росте скорости вентилятора статический напор падает, а динамический растет пропорционально квадрату увеличения расхода воздуха. Полное давление не изменится.

С правильно подобранным устройством динамический напор изменяется прямо пропорционально квадрату расхода, а статический — обратно пропорционально. В таком случае количество используемого воздуха и нагрузка электродвигателя если и будут расти, то несущественно.

Некоторые требования к электродвижку:

  • малый пусковой момент — по причине того, что расход мощности меняется в соответствии с изменением количества оборотов, подведенного к кубу;
  • большой запас;
  • работа на максимальной мощности для большей экономии.

Мощность вентилятора зависит от полного напора, а также от КПД и расхода воздуха. Последние два показателя коррелируют с пропускной способностью вентсистемы.

На стадии ее проектирования придется расставить приоритеты. Учесть затраты, потери полезного объема помещений, уровень шума.

Выводы и полезное видео по теме

Обзор физических показателей, которые нужны для измерений:

Роль давления в вентиляционной сети:

Вентилятор — простая конструкция в виде колеса с лопастями. Одновременно это главная часть вентиляционной системы. Механический прибор влияет на напор в воздуховоде и определяет эффективность вентиляции.

Если хотите рассчитать давление вентилятора, разберитесь с такими величинами, как скорость, расход воздуха, мощность. Вы будете лучше понимать суть измерений. Главный показатель, полный напор измеряйте по описанных нами схемах.

Если у вас есть вопросы — задавайте их в форме под статьей. Пишите комментарии и обменивайтесь ценными знаниями с другими читателями. Возможно, у вас есть опыт в проектировании систем вентилирования – он будет полезен в чьей-то конкретной ситуации.

Источник

Особенности установки и выбора осевых вентиляторов

В последнее время осевые вентиляторы широко применяются в вытяжных вентиляционных системах и системах подпора. При этом возникает проблема правильного использования приведенных в каталогах аэродинамических характеристик вентиляторов при различных компоновках в сети. В статье излагаются особенности характеристик осевых вентиляторов, связанные с расчетом динамического давления. Даются рекомендации по выбору осевых вентиляторов при различных вариантах их установки в сети.

Среди различных вариантов установки осевых вентиляторов в вентиляционной сети можно выделить две принципиально разные схемы компоновки:

Компоновка 1 (рис. 1а). Вся сеть с сопротивлением R1 располагается перед входом в вентилятор (вытяжная система). Выход воздуха осуществляется в атмосферу или в большой объем.

Компоновка 2 (рис. 1б). Основная сеть с сопротивлением R2 находится за вентилятором (нагнетательная система). Перед вентилятором также может располагаться участок сети с сопротивлением R1. Такая компоновка осевого вентилятора, встроенного в систему воздуховодов, наиболее широко применяется в вентиляционных системах.

Схемы компоновки осевых вентиляторов в вентиляционной сети: а) сеть располагается на стороне всасывания; б) сеть располагается на стороне нагнетания

Существуют определенные требования к системе воздуховодов, которые непосредственно примыкают к входному и выходному сечениям осевого вентилятора [1]. Эти воздуховоды должны иметь прямолинейные участки длиной не менее 3 калибра перед и не менее 2,5 калибров за вентилятором. За калибр принимается диаметр D корпуса вентилятора. Поперечные сечения примыкающих воздуховодов должны совпадать с поперечным сечением корпуса вентилятора. Несоблюдение указанных выше условий приводит к нарушению устойчивой работы вентилятора и к существенному снижению его паспортной аэродинамической характеристики.

При выборе вентилятора, установленного в сети, кроме его производительности необходимо задавать создаваемое вентилятором давление, которое должно соответствовать сопротивлению сети. Указанные выше схемы установки осевого вентилятора предусматривают различные способы задания необходимого давления.

Полным давлением вентилятора pv в соответствии с ГОСТ 10616–90 [2] называют разность полных давлений при выходе р2 из вентилятора и при входе р1 в него:

Полное давление вентилятора складывается из статического psv и динамического давления pdv:

Именно статическое давление является полезным, поскольку оно расходуется на преодоление сопротивления системы. Поэтому очень важно, чтобы вентиляторы имели высокие значения статического давления. Полное или статическое давление определяется фактически непосредственно из испытаний вентилятора на стенде. Динамическое давление является условной величиной и рассчитывается по среднерасходной осевой составляющей скорости v2 по площади F2 выходного сечения вентилятора:

В соответствии со стандартами [3, 4] для определения аэродинамических характеристик вентиляторов существует четыре типа стендов (рис. 2), соответствующих стандартным компоновкам вентиляторов в сети:

  • А – свободный вход и выход;
  • В – свободный вход и выход в нагнетательный трубопровод;
  • С – вход из всасывающего трубопровода и свободный выход;
  • D – вход из всасывающего трубопровода и выход в нагнетательный трубопровод.
Читайте также:  Яндекс маркет вентиляторы для корпуса

Четыре типа стендов для определения аэродинамических характеристик вентиляторов

При испытаниях осевых вентиляторов все стенды должны иметь вспомогательный вентилятор наддува для получения характеристики вплоть до режимов, близких к нулевому статическому давлению или даже к отрицательному статическому давлению.

В соответствии с европейским регламентом [5], определяющим критерии эффективности вентиляторов, при испытаниях на стендах типа А и С со свободным выходом потока из вентилятора должно рассматриваться измеренное статическое давление. А при испытаниях на стендах типа B и D с трубопроводом на выходе должно рассматриваться измеренное полное давление.

Для расчета динамического давления вентилятора необходимо учитывать фактическое его выходное сечение. На стендах типа А и С за выходное сечение следует принимать кольцевое сечение между корпусом вентилятора и втулкой или двигателем, установленным за колесом вентилятора. На стендах типа В и D, когда на выходе из вентилятора установлен воздуховод, за выходное сечение следует принимать сечение воздуховода в виде круга, отстоящее на некотором расстоянии от выхода из вентилятора. На этом участке происходит переход потока из кольцевого сечения в круговое сечение воздуховода (рис. 3): осуществляется выравнивание поля скоростей. Для осевых вентиляторов рекомендуется принимать эффективную длину L этого участка, равную 1,25 калибра [1].

Присоединенный участок вентилятора с эффективной длиной L

Будем называть этот участок присоединенным участком вентилятора. Выравнивание поля скоростей сопровождается дополнительными потерями давления, которые могут быть условно рассчитаны как потери на удар, по известной формуле Борда-Карно [6] в виде:

где F и F1 – площади кольцевого и кругового сечений. Для осевого вентилятора отношение:

F/F1 = (D 2 – d 2 )/D 2 = 1 – n 2 , (5)

где D – диаметр корпуса, d – диаметр втулки, v = d/D – относительный диаметр втулки.

Формулы (4, 5) для расчета потерь давления в присоединенном участке воздуховода могут быть приведены к простому виду:

Одновременно присоединенный участок играет роль диффузора, и при его наличии статическое давление вентилятора возрастает (рис. 4). Фактически при таких испытаниях на стендах типа B и D определяется характеристика вентилятора с присоединенным участком сети.

Характеристики осевого вентилятора, полученные на стендах типа А и типа В

При выходе из осевого вентилятора, особенно при отсутствии спрямляющего аппарата (СА), установленного за колесом, поток закручен. Кроме осевой имеется окружная составляющая скорости, которая не учитывается при расчете динамического давления вентилятора. Закрутка течения может распространяться на значительное расстояние в воздуховоде. При этом в центре воздуховода возникает возвратное течение по отношению к основному потоку, что сопровождается дополнительными потерями давления на этом участке воздуховода и во всей системе. Поэтому при отсутствии СА установка трубы за вентилятором может привести к значительному снижению полного давления вентилятора без увеличения и даже при возможном снижении статического давления.

Таким образом, при испытаниях одного и того же осевого вентилятора на стендах различных типов можно получить разные характеристики вентилятора (рис. 4). Отличие по величине давления может составлять 10 и более процентов. Поэтому в каталогах, где приводятся характеристики вентиляторов, обычно указывают, на каких стендах получены характеристики и каким образом рассчитывается динамическое давление вентиляторов. Даются дополнительные шкалы со средней скоростью v2 в выходном сечении и с динамическим давлением pdv вентилятора, которые должны использоваться при расчете статического давления.

При выборе вентилятора для конкретной вентиляционной системы правильнее всего пользоваться характеристиками, полученными на стенде, соответствующем компоновке вентилятора в этой системе. Если не удается использовать такую характеристику в каталоге, то необходимо вводить корректировку параметров рабочего режима. Рассмотрим особенности выбора осевого вентилятора в указанных выше стандартных компоновках.

Компоновка 1

Поскольку вся сеть располагается на стороне всасывания и динамическое давление вентилятора не используется, то сопротивление системы складывается из потерь давления во всасывающем участке сети

Выбор вентилятора должен осуществляться по характеристике статического давления, полученной на стенде типа А или С.

Если в каталоге приведена характеристика, полученная на стенде типа В или D, то рабочий режим необходимо корректировать, поскольку вентилятор в системе используется без присоединенного участка. И создаваемое вентилятором полное давление должно возрасти на величину потерь давления ∆pу в присоединенном участке, а динамическое давление должно быть увеличено и рассчитано с учетом кольцевого выходного сечения (рис. 4).

Поскольку доля динамического давления в полном создаваемом давлении велика, особенно при большом диаметре втулки, то существует возможность снизить величину динамического давления путем установки диффузора [7] за выходным сечением вентилятора (рис. 5). При этом снижается полное и динамическое давление, но возрастет статическое давление вентилятора. При этой компоновке также выгодно использовать вентиляторы со СА (рис. 6). За счет раскрутки потока повышается как полное, так и статическое давление вентилятора.

Характеристики вентилятора без диффузора (сплошные линии) и с диффузором (пунктирные линии)

Характеристики осевого вентилятора без спрямляющего аппарата (сплошные линии) и со спрямляющим аппаратом (пунктирные линии)

Известны варианты установки осевого вентилятора практически без сети, когда воздуховод на входе и на выходе отсутствует. Например, при установке вентилятора в окне или в стене. В этом случае сопротивлением системы является динамическое давление pdv вентилятора и рабочий режим соответствует нулевому статическому давлению, то есть максимальной производительности вентилятора.

Компоновка 2

Особенность компоновки состоит в том, что система воздуховодов располагается за выходным сечением вентилятора. Не исключается возможность установки участков сети перед вентилятором. Общее сопротивление системы складывается тогда из потерь давления R1 и R2 во входном и выходном участках сети и динамического давления потока рd при выходе из нагнетательного участка сети:

Выбор вентилятора должен осуществляться по характеристике полного давления, полученной на стенде типа В или D с учетом динамического давления вентилятора, вычисленного по круговому сечению. Если в каталоге приводится характеристика, полученная на стенде А или С с выходным сечением вентилятора в виде кольца, то характеристику нужно корректировать. Кривая полного давления снизится на величину, соответствующую потерям давления ∆pу в присоединенном участке вентилятора. В этом случае к сопротивлению сети необходимо добавить величину потерь давления ∆pу в примыкающем воздуховоде, вычисленную по формуле (6).

Необходимо отметить очень важную особенность осевых вентиляторов: течение за рабочим колесом является закрученным. Кроме отмеченной выше осевой расходной составляющей скорости v2, существует окружная составляющая, причем величина ее уменьшается от втулки к периферии колеса. Средняя величина этой составляющей скорости c2u зависит от нагруженности колеса, от коэффициента создаваемого давления. Чем выше коэффициент давления вентилятора, тем больше величина скорости c2u.

В связи с этим при работе вентилятора с нагнетательным воздуховодом необходимо использовать осевые вентиляторы со спрямляющим аппаратом, особенно в случае высоконапорных машин. Спрямляющий аппарат обеспечивает частичную или полную раскрутку потока, выходящего из колеса. Увеличивается статическое и полное давление вентилятора (рис. 6). Улучшаются условия стабилизированного течения в нагнетательном воздуховоде.

Таким образом, при выборе вентилятора для заданной сети необходимо учитывать, на каком стенде получены приведенные в каталоге или паспорте характеристики, каким образом рассчитывалось динамическое давление вентилятора. В случае несоответствия схемы испытательного стенда с компоновкой вентилятора в сети необходимо осуществлять корректировку параметров рабочего режима вентилятора.

Источник

РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ДАВЛЕНИЙ В СИСТЕМАХ ВЕНТИЛЯЦИИ

Определение динамического давления в воздуховоде

Основой проектирования любых инженерных сетей является расчет. Для того чтобы правильно сконструировать сеть приточных или вытяжных воздуховодов, необходимо знать параметры воздушного потока. В частности, требуется рассчитать скорость потока и потери давления в канале для правильного подбора мощности вентилятора.

Схема устройства и принципа работы воздуховода

Схема устройства и принципа работы воздуховода.

В этом расчете немаловажную роль играет такой параметр, как динамическое давление на стенки воздуховода.

Поведение среды внутри воздухопровода

Вентилятор, создающий воздушный поток в приточном или вытяжном воздуховоде, сообщает этому потоку потенциальную энергию. В процессе движения в ограниченном пространстве трубы потенциальная энергия воздуха частично переходит в кинетическую. Этот процесс происходит в результате воздействия потока на стенки канала и называется динамическим давлением.

Формулы для аэродинамического расчета систем естественной вентиляции

Формулы для аэродинамического расчета систем естественной вентиляции.

Кроме него существует и статическое давление, это воздействие молекул воздуха друг на друга в потоке, оно отражает его потенциальную энергию. Кинетическую энергию потока отражает показатель динамического воздействия, именно поэтому данный параметр участвует в расчетах аэродинамики вентиляции.

При постоянном расходе воздуха сумма этих двух параметров постоянна и называется полным давлением. Оно может выражаться в абсолютных и относительных единицах. Точкой отсчета для абсолютного давления является полный вакуум, в то время как относительное считается начиная от атмосферного, то есть разница между ними – 1 Атм. Как правило, при расчете всех трубопроводов используется величина относительного (избыточного) воздействия.

Физический смысл параметра

Таблица расчета вентиляции

Таблица расчета вентиляции.

Если рассмотреть прямые отрезки воздуховодов, сечения которых уменьшаются при постоянном расходе воздуха, то будет наблюдаться увеличение скорости потока. При этом динамическое давление в воздуховодах будет расти, а статическое – снижаться, величина полного воздействия останется неизменной. Соответственно, для прохождения потока через такое сужение (конфузор) ему следует изначально сообщить необходимое количество энергии, в противном случае может уменьшиться расход, что недопустимо. Рассчитав величину динамического воздействия, можно узнать количество потерь в этом конфузоре и правильно подобрать мощность вентиляционной установки.

Обратный процесс произойдет в случае увеличения сечения канала при постоянном расходе (диффузор). Скорость и динамическое воздействие начнут уменьшаться, кинетическая энергия потока перейдет в потенциальную. Если напор, развиваемый вентилятором, слишком велик, расход на участке и во всей системе может вырасти.

В зависимости от сложности схемы, вентиляционные системы имеют множество поворотов, тройников, сужений, клапанов и прочих элементов, называемых местными сопротивлениями. Динамическое воздействие в этих элементах возрастает в зависимости от угла атаки потока на внутреннюю стенку трубы. Некоторые детали систем вызывают значительное увеличение этого параметра, например, противопожарные клапаны, в которых на пути потока установлены одна или несколько заслонок. Это создает повышенное сопротивление потоку на участке, которое необходимо учитывать в расчете. Поэтому во всех вышеперечисленных случаях нужно знать величину динамического давления в канале.

Расчеты параметра по формулам

На прямом участке скорость движения воздуха в воздуховоде неизменна, постоянной остается и величина динамического воздействия. Последняя рассчитывается по формуле:

Схема организации воздухообмена при общеобменной вентиляции

Схема организации воздухообмена при общеобменной вентиляции.

  • Рд – динамическое давление в кгс/м2;
  • V – скорость движения воздуха в м/с;
  • γ – удельная масса воздуха на этом участке, кг/м3;
  • g – ускорение силы тяжести, равное 9.81 м/с2.

Получить значение динамического давления можно и в других единицах, в Паскалях. Для этого существует другая разновидность этой формулы:

Здесь ρ – плотность воздуха, кг/м3. Поскольку в вентиляционных системах нет условий для сжатия воздушной среды до такой степени, чтобы изменилась ее плотность, она принимается постоянной – 1.2 кг/м3.

Далее, следует рассмотреть, как участвует величина динамического воздействия в расчете каналов. Смысл этого расчета – определить потери во всей системе приточной либо вытяжной вентиляции для подбора напора вентилятора, его конструкции и мощности двигателя. Расчет потерь происходит в два этапа: сначала определяются потери на трение о стенки канала, потом высчитывается падение мощности воздушного потока в местных сопротивлениях. Параметр динамического давления участвует в расчете на обоих этапах.

Сопротивление трению на 1 м круглого канала рассчитывается по формуле:

  • Рд – динамическое давление в кгс/м2 или Па;
  • λ – коэффициент сопротивления трению;
  • d – диаметр воздуховода в метрах.

Нюансы монтажа воздуховода.

Потери на трение определяются отдельно для каждого участка с различными диаметрами и расходами. Полученное значение R умножают на общую длину каналов расчетного диаметра, прибавляют потери на местных сопротивлениях и получают общее значение для всей системы:

  1. HB (кгс/м2) – общие потери в вентиляционной системе.
  2. R – потери на трение на 1 м канала круглого сечения.
  3. l (м) – длина участка.
  4. Z (кгс/м2) – потери в местных сопротивлениях (отводах, крестовинах, клапанах и так далее).

Определение параметров местных сопротивлений вентиляционной системы

В определении параметра Z также принимает участие величина динамического воздействия. Разница с прямым участком заключается в том, что в разных элементах системы поток меняет свое направление, разветвляется, сходится. При этом среда взаимодействует с внутренними стенками канала не по касательной, а под разными углами. Чтобы это учесть, в расчетную формулу можно ввести тригонометрическую функцию, но тут есть масса сложностей. Например, при прохождении простого отвода 90⁰ воздух поворачивает и нажимает на внутреннюю стенку как минимум под тремя разными углами (зависит от конструкции отвода). В системе воздуховодов присутствует масса более сложных элементов, как рассчитать потери в них? Для этого существует формула:

Для того чтобы упростить процесс расчета, в формулу введен безразмерный коэффициент местного сопротивления. Для каждого элемента вентиляционной системы он разный и является справочной величиной. Значения коэффициентов были получены расчетами либо опытным путем. Многие заводы-производители, выпускающие вентиляционное оборудование, проводят собственные аэродинамические исследования и расчеты изделий. Их результаты, в том числе и коэффициент местного сопротивления элемента (например, противопожарного клапана), вносят в паспорт изделия или размещают в технической документации на своем сайте.

Для упрощения процесса вычисления потерь вентиляционных воздуховодов все значения динамического воздействия для разных скоростей также просчитаны и сведены в таблицы, из которых их можно просто выбирать и вставлять в формулы. В Таблице 1 приведены некоторые значения при самых применяемых на практике скоростях движения воздуха в воздуховодах.

Скорость воздуха, м/с 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5
Динамическое давление кгс/м 2 0.0152 0.0611 0.1374 0.2444 0.3817 0.5499 0.7483 0.9776 1.237
Скорость воздуха, м/с 5 5.5 6 6.5 7 7.5 8 8.5 9
Динамическое давление кгс/м 2 1.527 1.8486 2.199 2.581 2.9939 3.4373 3.9104 4.4149 4.9491

Из расчетных формул и данной таблицы хорошо видно, что значения не растут пропорционально возрастанию скорости воздуха.

Динамическое воздействие, оказываемое потоком воздуха на стенки воздуховодов, фасонных и прочих элементов, определяет потери давления на участке и является важным параметром, который необходимо учитывать в расчетах.

Источник

Как определить давление вентилятора: способы измерить и рассчитать давление в вентиляционной системе

Алексей Дедюлин

Если комфорту в доме вы уделяете достаточно внимания, то наверное, согласитесь, что качество воздуха должно стоять на одном из первых мест. Свежий воздух полезен для здоровья и мышления. В хорошо пахнущую комнату не стыдно пригласить гостей. Проветривать каждое помещение по десять раз в день — нелегкое занятие, неправда ли?

Читайте также:  Куплю пропеллер от напольного вентилятора

Многое зависит от выбора вентилятора и в первую очередь его давления. Но до того как определить давление вентилятора, нужно ознакомиться с некоторыми физическими параметрами. Прочитайте о них в нашей статье.

Благодаря нашему материалу вы изучите формулы, узнаете виды давления в вентиляционной системе. Мы привели для вас сведения о полном напоре вентилятора и двух способах, по которым его можно измерить. В итоге вы сможете самостоятельно измерить все параметры.

Давление в вентиляционной системе

Чтобы вентиляция была эффективной, нужно правильно подобрать давление вентилятора. Есть два варианта для самостоятельного измерения напора. Первый способ — прямой, при котором замеряют давление в разных местах. Второй вариант — рассчитать 2 вида давления из 3 и получить по ним неизвестную величину.

Давление (также — напор) бывает статическим, динамическим (скоростным) и полным. По последнему показателю выделяют три категории вентиляторов.

К первой относят приборы с напором < 1 кПа, второй — 1—3 кПа и более, третьей — больше 3—12 кПа и выше. В жилых строениях используют устройства первой и второй категории.

Аэродинамика вентилятора на графике

В технической документации к вентилятору обычно указывают аэродинамические показатели, включая полное и статическое давление при определенной производительности. На практике «заводские» и реальные параметры часто не совпадают, и связано это с конструктивными особенностями вентиляционных систем.

Существуют международные и государственные стандарты, направленные на повышение точности измерений в лабораторных условиях.

В России обычно применяют методы A и C, при которых напор воздуха после вентилятора определяют косвенно, исходя из установленной производительности. В разных методиках в площадь выхода включают или не включают втулку рабочего колеса.

Формулы для расчета напора вентилятора

Напор представляет собой соотношение воздействующих сил и площади, на которую они направлены. В случае с вентканалом речь идет о воздухе и сечении.

Поток в канале распределяется неравномерно и не проходит под прямым углом к поперечному разрезу. Узнать точный напор по одному замеру не удастся, придется искать среднее значение по нескольким точкам. Сделать это нужно и для входа, и для выхода из вентилирующего прибора.

Осевой вентилятор

Полное давление вентилятора определяют по формуле Pп = Pп (вых.) – Pп (вх.), где:

  • Pп (вых.) — полное давление на выходе из устройства;
  • Pп (вх.) — полное давление на входе в устройство.

Для статического давления вентилятора формула отличается незначительно.

Ее записывают как Рст = Рст (вых.) – Pп (вх.), где:

  • Рст (вых.) — статическое давление на выходе из устройства;
  • Pп (вх.) — полное давление на входе в устройство.

Статический напор не отображает нужное количество энергии для ее передачи системе, а служит дополнительным параметром, по которому можно узнать полное давление. Последний показатель — основной критерий при выборе вентилятора: как домашнего, так и промышленного. Снижение полного напора отображает потерю энергии в системе.

Статическое давление в самом вентиляционном канале получают из разницы статического давления на входе и выходе из вентиляции: Рст = Pст 0 – Рст 1. Это второстепенный параметр.

График статического давления и расхода

Правильный выбор вентилирующего устройства включает такие нюансы:

  • подсчет расхода воздуха в системе (м³/с);
  • подбор устройства на основе такого расчета;
  • определение скорости на выходе по выбранному вентилятору (м/с);
  • расчет Pп устройства;
  • измерение статического и динамического напора для сравнения с полным.

Для расчета места для замера напора ориентируются на гидравлический диаметр воздуховода. Его определяют формулой: D = 4F / П. F — это площадь сечения трубы, а П — ее периметр. Расстояние для определения места замера на входе и выходе измеряют количеством D.

Как вычислить давление в вентиляции?

Полный напор на входе измеряют в поперечном сечении вентиляционного канала, находящемся на расстоянии двух гидравлических диаметров воздуховода (2D). Перед местом измерения в идеале должен быть прямой фрагмент воздуховода с длиной от 4D и невозмущенным течением.

На практике вышеописанные условия встречаются редко, и тогда перед нужным местом устанавливают хонейкомб, который выпрямляет поток воздуха.

Потом в систему вентиляции вводят приемник полного давления: в несколько точек в сечении по очереди – минимум в 3. По полученным значениям высчитывают средний результат. У вентиляторов со свободным входом Pп входное соответствует давлению окружающей среды, а избыточный напор в таком случае равняется нулю.

Трубка полного давления

Если измерять сильный поток воздуха, то по давлению следует определить скорость, а потом — сопоставить ее с размером сечения. Чем выше скорость на единицу площади и чем больше при этом сама площадь, тем производительнее вентилятор.

Полный напор на выходе — понятие сложное. Выходящий поток имеет неоднородную структуру, которая также зависит от режима работы и типа прибора. Воздух на выходе имеет зоны возвратного движения, что усложняет расчет напора и скорости.

Закономерность для времени появления такого движения установить не удастся. Неоднородность течения достигает 7—10 D, но показатель можно снизить выпрямляющими решетками.

Измерение с трубкой Прандтля

Иногда на выходе из вентилирующего устройства стоит поворотное колено или отрывной диффузор. В таком случае течение будет еще более неоднородным.

Напор тогда измеряют по следующему методу:

  1. За вентилятором выбирают первое сечение и сканируют его зондом. По нескольким точкам измеряют средний полный напор и производительность. Последнюю потом сравнивают с производительностью на входе.
  2. Дальше выбирают дополнительное сечение — на ближайшем прямом участке после выхода из вентилирующего прибора. От начала такого фрагмента отмеряют 4—6 D, а если длина участка меньше, то выбирают сечение в самой отдаленной точке. Затем берут зонд и определяют производительность и средний полный напор.

От среднего полного давления на дополнительном сечении отнимают расчетные потери на отрезке после вентилятора. Получают полное давление на выходе.

Потом сравнивают производительность на входе, а также на первом и дополнительном сечениях на выходе. Правильными следует считать входной показатель и один из выходных — более близкий по значению.

Прямолинейного отрезка нужной длины может и не быть. Тогда выбирают сечение, которое разделяет участок для замера на части с соотношением 3 к 1. Ближе к вентилятору должна быть большая из этих частей. Замеры нельзя производить в диафрагмах, шиберах, отводах и других соединениях с возмущением воздуха.

Напоромер для воздушной среды

В случае с крышными вентиляторами Pп измеряют только на входе, а на выходе определяют статическое. Скоростной поток после вентилирующего устройства теряется почти полностью.

Также рекомендуем прочесть наш материал о выборе труб для вентиляции.

Читайте также:  Настенный вентилятор BAHCIVAN BSV D 600

Особенности расчета напора

Измерение давления в воздушной среде усложняется из-за ее быстро меняющихся параметров. Манометры следует покупать электронные с функцией усреднения результатов, получаемых за единицу времени. Если напор резко скачет (пульсирует), пригодятся демпферы, которые сглаживают перепады.

Следует помнить такие закономерности:

  • полное давление — это сумма статического и динамического;
  • полный напор вентилятора должен равняться потерям давления в вентиляционной сети.

Измерить статическое давление на выходе не составит труда. Для этого используют трубку для статического напора: один конец вставляют в дифманометр, а другой направляют в сечение на выходе из вентилятора. По статическому напору вычисляют скорость потока на выходе из вентилирующего прибора.

Динамический напор тоже измеряют дифманометром. К его соединениям подключают трубки Пито — Прандтля. К одному контакту — трубку для полного напора, а к другому — для статического. Полученный результат будет равняться динамическому давлению.

Чтобы узнать потери давления в воздуховоде, можно проконтролировать динамику потока: как только вырастает скорость движения воздуха, повышается сопротивление вентиляционной сети. Напор теряется из-за этого сопротивления.

Термоанемометр для вентиляционной системы

При росте скорости вентилятора статический напор падает, а динамический растет пропорционально квадрату увеличения расхода воздуха. Полное давление не изменится.

С правильно подобранным устройством динамический напор изменяется прямо пропорционально квадрату расхода, а статический — обратно пропорционально. В таком случае количество используемого воздуха и нагрузка электродвигателя если и будут расти, то несущественно.

Некоторые требования к электродвижку:

  • малый пусковой момент — по причине того, что расход мощности меняется в соответствии с изменением количества оборотов, подведенного к кубу;
  • большой запас;
  • работа на максимальной мощности для большей экономии.

Мощность вентилятора зависит от полного напора, а также от КПД и расхода воздуха. Последние два показателя коррелируют с пропускной способностью вентсистемы.

На стадии ее проектирования придется расставить приоритеты. Учесть затраты, потери полезного объема помещений, уровень шума.

Выводы и полезное видео по теме

Обзор физических показателей, которые нужны для измерений:

Роль давления в вентиляционной сети:

Вентилятор — простая конструкция в виде колеса с лопастями. Одновременно это главная часть вентиляционной системы. Механический прибор влияет на напор в воздуховоде и определяет эффективность вентиляции.

Если хотите рассчитать давление вентилятора, разберитесь с такими величинами, как скорость, расход воздуха, мощность. Вы будете лучше понимать суть измерений. Главный показатель, полный напор измеряйте по описанных нами схемах.

Если у вас есть вопросы — задавайте их в форме под статьей. Пишите комментарии и обменивайтесь ценными знаниями с другими читателями. Возможно, у вас есть опыт в проектировании систем вентилирования – он будет полезен в чьей-то конкретной ситуации.

Источник



РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ДАВЛЕНИЙ В СИСТЕМАХ ВЕНТИЛЯЦИИ

Распределение давлений в системе вентиляции необходимо знать при наладке и регулировании системы, при определении расходов на отдельных участках системы и при решении многих других вентиляци­онных задач.

Распределение давлений в системах вентиляции с механическим побуждением движения воздуха. Рассмотрим воздуховод с вентилято­ром (рис. XI.3). В сечении 1—/ статическое давление равно нулю (т. е. равно давлению воздуха на уровне расположения воздуховода). Полное давление в этом сечении равно динамическому давлению рді, определяемому по формуле (XI.1). В сечении II—II статическое давле­ние рстіі>0 (численно равно потерям давления на трение между сече­ниями II—II и I—/). При постоянном сечении воздуховода линия ста­тического давления — прямая. Линия полного давления также прямая,

Параллельная линии рст. Расстояние между этими линиями по вертика­ли определяет динамическое давление рДі.

В диффузоре, расположенном между сечениями II—II и III—III, происходит изменение скорости потока. Динамическое давление по ходу воздуха уменьшается. В связи с этим статическое давление изменяется и может даже возрасти, как это показано на рисунке (рстіі>рстііі).

Полное давление в сечении III—III, создаваемое вентилятором, те­ряется на трение Дртр и в местных сопротивлениях (диффузоре Лрдиф, при выходе Арных). Общие потери давления со стороны нагнета­ния равны:

АРнагн = (ЯМ + г)иагн. (XI .23)

РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ДАВЛЕНИЙ В СИСТЕМАХ ВЕНТИЛЯЦИИ

Рис XI3. Схема распределения давлений в вентиляционной системе

1—всасывающий воздуховод; 2—вентилятор; 3 — нагнетательный воздуховод; 4 — линия полного давления с нагнетательной стороны, 5 —линия статического давления там же, 6 — линия полного давления с всасывающей стороны; 7 —линия статического давления там же, I—VI — номера сечений (остальные обозначения даны в тексте)

Статическое давление вне воздуховода со стороны всасывания рав­но нулю. В непосредственной близости от отверстия в пределах всасы­вающего факела поток воздуха уже обладает кинетической энергией. Разрежение в пределах всасывающего факела незначительно.

На входе в воздуховод скорость потока увеличивается, а значит увеличивается и кинетическая энергия потока. Следовательно, по зако­ну сохранения энергии потенциальная энергия потока должна умень­шиться. С учетом потерь давления Л/?ПОт в любом сечении со стороны всасывания

Per = 0 — рд — Дрпот — (XI. 24)

Во всасывающем воздуховоде так же, как и со стороны нагнетания, полное давление равно разности давления в начале воздуховода и по­терь давления до рассматриваемого сечения:

Рп = 0-ДрпОт. (XI.25)

Из формул (XI.24) и (XI.25) следует, что в каждом сечении воз­духовода со стороны всасывания величины р0т и рп меньше нуля. По абсолютному значению статическое давление больше полного давле­ния, однако формула (XI.2) справедлива и для этого случая.

Линия статического давления идет ниже линии полного давления. Резкое понижение линии статического давления после сечения VI—VI объясняется сужением потока на входе в воздуховод вследствие обра­зования вихревой зоны. Между сечениями V—V и IV—IV на схеме по­казан конфузор с поворотом. Снижение линии статического давления между этими сечениями происходит вследствие увеличения как скоро­сти потока в конфузоре, так и потерь давления. Эпюры статического давления на рис. XI.3 заштрихованы.

В точке Б наблюдается наименьшее в системе воздуховодов значе­ние полного давления. Численно оно равно потерям давления со сто­роны всасывания:

РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ДАВЛЕНИЙ В СИСТЕМАХ ВЕНТИЛЯЦИИ

Дрвс = (ЯРшИ-г)пс. (XI. 26)

РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ДАВЛЕНИЙ В СИСТЕМАХ ВЕНТИЛЯЦИИ

Рис. XI.4, Схемы измерения давлений в воздуховодах

А — полного и статического в нагнетательном воздуховоде; б — то же, во всасывающем воздухово­де; в — динамического в нагнетательном воздуховоде; г — динамического во всасывающем воздухо­воде

Вентилятор создает перепад давления, равный разности макси­мального и минимального значения полного давления (рлл — Рпб )> увеличивая энергию 1 м3 воздуха, проходящего через него, на величину

Давление, создаваемое вентилятором, затрачивается на преодоле­ние сопротивления движению воздуха по воздуховодам:

Рвеит = ДРвс + Дрнагн. (XI. 27)

Профессор П. Н. Каменев предложил строить эпюры давлений на всасывающем воздуховоде от абсолютного нуля дав’лений (абсолютного вакуума). При этом построение линий рст. абс и рп. абс полностью соот­ветствует случаю нагнетания.

Давления в воздуховодах измеряют микроманометром. Для изме­рения статического давления шланг от микроманометра присоединяют к штуцеру, прикрепленному к стенке воздуховода, а для измерения пол­ного давления — к пневмометрической трубке Пито, отверстие которой направлено навстречу потоку (рис. XI.4, а, б).

Читайте также:  Вентиляторы для горна в Москве 470 товаров

Разность полного и статического давлений равна значению динами­ческого давления. Эту разность можно замерить непосредственно ми­кроманометром, как это показано на рис. XI.4, в, г. По значению рд определяют скорость, м/с:

V = V2prfp, (XI. 28)

По которой вычисляют расход воздуха в воздуховоде, м3/ч:

РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ДАВЛЕНИЙ В СИСТЕМАХ ВЕНТИЛЯЦИИ

Распределение давлений в системах вентиляции с естественным по­буждением движения воздуха. Особенностями таких систем являются вертикальное расположение их каналов в здании, малые значения рас­полагаемых давлений и, следовательно, небольшие скорости. Работа систем с естественным побуждением движения воздуха зависит от кон­структивных особенностей системы и здания, разности плотности на­ружного и внутреннего воздуха, скорости и направления ветра. Однако при выборе конструктивных размеров отдельных элементов системы вентиляции (сечений каналов и шахт, площадей жалюзийных решеток) достаточно провести расчет для случая, когда здание не оказывает влияния на работу вентиляции.

РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ДАВЛЕНИЙ В СИСТЕМАХ ВЕНТИЛЯЦИИ

РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ДАВЛЕНИЙ В СИСТЕМАХ ВЕНТИЛЯЦИИ

Рис. XI5. Схемы распределения давлений в системах вентиляции с вертикальными каналами

РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ДАВЛЕНИЙ В СИСТЕМАХ ВЕНТИЛЯЦИИ

А — эпюры абсолютных аэростатичес­ких давлений в канале, закрытом за­глушками 1 — внутри канала; 2 — сна­ружи канала; б — эпюра избыточных давлений в том же канале; в — эпюры избыточных давлений прн движении воздуха по каналу; г — эпюры избыточ­ных давлений в шахте и в присоединен­ном к ней «широком канале»; д—эпюры избыточных давлений в канале и шах­те при наличии ответвления; е — эпюры избыточных давлений при естествен­ном побуждении движения воздуха в системе вентиляции многоэтажного здания; ж — эпюры избыточных давле­ний при механическом побуждении дви­жения воздуха; (рст> Рп

линии соот­ветственно статического н полного давления внутри канала и шахты; Рн — линия статического давления сна­ружи канала н шахты)

Рассмотрим простейший случай, когда вертикальный канал высо­той Як, заполненный теплым воздухом с температурой tB, закрыт свер­ху и снизу заглушками. Канал окружен наружным воздухом с темпе­ратурой ta.

Предположим, что давление внутри и снаружи канала на уровне его верха равно ра (для обеспечения этого условия достаточно оставить в верхней заглушке небольшое отверстие). Тогда в соответствии с зако­ном Паскаля абсолютное давление на любом уровне (на расстоянии h от верха канала) равно: снаружи рст н=ра4-^рн£, а внутри рстк=ра4- —hpBg. Распределение абсолютных давлений внутри канала (линия 1) и снаружи него (линия 2) показано на рис. XI.5, а.

В системе «канал — окружающий воздух» можно пользоваться ус­ловными значениями избыточных давлений, т. е. условно принять аэро­статическое давление внутри канала на любом уровне за нуль. Эпюра этих давлений снаружи канала имеет форму треугольника (рис. XI.5,6J. Основанием треугольника

Является располагаемое давление, Па, определяющее движение воздуха по каналу.

При движении воздуха по каналу (рис. XI.5, в) потери давления складываются из потерь на входе, на трение и на выходе. На рис. XI.5, в показано распределение полного и статического давлений (в избыточных относительно условного нуля давлениях). Динамическое давление рд равно разности рп и рст. Статическое давление (эпюра его на рисунке заштрихована) по всей длине канала меньше избыточного аэростати­ческого давления снаружи канала рн. В некоторых случаях в канале могут наблюдаться ЗОНЫ С Рст >рн. Например, в канале перед сужением (рис. XI.5, г) при определенных условиях статическое давление может превышать давление рн. Через неплотности в этой зоне канала будет происходить утечка загрязненного воздуха.

Если вертикальный вентиляционный канал объединяет два (рис. XI, 5,(3) или более (рис. XI.5, е) ответвлений, то рекомендуется присоединять их не на уровне входа воздуха в ответвление, а несколько выше (на один, два этажа и более). Эта рекомендация дана с учетом накопленного опыта эксплуатации. При присоединении ответвления на уровне точки А вместо уровня точки Б увеличивается располагаемое давление Дротв (см. рис. XI.5, д); следовательно, увеличивается также сопротивление канала и устойчивость работы системы.

На рис. XI.5, д, е эпюры статического давления заштрихованы. Пол­ное давление убывает по высоте до значения потерь на выходе, а дина­мическое давление при постоянном сечении канала увеличивается по вы­соте, так как после присоединения ответвления расход в канале увели­чивается.

В последнее время внедряются системы вентиляции с вертикальны­ми каналами и механическим побуждением движения воздуха. В этих системах воздух движется под действием вентилятора и гравитацион­ных сил. Построение распределения давлений в таких системах анало­гично рассмотренному выше. Особенность заключается в том, что ста­тическое давление перед вентилятором определяется разрежением, создаваемым вентилятором (см. схему на рис. XI.5,ж). В этом случае располагаемое давление для движения воздуха в системе

Источник

Что такое напор вентилятора и от чего он зависит?

Напор – это одна из основных характеристик вентилятора, которая показывает, как изменяется давление потока воздуха до и после вентилятора. Именно за счёт этого давления воздух «проталкивается» через сеть воздуховодов, повороты, тройники, решетки и другое вентиляционное оборудование.

Различают статический, динамический и полный напоры вентилятора.

После вентилятора воздух имеет более высокое давление, чем до вентилятора. Разность давлений воздуха – это и есть статический напор вентилятора (статическое давление вентилятора).

Кроме того, после вентилятора воздух приобретает некоторую скорость движения – так называемый скоростной напор. Если на пути воздуха поставить стенку, то, очевидно, достигнув стенки, воздух остановится, при этом слегка сжавшись. Возле стенки кинетическая энергия воздуха (скорость) превратится в потенциальную энергию (давление). Именно этот прирост давления и есть скоростной напор вентилятора. Иными словами, динамическое давление вентилятора – это давление, которое мог бы иметь движущийся поток воздуха, если его внезапно остановить.

Полное давление вентилятора – суть сумма статического и динамического давлений вентилятора.

Давление (напор) вентилятора зависит от его конструктива. Наименее напорными являются осевые вентиляторы. Их напор измеряется единицами и десятками паскалей.

Средненапорные вентиляторы – как правило, вентиляторы радиального и центробежного типов. Такие вентиляторы «выдают» сотни паскалей. Именно такие вентиляторы чаще всего применяются в общеобменных системах вентиляции.

Вентиляторы высокого давления создают напор, измеряемый тысячами паскалей. Такие вентиляторы используются в промышленных системах вентиляции для прокачки воздуха через длинные воздуховоды, применяются в качестве дымососов, а также для надува при сжигании топлива.

Несколько иная классификация вентиляторов принята в канальных кондиционерах. Канальные кондиционеры также бывают низкого, среднего и высокого давления. Чем выше напор кондиционера, тем более разветвленную сеть воздуховодов можно к нему подсоединить.

К низконапорным кондиционерам подсоединять воздуховоды не рекомендуется.

Они комплектуются всасывающими и нагнетательными адаптерами, которые имеют отверстия для всасывания и нагнетания воздуха. Средненапорные канальные кондиционеры предусматривают подключение воздуховодов средней длины. Обычно речь идёт о рукавах длиной по нескольку метров. Наконец, высоконапорные канальные кондиционеры способны прокачивать воздух на 10 и более метров.

Источник