Порядок расчета скорости воздуха в воздуховоде

Для определения внешних размеров воздуховодов нужно знать величину их поперечного сечения, которая высчитывается в зависимости от расхода воздуха в канале и скорости его движения. Расчет и подбор оптимальной скорости на каждом участке оказывает непосредственное влияние на правильную работу всей вентиляционной системы. Расчетные значения скорости после монтажа и пуска сети воздухопроводов проверяют с помощью измерений специальными приборами.

Исходная информация для просчета

Всю вентиляционную систему раскладывают на отдельные участки и на каждом из них определяют оптимальную скорость воздушной смеси. Признак, по которому отличают один участок от другого, это количество воздуха (расход). Если данная величина неизменна, то раскладывать вентиляционную сеть трубопроводов на участки не требуется. Суть расчета сводится к следующему:

1. Определить расчетное значение скорости потока.
2. Вычислить размеры воздуховодов круглой или прямоугольной формы, сравнить их с нормируемыми размерами по СНиП.
3. Если габариты отличаются от нормируемых, взять ближайшее в ряду нормативное значение и произвести вычисления в обратном порядке для определения реальной скорости движения воздушных потоков.

Нормативный ряд диаметров в миллиметрах круглых каналов представлен в таблице:

Нормативные требования к воздухопроводам прямоугольной формы несколько проще: соотношение высоты и ширины сторон канала не должно быть больше чем 6:3. На практике это означает, что нельзя изготавливать слишком узкие трубопроводы при большой ширине, такие как 700х100 мм. Такой канал будет иметь очень высокое сопротивление, а при его работе допустимый уровень шума будет превышен, поскольку слишком широкая часть начнет вибрировать от воздействия на нее воздушного потока изнутри. В этом случае соотношение будет равно 7, что не соответствует нормам, а канал 600х100 мм с соотношением сторон 6 нормативами допускается. Но даже в этом случае широкую сторону необходимо ужесточить, особенно при высокой скорости воздушных масс. Для этого на ней выполняют зиги либо диагональные перегибы с определенным шагом.

Инструкция по выполнению вычислений

Формула, применяемая для расчета скорости воздушного потока в трубопроводе, связывает между собой расход воздуха на данном участке (L, куб.м/ч), размер поперечного сечения канала (F, кв.м) и значение самой скорости (V, м/с):

L=3600xFxV.

Значение количества воздушной смеси выражается в куб.м за 1 час, а скорость — в метрах за секунду, поэтому в формуле присутствует цифра 3600 для увязки временных величин, как известно, 1 час — это 3600 секунд. Для расчета скорости потока формула выглядит так:

V=L/3600xF.

Размеры сечения трубопровода для воздуха вычисляют в зависимости от его конфигурации. Если форма канала круглая, то сечение определяется следующим образом:

F=(πxD²)/4 или F=πxr².

В приведенных формулах:

• D — диаметр воздуховода круглой формы в метрах;
• r — радиус круглого канала в метрах;
• π = 3,14.

Второй параметр, принимающий участие в основной формуле, это количество воздуха для притока или вытяжки на данном участке. Данная величина принимается из соображений потребности количества притока или вытяжки в помещении. Может определяться согласно нормативам, действующим для этих видов помещений, либо расчетам при выделении в пространстве комнаты различных вредных, горючих или взрывоопасных веществ. После выполнения таких вычислений величина расхода воздушной смеси становится величиной постоянной. При разработке схемы вентиляционной системы изменить можно только остальные 2 параметра, скорость и размеры сечения, общий расход должен оставаться неизменным.

Определение параметров существующих систем

Зачастую есть необходимость просчитать пропускную способность существующих вентиляционных каналов, что предусматривает определение скорости воздуха. Это происходит при реконструкции промышленных зданий по причинам внедрения новых технологий или техническом перевооружении производства. Тогда потребность в притоке либо вытяжке может измениться в ту или иную сторону, потребуется принять решение, подойдут для этой цели старые воздухопроводы или надо будет монтировать новые. Определив новую потребность в количестве воздуха для производства, нужно измерить габариты этих каналов или найти их в проектной документации на здание. Однако это часто бывает невозможным по разным причинам, поэтому придется делать замеры.

После этого по основной формуле, которая приведена выше, производят расчет реальных скоростей воздушных потоков в существующей вентиляционной системе. Полученные результаты можно сравнить со значениями рекомендуемых скоростей воздуха в воздуховоде, они лежат в пределах 2-8 м/с. Следует заметить, что эти показатели не являются обязательными к выполнению, в нормативной документации (СНиП 41-01-2003) это не зафиксировано. Если же они получились слишком высокие (свыше 15 м/с), надо рассмотреть 2 варианта решения проблемы:

1. Оставить существующие воздухопроводы. Тогда потребуется выполнить мероприятия по их усилению и ужесточению. Для справки: в трубопроводах аспирационных систем скорость потоков достигает 20-40 м/с, поэтому нужно изучить процесс монтажа таких систем и усиление существующих каналов выполнить аналогично вплоть до замены некоторых участков или фасонных элементов.
2. Заменить трубопроводы. Решение оптимальное для работы будущей вентиляционной сети, но влечет за собой повышенные финансовые затраты.

Бывают и обратные ситуации, когда в результате вычислений скорость воздуха в существующей сети чрезвычайно низкая (0,5-2 м/с). Это не является проблемой в том случае, если старые трубопроводы больших размеров не мешают установке и работе нового технологического оборудования. Тогда их оставляют как есть, меняется только вентиляционная установка либо модернизируется старая. Такое решение даст некоторую экономию, ведь сеть воздухопроводов уже имеется. К тому же при малых скоростях она будет иметь невысокое сопротивление, что даст возможность использовать менее мощный вентилятор.

Расчет скорости воздуха в трубопроводах можно проверить после монтажа системы. Это делают с помощью специальных измерительных приборов — анемометров. Датчик прибора вносится в воздушный поток через технологический лючок в трубе во время работы вентилятора. Показания прибора сравнивают с расчетной скоростью и при необходимости вносят корректировки в работу системы с помощью дроссель-клапанов. Эти устройства могут перекрывать пространство канала с помощью заслонки и таким образом создавать искусственное сопротивление потоку.

http://1poclimaty.ru/youtu.be/f3eVafb7t_E

При вычислении скорости воздушного потока следует добиваться оптимального соотношения параметров скорость/размер сечения канала.

Это позволит разумно тратить средства как при монтаже и пусконаладке системы, так и при ее дальнейшей эксплуатации.