No Image

Эквивалентное сопротивление воздухоприточного канала

0 просмотров
22 января 2020

В канальных системах естественной вытяжной вентиляции воздух перемещается в каналах и воздуховодах под действием естественного давления, возникающего вследствие разности давлений холодного наружного и теплого внутреннего воздуха.

Естественное давление (Dре) определяют по формуле:

где hi – высота воздушного столба, принимаемая от центра вытяжного отверстия до устья вытяжной шахты, м; rн, rв – плотность соответственно наружного и внутреннего воздуха, кг/м 3 .

Расчетное естественное давление для систем вентиляции жилых и общественных зданий согласно /36/ определяется для температуры наружного воздуха +5 °С. Считается, что при более высоких наружных температурах, когда естественное давление становится весьма незначительным, дополнительный воздухообмен можно получать, открывая более часто и на более продолжительное время форточки, фрамуги, а иногда створки оконных рам.

Анализируя выражение (1.5), можно сделать следующие практические выводы:

1) верхние этажи здания по сравнению с нижними находятся в менее благоприятных условиях, так как располагаемое давление здесь меньше;

2) естественное давление становится большим при низкой температуре наружного воздуха и заметно уменьшается в теплое время года;

3) охлаждение воздуха в воздуховодах (каналах) влечет за собой снижение действующего давления и может вызвать выпадение конденсата со всеми вытекающими последствиями.

Кроме того, из выражения (1.5) следует, что естественное давление не зависит от длины горизонтальных воздуховодов, тогда как для преодоления сопротивлений в коротких ветвях воздуховодов, безусловно, требуется меньше давления, чем в ветвях значительной протяженности. На основании технико-экономических расчетов и опыта эксплуатации вытяжных систем вентиляции радиус действия их (от оси вытяжной шахты до оси наиболее удаленного отверстия) допускается не более 8 м.

Для нормальной работы системы естественной вентиляции необходимо, чтобы выполнялось условие:

где R – удельная потеря давления на трение, Па/м; l – длина воздуховодов (каналов), м; Rl – потеря давления на трение расчетной ветви, Па; b – поправочный коэффициент на шероховатость поверхности; Z – потеря давления на местные сопротивления, Па; a – коэффициент запаса, равный 1,1…1,15; Dре – располагаемое давление, Па.

Расчету воздуховодов (каналов) должна предшествовать следующая расчетно-графическая работа:

1) определение воздухообменов;

2) компоновка систем вентиляции;

3) графическое изображение на планах этажей и чердака элементов системы;

4) вычерчивание аксонометрических схем всех элементов системы;

5) аэродинамический расчет воздуховодов.

1. Воздухообмены для каждого помещения определяются по кратностям (согласно строительным нормам и правилам соответствующего здания) или по расчету. При этой работе заполняется бланк специальной формы (табл. 1.7).

Для систем вытяжной и приточной противодымной вентиляции в качестве основных параметров, подлежащих учету, рассматриваются величины давления и подачи вентиляторов.

С учетом полученных расчетных значений Gsm, Tsm для помещений, защищаемых вытяжной противодымной вентиляцией, согласно принятым исходным данным, определяется необходимое количество дымоприемных устройств и их размещение. В соответствии со структурной схемой систем намечается трассировка этажных вытяжных каналов, вертикальных коллекторов. Предусматриваются места установки вентиляторов с фиксированным наружным выбросом продуктов горения.

Предварительный выбор размеров проходных сечений сборных элементов вытяжных каналов и оборудования (решеток, клапанов) проводится, исходя из условия обеспечения максимальной скорости течения газов не более 11 м/с (предпочтительно, в диапазоне 9-11 м/с). Если указанное условие является невыполнимым ввиду ограниченной возможности прокладки конструкций вытяжных каналов с соответствующими размерами на всем протяжении или локально, выбирается иной типоразмер сечений, который обеспечивал бы возможно меньшее увеличение скорости течения газов.

Определяется требуемая величина давления на начальном участке вытяжного канала (в защищаемом помещении) по зависимости вида:

где Psmo — статическое давление в вытяжном канале в конце начального участка, Па;

Рo — добавочное статическое давление в вытяжном канале, Па;

ξoi — коэффициент i-го местного сопротивления на начальном участке вытяжного канала;

Читайте также:  Телевизор 32 дюйма габариты в см

λo — коэффициент сопротивления трения для вытяжного канала на начальном участке;

loi — длина i-го элемента вытяжного канала на начальном участке, м;

dэоi — эквивалентный гидравлический диаметр i-го элемента вытяжного канала на начальном участке, м;

ρsто — плотность газа при расчетной температуре дымового слоя, кг/м 3 ;

Vsmoi — локальная скорость газа, перемещаемого в i-м элементе вытяжного канала на начальном участке, м/с.

Величина добавочного статического давления в вытяжном канале определяется по суммарным потерям давления в приточных устройствах компенсирующей подачи воздуха с естественным побуждением тяги:

где Ra — эквивалентное сопротивление воздухоприточного канала, кг -1 ·м -1 ;

Ga — массовый расход приточного воздуха по зависимости, кг/с.

Локальная скорость перемещаемого в канале газа определяется соотношением

Для определения эквивалентного гидравлического диаметра прямоугольного сечения канала используется соотношение

где a, b — размеры сторон сечения, м.

Коэффициенты местного сопротивления определяются по справочным данным, а коэффициенты сопротивления трения — по известной зависимости А.Д. Альтшуля:

где Re — критерий Рейнольдса;

k — эквивалентная шероховатость внутренней поверхности канала (для воздуховодов из стали k = 0,1 мм).

Если между вертикальным коллектором и начальным участком канала рассматриваемой системы существует промежуточный транзитный участок, то величина давления в нем может быть определена при соответствующей замене Рsmо на Рsmо и Рo на Рsmо. Поправка на изменение величины массового расхода в конце такого промежуточного транзитного участка определяется следующими зависимостями:

где G smо — массовый расход газа в конечном сечении промежуточного участка канала, кг/с;

ΔGa — подсосы воздуха через конструкции промежуточного участка канала, кг/с;

ρа — плотность воздуха, кг/м 3 ;

La — подсосы воздуха, м 3 /ч;

dэpi, l’oi — эквивалентный гидравлический диаметр и длина i-го элемента промежуточного участка канала, м.

Изменение температуры газа в конечном сечении промежуточного участка канала определяется зависимостью

где ql — потери тепла на единицу длины канала, кВт/м;

l — суммарная длина промежуточного участка вытяжного канала, м.

Удельные потери тепла определяются зависимостями вида:

где kl — коэффициент теплопередачи, кВт/м·К;

α1, α2 — коэффициенты теплоотдачи от газа к внутренней поверхности и от внешней поверхности канала к окружающему воздуху, кВт/м 2 ·К;

λ1, λ2 — коэффициенты теплопроводности материалов собственно канала и огнезащитного покрытия, кВт/м·К;

dэ1, dэ2, dэ3 — эквивалентный гидравлический диаметр, соответствующий внутренней поверхности, внешней поверхности канала (внутренней поверхности огнезащитного слоя) и внешней поверхности этого слоя, м.

Коэффициенты теплопроводности λ1 и λ2 находятся по справочным данным. Значение α1 определяется из критериальной зависимости вида:

где Nu, Рr — критерии Нуссельта и Прандтля соответственно;

Количественные значения коэффициента εl устанавливаются по табличным справочным данным, а коэффициента εr — определяются по соотношению

где R — радиус изгиба канала, м.

Ввиду того что температура на внешней поверхности огнезащитного слоя вытяжного канала является неизвестной величиной, расчет qlТа 2 sm1 / 2,

где ξ1 — коэффициент местного сопротивления;

Значения ξ1 определяются по справочным данным с учетом геометрических характеристик элементов присоединения этажного канала к вертикальному коллектору при наличии противопожарного клапана. Коэффициент местного сопротивления для этого клапана определяется по техническим данным изготовителя.

При переходе на следующий участок вертикального коллектора принимается, что при давлении Psm1 остальные параметры имеют значения:

Давление в конце данного участка определяется зависимостью

где h2 — высота (длина) коллектора на данном участке, м;

Соответствующее изменение массового расхода газа в канале к концу данного участка составит

где ΔGda — расход воздуха, фильтрующегося в коллектор через неплотности противопожарного нормально закрытого клапана на данном участке, кг/с.

Читайте также:  Чем отчистить известковый налет

Измененная к концу данного участка температура газа определяется зависимостью

Для приближенных вычислений температуры газа в конце i-гo участка канала допускается не учитывать потери тепла через ограждающие конструкции канала. В этом случае взамен зависимости (61) может быть использовано соотношение:

Полученные в итоге аналогичных вычислений (для всех последующих вышележащих участков коллектора) параметры для верхней части коллектора (PsmN, TsmN, GsmN) используются для конечного определения параметров вентилятора системы:

где Lv — подача вентилятора, м 3 /ч;

Psv — приведенное к стандартным условиям статическое давление вентилятора, Па;

Pd — суммарное сопротивление присоединительных воздуховодов (от коллектора до устройства наружного выброса), Па.

Для систем вытяжной противодымной вентиляции с естественным побуждением тяги минимально необходимое проходное сечение дымовых люков, устанавливаемых в покрытиях зданий, определяется зависимостью

где Fi — площадь проходного i-го дымового люка, м 2 ;

Gsm — суммарный массовый расход газа через дымовые люки, кг/м 3 ;

μi — коэффициент расхода i-го дымового люка;

ρsm — плотность газа в дымовом слое при температуре Tsm, кг/м 3 ;

hsm — толщина дымового слоя, м;

ρa — плотность наружного воздуха при температуре Та, кг/м 3 ;

kа — аэродинамический коэффициент ветрового напора для покрытия здания;

Для систем вытяжной и приточной противодымной вентиляции в качестве основных параметров, подлежащих учету, рассматриваются величины давления и подачи вентиляторов.

С учетом полученных расчетных значений Gsm, Tsm для помещений, защищаемых вытяжной противодымной вентиляцией, согласно принятым исходным данным, определяется необходимое количество дымоприемных устройств и их размещение. В соответствии со структурной схемой систем намечается трассировка этажных вытяжных каналов, вертикальных коллекторов. Предусматриваются места установки вентиляторов с фиксированным наружным выбросом продуктов горения.

Предварительный выбор размеров проходных сечений сборных элементов вытяжных каналов и оборудования (решеток, клапанов) проводится, исходя из условия обеспечения максимальной скорости течения газов не более 11 м/с (предпочтительно, в диапазоне 9-11 м/с). Если указанное условие является невыполнимым ввиду ограниченной возможности прокладки конструкций вытяжных каналов с соответствующими размерами на всем протяжении или локально, выбирается иной типоразмер сечений, который обеспечивал бы возможно меньшее увеличение скорости течения газов.

Определяется требуемая величина давления на начальном участке вытяжного канала (в защищаемом помещении) по зависимости вида:

где Psmo — статическое давление в вытяжном канале в конце начального участка, Па;

Рo — добавочное статическое давление в вытяжном канале, Па;

ξoi — коэффициент i-го местного сопротивления на начальном участке вытяжного канала;

λo — коэффициент сопротивления трения для вытяжного канала на начальном участке;

loi — длина i-го элемента вытяжного канала на начальном участке, м;

dэоi — эквивалентный гидравлический диаметр i-го элемента вытяжного канала на начальном участке, м;

ρsто — плотность газа при расчетной температуре дымового слоя, кг/м 3 ;

Vsmoi — локальная скорость газа, перемещаемого в i-м элементе вытяжного канала на начальном участке, м/с.

Величина добавочного статического давления в вытяжном канале определяется по суммарным потерям давления в приточных устройствах компенсирующей подачи воздуха с естественным побуждением тяги:

где Ra — эквивалентное сопротивление воздухоприточного канала, кг -1 ·м -1 ;

Ga — массовый расход приточного воздуха по зависимости, кг/с.

Локальная скорость перемещаемого в канале газа определяется соотношением

Для определения эквивалентного гидравлического диаметра прямоугольного сечения канала используется соотношение

где a, b — размеры сторон сечения, м.

Коэффициенты местного сопротивления определяются по справочным данным, а коэффициенты сопротивления трения — по известной зависимости А.Д. Альтшуля:

где Re — критерий Рейнольдса;

k — эквивалентная шероховатость внутренней поверхности канала (для воздуховодов из стали k = 0,1 мм).

Если между вертикальным коллектором и начальным участком канала рассматриваемой системы существует промежуточный транзитный участок, то величина давления в нем может быть определена при соответствующей замене Рsmо на Рsmо и Рo на Рsmо. Поправка на изменение величины массового расхода в конце такого промежуточного транзитного участка определяется следующими зависимостями:

Читайте также:  Унитаз sanita luxe best с микролифтом отзывы

где G smо — массовый расход газа в конечном сечении промежуточного участка канала, кг/с;

ΔGa — подсосы воздуха через конструкции промежуточного участка канала, кг/с;

ρа — плотность воздуха, кг/м 3 ;

La — подсосы воздуха, м 3 /ч;

dэpi, l’oi — эквивалентный гидравлический диаметр и длина i-го элемента промежуточного участка канала, м.

Изменение температуры газа в конечном сечении промежуточного участка канала определяется зависимостью

где ql — потери тепла на единицу длины канала, кВт/м;

l — суммарная длина промежуточного участка вытяжного канала, м.

Удельные потери тепла определяются зависимостями вида:

где kl — коэффициент теплопередачи, кВт/м·К;

α1, α2 — коэффициенты теплоотдачи от газа к внутренней поверхности и от внешней поверхности канала к окружающему воздуху, кВт/м 2 ·К;

λ1, λ2 — коэффициенты теплопроводности материалов собственно канала и огнезащитного покрытия, кВт/м·К;

dэ1, dэ2, dэ3 — эквивалентный гидравлический диаметр, соответствующий внутренней поверхности, внешней поверхности канала (внутренней поверхности огнезащитного слоя) и внешней поверхности этого слоя, м.

Коэффициенты теплопроводности λ1 и λ2 находятся по справочным данным. Значение α1 определяется из критериальной зависимости вида:

где Nu, Рr — критерии Нуссельта и Прандтля соответственно;

Количественные значения коэффициента εl устанавливаются по табличным справочным данным, а коэффициента εr — определяются по соотношению

где R — радиус изгиба канала, м.

Ввиду того что температура на внешней поверхности огнезащитного слоя вытяжного канала является неизвестной величиной, расчет qlТа 2 sm1 / 2,

где ξ1 — коэффициент местного сопротивления;

Значения ξ1 определяются по справочным данным с учетом геометрических характеристик элементов присоединения этажного канала к вертикальному коллектору при наличии противопожарного клапана. Коэффициент местного сопротивления для этого клапана определяется по техническим данным изготовителя.

При переходе на следующий участок вертикального коллектора принимается, что при давлении Psm1 остальные параметры имеют значения:

Давление в конце данного участка определяется зависимостью

где h2 — высота (длина) коллектора на данном участке, м;

Соответствующее изменение массового расхода газа в канале к концу данного участка составит

где ΔGda — расход воздуха, фильтрующегося в коллектор через неплотности противопожарного нормально закрытого клапана на данном участке, кг/с.

Измененная к концу данного участка температура газа определяется зависимостью

Для приближенных вычислений температуры газа в конце i-гo участка канала допускается не учитывать потери тепла через ограждающие конструкции канала. В этом случае взамен зависимости (61) может быть использовано соотношение:

Полученные в итоге аналогичных вычислений (для всех последующих вышележащих участков коллектора) параметры для верхней части коллектора (PsmN, TsmN, GsmN) используются для конечного определения параметров вентилятора системы:

где Lv — подача вентилятора, м 3 /ч;

Psv — приведенное к стандартным условиям статическое давление вентилятора, Па;

Pd — суммарное сопротивление присоединительных воздуховодов (от коллектора до устройства наружного выброса), Па.

Для систем вытяжной противодымной вентиляции с естественным побуждением тяги минимально необходимое проходное сечение дымовых люков, устанавливаемых в покрытиях зданий, определяется зависимостью

где Fi — площадь проходного i-го дымового люка, м 2 ;

Gsm — суммарный массовый расход газа через дымовые люки, кг/м 3 ;

μi — коэффициент расхода i-го дымового люка;

ρsm — плотность газа в дымовом слое при температуре Tsm, кг/м 3 ;

hsm — толщина дымового слоя, м;

ρa — плотность наружного воздуха при температуре Та, кг/м 3 ;

kа — аэродинамический коэффициент ветрового напора для покрытия здания;

Комментировать
0 просмотров
Комментариев нет, будьте первым кто его оставит

Это интересно
No Image Компьютеры
0 комментариев
No Image Компьютеры
0 комментариев
No Image Компьютеры
0 комментариев
No Image Компьютеры
0 комментариев
Adblock detector