Аэродинамический расчет воздуховодов начинают с вычерчивания аксонометрической схемы (М 1: 100), проставления номеров участков, их нагрузок L (м 3 /ч) и длин I (м). Определяют направление аэродинамического расчета - от наиболее удаленного и нагруженного участка до вентилятора . При сомнениях при определении направления рассчитывают все возможные варианты.
Расчет начинают с удаленного участка: определяют диаметр D (м) круглого или площадь F (м 2) поперечного сечения прямоугольного воздуховода:
Таблица. Требуемый часовой расход свежего воздуха, м 3 /ч (cfm)
По приложению Н из принимают ближайшие стандартные значения: D ст или (а х b) ст (м).
Фактическая скорость (м/с):
или 
Гидравлический радиус прямоугольных воздуховодов (м):
Критерий Рейнольдса: Re = 64100 x D ст x U факт (для прямоугольных воздуховодов D ст = D L).
Коэффициент гидравлического трения:
λ = 0,3164 x Re - 0,25 при Re ≤ 60000,
λ = 0,1266 x Re - 0,167 при Re Потери давления на расчетном участке (Па):
где - сумма коэффициентов местных сопротивлений на участке воздуховодов.
Местные сопротивления на границе двух участков (тройники, крестовины) относят к участку с меньшим расходом. Коэффициенты местных сопротивлений даны в приложениях.
Схема приточной системы вентиляции, обслуживающей 3-этажное административное здание.
Таблица 1. Аэродинамический расчет
| № участков | подача L, м 3 /ч | длина L, м | U ре к, м/с | сечение а x b, м | U ф, м/с | D l , м | Re | λ | Kmc | потери на участке?р, па |
| решетка PP на выходе | 0,2 x 0,4 | 3,1 | - | - | - | 1,8 | 10,4 | |||
| 1 | 720 | 4,2 | 4 | 0,2 x 0,25 | 4,0 | 0,222 | 56900 | 0,0205 | 0,48 | 8,4 |
| 2 | 1030 | 3,0 | 5 | 0,25 x 0,25 | 4,6 | 0,25 | 73700 | 0,0195 | 0,4 | 8,1 |
| 3 | 2130 | 2,7 | 6 | 0,4 x 0,25 | 5,92 | 0,308 | 116900 | 0,0180 | 0,48 | 13,4 |
| 4 | 3480 | 14,8 | 7 | 0,4 x 0,4 | 6,04 | 0,40 | 154900 | 0,0172 | 1,44 | 45,5 |
| 5 | 6830 | 1,2 | 8 | 0,5 x 0,5 | 7,6 | 0,50 | 234000 | 0,0159 | 0,2 | 8,3 |
| 6 | 10420 | 6,4 | 10 | 0,6 x 0,5 | 9,65 | 0,545 | 337000 | 0,0151 | 0,64 | 45,7 |
| 6a | 10420 | 0,8 | ю. | ø 0,64 | 8,99 | 0,64 | 369000 | 0,0149 | 0 | 0,9 |
| 7 | 10420 | 3,2 | 5 | 0,53 x 1,06 | 5,15 | 0,707 | 234000 | 0,0312 x n | 2,5 | 44,2 |
|
Суммарные потери: 185
Примечание. Для кирпичных каналов с абсолютной шероховатостью 4 мм и U ф = 6,15 м/с, поправочный коэффициент n = 1,94 (, табл. 22.12.). |
||||||||||
Воздуховоды изготовлены из оцинкованной тонколистовой стали, толщина и размер которой соответствуют прил. Н из . Материал воздухозаборной шахты - кирпич. В качестве воздухораспределителей применены решетки регулируемые типа РР с возможными сечениями: 100 х 200; 200 х 200; 400 х 200 и 600 х 200 мм, коэффициентом затенения 0,8 и максимальной скоростью воздуха на выходе до 3 м/с.
Сопротивление приемного утепленного клапана с полностью открытыми лопастями 10 Па. Гидравлическое сопротивление калориферной установки 100 Па (по отдельному расчету). Сопротивление фильтра G-4 250 Па. Гидравлическое сопротивление глушителя 36 Па (по акустическому расчету). Исходя из архитектурных требований, проектируют воздуховоды прямоугольного сечения.
Сечения кирпичных каналов принимают по табл. 22.7 .
Коэффициенты местных сопротивлений.
Участок 1. Решетка РР на выходе сечением 200 x 400 мм (рассчитывают отдельно):
Динамическое давление:
KMC решетки (прил. 25.1) = 1,8.
Падение давления в решетке: Δр - рД x KMC = 5,8 x 1,8 = 10,4 Па.
Расчетное давление вентилятора р: Δр вент = 1,1 (Δр аэрод + Δр клап + Δр фильтр + Δр кал + Δр глуш)= 1,1 (185 + 10 + 250 + 100 + 36) = 639 Па.
Подача вентилятора: L вент = 1,1 х Lсист = 1,1 х 10420 = 11460 м 3 /ч.
Выбран радиальный вентилятор ВЦ4-75 № 6,3, исполнение 1: L = 11500 м 3 /ч; Δр вен = 640 Па (вентагрегат Е6.3.090 - 2а), диаметр ротора 0,9 х D пом, частота вращения 1435 мин-1, электродвигатель 4А10054; N = 3 кВт установлен на одной оси с вентилятором. Масса агрегата 176 кг.
Проверка мощности электродвигателя вентилятора (кВт):
По аэродинамической характеристике вентилятора n вент = 0,75.
Таблица 2. Определение местных сопротивлений
| № участков | Вид местного сопротивления | Эскиз | Угол α, град. | Отношение | Обоснование | КМС | ||
| F 0 /F 1 | L 0 /L ст | f прох /f ств | ||||||
| 1 | Диффузор |  |
20 | 0,62 | - | - | Табл. 25.1 | 0,09 |
| Отвод |  |
90 | - | - | - | Табл. 25.11 | 0,19 | |
| Тройник-проход |  |
- | - | 0,3 | 0,8 | Прил. 25.8 | 0,2 | |
| Σ | 0,48 | |||||||
| 2 | Тройник-проход |  |
- | - | 0,48 | 0,63 | Прил. 25.8 | 0,4 |
| 3 | Тройник-ответвление |  |
- | 0,63 | 0,61 | - | Прил. 25.9 | 0,48 |
| 4 | 2 отвода | 250 x 400 | 90 | - | - | - | Прил. 25.11 | |
| Отвод | 400 x 250 | 90 | - | - | - | Прил. 25.11 | 0,22 | |
| Тройник-проход |  |
- | - | 0,49 | 0,64 | Табл. 25.8 | 0,4 | |
| Σ | 1,44 | |||||||
| 5 | Тройник-проход |  |
- | - | 0,34 | 0,83 | Прил. 25.8 | 0,2 |
| 6 | Диффузор после вентилятора |  |
h=0,6 | 1,53 | - | - | Прил. 25.13 | 0,14 |
| Отвод | 600 x 500 | 90 | - | - | - | Прил. 25.11 | 0,5 | |
| Σ | 0,64 | |||||||
| 6a | Конфузор перед вентилятором |  |
D г =0,42 м | Табл. 25.12 | 0 | |||
| 7 | Колено | 90 | - | - | - | Табл. 25.1 | 1,2 | |
| Решетка жалюзийная | Табл. 25.1 | 1,3 | ||||||
| Σ | 1,44 | |||||||
Краснов Ю.С., "Системы вентиляции и кондиционирования. Рекомендации по проектированию для производственных и общественных зданий", глава 15. "Термокул" 2017-08-15
|
УДК 697.9 Определение коэффициентов местных сопротивлений тройников в системах вентиляции О. Д. Самарин , к.т.н., доцент (НИУ МГСУ) Рассмотрена современная ситуация с определением значений коэффициентов местных сопротивлений (КМС) элементов вентиляционных сетей при их аэродинамическом расчёте. Дан анализ некоторых современных теоретических и экспериментальных работ в рассматриваемой области и выявлены недостатки существующей справочной литературы, касающиеся удобства использования её данных для осуществления инженерных расчётов с применением электронных таблиц MS Excel. Представлены основные результаты аппроксимации имеющихся таблиц для КМС унифицированных тройников на ответвлении при нагнетании и всасывании в системах вентиляции и кондиционирования воздуха в виде соответствующих инженерных формул. Дана оценка точности полученных зависимостей и допустимого диапазона их применимости, а также представлены рекомендации по их использованию в практике массового проектирования. Изложение проиллюстрировано числовыми и графическими примерами. Ключевые слова: коэффициент местного сопротивления, тройник, ответвление, нагнетание, всасывание. |
UDC 697.9 Determination of local resistance coeffi cients of tees in ventilating systems O. D. Samarin , PhD, Assistant Professor, National Research Moscow State University of Civil Engineering (NR MSUCE) The current situation is reviewed with the defi nition of values of coeffi cients of local resistances (CLR) of elements of the ventilation systems at their aerodynamic calculation. The analysis of some contemporary theoretical and experimental works in this fi eld is given and defi ciencies are identifi ed in the existing reference literature for the usability of its data to perform engineering calculations using MS Excel spreadsheets. The main results of approximation of the existing tables to the CLR for the uniform tees on the branch of the injection and the suction in the ventilating and air-conditioning systems are presented in the appropriate engineering formulas. The estimation of accuracy of the obtained dependencies and valid range of their applicability are given, as well as recommendations for their use in practice mass design. The presentation is illustrated by numerical and graphical examples. Keywords: coefficient of local resistance, tee, branch, injection, suction. |
При движении воздушного потока в воздуховодах и каналах систем вентиляции и кондиционирования воздуха (В и КВ), кроме потерь давления на трение, существенную роль играют потери на местных сопротивлениях — фасонных частях воздуховодов, воздухораспределителях и сетевом оборудовании.
Такие потери пропорциональны динамическому давлению р д = ρv ²/2, где ρ — плотность воздуха, примерно равная 1,2 кг/м³ при температуре около +20 °C; v — его скорость [м/с], определяемая, как правило, в сечении канала за сопротивлением.
Коэффициенты пропорциональности ξ, называемые коэффициентами местного сопротивления (КМС), для различных элементов систем В и КВ обычно определяются по таблицам, имеющимся, в частности, в и в ряде других источников. Наибольшую сложность при этом чаще всего вызывает поиск КМС для тройников или узлов ответвлений. Дело в том, что в этом случае необходимо принимать во внимание вид тройника (на проход или на ответвление) и режим движения воздуха (нагнетание или всасывание), а также отношение расхода воздуха в ответвлении к расходу в стволе L´ о = L o /L c и площади сечения прохода к площади сечения ствола F´ п = F п /F с .
Для тройников при всасывании нужно учитывать ещё и отношение площади сечения ответвления к площади сечения ствола F´ о = F о /F с . В руководстве соответствующие данные приведены в табл. 22.36-22.40. Однако при проведении расчётов с использованием электронных таблиц Excel, что в настоящее время достаточно распространено в связи с широким использованием различного стандартного программного обеспечения и удобством оформления результатов вычислений, желательно иметь аналитические формулы для КМС, по крайней мере, в наиболее часто встречающихся диапазонах изменения характеристик тройников.
Кроме того, это было бы целесообразно в учебном процессе для сокращения технической работы обучающихся и переноса основной нагрузки на разработку конструктивных решений систем.
Подобные формулы имеются в таком достаточно фундаментальном источнике, как , но там они представлены в весьма обобщённом виде, без учёта особенностей конструкции конкретных элементов существующих вентиляционных систем, а также используют значительное число дополнительных параметров и требуют в ряде случаев обращения к определённым таблицам. С другой стороны, появившиеся в последнее время программы для автоматизированного аэродинамического расчёта систем В и КВ используют некоторые алгоритмы для определения КМС, но, как правило, они неизвестны для пользователя и могут поэтому вызывать сомнения в своей обоснованности и корректности.
Также в настоящее время появляются некоторые работы, авторы которых продолжают исследования по уточнению расчёта КМС или расширению диапазона параметров соответствующего элемента системы, для которых полученные результаты будут справедливы. Данные публикации возникают как в нашей стране, так и за рубежом , хотя в целом их число не слишком велико, и основываются преимущественно на численном моделировании турбулентных потоков с помощью ЭВМ или на непосредственных экспериментальных исследованиях. Однако полученные авторами данные, как правило, трудно использовать в практике массового проектирования, поскольку они пока не представлены в инженерном виде.
В связи с этим представляется целесообразным анализ данных, содержащихся в таблицах , и получение на их основе аппроксимационных зависимостей, которые имели бы по возможности наиболее простой и удобный для инженерной практики вид и одновременно достаточно адекватно отражали бы характер имеющихся зависимостей для КМС тройников. Для наиболее часто встречающихся их разновидностей — тройников на проходе (унифицированных узлов ответвлений) данная задача была решена автором в работе . В то же время для тройников на ответвлении аналитические соотношения найти труднее, поскольку сами зависимости здесь выглядят более сложно. Общий вид аппроксимационных формул, как и всегда в подобных случаях, получается исходя из расположения расчётных точек на поле корреляции, а соответствующие коэффициенты подбираются методом наименьших квадратов с целью минимизации отклонения построенного графика средствами Excel. Тогда для некоторых наиболее употребительных диапазонов F п /F с, F о /F с и L о /L с можно получить выражения:
при L´ о = 0,20-0,75 и F´ о = 0,40-0,65 — для тройников при нагнетании (приточных);
при L´ о = 0,2-0,7, F´ о = 0,3-0,5 и F´ п = 0,6-0,8 — для тройников при всасывании (вытяжных).
Точность зависимостей (1) и (2) демонстрируют рис. 1 и 2, где приведены результаты обработки табл. 22.36 и 22.37 для КМС унифицированных тройников (узлов ответвлений) на ответвлении круглого сечения при всасывании. В случае прямоугольного сечения результаты будут отличаться несущественно.
Можно отметить, что расхождение здесь больше, чем для тройников на проход , и составляет в среднем 10- 15 %, иногда даже до 20 %, но для инженерных расчётов это может быть допустимым, особенно с учётом очевидной исходной погрешности, содержащейся в таблицах , и одновременного упрощения расчётов при использовании Excel. В то же время полученные соотношения не требуют никаких иных исходных данных, кроме уже имеющихся в таблице аэродинамического расчёта. В самом деле, в ней в явном виде должны быть указаны и расходы воздуха, и сечения на текущем и на соседнем участке, входящие в перечисленные формулы. В первую очередь это упрощает вычисления при применении электронных таблиц Excel. Одновременно рис. 1 и 2 позволяют убедиться, что найденные аналитические зависимости вполне адекватно отражают характер влияния всех основных факторов на КМС тройников и физическую сущность происходящих в них процессов при движении воздушного потока.
При этом формулы, приведённые в настоящей работе, весьма просты, наглядны и легко доступны для инженерных расчётов, особенно в Excel, а также в учебном процессе. Их использование позволяет отказаться от интерполяции таблиц при сохранении точности, требуемой для инженерных расчётов, и непосредственно вычислять коэффициенты местного сопротивления тройников на ответвлении в весьма широком диапазоне отношений сечений и расходов воздуха в стволе и ответвлениях.
Этого вполне достаточно для проектирования систем вентиляции и кондиционирования воздуха в большинстве жилых и общественных зданий.
- Справочник проектировщика. Внутренние санитарно-технические устройства. Ч. 3. Вентиляция и кондиционирование воздуха. Кн. 2 / Под ред. Н.Н. Павлова и Ю.И. Шиллера. - М.: Стройиздат, 1992. 416 с.
- Идельчик И.Е. Справочник по гидравлическим сопротивлениям / Под ред. М.О. Штейнберга. - Изд. 3-е. - М.: Машиностроение, 1992. 672 с.
- Посохин В.Н., Зиганшин А.М., Баталова А.В. К определению коэффициентов местных сопротивлений возмущающих элементов трубопроводных систем // Известия вузов: Строительство, 2012. №9. С. 108–112.
- Посохин В.Н., Зиганшин А.М., Варсегова Е.В. К расчёту потерь давления в местных сопротивлениях: Сообщ. 1 // Известия вузов: Строительство, 2016. №4. С. 66–73.
- Аверкова О.А. Экспериментальное исследование отрывных течений на входе во всасывающие отверстия // Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова, 2012. №1. С. 158–160.
- Kamel A.H., Shaqlaih A.S. Frictional pressure losses of fluids flowing in circular conduits: A review. SPE Drilling and Completion. 2015. Vol. 30. No. 2. Pp. 129–140.
- Gabrielaitiene I. Numerical simulation of a district heating system with emphases on transient temperature behavior. Proc. of the 8th International Conference “Environmental Engineering”. Vilnius. VGTU Publishers. 2011. Vol. 2. Pp. 747–754.
- Horikiri K., Yao Y., Yao J. Modelling conjugate flow and heat transfer in a ventilated room for indoor thermal comfort assessment. Building and Environment. 2014. No. 77. Pp. 135–147.
- Самарин О.Д. Расчёт местных сопротивлений в системах вентиляции зданий // Журнал С.О.К., 2012. №2. С. 68–70.
К.т.н. С.Б.Горунович, инженер ПТО, «Усть-Илимская ТЭЦ» филиал ОАО «Иркутскэнерго», г. Усть-Илимск Иркутской обл.
Постановка вопроса
Известно, что на многих предприятиях, обладавших в недавнем прошлом резервами тепловой и электрической энергии, уделялось недостаточное внимание ее потерям при транспортировке. Например, различные насосы закладывались в проект, как правило, с большим запасом по мощности, потери давления в трубопроводах компенсировались увеличением подачи. Главные паропроводы проектировались с перемычками и длинными магистралями, позволяющими при необходимости переправлять излишки пара на соседние турбоагрегаты. При реконструкции и ремонте транспортирующих сетей предпочтение уделялось универсальности схем, что приводило к дополнительным врезкам (штуцерам) и перемычкам, установке дополнительных тройников и, как следствие, к дополнительным местным потерям полного давления. При этом известно, что в протяженных трубопроводах при значительных скоростях среды местные потери полного давления (местные сопротивления) могут повлечь за собой существенные потери расходов у потребителей.
В настоящее время требования эффективности, энергосбережения, тотальной оптимизации производства заставляют по-новому взглянуть на многие вопросы и аспекты проектирования, реконструкции и эксплуатации трубопроводов и паропроводов, поэтому учет местных сопротивлений в тройниках, развилках и штуцерах в гидравлических расчетах трубопроводов становится актуальной задачей.
Целью данной работы является описание наиболее часто используемых на предприятиях энергетики тройников и штуцеров, обмен опытом в области путей снижения коэффициентов местного сопротивления, способов сравнительной оценки эффективности подобных мероприятий.
Для оценки местных сопротивлений в современных гидравлических расчетах оперируют безразмерным коэффициентом гидравлического сопротивления, весьма удобным тем, что в динамически подобных потоках, при которых соблюдаются геометрическое подобие участков и равенство чисел Рейнольдса, он имеет одно и то же значение, независимо от вида жидкости (газа), а также от скорости потока и поперечных размеров рассчитываемых участков .
Коэффициент гидравлического сопротивления представляет собой отношение потерянной на данном участке полной энергии (мощности) к кинетической энергии (мощности) в принятом сечении или отношение потерянного на том же участке полного давления к динамическому давлению в принятом сечении :
где р общ - потерянное (на данном участке) полное давление; р - плотность жидкости (газа); w, - скорость в i-м сечении.
Значение коэффициента сопротивления зависит от того, к какой расчетной скорости и, следовательно, к какому сечению он приведен.
Вытяжной и приточный тройники
Известно, что весомую часть местных потерь в разветвленных трубопроводах составляют местные сопротивления в тройниках. Как объект, представляющий собой местное сопротивление, тройник характеризуется углом ответвления а и отношениями площадей сечения ответвлений (боковых и прямого) F b /F q , Fh/Fq и F B /Fn. В тройнике могут изменяться отношения расходов Q b /Q q , Q n /Q c и, соответственно, отношения скоростей w B /w Q , w n /w Q . Тройники могут быть установлены как на участках всасывания (вытяжной тройник), так и на участках нагнетания (приточные тройники) при разделении потока (рис. 1).
Коэффициенты сопротивления вытяжных тройников зависят от перечисленных выше параметров, а приточных тройников обычной формы - практически только от угла ответвления и отношений скоростей w n /w Q и w n /w Q соответственно .
Коэффициенты сопротивления вытяжных тройников обычной формы (без закруглений и расширения или сужения бокового ответвления, или прямого прохода) могут быть вычислены по следующим формулам .
Сопротивление в боковом ответвлении (в сечении Б):
где Q B =F B w B , Q q =F q w q - объемные расходы в сечении Б и С соответственно.
Для тройников типа F n =F c и при всех а значения A приведены в табл. 1.
При изменении отношения Q b /Q q от 0 до 1 коэффициент сопротивления изменяется в пределах от -0,9 до 1,1 (F q =F b , а=90 О). Отрицательные значения объясняются подсасывающим действием в магистрали при малых Q B .
Из структуры формулы (1) следует, что коэффициент сопротивления будет быстро возрастать с уменьшением площади сечения штуцера (с ростом F c /F b). Например, при Q b /Q c =1, F q/F b =2 , а=90 О коэффициент равняется 2,75.
Очевидно, что снижения сопротивления можно добиться при уменьшении угла бокового ответвления (штуцера). Например, при F c =F b , α=45 О, при изменении отношения Q b /Q c от 0 до 1 коэффициент изменяется в пределах от -0,9 до 0,322, т.е. его положительные значения снижаются почти в 3 раза.
Сопротивление в прямом проходе следует определять по формуле:
Для тройников типа Fn=F c значения К П приведены в табл. 2.
Легко убедиться, что диапазон изменения коэффициента сопротивления в прямом прохо
де при изменении отношения Q b /Q c от 0 до 1 находится в пределах от 0 до 0,6 (F c =F b , α=90 О).
Уменьшение угла бокового ответвления (штуцера) также приводит к значительному снижению сопротивления. Например, при F c =F b , α =45 О, при изменении отношения Q b /Q c от 0 до 1 коэффициент изменяется в пределах от 0 до -0,414, т.е. с ростом Q B в прямом проходе появляется «подсасывание», дополнительно снижающее сопротивление. Следует заметить, что зависимость (2) имеет ярко выраженный максимум, т.е. максимальное значение коэффициента сопротивления приходится на значение Q b /Q c =0,41 и равняется 0,244 (при F c =F b , α =45 О).
Коэффициенты сопротивления приточных тройников нормальной формы при турбулентном течении могут быть вычислены по формулам .
Сопротивление в боковом ответвлении:
где K Б - коэффициент сжатия потока.
Для тройников типа Fn=F c значения А 1 приведены в табл. 3, K B =0.
Если принять F c =F b , а=90 О, то при изменении отношения Q b /Q c от 0 до 1 получим значения коэффициента в диапазоне от 1 до 1,2.
Следует отметить, что в источнике приведены другие данные для коэффициента А 1 . По данным следует принять А 1 =1 при w B /w c <0,8 и А 1 =0,9 при w B /w c >0,8. Если использовать данные из , то при изменении отношения Q B /Q С от 0 до 1 получим значения коэффициента в диапазоне от 1 до 1,8 (F c =F b). В целом по будем получать немногим более высокие значения для коэффициентов сопротивления во всех диапазонах.
Решающее влияние на рост коэффициента сопротивления, как и в формуле (1), оказывает площадь сечения Б (штуцера) - с ростом F g /F b коэффициент сопротивления быстро возрастает.
Сопротивление в прямом проходе для приточных тройников типа Fn=Fc в пределах
Значения т П указаны в табл. 4.
При изменении отношения Q Б /Qс(3 от 0 до 1 (Fc=F Б, α=90 О) получим значения коэффициента в диапазоне от 0 до 0,3.
Сопротивление тройников обычной формы может быть также заметно снижено, если скруглить место стыка бокового ответвления со сборным рукавом. При этом для вытяжных тройников следует скруглить угол поворота потока (R 1 на рис. 16). Для приточных тройников скругление следует выполнить также и на разделяющей кромке (R 2 на рис. 16); оно делает поток более устойчивым и уменьшает возможность его отрыва от этой кромки .
Практически, скругление кромок сопряжения образующих бокового ответвления и основного трубопровода достаточно при R/D(3=0,2-0,3.
Предложенные выше формулы расчета коэффициентов сопротивления тройников и соответствующие им табличные данные относятся к тщательно изготовленным (точеным) тройникам. Производственные дефекты в тройниках, допущенные при их изготовлении («провалы» бокового ответвления и «перекрытие» его сечения неправильным вырезом стенки в прямом участке - основном трубопроводе), становятся источником резкого увеличения гидравлического сопротивления . На практике это случается при некачественной врезке в основной трубопровод штуцера, что имеет место достаточно часто, т.к. «заводские» тройники сравнительно дороги.
Эффективно снижает сопротивление как вытяжных, так и приточных тройников постепенное расширение (диффузор) бокового ответвления. Сочетание скругления, среза кромки и расширения бокового ответвления еще больше снижает сопротивление тройника. Коэффициенты сопротивлений тройников улучшенной формы можно определить по формулам и диаграммам, приведенным в источнике . Наименьшее сопротивление имеют также тройники с боковыми ответвлениями в виде плавных отводов, и там, где это практически возможно, следует применять тройники с малыми углами ответвления (до 60 О) .
При турбулентном течении (Re>4.10 3) коэффициенты сопротивления тройников мало зависят от чисел Рейнольдса. При переходе от турбулентного к ламинарному происходит скачкообразное возрастание коэффициента сопротивления бокового ответвления как в вытяжных, так и в приточных тройниках (примерно в 2-3 раза) .
В расчетах важно учитывать, в каком сечении он приведен к средней скорости. В источнике об этом существует ссылка перед каждой формулой. В источниках приведена общая формула, где указывается скорость приведения с соответствующим индексом.
Симметричный тройник при слиянии и разделении
Коэффициент сопротивления каждого ответвления симметричного тройника при слиянии (рис. 2а), можно вычислить по формуле :
При изменении отношения Q b /Q c от 0 до 0,5, коэффициент изменяется в пределах от 2 до 1,25, и далее с ростом Q b /Q c от 0,5 до 1 коэффициент приобретает значения от 1,25 до 2 (для случая F c =F b). Очевидно, что зависимость (5) имеет вид перевернутой параболы с минимумом в точке Q b /Q c =0,5.
Коэффициент сопротивления симметричного тройника (рис. 2а), расположенного на участке нагнетания (разделения) также можно вычислить по формуле :
где K 1 =0,3 - для сварных тройников.
При изменении отношения w B /w c от 0 до 1 коэффициент изменяется в пределах от 1 до 1,3 (F c =F b).
Анализируя структуру формул (5, 6) (также как (1) и (3)), можно убедиться, что снижение сечения (диаметра) боковых ответвлений (сечений Б) отрицательно сказывается на сопротивлении тройника.
Сопротивление потоку может быть снижено в 2-3 раза при использовании тройников-развилок (рис. 26, 2в).
Коэффициент сопротивления тройника-развилки при разделении потока (рис. 2б) можно вычислить по формулам :
При изменении отношения Q 2 /Q 1 от 0 до 1 коэффициент изменяется в пределах от 0,32 до 0,6.
Коэффициент сопротивления тройника-развилки при слиянии (рис. 2б) можно вычислить по формулам :
При изменении отношения Q 2 /Q 1 от 0 до 1 коэффициент изменяется в пределах от 0,33 до -0,4.
Симметричный тройник может быть выполнен с плавными отводами (рис. 2в), тогда его сопротивление может быть еще снижено.
Изготовление. Стандарты
Отраслевые стандарты энергетики предписывают для трубопроводов тепловых электростанций низкого давления (при рабочем давлении Р раб.<22 кгс/см 2 и температуре среды t<425 О С) использовать тройники сварные по ОСТ34-42-762
ОСТ34-42-765-85. Для более высоких параметров среды (Р ра б.<40 кгс/см 2) изготавливают тройники из углеродистых и кремнемарганцовистых сталей: штампованные по ОСТ108.720.01, ОСТ108.720.02-82; сварные по ОСТ108.104.01 - ОСТ108.104.03-82; с обжатием (с вытянутой горловиной) по ОСТ108.104.04, ОСТ108.104.05-82. Из хромомолибденованадиевых сталей изготавливают тройники: штампованные по ОСТ108.720.05, ОСТ108.720.06-82; сварные по ОСТ108.104.10 - ОСТ108.104.12-82; с обжатием (с вытянутой горловиной) по ОСТ108.104.13 - ОСТ108.104.15-82 для паропроводов высокого давления (с параметрами Р раб. до 255 кгс/см 2 и температурой t до 560 О С). Существуют соответствующие нормативы и для штуцеров.
Конструкция тройников, изготовленных по существующим (вышеперечисленным) стандартам, далеко не всегда оптимальна с точки зрения гидравлических потерь. Снижению коэффициента местного сопротивления способствует лишь форма штампованных тройников с вытянутой горловиной, где в боковом ответвлении предусмотрен радиус скругления по типу, показанному на рис. 1б и рис. 3в, а также с обжатием концов, когда диаметр основного трубопровода несколько меньше диаметра тройника (по типу, показанному на рис. 3б). Тройники-развилки, очевидно, выполняются по отдельному заказу по «заводским» стандартам. В РД 10-249-98 существует параграф, посвященный расчету на прочность тройников-развилок и штуцеров.
При проектировании и реконструкции сетей важно учитывать направление движения сред и возможные диапазоны изменения расходов в тройниках. В случае, если направление транспортируемой среды однозначно определено, целесообразно использовать наклонные штуцеры (боковые ответвления) и тройники-развилки. Тем не менее, остается проблема значимых гидравлических потерь в случае универсального тройника, который сочетает свойства приточного и вытяжного, в котором возможно как слияние, так и разделение потока в режимах работы, связанных со значительным изменением расходов. Вышеупомянутые качества характерны, например, для узлов переключения трубопроводов питательной воды или главных паропроводов на ТЭС с «перемычками».
При этом следует учитывать, что для трубопроводов пара и горячей воды конструкция и геометрические размеры сварных тройников из труб, а также штуцеров (труб, патрубков), ввариваемых на прямых участках трубопроводов, должны удовлетворять требованиям отраслевых стандартов, нормалей и технических условий. Другими словами для ответственных трубопроводов необходимо заказывать тройники, выполненные в соответствии с техническими условиями у сертифицированных производителей. На практике, в виду относительной дороговизны «заводских» тройников, врезку штуцера зачастую выполняют местные подрядные организации, используя отраслевые или заводские нормы.
В целом окончательное решение о способе врезки целесообразно принимать после сравнительного технико-экономического анализа. Если принято решение осуществлять врезку «своими силами», персоналу ИТР необходимо подготовить шаблон штуцера, произвести расчет на прочность (если это необходимо), контролировать качество врезки (не допускать «провалов» штуцера и «перекрытие» его сечения неправильным вырезом стенки в прямом участке). Внутренний стык между металлом штуцера и основного трубопровода целесообразно выполнить с закруглением (рис. 3в).
Существует ряд конструктивных решений для снижения гидравлических сопротивлений в стандартных тройниках и узлах переключения магистралей. Одно из самых простых - увеличение размеров самих тройников для снижения в них относительных скоростей среды (рис. 3а, 3б). При этом тройники необходимо комплектовать переходами, углы расширения (сужения) которых также целесообразно выбирать из ряда гидравлически оптимальных. В качестве универсального тройника со сниженными гидравлическими потерями можно также использовать тройник-развилку с перемычкой (рис. 3г). Использование тройников-развилок для узлов переключения магистралей также незначительно усложнит конструкцию узла, но положительно скажется на гидравлических потерях (рис. 3д, 3е).
Важно отметить, что при сравнительно близком расположении местных (L=(10-20)d) сопротивлений различного типа, имеет место явление интерференции местных сопротивлений. По данным некоторых исследователей , при максимальном сближении местных сопротивлений можно добиться снижения их суммы, в то время как на некотором расстоянии (L=(5-7)d), суммарное сопротивление имеет максимум (выше на 3-7%, чем простая сумма). Эффект снижения мог бы вызвать интерес у крупных производителей, готовых изготавливать и поставлять узлы переключения со сниженными местными сопротивлениями, но для достижения хорошего результата необходимо проведение прикладных лабораторных исследований.
Технико-экономическое обоснование
При принятии того или иного конструктивного решения важно уделить внимание экономической стороне проблемы. Как упоминалось выше, «заводские» тройники обычной конструкции, и тем более выполненные по специальному заказу (гидравлически оптимальные), обойдутся значительно дороже, чем врезка штуцера. При этом важно ориентировочно оценить выгоды в случае снижения гидравлических потерь в новом тройнике и срок его окупаемости.
Известно, что потери давления в станционных трубопроводах с обычными скоростями движения сред (для Re>2.10 5) можно оценить следующей формулой :
где р - потери давления, кгс/см 2 ; w - скорость среды, м/с; L - развернутая длина трубопровода, м; g - ускорение свободного падения, м/с 2 ; d - расчетный диаметр трубопровода, м; к - коэффициент сопротивления трения; ∑ἐ м – сумма коэффициентов местных сопротивлений; v - удельный объем среды, м 3 /кг
Зависимость (7) принято называть гидравлической характеристикой трубопровода.
Если учесть зависимость: w=10Gv/9nd 2 , где G- расход, т/ч.
Тогда (7) можно представить в виде:
Если существует возможность снизить местное сопротивление (тройника, штуцера, узла переключения), то, очевидно, формулу (9) можно представить в виде:
Здесь ∑ἐ м - разность коэффициентов местного сопротивления старого и нового узлов.
Допустим, что гидравлическая система «насос - трубопровод» работает в номинальном режиме (или в режиме, близком к номинальному). Тогда:
где Р н - номинальное давление (по расходной характеристике насоса/котла), кгс/см 2 ; G h - номинальный расход (по расходной характеристике насоса/котла), т/ч.
Если предположить, что после замены старых сопротивлений система «насос - трубопровод» сохранит работоспособность (ЫРн), то из (10), используя (12), можно определить новый расход (после снижения сопротивления):
Работу системы «насос-трубопровод», изменение ее характеристик можно наглядно представить на рис. 4.
Очевидно, что G 1 >G M . Если речь идет о главном паропроводе, транспортирующим пар из котла в турбину, то по разности расходов ЛG=G 1 -G н можно определить выигрыш в количестве теплоты (из отбора турбины) и/или в количестве вырабатываемой электрической энергии по режимным характеристикам данной турбины.
Сравнивая стоимость нового узла и количества теплоты (электроэнергии), можно ориентировочно оценить рентабельность его монтажа.
Пример расчета
Например, необходимо оценить рентабельность замены равнопроходного тройника главного паропровода на слиянии потоков (рис. 2а) тройником-развилкой с перемычкой по типу, указанному на рис. 3г. Потребитель пара - теплофикационная турбина ПО ТМЗ типа Т-100/120-130. Пар поступает по одной нитке паропровода (через тройник, сечения Б, С).
Имеем следующие исходные данные:
■ расчетный диаметр паропровода d=0,287 м;
■ номинальный расход пара G h =Q(3=Q^420 т/ч;
■ номинальное давление котла Р н =140 кгс/см 2 ;
■ удельный объем пара (при Р ра б=140 кгс/см 2 , t=560 О С) n=0,026 м 3 /кг.
Рассчитаем коэффициент сопротивления стандартного тройника на слиянии потоков (рис. 2а) по формуле (5) - ^ СБ1 =2.
Для расчета коэффициента сопротивления тройника-развилки с перемычкой предположим:
■ деление потоков в ветвях происходит в пропорции Q b /Q c «0,5;
■ суммарный коэффициент сопротивления равен сумме сопротивлений приточного тройника (с отводом 45 О, см. рис. 1а) и тройника-развилки при слиянии (рис. 2б), т.е. интерференцией пренебрегаем.
Используем формулы (11, 13) и получаем ожидаемое увеличение расхода на G=G 1 -G н =0,789 т/ч.
По диаграмме режимов турбины Т-100/120-130 расходу 420 т/ч может соответствовать электрическая нагрузка - 100 МВт и тепловая нагрузка - 400 ГДж/ч . Зависимость между расходом и электрической нагрузкой близка к прямопропорциональной.
Выигрыш по электрической нагрузке может составить: P э =100AG/Q н =0,188 МВт.
Выигрыш по тепловой нагрузке может составить: T э =400AG/4,19Q н =0,179 Гкал/ч.
Цены на изделия из хромомолибденованадиевых сталей (на тройники-развилки 377x50) могут колебаться в широких пределах от 200 до 600 тыс. руб., следовательно, о сроке окупаемости можно судить лишь после тщательного исследования рынка на момент принятия решения.
1. В данной статье описаны различные типы тройников и штуцеров, даны краткие характеристики тройников, используемых в трубопроводах электростанций. Приведены формулы для определения коэффициентов гидравлических сопротивлений, показаны пути и способы их снижения.
2. Предложены перспективные конструкции тройников-развилок, узла переключения магистральных трубопроводов со сниженными коэффициентами местных сопротивлений.
3. Приведены формулы, пример и показана целесообразность технико-экономического анализа при выборе либо замене тройников, при реконструкции узлов переключения.
Литература
1. Идельчик И.Е. Справочник по гидравлическим сопротивлениям. М.: Машиностроение, 1992.
2. Никитина И.К. Справочник по трубопроводам тепловых электростанций. М.: Энергоатомиздат, 1983.
3. Справочник по расчетам гидравлических и вентиляционных систем / Под ред. А.С. Юрьева. С.-Пб.: АНО НПО «Мир и семья», 2001.
4. Рабинович Е.З. Гидравлика. М.: Недра, 1978.
5. Бененсон Е.И., Иоффе Л.С. Теплофикационные паровые турбины / Под ред. Д.П. Бузина. М: Энергоиздат, 1986.
Этим материалом редакция журнала „Мир Климата“ продолжает публикацию глав из книги „Системы вентиляции и кондиционирования. Рекомендации по проектированию для произ-
водственных и общественных зданий “. Автор Краснов Ю.С.
Аэродинамический расчет воздуховодов начинают с вычерчивания аксонометрической схемы (М 1: 100), проставления номеров участков, их нагрузок L (м 3 /ч) и длин I (м). Определяют направление аэродинамического расчета - от наиболее удаленного и нагруженного участка до вентилятора. При сомнениях при определении направления рассчитывают все возможные варианты.
Расчет начинают с удаленного участка: определяют диаметр D (м) круглого или площадь F (м 2) поперечного сечения прямоугольного воздуховода:
Скорость растет по мере приближения к вентилятору.
По приложению Н из принимают ближайшие стандартные значения: D CT или (а х b) ст (м).
Гидравлический радиус прямоугольных воздуховодов (м):
где - сумма коэффициентов местных сопротивлений на участке воздуховодов.
Местные сопротивления на границе двух участков (тройники, крестовины) относят к участку с меньшим расходом.
Коэффициенты местных сопротивлений даны в приложениях.
Схема приточной системы вентиляции, обслуживающей 3-этажное административное здание
Пример расчета
Исходные данные:
| № участков | подача L, м 3 /ч | длина L, м | υ рек, м/с |
сечение
а × b, м |
υ ф, м/с | D l ,м | Re | λ | Kmc | потери на участке Δр, па |
| решетка рр на выходе | 0,2 × 0,4 | 3,1 | - | - | - | 1,8 | 10,4 | |||
| 1 | 720 | 4,2 | 4 | 0,2 × 0,25 | 4,0 | 0,222 | 56900 | 0,0205 | 0,48 | 8,4 |
| 2 | 1030 | 3,0 | 5 | 0,25× 0,25 | 4,6 | 0,25 | 73700 | 0,0195 | 0,4 | 8,1 |
| 3 | 2130 | 2,7 | 6 | 0,4 × 0,25 | 5,92 | 0,308 | 116900 | 0,0180 | 0,48 | 13,4 |
| 4 | 3480 | 14,8 | 7 | 0,4 × 0,4 | 6,04 | 0,40 | 154900 | 0,0172 | 1,44 | 45,5 |
| 5 | 6830 | 1,2 | 8 | 0,5 × 0,5 | 7,6 | 0,50 | 234000 | 0,0159 | 0,2 | 8,3 |
| 6 | 10420 | 6,4 | 10 | 0,6 × 0,5 | 9,65 | 0,545 | 337000 | 0,0151 | 0,64 | 45,7 |
| 6а | 10420 | 0,8 | ю. | Ø0,64 | 8,99 | 0,64 | 369000 | 0,0149 | 0 | 0,9 |
| 7 | 10420 | 3,2 | 5 | 0,53 × 1,06 | 5,15 | 0,707 | 234000 | 0,0312 ×n | 2,5 | 44,2 |
| Суммарные потери: 185 | ||||||||||
| Таблица 1. Аэродинамический расчет | ||||||||||
Воздуховоды изготовлены из оцинкованной тонколистовой стали , толщина и размер которой соответствуют прил. Н из. Материал воздухозаборной шахты - кирпич. В качестве воздухораспределителей применены решетки регулируемые типа РР с возможными сечениями: 100 х 200; 200 х 200; 400 х 200 и 600 х 200 мм, коэффициентом затенения 0,8 и максимальной скоростью воздуха на выходе до 3 м/с.
Сопротивление приемного утепленного клапана с полностью открытыми лопастями 10 Па. Гидравлическое сопротивление калориферной установки 100 Па (по отдельному расчету). Сопротивление фильтра G-4 250 Па. Гидравлическое сопротивление глушителя 36 Па (по акустическому расчету). Исходя из архитектурных требований проектируют воздуховоды прямоугольного сечения.
Сечения кирпичных каналов принимают по табл. 22.7 .
Коэффициенты местных сопротивлений
Участок 1. Решетка РР на выходе сечением 200×400 мм (рассчитывают отдельно):
| № участков | Вид местного сопротивления | Эскиз | Угол α, град. | Отношение | Обоснование | КМС | ||
| F 0 /F 1 | L 0 /L ст | f прох /f ств | ||||||
| 1 | Диффузор |
 |
20 | 0,62 | - | - | Табл. 25.1 | 0,09 |
| Отвод |
 |
90 | - | - | - | Табл. 25.11 | 0,19 | |
| Тройник-проход |
 |
- | - | 0,3 | 0,8 | Прил. 25.8 | 0,2 | |
| ∑ = | 0,48 | |||||||
| 2 | Тройник-проход |
 |
- | - | 0,48 | 0,63 | Прил. 25.8 | 0,4 |
| 3 | Тройник-ответвление |
 |
- | 0,63 | 0,61 | - | Прил. 25.9 | 0,48 |
| 4 | 2 отвода | 250 × 400 | 90 | - | - | - | Прил. 25.11 | |
| Отвод | 400 × 250 | 90 | - | - | - | Прил. 25.11 | 0,22 | |
| Тройник-проход |
 |
- | - | 0,49 | 0,64 | Табл. 25.8 | 0,4 | |
| ∑ = | 1,44 | |||||||
| 5 | Тройник-проход |
 |
- | - | 0,34 | 0,83 | Прил. 25.8 | 0,2 |
| 6 | Диффузор после вентилятора |
 |
h=0,6 | 1,53 | - | - | Прил. 25.13 | 0,14 |
| Отвод | 600 × 500 | 90 | - | - | - | Прил. 25.11 | 0,5 | |
| ∑= | 0,64 | |||||||
| 6а | Конфузор перед вентилятором |
 |
D г =0,42 м | Табл. 25.12 | 0 | |||
| 7 | Колено | 90 | - | - | - | Табл. 25.1 | 1,2 | |
| Решетка жалюзийная | Табл. 25.1 | 1,3 | ||||||
| ∑ = | 1,44 | |||||||
| Таблица 2. Определение местных сопротивлений | ||||||||
Краснов Ю.С.,
1. Потери на трение:
Pтр = (x*l/d) * (v*v*y)/2g,
z = Q* (v*v*y)/2g,
Метод допустимых скоростей
Примечание: скорость воздушного потока в таблице дана в метрах в секунду
Использование прямоугольных воздуховодов
В диаграмме потерь напора указаны диаметры круглых воздуховодов . Если вместо них используются воздуховоды прямоугольного сечения, то необходимо найти их эквивалентные диаметры с помощью приведенной ниже таблицы.
Примечания:
- Если места недостаточно (например, при реконструкции), выбирают прямоугольные воздуховоды . Как правило, ширина воздуховода в 2 раза больше высоты).
Таблица эквивалентных диаметров воздуховодов
Когда известны параметры воздуховодов (их длина, сечение, коэффициент трения воздуха о поверхность), можно рассчитать потери давления в системе при проектируемом расходе воздуха.
Общие потери давления (в кг/кв.м.) рассчитываются по формуле:
где R - потери давления на трение в расчете на 1 погонный метр воздуховода, l - длина воздуховода в метрах, z - потери давления на местные сопротивления (при переменном сечении).
1. Потери на трение:
В круглом воздуховоде потери давления на трение P тр считаются так:
Pтр = (x*l/d) * (v*v*y)/2g,
где x - коэффициент сопротивления трения, l - длина воздуховода в метрах, d - диаметр воздуховода в метрах, v - скорость течения воздуха в м/с, y - плотность воздуха в кг/куб.м., g - ускорение свободного падения (9,8 м/с2).
Замечание: Если воздуховод имеет не круглое, а прямоугольное сечение, в формулу надо подставлять эквивалентный диаметр, который для воздуховода со сторонами А и В равен: dэкв = 2АВ/(А + В)
2. Потери на местные сопротивления:
Потери давления на местные сопротивления считаются по формуле:
z = Q* (v*v*y)/2g,
где Q - сумма коэффициентов местных сопротивлений на участке воздуховода, для которого производят расчет, v - скорость течения воздуха в м/с, y - плотность воздуха в кг/куб.м., g - ускорение свободного падения (9,8 м/с2). Значения Q содержатся в табличном виде.
Метод допустимых скоростей
При расчете сети воздуховодов по методу допустимых скоростей за исходные данные принимают оптимальную скорость воздуха (см. таблицу). Затем считают нужное сечение воздуховода и потери давления в нем.
Порядок действий при аэродинамическом расчете воздуховодов по методу допустимых скоростей:
Начертить схему воздухораспределительной системы. Для каждого участка воздуховода указать длину и количество воздуха, проходящего за 1 час.
Расчет начинаем с самых дальних от вентилятора и самых нагруженных участков.
Зная оптимальную скорость воздуха для данного помещения и объем воздуха, проходящего через воздуховод за 1 час, определим подходящий диаметр (или сечение) воздуховода.
Вычисляем потери давления на трение P тр.
По табличным данным определяем сумму местных сопротивлений Q и рассчитываем потери давления на местные сопротивления z.
Располагаемое давление для следующих ветвлений воздухораспределительной сети определяется как сумма потерь давления на участках, расположенных до данного ветвления.
В процессе расчета нужно последовательно увязать все ветви сети, приравняв сопротивление каждой ветви к сопротивлению самой нагруженной ветви. Это делают с помощью диафрагм. Их устанавливают на слабо нагруженные участки воздуховодов, повышая сопротивление.
Таблица максимальной скорости воздуха в зависимости от требований к воздуховоду
Метод постоянной потери напора
Данный метод предполагает постоянную потерю напора на 1 погонный метр воздуховода. На основе этого определяются размеры сети воздуховодов. Метод постоянной потери напора достаточно прост и применяется на стадии технико-экономического обоснования систем вентиляции:
В зависимости от назначения помещения по таблице допустимых скоростей воздуха выбирают скорость на магистральном участке воздуховода.
По определенной в п.1 скорости и на основании проектного расхода воздуха находят начальную потерю напора (на 1 м длины воздуховода). Для этого служит нижеприведенная диаграмма.
Определяют самую нагруженную ветвь, и ее длину принимают за эквивалентную длину воздухораспределительной системы. Чаще всего это расстояние до самого дальнего диффузора.
Умножают эквивалентную длину системы на потерю напора из п.2. К полученному значению прибавляют потерю напора на диффузорах.
Теперь по приведенной ниже диаграмме определяют диаметр начального воздуховода, идущего от вентилятора, а затем диаметры остальных участков сети по соответствующим расходам воздуха. При этом принимают постоянной начальную потерю напора.
Диаграмма определения потерь напора и диаметра воздуховодов 
В диаграмме потерь напора указаны диаметры круглых воздуховодов. Если вместо них используются воздуховоды прямоугольного сечения, то необходимо найти их эквивалентные диаметры с помощью приведенной ниже таблицы.
Примечания:
Если позволяет пространство, лучше выбирать круглые или квадратные воздуховоды;
Если места недостаточно (например, при реконструкции), выбирают прямоугольные воздуховоды. Как правило, ширина воздуховода в 2 раза больше высоты).
В таблице по горизонтальной указана высота воздуховода в мм, по вертикальной - его ширина, а в ячейках таблицы содержатся эквивалентные диаметры воздуховодов в мм.
Аэродинамический расчет воздуховодов начинается с вычерчивания аксонометрической схемы М 1:100, проставления номеров участков, их нагрузок Ь м /ч, и длин 1, м. Определяется направление аэродинамического расчета - от наиболее удаленного и нагруженного участка до вентилятора. При сомнениях при определении направления рассчитываются все возможные варианты.
Расчет начинают с удаленного участка, рассчитывается его диаметр Д, м, или пло-
Щадь поперечного сечения прямоугольного воздуховода Р, м:
Начало системы у вентилятора
Административные здания 4-5 м/с 8-12 м/с
Производственные здания 5-6 м/с 10-16 м/с,
Увеличиваясь по мере приближения к вентилятору.
Пользуясь Приложением 21 , принимаем ближайшие стандартные значения Дст или (а х Ь)ст
Затем вычисляем фактическую скорость:
Или———————— ———— - , м/с.
ФАКТ 3660*(а*6)ст
Для дальнейших вычислений определяем гидравлический радиус прямоугольных воздуховодов:
£>1 =--,м. а + Ь
Чтобы избежать пользования таблицами и интерполяцией значений удельных потерь на трение, применяем прямое решение задачи:
Определяем критерий Рейнольдса:
Яе = 64 100 * Ост * Уфакт (для прямоугольных Ост = Оь) (14.6)
И коэффициент гидравлического трения:
0, 3164*Яе 0 25 при Яе < 60 ООО (14.7)
0, 1266 *Ые 0167 при Яе > 60 000. (14.8)
Потери давления на расчетном участке составят:
Где КМС - сумма коэффициентов местных сопротивлений на участке воздуховодов.
Местные сопротивления, лежащие на границе двух участков (тройники, крестовины), следует относить к участку с меньшим расходом.
Коэффициенты местных сопротивлений приведены в приложениях.
Исходные данные:
Материал воздуховодов - оцинкованная тонколистовая сталь, толщиной и размерами в соответствии с Прил. 21 .
Материал воздухозаборной шахты - кирпич. В качестве воздухораспределителей используются решетки регулируемые типа РР с возможными сечениями:
100 х 200; 200 х 200; 400 х 200 и 600 х 200 мм, коэффициентом затенения 0,8 и максимальной скоростью воздуха на выходе до 3 м/с.
Сопротивление приемного утепленного клапана с полностью открытыми лопастями 10 Па. Гидравлическое сопротивление калориферной установки равно 132 Па (по отдельному расчету). Сопротивление фильтра 0-4 250 Па. Гидравлическое сопротивление глушителя составляет 36 Па (по акустическому расчету). Исходя из архитектурных требований воздуховоды проектируются прямоугольного сечения.
|
Подача L, м3/ч |
Длина 1, м |
Сечение а * Ь, м |
Потери на участке р, Па |
|||||||
|
Решетка РР на выходе |
||||||||||
|
250×250 Ь =1030 |
|
|
|