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).