Расчет вытяжных систем вентиляции по статическому давлению.
 
 
При проведении аэродинамического расчета вытяжных систем наиболее трудоемким является процесс определения коэффициентов местного сопротивления тройников. Зависимости, определяющие значения этих коэффициентов, сложны, а при использовании табличных данных легко допустить неточность при интерполировании. Даже при проведении расчета на ЭВМ определение коэффициентов местного сопротивления затягивает процесс счета систем с большим числом тройников.

Существует способ расчета вытяжных систем, позволяющий обойтись без определения коэффициентов местного сопротивления тройников. Автор этого способа проф. П. Н. Каменев предложил рассчитывать потери в тройнике не по полной энергии, а по изменению уровня потенциальной энергии потока, что значительно упростило весь расчет.

Расчет вытяжных систем вентиляции с горизонтальными каналами и механическим побуждением движения воздуха. Рассмотрим схему давлений в тройнике (первом по ходу воздуха) вытяжной системы (рис. XI.7). Номерами 1, 2 и 3 обозначены два ответвления и сборный участок, индексами «1», «2» и «3» будем обозначать физические характеристики на соответствующем участке. Предположим, что известны диаметры d d2 и d3, длины /i и 12, расходы L L2 и L3—Li-f-L2, углы между осями участков 1 и 3— cti и 2 и 3— а2.

При работе вентилятора в сечении /—/ создается разрежение, значение которого от условного нуля определяется ординатой bd, от абсолютного нуля — ординатой аЬ (обозначим эту ординату /?Vaci)- Разрежение в воздуховоде вызывает движение воздуха в ответвлениях 1 и 2. Если d12, как показано на рисунке, то расходы и скорости движения воздуха по ответвлениям будут различны.

Эти величины представлены на рисунке ординатами Ьс и Ьс2.

Очевидно, что при изменении d^t а, следовательно, v3 потери будут изменяться. Можно определить такую скорость смешения, при которой потери АЕ будут минимальны. Для этого возьмем производную от Д? по из и приравняем ее нулю:

Скорость v3 применяют для определения наивыгоднейшей формы тройников, для определения Л/?Ст в тройниках, для расчета струйных аппаратов.

Если скорость воздуха в сечении участка 3 равна v"3, т. е. V3==v3, то изменение статического давления при смешении потоков равно нулю (Д/?ст—0). Это очевидно из сопоставления выражений (XI.54) и (XI.51). Следовательно, значение разрежения при смешении потоков на условном расстоянии между сечениями /—/ и //—// не меняется и /?vacI= =/?vacii (если не считать потерь на трение).

Могут встретиться случаи, когда Vs?=v3y для которых &рстф0. Рассмотрим последовательно два возможных варианта.

Если из<^з» то процесс смешения потоков воздуха в тройнике можно представить состоящим из двух последовательных процессов: 1) смешение потоков при v3, т. е. при f3; 2) внезапное расширение потока при изменении площади поперечного сечения участка с f3 до /3 (рис. XI.8, а). В этом случае изменение статического давления определяется лишь процессом расширения потока воздуха.

В случае из>Од значение АрСт>0. Для определения значений Pvac3 и Рстз можно воспользоваться формулами (XI.62) и (XI.63).

Таким образом, способ проф. П. Н. Каменева дает возможность рассчитать статическое давление, а следовательно, и полное давление после смешения потоков в тройнике. Методика расчета сводится к определению значения Д/?ст:>0, которое определяется значениями фактической скорости иг и скорости v3, соответствующей минимальным потерям давления при смешении. Применение этого способа облегчается при пользовании номограммами (рис. XI.10).

Последовательность аэродинамического расчета по статическому давлению в основном совпадает с последовательностью обычного расчета. Отличие заключается в следующем:

а) при расчете первого участка основной магистрали к 2?i участка прибавляют единицу (т. е. одно динамическое давление) и вместо полного давления в конце участка получают статическое давление перед тройником:


б) вместо потерь полного давления в тройнике определяют изменение статического давления в нем АрСт;

в) проводя расчет потерь давления в обычном порядке с учетом
Арстг всех тройников, получают значение статического давления в начале последнего iV-ro участка основной магистрали (перед вентилятором);

Увязку ответвлений удобней проводить по равенству значений статического давления в магистрали и ответвлении, вычисляя невязку, аналогичную той, которую вычисляют в обычном расчете.

В первом по ходу воздуха участке каждого ответвления статическое давление перед тройником определяют по формуле (XI.68).

Расчет вытяжных систем вентиляции с вертикальными каналами. Способ расчета по статическому давлению оказался очень удобным для вытяжных систем с вертикальными каналами в многоэтажных зданиях. Расчет в этом случае обычно сводится к определению дополнительных сопротивлений на входе в канал этажа (см. схему на рис. XI.5, е). Геометрические размеры сборного канала и каналов-ответвлений подбираются заранее по рекомендуемым скоростям.

Как правило, в таких системах расходы воздуха по ответвлениям одинаковы, а действующие давления различны.

Расчет проводится в два этапа.

1. Определяется распределение статического давления по высоте сборного канала.

В системе с естественным побуждением движения воздуха отправной точкой для расчета является избыточное давление на срезе шахты (обычно равно нулю); в системе с механическим побуждением — разрежение, создаваемо* вентилятором:

Последовательно по участкам сверху вниз рассчитывают статическое давление в местах присоединения ответвлений.

Избыточное статическое давление в сборном канале в месте присоединения верхнего iV-ro ответвления равно:

Избыточное статическое давление в сборном канале в месте присоединения любого п-го ответвления (при нумерации снизу) равно:

Формулы (XI.71) и (XI.72) аналогичны формуле (XI.62). Величина Арст учитывается с другим знаком, так как в этом случае расчет участков проводится в последовательности «навстречу» потоку воздуха и искомым является статическое давление в узле рстп — аналог pVaci в формуле (IX.62).