Стуров Д.С. Проектирование и расчет местной вентиляции машиностроительных производств

150

Таблица 3.14

Крестовина типа

F

1б

= F

2б

= F

б

F

n

= F

c

;

α

=15

о

Разделение потока:

ξ

сб

и

ξ

2сп

определяет-

ся как для приточ-

ных тройников

Слияние потоков, боковое ответвление

б1

б2

L

б

/ L

c

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6

F

1б

/ F

с

= 0,2

0,5 -1,0 -0,37 0,46 1,48 2,69 4,02 5,62

1,0 - 1,0 -0,29 0,43 1,23 1,8 2,81 -

2,0 - 1,0 -0,32 -0,31 -1,13 - - -

F

1б

/ F

с

= 0,4

0,5 -1,0 -0,5 -0,05 0,34 0,65 0,9 1,04

1,0 - 1,0 -0,39 0,06 0,31 0,35 0,14 -

2,0 - 1,0 -,027 -0,1 -0,65 - - -

F

1б

/ F

с

= 0,6

0,5 -1,0 -0,51 -0,11 -0,21 0,42 0,55 0,53

1,0 - 1,0 -0,39 0,05 0,4 0,31 0,09 -

2,0 - 1,0 -0,22 +0,0

8

-0,18 - - -

F

1б

/ F

с

= 1,0

0,5 -1,0 -0,51 -0,12 0,2 0,4 0,5 0,37

1,0 - 1,0 -0,38 0,09 0,36 0,44 0,28 -

2,0 - 1,0 -0,18 0,27 0,19 - - -

Проходные значения

ξ

2сп

(слияние потоков)

Q

2б

/ Q

1б

L

п

/ L

c

0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0

F

1б

/ F

с

= 0,2

0,5 и 2,0 -2,93 -2,04 -1,44 -1,08 -0,58 -0,22 0,3 0,16 0,14 0,0

1,0 -2,94 -2,13 -1,44 -0,89 -0,45 -0,13 0,08 0,17 0,14 0,0

F

1б

/ F

с

= 0,4

0,5 и 2,0 -1,19 -0,76 -0,4 -0,12 0,08 0,21 0,27 0,25 0,16 0,0

1,0 -0,96 -0,58 -0,26 -0,02 0,15 0,26 0,29 0,26 0,16 0,0

F

1б

/ F

с

= 0,6

0,5 и 2,0 -0,47 -0,19 0,04 0,2 0,3 0,36 0,35 0,29 0,17 0,0

1,0 -0,31 -0,05 0,13 0,27 0,35 0,39 0,37 0,29 0,17 0,0

F

1б

/ F

с

= 1,0

0,5 и 2,0 -0,11 0,1 0,26 0,36 0,42 0,43 0,39 0,31 0,18 0,0

1,0 0,02 0,19 0,33 0,41 0,45 0,45 0,41 0,31 0,18 0,0

151

3.7.4 Потери давления в диффузорах и конфузорах

Для уменьшения потребного давления, развиваемого вентилятором, по-

терь давления в сети и расхода энергии на входе воздуха в воздуховод уста-

навливают конфузор, а на выходе – диффузор.

Конфузор - это усеченный конус с основанием на входе всасываемого

(загрязненного) воздуха (таблица 3.15).

Диффузор – это усеченный конус трубы

с основанием на выходе очи-

щенного или неочищенного воздуха (таблица 3.16; 3.17).

В конической сужающейся части конфузора происходит разгон всасы-

ваемого воздуха и повышение избыточного давления. В конической расши-

ряющейся части диффузора происходит обратный процесс. Коэффициенты

местных сопротивлений даны в зависимости от соотношений площадей сече-

ний

F

1

и F

о

и величины угла

α

Таблица 3.15

Конфузор любого сечения

F

о

/ F

1

Значение

ξ

при

α

о

10 15 20 30

0,8 0,01 0,013 0,017 0,026

0,66 0,015 0,023 0,030 0,045

0,57 0,020 0,030 0,038 0,057

0,5 0,022 0,033 0,045 0,065

0,44 0,025 0,036 0,05 0,072

0,40 0,027 0,04 0,052 0,08

Таблица 3.16

Диффузор круглого сечения

F

o

F

1

l

а

152

F

о

/ F

1

F

о

/ F

1

Значение

ξ

при

α

о

10 15 20 25 30 40

1,25 0,80 0,01 0,01 0,02 0,02 0,03 0,04

1,50 0,66 0,02 0,04 0,05 0,07 0,10 0,12

1,75 0,57 0,03 0,06 0,07 0,12 0,17 0,19

2,00 0,50 0,04 0,08 0,10 0,15 0,21 0,25

2,25 0,44 0,05 0,09 0,12 0,21 0,28 0,31

2,50 0,40 0,06 0,10 0,14 0,24 0,31 0,36

Значения

ξ

отнесены у скорости в меньшем сечении F

о

.

Таблица 3.17

Диффузор прямоугольного сечения

F

о

/ F

1

F

о

/ F

1

Значение

ξ

при

α

о

10 15 20 25 30 30

1,25 0,80 0,01 0,02 0,03 0,03 0,04 0,04

1,50 0,66 0,03 0,07 0,10 0,11 0,12 0,12

1,75 0,57 0,05 0,14 0,17 0,18 0,19 0,19

2,00 0,50 0,06 0,18 0,20 0,22 0,25 0,25

2,25 0,44 0,08 0,22 0,27 0,29 0,31 0,31

2,50 0,40 0,09 0,25 0,30 0,38 0,36 0,36

Значения

ξ

отнесены у скорости в меньшем сечении F

о

.

3.7.5 Потери давления в приточно-вытяжных шахтах

вентиляционных сетей

При устройстве вентиляционных установок применяются различные

конструктивные схемы приточно-вытяжных шахт, располагаемые за предела-

ми вентилируемого помещения в местах, удобных для обслуживания.

В таблице 3.18 приведены значения коэффициентов местного сопротив-

ления

ξ

м

для шести конструктивных схем, работающих и на притоке и на вы-

тяжке воздуха.

б)

153

154

ГЛ А ВА 4 Гидравлический расчет воздушных сетей

4.1 Расчет потерь давления в одноканальных (неразветвленных) сетях

Общие потери давления в воздушных сетях рассчитываются по принци-

пу наложения потерь. [2; 3; 20]

Принцип наложения потерь может быть осуществлен двумя методами:

1 – сложением всех потерь давлений, возникающих при перемещении

воздуха по воздушному каналу сети, включая потери в воздуховодах, калори

-

ферах, воздухоочистителях, вентиляторах и других деталях и узлах вентсисте-

мы, в том числе учитываются потери на входе в сеть, выходе из нее в окру-

жающую среду или в другую какую-либо гидравлическую систему;

2 – сложением коэффициентов сопротивления отдельных участков (эле-

ментов) сети, приведенных предварительно к определенной скорости и по-

следующим выражением

общего сопротивления сети через ее общий коэффи-

циент сопротивления.

При первом методе следует учитывать, что при большой разнице в плот-

ности газов для различных участков (элементов) значения потери полного

давления, взятые как потери энергии (мощности), отнесенные к объемному

расходу (Н

сум

= Н

N

/ L) зависит от того, к какому сечению канала отнесен этот

объемный расход. Поэтому следует складывать потери в различных участках

после приведения их к одному и тому же расчету L

о

, м

3

/ч.

Так, если эти потери будут приведены к расходу L

о

в сечении 0-0, то об-

щие потери полного давления всей сети будут равны

∑∑∑∑∑

=====

⋅

=

⋅⋅

==

⋅

==

n

1i

n

1i

2

io

i

o

2

ii

i

n

1i

i

o

iП

n

1i

oi

iNi

n

1i

o

Ni

сети

2

V

2

V

H

LL

LH

L

H

ρ

ξ

ρ

ρρ

ξ

ρ

, Па (4.1)

Н

Пi

= H

Ni

/ L

i

– общие потери полного давления i-го элемента сети.

)V(

H2

2

ii

iП

i

⋅

=

ρ

ξ

– коэффициент сопротивления данного участка,

приведенный к скорости

V

i

.

155

При втором методе общий коэффициент сопротивлений сети

∑∑

==

⎟

⎠

⎞

⎜

⎝

⎛

==

⋅

=

n

1i

n

1i

2

i

o

i

o

iOi

2

oo

сети

сети O.

F

2/V

H

ρ

ξξ

ρ

ξ

, (4.2)

где

)2/V(

H

2

oo

iП

Oi

⋅

=

ρ

ξ

- коэффициент сопротивления данного i-го элемента сети,

приведенный к скорости

V

о

в принятом сечении F

o

;

i

ξ

- коэффициент сопротивления данного i-го элемента сети,

приведенный к скорости

V

i

в сечении F

i

этого же участка.

В этом случае общие потери полного давления во всей сети

∑

=

⎟

⎠

⎞

⎜

⎝

⎛

⋅

⎟

⎠

⎞

⎜

⎝

⎛

⋅=

n

1i

2

o

op

2

i

o

ip

2

op

iсети

F

L

F

2

H

ρ

ξ

, Па (4.3)

при

ρ

i

=

ρ

o

=

ρ

р

∑

=

⎟

⎠

⎞

⎜

⎝

⎛

⋅⋅

⎟

⎠

⎞

⎜

⎝

⎛

⋅=

n

1i

2

o

p

2

p

2

i

o

iсети

F

L

2F

F

H

ρ

ξ

, Па (4.4)

В общем случае для одноканальных сетей (рис. 3.1

б или рисунок 3.3в)

суммарные потери давления составят:

Н

сум

=

∑∑

==

++

n

1i

ПМ

n

1i

ПТ

HH Н

п.во

(или Н

пк

) + Н

п.вх

+ Н

п.вых

, Па (4.5)

где

Н

пт

, Н

пм

– потери соответственно на трение в трубах и местные потери

на преодоление местных сопротивлений;

Н

п.во

(или Н

пк

) – потери давления в аппаратах воздухоочистки или

в калориферах в зависимости от схемы сети;

Н

п.вх

, Н

п.вых

– потери давления на входе и выходе из системы.

Так как

2

V

2

V

Д

l

H

2

ТР

2

ПТ

⋅

=

⋅

⋅=

ρ

ξ

ρ

λ

и

2

V

H

2

МПМ

⋅

⋅=

ρ

ξ

, то

Н

сум

=

()

2

V

n

1i

2

МТР

∑

=

+

ρ

ξξ

+ Н

п.во

(или Н

пк

) + Н

п.вх

+ Н

п.вых

. (4.6)

156

4.1.1 Расчет потерь давления в вытяжных неразветвленных сетях

Исходные данные для расчета:

1 – Схема типовой вытяжной сети (например схема на рисунке 3.1,

б) и

выбранный вариант исполнения воздуховодов по таблице 4.1. Вид отсоса на

расчетной схеме должен соответствовать конкретному производственному

процессу (таблицы 1.1-1.6, гл.1), для удаления вредных выделений которого

проектируется местная вентиляция.

2 – Общее количество засасываемого в систему воздуха

L

от

, (м

3

/ч).

Величина

L

от

принимается расчетной в зависимости от варианта исполне-

ния отсоса (уловителя) вредных веществ.

В принципе возможны и другие исходные данные величины

L

от

, напри-

мер, взятые исходя из конкретных практических соображений или на основе

проектного задания и т. п.

3 – Скорость движения потока в сети (

V

o

` = 5-20 м/с) выбирается в зави-

симости от величины

L

от

по таблице 4.2.

Таблица 4.2

L

от

, м

3

/с

до 0,5 0,5-0,7 0,7-0,9 0,9-0,11 1,1-1,3 1,3-1,5 1,5-2,0 > 2,0

ω`

o

, м/с

5,0 6,0 8,0 10,0 12,0 14,0 18,0 20,0

4 – Плотность воздуха

ρ

, кг/м

3

зависит от температуры среды

ρ

= 353 / (273

±

t

в

), кг/м

3

,

где

t

в

– температура засасываемого и перемещаемого по трубам воздуха

в градусах Цельсия.

Численные значения плотности от температуры представлены в таблице 4.3

Таблица 4.3

t

о

, С

-20 -15 -10 -5 0 5 10 15 20 25 30 35

ρ

,

кг/м

3

1,396 1,368 1,342 1,317 1,293 1,27 1,248 1,226 1,205 1,185 1,165 1,146

t

о

, С

40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 100

ρ

,

кг/м

3

1,128 1,110 1,095 1,076 1,06 1,044 1,029 1,04 1,0 0,986 0,972 0,946

157

158

5 – Кинематическая вязкость воздуха ,

γ

=

ψ

(t

o

)

Таблица 4.4

t

о

, С

-20 0 20 40 60 80 100 125

γ

, м

2

/с

1,17⋅10

-5

1,3⋅10

-5

1,5

⋅

10

-5

1,7

⋅

10

-5

1,9

⋅

10

-5

2,09⋅10

-5

2,3⋅10

-5

2,65

⋅

10

-5

t

о

, С

150 200 250 300 450 600 700 800

γ

, м

2

/с

3⋅10

-5

3,5⋅10

-5

4,1

⋅

10

-5

4,81

⋅

10

-5

7,01

⋅

10

-5

9,65⋅10

-5

11,5⋅10

-5

13,4

⋅

10

-5

6 – Шероховатость стенок воздуховодов

∆

o

= 0,15 мм

Методика расчета

Расчет вытяжной неразветвленной сети рекомендуется выполнять таб-

личным методом, при котором расчетные данные заносятся в заранее приго-

товленную таблицу для каждого конструктивного элемента расчетной схемы.

Начало расчета ведется от источников выделений вредных веществ последова-

тельно по ходу движения загрязненного воздуха вплоть до выброса наружу

или в другую

гидравлическую систему.

1. В первую очередь для каждого элемента вычисляют поперечные раз-

меры воздуховода.

- Для круглых воздуховодов

o

ОТ

o

'V

L

'F

= , м

2

;

⎟

⎠

⎞

⎜

⎝

⎛

=

π

'

o

4F

'Д

Полученное значение диаметра округляют по таблице 3.1 до ближайшего

стандартного размера

Д

о

, затем уточняют площадь сечения F

o

= 0,785Д

о

2

, м

2

и

скорость потока воздуха

o

ОТ

o

F

L

V =

.

В последующих расчетах используют уточненные значения

o

'F , Д

о

и V

o

.

Для прямоугольных воздуховодов расчетную площадь

o

'F

округляют до

стандартной величины

o

F и принимают диаметр Д

Г

. – эквивалентный кругло-

му

Д

о

.

вa

вa2

Д

Г

+

⋅

= , мм

159

2. Определяют относительную шероховатость стенок воздуховода

o

Д

∆

= – для круглых воздуховодов

Г

o

Д

∆

= – для прямоугольных воздуховодов

3. Вычисляют величину критерия Рейнольдса

γ

oo

E

ДV

R

⋅

=

– для круглых воздуховодов

γ

Гo

E

ДV

R

⋅

=

– для прямоугольных воздуховодов

где

γ

– кинематическая вязкость в зависимости от температуры потока воздуха

выбирается из исходных данных расчета.

4. По таблице 3.2 определяют коэффициент гидравлического трения

λ

единицы относительной длины (

l / Д

о

= l / Д

Г

= 1).

5. В соответствии с вариантом задания (таблица 4.19) устанавливается

суммарная длина

l

сум

прямых труб воздуховодов:

l

сум

= l

1

+ l

3

+ l

5

+ l

6

+l

7

, м

6. Определяется суммарный коэффициент трения движения воздуха в

прямолинейных трубах,

()

o

76531

o

n

1i

i

ТР

Д

lllll

Д

l

++++

=

⎟

⎠

⎞

⎜

⎝

⎛

∑

=

∑

=

λ

ξ

- для труб круглого сечения;

()

Г

76531

Г

n

1i

i

ТР

Д

lllll

Д

l

++++

=

⎟

⎠

⎞

⎜

⎝

⎛

∑

=

∑

=

λ

ξ

– для труб прямоугольного сечения.

7. Определяются коэффициенты местных сопротивлений

ξ

м

в элементах,

изменяющих направление движения или скорость потока – это колена, отводы,

диффузоры (устанавливаются на выходе воздуха или на выходе из вентилятора

в нагнетательную часть вентиляционной сети); конфузоры (устанавливаются на

входе в сеть или в вентилятор).

Стуров Д.С. Проектирование и расчет местной вентиляции машиностроительных производств

Подождите немного. Документ загружается.