Аэродинамический расчет воздуховодов

 

В с/х производственных помещениях используют перфорированные пленочные воздухораспределители. Предусматривают расположение двух несущих тросов внутри пленочной оболочки, что придает воздуховодам овальную форму при неработающем вентиляторе и тем самым предотвращает слипание пленки.

Задача аэродинамического расчета системы воздуховодов состоит в определении размеров поперечного сечения и потерь давления на отдельных участках системы воздуховодов, а также потери давления во всей системе воздуховодов.

Исходными данными к расчету являются: расход воздуха , длина воздухораспределителя , температура воздуха и абсолютная шероховатость мм (для пленочных воздуховодов).

В соответствии с принятыми конструктивными решениями составляют расчетную аксонометрическую схему воздуховодов с указанием вентиляционного оборудования и запорных устройств.

Схему делят на отдельные участки, границами которых являются тройники и крестовины. На каждом участке наносят выносную линию, над которой проставляют расчетный расход воздуха ( ), а под линией – длину участка (м). В кружке у линии указывают номер участка.

На схеме выбираем основные магистральные расчетные направления, которые характеризуются наибольшей протяженностью.

Расчет начинаем с первого участка.

Используем перфорированные пленочные воздухораспределители. Выбираем форму поперечного сечения – круглая.

Задаемся скоростью в начальном поперечном сечении:

.

Определяем диаметр пленочного воздухораспределителя, :

 

.

Принимаем ближайший диаметр, исходя из того, что полученный равен (стр. 193 /2/).

Динамическое давление, :

 

,

 

где - плотность воздуха.

.

Определяем число Рейнольдса:

 

,

 

где  – кинематическая вязкость воздуха, ,  (табл. 1.6 /2/).

;

Коэффициент гидравлического трения:

,

где  – абсолютная шероховатость, , для пленочных воздуховодов принима-

ем .

.

Рассчитаем коэффициент, характеризующий конструктивные особенности воздухораспределителя:

,

 

где  – длина воздухораспределителя, .

.

Полученное значение коэффициента  меньше 0,73, что обеспечивает увеличение статического давления воздуха по мере приближения от начала к концу воздухораспределителя.

Установим минимальную допустимую скорость истечения воздуха через отверстие в конце воздухораспределителя, :

 

,

 

где  – коэффициент расхода (принимают 0,65 для отверстий с острыми кромками).

.

Коэффициент, характеризующий отношение скоростей воздуха:

 

,

 

где  – скорость истечения через отверстия в конце воздухораспределителя,

(рекомендуется ), принимаем .

.

Установим расчетную площадь отверстий, , в конце воздухораспределителя, выполненных на 1  длины:

.

 

По таблице 8.8 /2/ принимаем один участок.

Определим площадь отверстий, , выполненных на единицу воздуховода:

 

,

 

где  – относительная площадь воздуховыпускных отверстий на участке

воздухораспределителя (стр. 202,/2/).

.

Диаметр воздуховыпускного отверстия  принимают от 20 до 80 , примем .

Определим число рядов отверстий:

 

,

 

где  – число отверстий в одном ряду ( );

- площадь воздуховыпускного отверстия, .

Определим площадь воздуховыпускного отверстия, :

.

;

;

;

;

Шаг между рядами отверстий, :

– для первого участка

 

, ;

 

;

– для последующих участков

;

;

;

Определим статическое давление воздуха, :

─ в конце воздухораспределителя:

 

;

 

─ в начале воздухораспределителя:

.

 

Потери давления в воздухораспределителе, :

 

.

 

Дальнейший расчет сводим в таблицу 9. Причем, определяем потери давления в результате трения по длине участка, в местных сопротивлениях и суммарные потери по следующим формулам:

 

,

,

,

 

где R – удельные потери давления на единице длины воздуховода, определяется по монограмме (рис. 8.6 /2/)

 – коэффициент местного сопротивления (таблица 8.7 /2/).

 

Таблица 9 Расчет участков воздуховода

Номер участка	,	,	,	,	,	,	,		,	,	,
1	4200	41,5	500	0,196	6,5	–	–	–	25,35	–	126,41
2	4200	4,4	500	0,196	6,5	0,8	3,52	0,65	25,35	16,48	20
3	8400	1,6	630	0,312	8	0,96	1,54	-0,1	38,4	-3,84	-2,3
4	1680	3	800	0,502	10	1,05	3,15	3,2	60	192	195,15
калорифер	16800	–	–	–	–	–	–	–	–	–	72,4
Жал. Реш.	16800	–	–	–	5	–	–	2	15	30	30
										итого:	441,66

Расчет вытяжных шахт естественной вентиляции производят на основании расчетного расхода воздуха в холодный период года. Работа вытяжных шахт будет более эффективной при устойчивой разности температур внутреннего и наружного воздуха (не менее 5°С), что наблюдается в холодный период года.

Скорость воздуха в поперечном сечении вытяжной шахты, :

 

,

 

где  – высота вытяжной шахты между плоскостью вытяжного отверстия и

устьем шахты (3–5),  (принимаем );

 – диаметр,  (принимаем );

 – расчетная наружная температура,  ( );

 – сумма коэффициентов местных сопротивлений.

Местное сопротивление определяем по таблице 8.7 /2/:

─ для входа в вытяжную шахту: ;

─ для выхода из вытяжной шахты: .

.

.

Определяем расчетный расход воздуха через одну шахту, :

;

где  – площадь поперечного сечения шахты, .

Рассчитаем площадь поперечного сечения шахты, :

.

 

.

Определяем число шахт:

 

,

 

где  – расчетный расход воздуха в зимний период, ;

 – расчетный расход воздуха через одну шахту, .

.

Принимаем число шахт для всего помещения .

Выбор вентилятора

Подбор вентилятора производят по заданным значениям подачи и требуемого полного давления.

Принимаем вентилятор исполнения 1.

Подачу вентилятора определяем с учетом потерь или подсосов воздуха в воздуховоды, вводя поправочный коэффициент к расчетному расходу воздуха для стальных воздуховодов 1,1, :

.

Определяем полное давление вентилятора, :

 

,

где  – температура подогретого воздуха,

.

По подаче воздуха вентилятора и требуемому полному давлению, согласно графику характеристик вентиляторов ВЦ 4–75 (рис. 8.13 /2/), выбираем вентилятор марки: Е 8. 0,95–1.

 

Энергосбережение

Наиболее эффективным техническим решением вопроса сокращения расхода тепловой энергии на обеспечение микроклимата, безусловно является использование типа воздуха, удаляемого из животноводческих и птицеводческих помещений. Расчет технико-экономических показателей микроклимата показывает, что применение в системах утилизаторов тепла позволяет сократить расход тепловой энергии на данный технологический процесс более чем в 2 раза. Однако такие системы более металоемкие и требуют дополнительных эксплуатационных затрат электрической энергии на вентиляторы. Использование тепловой энергии в системах вентиляции в основном обеспечивается за счет применения регенеративных и рекуперативных теплообменных аппаратов различной модификации.

 

 

Литература

1. Отопление и вентиляция животноводческих зданий. Методические указания к курсовому и дипломному проектированию. – Мн. Ротапринт БАТУ. 2001 г.

2. Справочник по теплоснабжению сельского хозяйства/Л.С. Герасимович, А.Г. Цубанов, Б.Х. Драганов, А.Л. Синяков. – Мн.: Ураджай, 1993. – 368 с.