| Odcinek | Kształt | Strumień powietrza, m³/h | Wybrana prędkość, m/s | Wymagana powierzchnia, m² | Długość odcinka, m | Wymagany wymiar, mm | Wybrany wymiar, mm | Średnica równoważna, mm | Rzeczywista prędkość, m/s | Straty na 1 m, Pa/m | Straty tarcia, Pa | Elementy miejscowe | Suma Σζ | Ciśnienie dynamiczne Pd, Pa | Straty miejscowe, Pa | Straty całkowite, Pa |
|---|
Metoda obliczania przepływu powietrza
Ten kalkulator wykonuje obliczenia przepływu powietrza w odcinkach sieci kanałów wentylacyjnych. Dobiera wymiar kanału na podstawie strumienia objętości powietrza i wybranej prędkości, a następnie oblicza straty ciśnienia od tarcia i oporów miejscowych. Wynik pomaga oszacować straty całkowite dla każdego odcinka i porównać alternatywne wymiary.
Wskazówki i zalecenia
Normy i podstawa odniesienia
EN 16798-3 jest często stosowana jako podstawa do projektowania wentylacji budynków, doboru strumieni obliczeniowych oraz ogólnych zasad obliczeń sieci.
EN 12237 i EN 1507 są stosowane do wymagań dla kanałów okrągłych i prostokątnych, w tym tolerancji i klas szczelności. Jest to ważne przy interpretacji wyników, ponieważ nieszczelności i jakość montażu wpływają na rzeczywisty strumień powietrza i straty ciśnienia.
ISO 5801 jest stosowana do badań wentylatorów i do porównania dostępnego sprężu wentylatora z obliczonymi stratami układu.
Prędkość powietrza i sposób ustalania prędkości przyjętej
Typowe zakresy prędkości to praktyczne wartości orientacyjne. Dla wentylacji naturalnej często przyjmuje się 1-2 m/s. Dla wentylacji mechanicznej typowe zakresy to: budynki mieszkalne 2-4 m/s, biura 3-6 m/s, obiekty przemysłowe 6-12 m/s.
Prędkość przyjęta v jest przyjmowana jako wartość środkowa wybranego zakresu, jeśli prędkość nie została wpisana ręcznie. Ta wartość jest następnie używana do obliczenia wymaganej powierzchni przekroju i wstępnego wymiaru kanału.
Wymagana powierzchnia i geometria kanału
Powierzchnia przekroju A jest obliczana ze strumienia objętości Q i prędkości przyjętej v.
A = (Q / 3600) / v
Tutaj Q jest w m3/h, v w m/s, a A w m2. Dzielenie przez 3600 przelicza m3/h na m3/s.
Kanał okrągły otrzymuje średnicę z powierzchni.
d = sqrt(4A / π)
Kanał prostokątny dobierany jest z powierzchni i wybranego stosunku boków. Często stosuje się stosunek h/b w zakresie 1-4. Przy warunku h·b = A boki wyznacza się ze stosunku i wymaganej powierzchni.
Kanał kwadratowy otrzymuje bok jako sqrt(A).
Średnica zastępcza i prędkość rzeczywista
Średnica zastępcza deq jest używana do obliczeń strat tarcia w przekrojach nieokrągłych. Dla kanału okrągłego deq jest równa średnicy rzeczywistej. Dla prostokąta i kwadratu stosuje się średnicę hydrauliczną.
deq = 2ab / (a + b)
Tutaj a i b są w mm. W obliczeniach deq jest następnie przeliczana na metry.
Prędkość rzeczywista va jest liczona dla dobranego wymiaru nominalnego, ponieważ rzeczywista powierzchnia po zaokrągleniu różni się od wymaganej.
va = (Q / 3600) / Aa
Straty tarcia
Właściwości powietrza są przyjęte jako stałe: gęstość ρ = 1.2041 kg/m³, lepkość kinematyczna ν = 0.000015 m²/s.
Liczba Reynoldsa Re określa charakter przepływu i wpływa na współczynnik tarcia.
Re = va · deq / ν
Współczynnik tarcia λ jest obliczany przybliżeniem uwzględniającym chropowatość ε i Re.
λ = 0.1 · ( (ε / deq) + (100 / Re) )0.25
Tutaj ε jest w mm, a deq w mm, więc ε/deq jest bezwymiarowe.
Strata tarcia na metr R′ jest obliczana z równania Darcy’ego-Weisbacha w postaci dla ciśnienia.
R′ = (λ / deq) · (ρ · va2 / 2)
Tutaj deq jest w metrach, a R′ w Pa/m. Strata tarcia na odcinku długości L wynosi R = R′ · L w Pa.
Korekta chropowatości b w tym kalkulatorze jest zwykle równa 1.0 dla typowych wartości ε z listy materiałów. Całkowita strata tarcia odcinka jest przyjmowana jako R = R′ · L · b.
Opory miejscowe i sposób wyznaczania straty końcowej
Ciśnienie dynamiczne Pd jest obliczane z prędkości rzeczywistej.
Pd = ρ · va2 / 2
Suma współczynników strat miejscowych Σζ jest sumą wartości ζ dla wszystkich elementów miejscowych na odcinku, z uwzględnieniem liczby każdego elementu.
Σζ = ζ1·n1 + ζ2·n2 + …
Strata miejscowa ciśnienia Z jest obliczana następująco.
Z = Pd · Σζ
Całkowita strata ciśnienia ΔP na odcinku jest sumą strat tarcia i strat miejscowych.
ΔP = R + Z
Zasada doboru jest prosta. Jeśli dobrany wymiar nominalny daje wyższą prędkość rzeczywistą, rosną zarówno R, jak i Z. Przy porównaniu wariantów zwykle analizuje się wpływ wymiaru na va, następnie na ΔP dla odcinka, a na końcu sumuje straty dla całej sieci.
FAQs
Dlaczego straty ciśnienia wyraźnie maleją, gdy zwiększa się wymiar kanału
Przy większym przekroju prędkość rzeczywista va maleje. Zarówno straty tarcia, jak i straty miejscowe zależą od va2, więc nawet niewielkie obniżenie prędkości może dać zauważalny spadek straty ciśnienia.
Co ma większy wpływ, straty tarcia czy opory miejscowe
Zależy to od układu. Na długich prostych odcinkach często dominują straty tarcia. W sieciach z wieloma kolanami, trójnikami, kratkami i przepustnicami wkład Σζ może być porównywalny lub nawet dominujący, zwłaszcza na krótkich odcinkach.
Co oznacza Σζ i skąd biorą się współczynniki ζ
Σζ to suma współczynników strat miejscowych wszystkich elementów na odcinku. Wartości ζ pochodzą z tabel oporów miejscowych i danych producentów. Ważne jest użycie ζ dla właściwej geometrii kształtki i warunku pracy, ponieważ w niektórych urządzeniach ζ silnie zmienia się wraz z położeniem i przepływem.
Dlaczego strumień jest w m³/h, a strata ciśnienia w Pa
m³/h to praktyczna jednostka do doboru wentylacji i pracy projektowej. Strata ciśnienia w paskalach to standardowa jednostka dla zapotrzebowania ciśnienia sieci i porównania z charakterystyką wentylatora. W obliczeniach strumień jest przeliczany na m³/s przez podzielenie przez 3600.
Czy mogę dobrać wentylator bezpośrednio na podstawie tych wyników
Obliczenia pokazują straty ciśnienia dla odcinków i pomagają oszacować całkowitą stratę systemu. Do doboru wentylatora uwzględnia się również straty na urządzeniach, filtrach, tłumikach oraz rezerwę na zabrudzenie. Punkt pracy wyznacza się następnie z całkowitej straty i wymaganego strumienia i porównuje z krzywą wentylatora zgodnie z ISO 5801.