| Ділянка | Форма | Витрата повітря, m³/h | Обрана швидкість, m/s | Потрібна площа, m² | Довжина ділянки, m | Потрібний розмір, mm | Обраний розмір, mm | Еквівалентний діаметр, mm | Фактична швидкість, m/s | Втрати на 1 м, Pa/m | Втрати на тертя, Pa | Місцеві елементи | Сума Σζ | Динамічний тиск Pd, Pa | Місцеві втрати, Pa | Втрати всього, Pa |
|---|
Методика аеродинамічного розрахунку вентиляції
Цей калькулятор виконує аеродинамічний розрахунок ділянок мережі вентиляційних повітроводів. Він підбирає розмір повітроводу за витратою повітря та обраною швидкістю, а потім обчислює втрати тиску на тертя і на місцеві опори. Результат допомагає оцінити сумарні втрати для кожної ділянки та порівняти альтернативні розміри.
Орієнтири та рекомендації
Норми та довідкова база
EN 16798-3 часто використовують як основу для проєктування вентиляції будівель, вибору розрахункових витрат і загальних принципів розрахунку мережі.
EN 12237 та EN 1507 застосовують для вимог до круглих і прямокутних повітроводів, включно з допусками та класами герметичності. Це важливо для інтерпретації результатів, тому що витоки та якість монтажу впливають на фактичну витрату і втрати тиску.
ISO 5801 використовують для випробувань вентиляторів і для порівняння наявного тиску вентилятора з розрахованими втратами системи.
Швидкість повітря і як визначається прийнята швидкість
Типові діапазони швидкості це практичні орієнтири. Для природної вентиляції часто беруть 1-2 м/с. Для механічної вентиляції поширені діапазони такі: житлові приміщення 2-4 м/с, офіси 3-6 м/с, промислові приміщення 6-12 м/с.
Прийнята швидкість v береться як середнє значення обраного діапазону, якщо швидкість не задана вручну. Далі саме це значення використовується для розрахунку потрібної площі перерізу та первинного розміру повітроводу.
Потрібна площа та геометрія повітроводу
Площа перерізу A обчислюється з витрати повітря Q і прийнятої швидкості v.
A = (Q / 3600) / v
Тут Q у м3/год, v у м/с, A у м2. Ділення на 3600 переводить м3/год у м3/с.
Круглий повітровід отримує діаметр із площі.
d = sqrt(4A / π)
Прямокутний повітровід підбирається за площею та обраним співвідношенням сторін. Поширене співвідношення h/b у межах 1-4. За умовою h·b = A сторони визначаються зі співвідношення та потрібної площі.
Квадратний повітровід отримує сторону як sqrt(A).
Еквівалентний діаметр і фактична швидкість
Еквівалентний діаметр deq потрібен для розрахунку втрат на тертя в некруглих повітроводах. Для круглого перерізу deq дорівнює фактичному діаметру. Для прямокутника і квадрата використовується гідравлічний діаметр.
deq = 2ab / (a + b)
Тут a і b у мм. У розрахунках deq далі переводиться в метри.
Фактична швидкість va рахується за прийнятим номінальним розміром, тому що реальна площа після округлення відрізняється від потрібної.
va = (Q / 3600) / Aa
Втрати на тертя
Властивості повітря у розрахунку прийняті сталими: густина ρ = 1.2041 кг/м³, кінематична в’язкість ν = 0.000015 м²/с.
Число Рейнольдса Re визначає режим течії і впливає на коефіцієнт тертя.
Re = va · deq / ν
Коефіцієнт тертя λ обчислюється наближено з урахуванням шорсткості ε і Re.
λ = 0.1 · ( (ε / deq) + (100 / Re) )0.25
Тут ε у мм і deq у мм, тому ε/deq безрозмірне.
Втрати на тертя на 1 м R′ обчислюються за рівнянням Дарсі-Вейсбаха у вигляді для тиску.
R′ = (λ / deq) · (ρ · va2 / 2)
Тут deq у метрах, R′ у Па/м. Втрати на тертя на ділянці довжиною L дорівнюють R = R′ · L у Па.
Поправка на шорсткість b у цьому калькуляторі зазвичай дорівнює 1.0 для типових значень ε зі списку матеріалів. Підсумкові втрати на тертя ділянки приймаються як R = R′ · L · b.
Місцеві опори і як визначається підсумкова втрата
Динамічний тиск Pd обчислюється за фактичною швидкістю.
Pd = ρ · va2 / 2
Сумарний коефіцієнт місцевих втрат Σζ дорівнює сумі ζ для всіх місцевих елементів на ділянці з урахуванням кількості кожного елемента.
Σζ = ζ1·n1 + ζ2·n2 + …
Втрати тиску на місцеві опори Z обчислюються так.
Z = Pd · Σζ
Загальна втрата тиску ΔP для ділянки це сума втрат на тертя і місцевих втрат.
ΔP = R + Z
Принцип вибору простий. Якщо прийнятий номінальний розмір дає більшу фактичну швидкість, зростають і R, і Z. Для порівняння варіантів зазвичай дивляться, як зміна розміру впливає на va, потім на ΔP для ділянки, а далі підсумовують втрати по всій мережі.
FAQs
Чому втрати тиску помітно зменшуються, коли збільшується розмір повітроводу
За більшого перерізу фактична швидкість va зменшується. Втрати на тертя і місцеві втрати залежать від va2, тому навіть невелике зниження швидкості часто дає відчутне зменшення втрати тиску.
Що важливіше, втрати на тертя чи місцеві опори
Це залежить від схеми. На довгих прямих ділянках часто домінують втрати на тертя. У мережах з великою кількістю відводів, трійників, решіток і заслінок внесок Σζ може бути порівнянним або навіть основним, особливо на коротких ділянках.
Що означає Σζ і звідки брати коефіцієнти ζ
Σζ це сума коефіцієнтів місцевих втрат для всіх елементів на ділянці. Значення ζ беруть із довідників місцевих опорів і з даних виробників. Важливо використовувати ζ для правильної геометрії елемента і режиму роботи, тому що для деяких пристроїв ζ сильно змінюється залежно від положення і витрати.
Чому витрата в м³/год, а втрата тиску в Па
м³/год зручна одиниця для підбору вентиляції та практичного проєктування. Втрата тиску в паскалях це стандартна одиниця для оцінки потреби мережі в тиску і для порівняння з характеристикою вентилятора. Усередині розрахунку витрата переводиться в м³/с діленням на 3600.
Чи можна за результатами одразу підібрати вентилятор
Розрахунок показує втрати тиску по ділянках і допомагає оцінити сумарну втрату системи. Для підбору вентилятора додатково враховують втрати на обладнанні, фільтрах, шумоглушниках і запас на забруднення. Робочу точку визначають за сумарною втратою і потрібною витратою та порівнюють з кривою вентилятора за ISO 5801.