«РАСЧЕТ ВОЗДУХООБМЕНА В ПОМЕЩЕНИЯХ ЗДАНИЯ ДЛЯ ВЕНТИЛЯЦИИ И КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ ВОЗДУХА Методические указания к выполнению курсового и дипломного проектов Для студентов заочного отделения специальности 290700 ...»

Приточно-вытяжные системы вентиляции с механическим побуждением гражданских зданий выполняются централизованными или поэтажными. Централизованная система обслуживает либо всё здание, либо значительную часть его. Традиционное размещение приточных камер при централизованной вентиляции – в подвале. Вытяжные вентиляционные камеры размещаются на чердаке. Такое расположение позволяет вентилировать помещения здания круглосуточно. В рабочее время приточно – вытяжная вентиляция работает в расчётном режиме, в нерабочее время вытяжные системы могут работать под действием гравитационных сил, осуществляя ночное проветривание помещений. Приток, в нерабочем режиме -- неорганизованный, через неплотности ограждающих конструкций. В вытяжных камерах следует предусмотреть обводной канал с клапаном, позволяющим перемещать удаляемый в нерабочее время воздух, минуя вентилятор. Приток на этажи подаётся вертикальными воздуховодами. По требованиям противопожарных норм, приток на каждый этаж должен подаваться отдельным стояком. Возможна подача воздуха в здании и одним вертикальным воздуховодом на все этажи, но приток на каждый этаж должен поступать через огнезадерживающий клапан.

Возможна подача притока в помещения вертикальными каналами, прокладываемыми в толще внутренних стен, либо приставными.

В случае применения централизованной схемы вентиляции и размещении приточных установок в подвале принято устраивать единый зал для приточных вентиляционных установок и кондиционеров. Вентиляционный центр размещают в срединной части здания (или «центре нагрузок»), что позволяет иметь сеть воздуховодов и каналов минимальной протяжённости. С целью уменьшения капитальных затрат устраивается одна выносная приточная шахта, обеспечивающая свежим воздухом все приточные камеры и кондиционеры, устанавливаемые в вентиляционном центре. По подземному каналу воздух подводится к зданию и поступает в коридор свежего воздуха, которому присоединяются приточные камеры и кондиционеры вентиляционного центра. Поперечное сечение подземного канала и коридора свежего воздуха должно обеспечивать минимальные аэродинамические потери при проходе воздуха, чтобы исключить взаимное влияние работы приточных камер и кондиционеров друг на друга, так как по вентиляторы приточных камер и кондиционеров присоединены к коридору наружного воздуха параллельно. Поперечное сечение должно быть достаточным для осмотра состояния строительных конструкций, уборки пыли и проведения необходимых ремонтных работ в подземном канале и коридоре свежего воздуха. Коридор свежего воздуха используется иногда для размещения теплоотдающих калориферов системы утилизации теплоты с промежутоным теплоносителем. Если теплоотдающие калориферы устанавливаются в несколько рядов, между ними следует предусмотреть проходы, чтобы иметь возможность очищать каждый калорифер с 2-х сторон от пыли, тополиного пуха и т.д. Утеплённые клапаны приточных камер и кондиционеров часто монтируют в коридоре свежего воздуха. Это решение позволяет экономить площадь вентиляционного центра. В зданиях значительной протяжённости может оказаться целесообразным устройство нескольких вентиляционных центров.

Воздуховоды в пределах подвала выполняются из листовой стали прямоугольными или круглыми с прямой врезкой. Вертикальные каналы, подающие приток на этажи, в зданиях небольшой этажности могут выполняться бетонными или из кирпича. В зданиях со значительным числом этажей вертикальные воздуховоды выполняют стальными и прокладывают в специально предусмотренных шахтах, проходящих через все этажи.

В пределах этажа в ограждении шахты предусматриваются съёмные панели, позволяющие производить осмотр технического состояния воздуховодов и необходимый ремонт. Подача воздуха в приточные каналы внутренних стен, вертикальные бетонные каналы производится с помощью металлических коллекторов, обычно сварных.

Воздуховоды прокладываются под потолком, пластинчатые шумоглушители, если они не входят в состав приточной камеры или кондиционера, также подвешиваются под потолком подвала. Ячейковые шумоглушители размещают на полу.

Существующие в настоящее время типы воздуховодов не являются абсолютно плотными, поэтому при перемещении воздуха по ним имеют место присосы (для вытяжных систем) и потери воздуха (приточные системы). Нормами предлагается применять воздуховоды класса П (плотные) для транзитных участков систем общеобменной вентиляции и воздушного отопления при статическом давлении у вентилятора более 1400 Па и класса Н (нормальные) - в остальных случаях.

Нормы предписывают учитывать присосы и потери воздуха. Это возможно введением соответствующей поправки в расчётный расход, вычислив конкретную величину приосов или потерь воздуха по величине площади поверхности листового металла сети воздуховодов в соответствии с данными [11], либо введением поправочного коэффициента где K - коэффициент, принимаемый для воздуховодов класса П, равным 0,004, класса Н - 0,012;

l - суммарная длина транзитных воздуховодов, а для местных отсосов, включая участки в обслуживаемом помещении, м;

Dv - диаметр воздуховода в месте присоединения к вентилятору, м;

Dm - средний диаметр воздуховода учитываемой части l, м. Для прямоугольных воздуховодов следует принимать Dv или Dm = 0.32S, где S - периметр воздуховода, м;

p, v - соответственно избыточное статическое давление, Па, и скорость воздуха в воздуховоде, м/с, в месте его присоединения к вентилятору.

Относительно вентиляционных систем, воздух которых перемещается как по металлическим воздуховодам, так и каналам из строительных неметаллических материалов, указания по выбору поправочных коэффициентов отсутствуют.

Поправочный коэффициент вводится и на потерю давления, действующими нормами его величина конкретно не определена, принято принимать его равным 1,1. Причина введения поправочного коэффициента на расчётную потерю давления не только в возможных ошибках расчёта потерь давления, но и увеличение мощности на создание большей величины пускового момента при запуске вентилятора. Чем меньше установочная мощность электродвигателя, тем больше должен быть коэффициент запаса.

Высота подвалов обычно невелика. Если применены приточные камеры панельно – каркасного типа с вентиляторами двухстороннего всасывания, подвод воздуха к воздуховодам приточной системы затруднений не вызывает. Воздуховод присоединяется к приточному отверстию, которое может находиться горизонтальной или вертикальной панели камеры. Если вентиляторный агрегат приточной установки -- вне камеры, рекомендуется применять вентиляторы, кожух которых наклонён под углом 450 к горизонту. В этом случае удаётся разместить и диффузор и отвод 135 0, с помощью которых производится присоединение вентилятора к сети воздуховодов.

Расстояние между камерой или кондиционером и стеной здания не может быть меньшим 0,7 м, чтобы обеспечить монтаж и обслуживание. Расстояние между приточными камерами должно обеспечить возможность проведения ремонтных работ, в частности, замену воздухоподогревателей. Следует предусмотреть установку тельфера или иного подъёмно -- транспортного устройства, облегчающего замену калориферов и иного тяжёлого оборудования.

В пределах этажа с коридорной планировкой приточные и вытяжные воздуховоды размещаются в коридоре под подшивным потолком. Если планировка не коридорного типа, вертикальный воздуховод из подвала выводится в холл или иное помещение, в которое выходят двери нескольких помещений. Приток в эти помещения производится приставными горизонтальными каналами.

В настоящее время подвальная часть здания активно используется для устройства подземных автостоянок. Если места в подвале для размещения приточных камер оказывается недостаточным, их помещают в цокольном этаже или ином месте в нижней части здания.

Если устройство централизованной системы вентиляции нецелесообразно, устраивают поэтажную вентиляцию. Приточные и вытяжные камеры размещаются в специально выделенных для этой цели помещениях на каждом этаже. Распространению поэтажного размещения приточных и вытяжных установок способствует выпуск промышленностью совмещённых приточно -- вытяжных камер с рекуперативным теплообменником. Некоторые типы приточно – вытяжных камер имеют систему утилизации теплоты с промежуточным теплоносителем. Приток и вытяжка осуществляются воздуховодами, прокладываемыми в пределах одного этажа, обычно в коридоре под подшивным потолком. После утилизации теплоты, загрязнённый воздух по вертикальным каналам или воздуховодам удаляется через вытяжные шахты на кровле здания.

Приточно – вытяжные установки небольшой производительности могут размещаться под подшивным потолком. В качестве вытяжных установок часто применяются канальные вентиляторы. У канальных вентиляторов характеристика часто имеет крутопадающий участок. Вентилятор следует выбирать таким способом, чтобы рабочая точка располагалась вне крутопадающей части характеристики.

Выбранная трассировка воздуховодов в объёме помещения должна способствовать аэродинамической увязке ответвлений. Если приток или вытяжка производятся по вертикальным, расположенным рядом друг с другом каналам, для облегчения аэродинамической увязки, рекомендуется следующее размещение каналов относительно вентилятора:

• в приточных системах, при размещении приточной камеры в подвале, вертикальные каналы, обслуживающие 1 – й этаж, должны быть наиболее удалёнными от вентилятора;

• в вытяжных системах, при размещении вентилятора на чердаке, вертикальные каналы, обслуживающие последний этаж, должны быть наиболее удалёнными Рассмотроенные в примерах приточная и вытяжная системы конструктивно выполнены либо полностью в строительных конструкциях (вытяжная), либо частично в строительных конструкциях и частично в металлических воздуховодах. Системы такой конструкции более сложны для расчёта. В гражданских зданиях применяются также системы подающие или удаляющие воздух по стальным воздуховодам. Но расчёт таких систем не вызовает затруднений: отпадает необходимость в вводе поправки на шероховатость, а, если воздуховоды круглые, то и в определении эквивалентного диаметра.

Рис. 6. Плоская схема сети воздуховодов вытяжной системы с механическим побуждением.

Аэродинамическая увязка систем с механическим побуждением рассматривается на примере плоской схемы воздуховодов, представленной на рис. 4. Главное расчётное направление соединяет по сети воздуховодов с вентилятором наиболее удалённую по сети воздуховодов всасывающую воронку. Оно состоит из участков 1, 2, 3, 4. 5, 6, 7, на схеме обозначенных крупными цифрами. Прочие участки, обзначенные менее крупным шрифтов (8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15) являются ответвлениями.

Подбор диаметров или размеров поперечного сечения осуществляется с помощью рекомендуемых скоростей движения воздуха в воздуховодах. Для гражданских зданий этот диапазон составляет 4……..10 м/с. Скорость в воздуховодах должна возрастать в направлении от приёмника загрязнённого воздуха или воздухораспределителя к вентилятору.

Указанный диапазон скоростей характерен для металлических воздуховодов, которые могут выполняться в нормальном исполнении или плотными. Вентиляционные каналы, прокладываемые в толще кирпичных внутренних стен или изготавливаемые из шлакоалебастровых плит, имеют недостаточную плотность и большую шероховатость. Следует стремиться к уменьшению аэродинамических потерь в них. Для каналов, выполненных из строительных материалов, скорости перемещения воздуха принимают не более 5…6 м/с.

Если сеть, представленная на рис. 6, выполнена из металлических воздуховодов, на участке 1 скорость должна быть порядка 4 м/с, на участке 7 – около 10 м/с. Размеры прочих участков должны подбираться с учётом аэродинамической увязки. Расчёт ответвлений следует начинать с начала главного расчётного направления.

Поэтому рассмотрение вопросов продолжим с участка 12. Ответвление 12 и участок главного расчётного направления соединены друг с другом параллельно и имеют общую точку А, давление в которой Ра равно для участков 1 и 12. Потери давления на участке 1 равны Ратм – Ра. при расчётном расходе. Эта разность давлений имеет место и в ответвлении 12. Какой бы диаметр или поперечное сечение ответвления 12 не были выбраны, в ответвлении установится такой расход, что фактические потери давления составят Ратм – Ра.. Подбор размера поперечного сечения участка 12 с учётом аэродинамической увязки означает, что диаметр или поперечное сечение воздуховода участка 12 должны обеспечивать потери давления Ратм – Ра. при расчётном расходе в нём.

Правило аэродинамической увязки. Если имеются два участка воздуховодов, соединённыъ параллельно, и потери давления в одном из них известны, то размеры поперечного сечения другого параллельного участка должны обеспечивать равные с первым участком потери давления при расчётном расходе воздуха в нём.

Примечание: при аэродинамической увязке систем с механическим побуждением гравитационное давление не учитывается.

Следующим по ходу движения воздуха является ответвление 11. Оно присоединено параллельно к участку главного расчётного направления, состоящего из участков 1 и 2, общая точка – Б. Давление в точке Б определяется аэродинамическими потерями на участках 1 и 2. С целью аэродинамической увязки на участке 11 следует израсходовать давление, равное сумме аэродинамических потерь участков 1 и 2.

на участке 10 следует потерять давление, равное сумме аэродинамических потерь участков 1+2+3; на участке 9 необходимо потерять сумму аэродинамических потерь участков 1+2+3+4. Точка Д является общей для участка главного расчётного направления 1+2+3+4+5. К этой точке присоединены участки 13, 14 и 15. Подбор диаметров или размеров поперечных сечений каналов следует начать с участков 13+15, общая длина которых больше, нежели общая длина участков 14+15. На участках 13+15 следует потерять сумму аэродинамических потерь участков 1+2+3+4+5, затем приступить к расчёту участка 14. На участке 14 следует потерять столько же, сколько и на участке 13.

В системах вентиляции применяются стандартные диаметры воздуховодов и стандартные поперечные сечения каналов. Они выбраны из условия минимизации отходов листового метала или плит при их изготовлении. Диаметры и поперечные сечения изменяются с определённым шагом, поэтому абсолютная аэродинамическая увязка невозможна. Согласно пункта 4.133 СНиП 2.04.05 – 91 невязка потерь давления по ветвям воздуховодов не должна превышать 10 %.

Ниже приводится пример аэродинамического расчёта сети воздуховодов приточной вентиляционной системы, размещённой в подвале здания.

Последовательность расчёта.

1. Вычерчивается аксонометрическая схема вентиляционной системы в масштабе 1: с соблюдением требований, изложенных выше.

2. Выбирается главное расчётное направление, состоящее из участков, соединяющих по сети воздуховодов и каналов наиболее удалённую от вентилятора вытяжную решётку или воздухораспределитель..

3. На всех участках аксонометрической схемы обозначаются расходы воздуха и длины участков, после чего приступают к аэродинамическому расчёту.

4. По рекомендуемым скоростям выбираем диаметры и размеры поперечных сечений.

5. Сумма аэродинамических потерь на участках главного расчётного сопротивления определяет расчётное давление, на которое подбирается приточный или вытяжной вентилятор:

• расчётная потеря давления вытяжной системы равна потерям по главному расчётному направлению плюс потери в устройстве для очистки воздуха от вредных примесей:

• расчётная потеря давления приточной системы равна потерям по главному расчётному направлению плюс потери в воздушном фильтре, воздухоподогревателе и утеплённом клапане.

5. После расчёта главного расчётного направления приступают к расчёту прочих участков. Подбор диаметров или размеров поперечного сечения воздуховодов производится с соблюдением требований аэродинамической увязки.

Пример 3.1. Расчёт приточной системы вентиляции гражданского здания.

Исходные данные. Требуется выполнить аэродинамический расчёт приточной системы вентиляции 3 – х этажного здания. Приточная камера, производительностью 52800 м3/ч расположена в подвале. Общий приток в здание равен 70450 м3/ч. Приток в помещения составляет 2200 м 3 /ч через 2 решётки РР -- 4 с размером установочного фланца 200х400 мм и площадью живого сечения 0,064 м2 в количестве 1100 м 3 / ч через каждую. Расстояние между осями решёток – 2,1 м. Расстояние по горизонтали от 2 – й решётки до вертикального воздуховода – 3,2 м. В помещения воздух подаётся отдельным приставным прямоугольным каналом, выполненными из шлакоалебастровых плит, в подвале – горизонтальными воздуховодами прямоугольного сечения из оцинкованной стали. Шум вентилятора гасится пластинчатыми шумоглушителями. На участке 5 установлен пластинчатый шумоглушитель с пластинами толщиной 200 мм, 5 – ю каналами шириной 200 мм и высотой 800 мм. Длина шумоглушителя – 4,5 м.

Приточная камера расположена в подвале здания и присоединена к коридору наружного воздуха сечением 1500х1800 мм (h), получающего воздух от выносной приточной шахты 1500х1500 мм через подземный бетонный канал того же сечения. Общая длина приточной шахты и подземного канала – 8 м, участка коридора наружного воздуха от входа подземного канала до оси приточной камеры – 1,5 м. Коридор наружного воздуха имеет оштукатуренные изнутри стены, бетонные пол и перекрытия. Приточная камера присоединена в коридору наружного воздуха через 6 – ти створчатый утеплённый клапан. Горизонтальные каналы, в которые устанавливаются веерные решётки РР – 4, и вертикальные каналы, подающие воздух в помещения на различных этажах здания выполнены из шлакобетонных плит. В подвале воздух к ним подводится прямоугольными стальными воздуховодами, проложенными под потолком подвала. Главное расчётное направление и нагрузки на участки приведены на аксонометрической схеме системы вентиляции. Сечения каналов и воздуховодов приняты стандартными.

Аксонометрическая схема воздуховодов и каналов приточной системы.

воздуховодов с прямой врезкой, прямоугольных тройников сетей каналов, отсутствуют данные по сопротивлениям штанообразных тройников. Поэтому коэффициент сопротивления штанообразных тройников принимался как боковое ответвление прямоугольного тройника по табл. 22.27. Коэффициент местного сопротивления решётки РР – принят по данным таблицы 17.6 равным 2,2. Коэффициенты местного сопротивления прочих местных сопротивлений по соответствующим таблицам [3].

Поправки на шероховатость и коэффициенты абсолютной шероховатости для обыкновенной штукатурки и бетона в справочной литературе отсутствуют, поэтому они были приняты по шлакобетону, материалу близкому к бетону, т.е. равным 1,5. Коэффициент абсолютной шероховатости шлакоалебастровых плит, согласно табл. 22.11 [3], равен мм. Размеры поперечного сечения воздуховодов и каналов принимались по табл. 22.2 и 22.8 [3]. Результаты расчёта приведены в таблице 9. Коэффициенты местного сопротивления – таблице 10.

Подбор вентилятора и электродвигателя.

Потери давления по главному расчётному направлению составляют 754 Па. Суммарные потери в утеплённом клапане, фильтре, воздухоподогревателях составляет 450 Па.

Общие потери – 1204 Па. С учётом коэффициентов запаса:

расчётный расход – 1,1·52800 = 58080 м3/ч;

расчётная потеря давления – 1,1·1204 = 1325 Па.

Принимаем к установке вентилятор В.Ц4-75-12,5 с рабочим колесом 1,1Dном., создающем при расходе 58100 м3/ч и частоте вращения в740 об/мин давление 1350 Па. КПД вентилятора – 0,8. КПД передачи – 0,9. Требуемая мощность электродвигателя:

Принимаем [4] к установке электродвигатель серии А02 тип А02-91-8 мощностью кВт и частотой вращения 740 об/мин при номинальной нагрузке.

Пример 3.2. Расчёт вытяжной системы с механическим побуждением гражданского здания.

2 кирпичных стенах. Вытяжка производится канальным вентилятором. Высота этажа – 3 м, толщина междуэтажного 2-й этаж перекрытия – 0,3 м. расстояние между осями вертикальных каналов – 0,4 м.

Особенности конструирования каналов вентиляционй этаж ной системы. Во внутренних стенах практически можно 270х140 мм. Поэтому аэродинамическая увязка производится выбором живого сечения жалюзийной решётки. позволяет отказаться от устройства горизонтального канала под потолком для размещения нескольких жалюзийных решёток, заменив её одной высокой, ширина которой близка к ширине вертикального канала в толще стены. При аэродинамической увязке живое Предварительно назначаем сечения каналов участков 1 2 и 3 равным 270х140 мм, а 4а – 140х140 мм. Сечение сборного канала принимаем равным 220х350 мм.(участки 4б, 5, 6. Для обеспечения аэродинамической увязки на участках 1, 2, 3 устанавливаем алюминиевые решётки 300х400 мм с площадью живого сечения 0,0918 м2.

Предварительный расчёт.

Определение расчётной длины участков. В расчётную длину участка входят расстояния от оси вытяжной решётки до потолка – 0,5 м и расстояние от чердачного перекрытия до оси сборного короба. Расход на участках 7 и 8 – 800 м3 /ч.. Расстояние от поверхности чердачного перекрытия до оси короба – 175 мм. Ниже приводятся длины участков:

Участок 1. 0,5 + 3х3 + 0,3х4 + 0,175 = 10,875 м Участок 2. 0,5 + 3х2 + 0,3х3 + 0,175 = 7,575 м Участок 3. 0,5 + 3х1 + 0,3х2 + 0,175 = 4,275 м Участок 4а. 0,5 + 0,3 + 0,175 = 0,975 м Участки 4б = 5 = 6 = 0,4 м Участок 7 – 1 м Участок 8 – 3,5 м Главное расчётное направление состоит из участков 1, 7, 8.

Перечень местных сопротивлений.

Главное расчётное направление.

Перечень местных сопротивлений на участке 1:

вход в решётку, потери на вход рассчитываются отдельной строкой в таблице;

колено с острыми кромками 900 ;

внезапное сужение с 300х140 мм до 270х140 мм;

тройник на ответвлении.

Решётка размером 300х400 мм с площадью живого сечения 0,0918 м Перечень местных сопротивлений на участке 7:

колено с острыми кромками;

внезапное расширение Перечень местных сопротивлений на участке 8:

зонт Направление через участки 2 и 7, соединённые параллельно с участком 1.

Перечень местных сопротивлений на участке 2:

вход в решётку, потери на вход рассчитываются отдельной строкой в таблице;

колено с острыми кромками 900 ;

внезапное сужение с 300х140 мм до 270х140 мм;

тройник на ответвлении.

Решётка размером 300х400 мм с площадью живого сечения 0,0918 м Перечень местных сопротивлений на участке 6:

тройник на проход Решётка размером 300х400 мм с площадью живого сечения 0,0918 м Направление через участки 3 и 5, соединённые параллельно с участком 2.

Перечень местных сопротивлений на участке 3.

вход в решётку, потери на вход рассчитываются отдельной строкой в таблице колено с острыми кромками 900 ;

внезапное сужение с 300х140 мм до 270х140 мм;

тройник на ответвлении.

Решётка размером 300х400 мм с площадью живого сечения 0,0918 м Перечень местных сопротивлений на участке 5:

тройник на проход Решётка размером 300х400 мм с площадью живого сечения 0,0918 м Направление через участки 4а и 4б, соединённые параллельно с участком 2.

Перечень местных сопротивлений на участке 4а.

вход в решётку, потери на вход рассчитываются отдельной строкой в таблице;

колено с острыми кромками 900 ;

внезапное расширение с 270х140 мм до 220х350 мм;

Решётка размером 300х400 мм с площадью живого сечения 0,0918 м Перечень местных сопротивлений на участке 4б:

тройник на проход Решётка размером 300х200 мм с площадью живого сечения 0,0459 м Результаты аэродинамического расчёта и значения коэффициентов местного сопротивления участков представлены в таблицах 11 и 12.

Расчётный напор вентилятора определяют равным потерям по главному расчётному направлению с коэффициентом запаса 1,15:

Расчётный расход принимается с запасом в 10%, Lрасч = 1,1·1600 = 1760 м3/ч. К установке принимаем канальный вентилятор ВКП-74-11-6д. В каталогах на характеристике канальных вентиляторов обычно отсутствуют кривые коэффициентов полезного действия, вентиляторы поставляются с электродвигателем необходимой мощности, поэтому расчёт требуемой мощности не выполняется.

Глава 4. Подбор фильтра и воздухоподогревателя для приточной камеры вентиляционной системы гражданского здания.

Подбор фильтра для очистки приточного воздуха от пыли.

Приточный воздух, подаваемый в помещения общественных зданий, очищают от пыли. Очистка является обязательной, если концентрация пыли в наружном воздухе вблизи воздухозабора превышает 30% ПДК для рабочей зоны помещения.

В зависимости от производительности приточной камеры и требуемой степени очистки подаваемый в помещения воздух очищают от пыли в рулонных, электрических или ячейковых фильтрах.. Если фильтры рулонные или электрические -- принимается типоразмер с расчётной производительностью равной или несколько большей производительности приточной камеры. Если производительность имеющегося фильтра недостаточна, возможна установка нескольких фильтров параллельно.

В случае применения ячейковых фильтров приходится определять количество ячеек, которые необходимо установить в приточной камере. Удельная расчётная нагрузка L расч на ячейку фильтров: ФяВБ, ФяПБ, ФяУБ, ФяРБ, ФяУК – 1540 м3 /ч; ФяКП – 2500 м3 /ч. Фильтры ФяКП – карманного типа с большей поверхностью фильтрующего материала, что и объясняет повышенную нагрузку на ячейку. Ячейки фильтров устанавливаются в специальную панель типа УсФя, применяемую не только в приточных камерах, выполненных в строительных конструкциях, но и кондиционерах. Панель позволяет устанавливать секции фильтров не только в одной плоскости, но и под углом друг к другу, что позволяет при ограниченной площади поперечного сечения камеры смонтировать большее количество ячеек. Количество ячеек должно соответствовать числу посадочных мест для ячеек в панели.

Исходные данные. Определить количество ячеек фильтра типа ФяРБ, которое необходимо установить в приточную камеру для очистки приточного воздуха в объёме 12900 м3 /ч.

1. Определяем требуемое количество ячеек, исходя из номинальной производительности:

2. Фактическое, принимаемое к установке количество ячеек должно соответствовать конструкции панели, в которую они должны быть установлены. Панель типа Ус39А3 позволяет установить 9 ячеек (3х3). Окончательно принимаем к установке ячеек фильтра ФяРБ и панель Ус39А3.

Аналогично с вышеизложенным определяется количество панелей фильтра сверхтонкой очистки ФяЛ и других фильтров ячейкового типа.

Комментарий. Не следует экономить на количестве ячеек фильтров, увеличение их количества позволит увеличить время между двумя регенерациями.

Воздухоподогреватели (калориферы).

В настоящее время теплообменники для подогрева воздуха обозначаются двумя терминами: более ранняя – «калориферы» и более полная – «воздухоподогреватели». Первый термин предполагает определённую конструкцию аппарата. Традиционная конструкция калорифера предполагает обечайку, состоящую из 2-х трубных досок и 2-х сплошных стенок с фланцами на входе и выходе воздуха. В отличие от сплошной стенки трубная доска имеет отверстия, к кромкам которых привариваются трубки греющих элементов, имеющих оребрение того или иного вида. К трубным доскам с противоположной стороны привариваются коллекторы в воде коробок, распределяющие теплоноситель по трубкам греющего элемента. Коллекторы находятся с внешней стороны и подогреве приточного воздуха не участвуют. Теплоноситель в коллектор поступает через штуцер, имеющий резьбу или фланец. Если калорифер одноходовой-------------------Коллекторы, через которые в которой размещаются греющие Конструкции воздухоподогревателей.

Воздухоподогреватель (калорифер) традиционной конструкции состоит из обечайки, имеющей фланцы на входе и выходе. Внутри обечайки размещаются греющие элементы, приваренные к трубной доске с отверстиями, поверх которой приварен или прикреплён болтами через водонепроницаемую прокладку коллектор со штуцером, через который в калов В настоящее время сложилась двоякая практика производства и реализации воздухоподогревателей. Традиционная практика предполагает изготовление калориферов соответствующих марок и типоразмеров с фиксированными значениями поверхности для нагрева воздуха, «живого» сечения для прохода воздуха, количества «ходов»

теплоносителя и площади сечения «хода» для движения теплоносителя. Задача теплотехнического расчёта сводится к выбору марки калорифера, определению типоразмера, количества, схемы установки воздухоподогревателей в воздушном потоке, схемы подвода теплоносителя к воздухоподогревателю или блоку воздухоподогревателей. Ниже излагается подобный способ подбора воздухоподогревателей (калориферов).

Другая форма производства предполагает изготовление фирмой – производителем воздухораспределителей для конкретного заказа. Эти воздухораспределители имеют несколько иную констукциюВ этом случае теплотехнический расчёт более сложен, так как предполагает дополнительное определение в процессе теплотехнического расчета не только перечисленных выше величин, но и элементов конструкции калорифера:

количества «ходов», шага пластин греющего элемента и т.д. В этом случае воздухораспределитель рассчитывается. Ниже излагаются оба способа.

Последовательность подбора воздухонагревателя с теплоносителем «вода».

1.Определение необходимой площади фронтального сечения калориферной группы:

L – объёмный часовой расход воздуха, м /час;

в – плотность воздуха, кг/м3;

v – массовая скорость движения воздуха в фронтальном сечении, кг/(сек.м2 ), принимается в пределах 4….5 кг/м 2 /с.;

По величине f фр подбираются тип и типоразмер калорифера с площадью фронта, ближайшей к вычисленному значению. При больших расходах воздуха приходится устанавливать параллельно несколько калориферов в количестве nфр. В результате становится известной фактическая площадь фронтального сечения fфакт.фр. К параллельной установке нескольких калориферов малого размера приходится прибегать с целью получения необходимой величины запаса поверхности нагрева.

2. Вычисляется фактическая величина массовой скорости для принятой площади фронфакт тального сечения f фр 3.Расход теплоты для нагревания воздуха где Q' - расход тепла для нагревания воздуха. кДж/ч; Q - то же, Вт; 0.278 - коэффициент перевода кДж/ч в Вт; G - массовое количество нагреваемого воздуха, кг/ч, равное L [здесь L - объемное количество нагреваемого воздуха. м 3 / час; - плотность воздуха (при температуре t к). кг/м3; с—удельная теплоемкость воздуха, равная 1,005 кДж/(кг С) t к - температура воздуха после калорифера,0 С; t н - температура воздуха до калорифера, °С.

4.Расход теплоносителя через калорифер или группу калориферов, кг/час:

cw – удельная теплоёмкость воды, кДж/кг 0С;

tг и tо параметры теплоносителя, 0С.

5.Скорость движения воды по трубкам калорифера, м/сек:

w –плотность воды в калориферной группе, для расчётных параметров (150-70) °С составляет 951 кг/м 3, что соответствует средней температуре теплоносителя в 110°С.

f тр – площадь живого сечения трубок одного хода калорифера, м2.

Комментарий. Следует иметь в виду, что формула для скорости в калорифере определяет скорость движения теплоносителя по трубкам при последовательном протекании теплоносителя через каждый калорифер группы. В случае иной схемы обвязки, при параллельном присоединении к трубопроводу хотя бы части приборов калориферной группы величина живого сечения трубок калорифера может составить 2 f тр и более, что приведёт с снижению скорости воды. Не следует также стремиться увеличивать скорость движения теплоносителя по трубкам более 0,2 м/с. Превышение этого предела не приводит к заметному увеличению коэффициента теплопередачи, но гидравлическое сопротивление возрастает значительно.

6. Вычисляется коэффициент теплопередачи калорифера по соответствующей формуле или принимается по таблице.

7. Необходимая площадь поверхности нагрева калориферной группы, м2, определяется по формуле:

где Q - расход тепла для нагревания воздуха. Вт; К - коэффициент теплопередачи калорифера. Вт/(м 0К); t cр.т - средняя температура теплоносителя, °С; t cр.в - средняя температура нагреваемого воздуха, проходящего через калорифер. °С, равная (t н + t к )./2.

Если теплоносителем служит пар. то средняя температура теплоносителя t ср.т равна температуре насыщения при соответствующем давлении пара.

Коэффициент запаса 1,1 - 1,2 учитывает потери тепла вследствие охлаждения воздуха в воздуховодах.

7.Количество калориферов в калориферной группе определяется из соотношения:

F к – поверхность нагрева одного калорифера, м Комментарий. Величина N тр округляется до целого числа, но общее количество калориферов в группе N факт должно быть кратным количеству калориферов, установленных по фронту, nфр. Поэтому фактическое количество калориферов может быть равным:

1nфр. ; 2nфр.и т.д. Указанное условие обеспечивает одинаковое аэродинамическое сопротивление калориферной группы по фронту и одинаковую нагрузку по воздуху каждого калорифера. С этой же целью, не следует монтировать в одной калориферной группе калориферы различных типов, аэродинамическое сопротивление которых может быть различным.

8.Вычисляется фактическая тепловая производительность калориферной группы:

К` и К – коэффициенты теплопередачи калориферов, соответственно, кДж/(м2 час °С) и Вт/ (м2 °С).

9.Необходимо иметь запас фактической тепловой производительности в размере (10 – 15)%, который вычисляется как 10.Вычисляется величина аэродинамических потерь в калориферной группе как:

n – количество рядов калориферов по ходу движения воздуха.

11.Вычисляется гидравлическое сопротивление группы последовательно соединённых по теплоносителю калориферов:

m – количество последовательно соединённых калориферов, через которые проходит поток теплоносителя.

Отдельные калориферы соединяются друг с другом трубопроводами, которые могут иметь местные сопротивления, поэтому сопротивление калориферной группы складывается из гидравлических потерь в калориферах р w,m и гидравлического сопротивления обвязки (Rl + z) обвязки Пример 4.2. Подобрать калориферную установку для нагревания 46000 м 3/час для следующих условий: расчётная температура наружного воздуха по параметрам Б – tв = –28°С, температура притока t приток = +20°С; теплоноситель – перегретая вода с tг = 150°С и tо= 70°С. Вентилятор установлен после калориферной группы. Поэтому плотность воздуха может быть принята равной 1, 2 кг/м 1. Задавшись массовой скоростью, равной 4,5 кг/(сек·м2), определяем необходимую площадь фронтального сечения калориферной группы:

2. Принимаем к установке 2 калорифера по фронту стальных, пластинчатых марки КВБ – П – 01УЗ, имеющему теплоотдающую поверхность Fк = 78,8 м2, площадью фронтального сечения f фр = 1,668 м2, площадью поперечного сечения трубок для прохода теплоносителя f тр = 0,0032 м2.

3. Определяем фактическую массовую скорость в калориферной группе, приняв к установке 2 калорифера по фронту:

4. Расход теплоты для подогрева воздуха:

5. Расход теплофикационной воды, кг/час:

6. Принимаем параллельное соединение калориферов по теплоносителю, что обеспечит одинаковую среднюю темературу теплонсителя в каждом из калориферов. Скорость воды в трубках калориферов при условии параллельного соединения калориферов по воде и средней плотности воды 951 кг/м3:

7. Коэффициент теплопередачи калорифера 8. Требуемая поверхность нагрева:

9. Принимаем к установке 2 калорифера по фронту и в 1 ряд по ходу движения воздуха с общей поверхностью нагрева 10. Фактическая теплопроизводительность калориферной группы составит:

11. Запас по теплопроизводительности составит:

что является вполне допустимой величиной.

12. Окончательно устанавливаются 2 калориферов КВБ – П – 01УЗ, последовательно в 1 ряд и параллельно по фронту 2 шт. Теплоноситель подводится параллельно к калориферам, обеспечивая одинаковую среднюю температуру в них.

13. Аэродинамическое сопротивление калориферов при однорядной установке составляет 14. Гидравлическое сопротивление одного калорифера по данным таблицы 11.19 [3] при скорости воды в трубках 0,3628 м/с равно 2,153 кПа. К установке принято 2 калорифера, соединённых последовательно по воде, поэтому гидравлическое сопротивление группы воздухонагревателей составит 4,306 кПа.

Пример 4.3. Подобрать калориферную установку для нагревания 53600 м 3/час для следующих условий: расчётная температура наружного воздуха по параметрам Б – tв = –35°С, температура притока t приток = +21°С; теплоноситель – перегретая вода с tг = tо= 70°С. Вентилятор установлен до калориферной группы. Поэтому плотность воздуха должна соответствовать –350С может быть принята равной 1, 483 кг/м Для калориферов выбранного типа данные о коэффициентах теплопередачи, аэродинамическом и гидравлическом сопротивлении справочная литература приводит в табличной форме.

1. Задавшись массовой скоростью, равной 4,5 кг/(сек·м2), определяем необходимую площадь фронтального сечения калориферной группы:

2. Принимаем к установке биметаллические со спирально – накатным оребрением калориферы марки КСк3 – 10 – 02АХЛЗ в количестве 8 – ти штук по фронту, имеющему теплоотдающую поверхность Fк = 28,66 м2, площадь фронтального сечения f фр = 0,581 м2, площадью поперечного сечения трубок для прохода теплоносителя f тр = 0,000846 м2.

3. Определяем фактическую массовую скорость в калориферной группе, приняв к установке 2 калорифера по фронту:

4. Расход теплоты для подогрева воздуха:

Q = 53600·1,483·1,005·(21 + 35) = 4473630 кДж/час, 5. Расход теплофикационной воды, кг/час:

6. Принимаем параллельное соединение калориферов размещённых по фронту по теплоносителю, что обеспечит одинаковую среднюю температуру теплоносителя в каждом из калориферов. Скорость воды в трубках калориферов при условии параллельного соединения калориферов по воде и средней плотности воды 951 кг/м3:

7. Коэффициент теплопередачи калорифера по данным таблицы II.7 составляет 49, Вт/м 2 0 С 8. Требуемая поверхность нагрева:

9. Принимаем к установке 8 калориферов по фронту и в 1 ряд по ходу движения воздуха с общей поверхностью нагрева 10. Фактическая теплопроизводительность калориферной группы составит:

11. Запас по теплопроизводительности составит:

что является вполне допустимой величиной.

12. Окончательно устанавливаются 8 калориферов КСк3 – 10 – 02АХЛЗ, последовательно в 1 ряд и параллельно по фронту 8 шт. Теплоноситель подводится параллельно к 6 калориферам, обеспечивая одинаковую среднюю температуру в калориферах.

13. Аэродинамическое сопротивление калориферов при однорядной установке по таблице II.7 [3] составляет 14. Гидравлическое сопротивление одиночного калорифера, кПа, согласно таблицы II. [3] равно 5,2 кПа. Полное сопротивление обвязки равно приведенному сопротивлению одиночного калорифера плюс сопротивление сети трубопроводов, подводящего теплоноситель к калориферам с установленной на нём запорно – регулирующей температурой.

Глава 5. Подбор шумоглушителя.

Традиционные шумоглушители для вентиляционных систем – пассивные, диссипативного типа: пластинчатые, трубчатые или ячейковые. Причина применения этих шумоглушителей состоит в том, что в шуме, генерируемом вентилятором, присутствуют все частоты без превалирующих одной или нескольких частот. Активные шумоглушители применяют для погашения низкочастотного шума. Их подбор производится по материалам фирм – изготовителей. Положение шумоглушителя в сети воздуховодов зависит от назначения вентиляционной системы и положения расчётной точки, в которой необходимо обеспечить необходимый уровень звукового давления.

Шумоглушитель призван снижать уровень шума, передающийся по воздуху, перемещаемому по воздуховодам и поступающий в помещения. Поэтому в приточных системах шумоглушитель устанавливается после вентилятора в направлении движения воздуха, между вентилятором и защищаемым от проникновения шума помещением. В вытяжных системах вентиляции шумоглушитель монтируют перед вентилятором, между ним и защищиаемым от шума помещением. Имеют место случаи, когда проникновение шума наружу не допускается, например, если приточная шахта расположена в непосредственной близости от окон палаты медицинского учреждения. В этом случае в приточной вентиляционной системе должны быть два шумоглушителя: до и после вентилятора.

Последовательность акустического расчёта.

1. Акустический расчёт выполняется после выполнения аэродинамического расчёта, по результатам которого подбирается вентилятор генератор шума в вентиляционной системе.

2. По аксонометрической схеме воздуховодов выбирается расчётное направление акустического расчёта. Это – помещение, ближайшее по сети воздуховодов к вентилятору.

3. Определяются по справочным данным отвлечённая акустическая характеристика вентилятора, вычисляется октавный уровень звуковой мощности, излучаемый в приточный воздуховод нагнетательным отверстием вентилятора.

4. Производится пересчёт октавного уровня звуковой мощности на расчётные октавные среднегеометрические частоты октавной полосы.

5. По справочным данным выбирается расчётный уровень шума для расчётного помещения для различных расчётных октавных среднегеометрических частотах октавной полосы.

6. Производится расчёт снижения уровня звукового давления при движении воздуха по сети воздуховодов. Расчёт производится для расчётных октавных среднегеометрических частот октавной полосы.

7. Из уровня звукового давления, генерируемого вентилятором, вычитается допустимый уровень шума в расчётном помещении и потери звукового давления при движении воздуха по сети воздуховода. Вычитание производится по расчётным среднегеометрическим частотам октавной полосы.

8. Положительное значение разности означает необходимость установки шумоглушителя, отрицательное значение указывает, что звук в сети воздуховодов для данной среднегеометрической частоты полностью погашен и шумоглушитель не требуется.

9. По справочным данным [4] определяется величина звукового давления, которая может быть погашена 1 погонным метром шумоглушителя для расчётных среднегеометрических частот, у которых указанная в пункте 7 величина разности положительна.

10. Поделив разность уровня звукового давления, полученная в пункте 7, на величину уровня звукового давления, которое гасится 1 – м погонным метром шумоглушителя, получим требуемую длину шумоглушителя для каждой расчётной среднегеометрической частоты.

12 В качестве расчётной длины шумоглушителя принимается большая из величин, рассчитанных для расчётных среднегеометрических частот.

Пример 5.1.

Исходные данные. Подобрать шумоглушитель для приточной системы вентиляции учебного заведения, аксонометрическая схема которой представлена на рисунке 9.

Принимаем к установке вентилятор В.Ц4-75-12,5 с рабочим колесом 1,1Dном., создающем при расходе 58100 м3/ч и частоте вращения в740 об/мин давление 1400 Па. КПД вентилятора – 0,8.

Отметка центра решётка относительно пола – 3,0 м. Люди в помещении находятся в положении сидя. Отметка расчётной точки относительно пола – 1,5 м, она находится непосредственно под приточной решёткой. Приток подаётся через решётку РР – 3 размером 200х200 мм.

Решение. Ближайшим к вентилятору является помещение аудитории на 1-м этажевоздухораспределитель, которым оканчивается участок 21. Согласно аксонометрической схемы воздуховодов расчётное направление для подбора шумоглушителя состоит из участков: 21, 22, 19, 20, 5 и 6.(рис. 9) Анализ конструктивных особенностей сети воздуховодов. Приточный воздух податся в помещение по сети воздуховодов и каналов. Участок 21 является каналом, стенки которых выполнены из шлакоалебастровых плит, стенки жёсткие, поэтому потери 1000x800 1000x 6 1250x изменяет направления, учитываются потери звукового давления только в разветвлении.

Если проход воздуха сопровождается поворотом воздушного потока, учитываются потери давления как в разветвлении так и в прямоугольном повороте.

участок • снижение звукового давления в результате отражения звука от жалюзийной решётки, выходящей в помещения;

• то же в прямоугольном повороте.

Потерь звукового давления по длине не происходит вследствие жёсткости стенок воздуховода, выполненных из шлакоалебастровых плит.

участок • поворот на 90 0 с острыми углами;

• тройник на проход;

• потери по длине;

участок • поворот на 90 0 с острыми углами;

• тройник на проход;

• потери по длине;

• потери вследствие изменения поперечного сечения с 350х500 до 350х320;

участок • тройник на проход;

• поворот на 90 0 с острыми углами;

• потери по длине;

участок • разветвление;

• поворот на 90 0 с острыми углами;

• потери по длине;

участок • поворот с закруглёнными углами;

• потери по длине.

Пояснения к пункту 1 таблицы акустического расчёта.

Распределение уровней звукового давления по расчётным среднегеометрическим частотам производится с помощью формулы:

Lвв -- отвлечённый уровень шума, дБ, зависящий от типа и конструкции вентилятора;

– поправка на увеличение шумности вентилятора при отклонении его фактического КПД от максимального. По условиям задачи вентилятор работает с максимальным значением коэффициента полезного действия, поэтому поправка = 0.

По условиям примера приточная камера оборудуется вентилятором В.Ц4-75 №12,5, поэтому величина характеристики Lвв = 33 дБ. Поскольку вычисления производятся в таблице, удобно сначала вычислить часть формулы, содержащуюся в скобках, внести её во все колонки расчётной таблицы, туда же поместить величины L1 и L2, а затем произвести окончательные расчёты.

1. Октавный уровень звуковой мощности, излучаемый в приточный воздуховод нагнетательным отверстием вентилятора.

Согласно табл. 12.2 с.254 [2] для нагнетательного отверстия = 30; поскольку вентилятор работает с максимальным коэффициенттом полезного действия, = макс., то = 0.

2. Значение Lp должно быть преобразовано в значения уровней звуковой мощности по расчётным среднегеометрическим частотам октавной полосы. Этой цели служат поправки L1 и L2. Расчёт уровней звукового давления для расчётных среднегеометрических частот производится по формуле:

L1 – поправка, учитывающая распределение звуковой мощности вентилятора по октавным полосам частот в зависимости от типа вентилятора и частоты вращения его рабочего колеса, дБ; принимается по данным табл. 12.3.

В примере подача воздуха производится вентилятором В.Ц 4-75 № 12,5 с частотой вращения 800 об/мин.

L2 -- поправка, учитывающая акустическое влияние присоединения воздуховода к вентилятору и определяемая по табл. 12.4.

В рассматриваемом примере приточный воздуховод присоединяется к выхлопному отверстию вентилятора В.Ц4-76 №12,5, имеющего размеры 875х875 мм. Согласно пояснений к таблице 12.4 поправки выбираются в зависимости от корня квадратного из площади поперечного сечения воздуховода, присоединённого в выхлопному отверстию вентилятора. Действующими нормами предписывается проводить акустический расчёт по 9 –ти среднегеометрическим октавным полосам. Но в существующей справочно – нормативной литературе L1 и L2, данные по шумоглушителям приведены только для 8 – ми октавных полос, поэтому расчёт выполнен для этого случая.

2. Пояснения к пункту 2 таблицы акустического расчёта.

Человек сформировался в условиях воздействия звуковой среды, поэтому после установки шумоглушителя некоторый уровень звукового давления в помещении должен оставаться. Величина допустимого уровня звукового давления зависит от назначения помещения и приведена в таблице 12.1 [2].

Если бы сеть воздуховодов, по которой воздух подаётся в помещение, отсутствовала или была незначительной потяжённости, расчётные уровни звукового давления по расчётным среднегеометрическим частотам для подбора шумоглушителя равнялись бы разности уровня звукового давления вентилятора и расчётных уровней звукового давления в помещении. Но в нашем случае сеть воздуховодов имеется, и в ней происходит гашение звукового давления: на прямых участках, в плавных поворотах, в тройниках. Звук отражается от жалюзийной решетки или открытого приточного отверстия, гасится в помещении вследствие рассеивания пропорционально квадрату расстояния от центра решётки до расчётной точки и поглащения звукового давления ограждающими конструкциями, мебелью и т.д.

2. Пояснения к пункту 3 таблицы акустического расчёта.

Участок 21.

Снижение уровня звукового давления в результате отражения звука, в нашем случае, от воздухораспределителя определяется по данным таблицы 12.18 в зависимости от величины корня квадратного из площади поперечного сечения воздуховода или решётки. В примере воздух в помещение подаётся через решётку РР – 3 размером 200х200 мм. Потери по октавным уровням выбираем из таблицы 12.18 по строке, соответствующей 200 мм.

Снижение уровня звукового давления в поворотах происходит путём отражения звука и до и после поворота. В качестве определяющего размера воздуховода принимается размер стороны воздуховода, относительно которой происходит изгиб. Согласно приведенного рисунка на участке 21 такой стороной являются 350 мм. Значения затухания для воздуховода приходится определять интерполяцией в графе «До и после поворота».

Участок 22.

Снижение уровня звукового давления по длине воздуховода. В дополнение к рассмотренным случаям, на участке 22 имеют место потери вследствие генерирования звуковыми волнами вибрации стенок металлических воздуховодов. Потери определяются по таблице 12.14 по величине гидравлического диаметра. В нашем случае в этом повороте происходит изменение поперечного сечения воздуховода, которое не учитываем и для примера определяем его по поперечному сечению на входе в вертикальный канал:

Снижение уровня звукового давления в тройнике учитывается лишь в ответвлении. Поскольку тройник главного расчётного направления работает на проход, потери звукового давления принимаются равными нулю.

Снижение уровня звукового давления в месте внезапного сужения или расширения поперечного сечения воздуховода зависит от критического размера сечения воздуховода по направлению движения воздуха и отношения F1/F2. F1 и F2 поперечные сечения воздуховода по направлению распространения звука. В нашем случае Предельные значения критического размера представлены в таблице 12.17, принимаются по большему размеру 1 – го сечения воздуховода по ходу распространения звука.

В нашем примере – 500 мм.

Сопоставляя это значение с величинами, представленными в таблице 12.17, получим, что для среднегеометрических частот октавных полос 63, 125, 250, 500 дБ оно меньше критического и должно определяться по формуле 12.17:

Проведя вычисления, получим для указанных выше частот – 0,215 дБ Для частот 1000, 2000, 4000 и 8000 Гц – по формуле 12.19, так как mn > 1:

Потери уровня звукового давления 4,09 дБ.

Участок 19.

Выполнен из металла. Тройник работает на проход, поэтому потери звукового давления в нём не учитываются. Имеются небольшие потери вследствие вибрации стенок воздуховода.

Участок 5.

Выполнен из металла, имеют место потери по длине и в боковом ответвлении тройника. Гидравлический диаметр равен 888,9 мм На входе в участок по ходу распространения звуковых волн имеется тройник, в котором происходит гашение шума. Вычисления производятся по формуле:

Величины, входящие в формулу:

F – площадь поперечного сечения ответвления 0,35х0,5 = 0,175 м Fотв.i – площадь поперечного сечения на входе в тройник 0,8х1 = 0,8 м Fотв.i – площадь поперечного сечения всех сечений тройника: 0,45х0,6 + 0,8 + 0,175 = 1,245 м давления:

Поскольку воздушный поток поворачивает на 90 градусов, дополнительно учитываются потери в прямоугольном повороте 350х Участок 6.

Величины, входящие в формулу:

F – площадь поперечного сечения ответвления 0,8х1 = 0,8 м Fотв.i – площадь поперечного сечения на входе в тройник 1,25х1,25 = 1,563 м Fотв.i – площадь поперечного сечения всех сечений тройника: 0,8 + 0,8 + 1,563= 3, Вычисляем потерю уровня звукового давления:

Поскольку воздушный поток поворачивает на 90 градусов, дополнительно учитываются потери в прямоугольном повороте 1250х1250.

Потери звукового давления на 1 п.м. шумоглушителя по табл. 17.16 Справочника проектировщика 1977 г. для различных октавных полос.

Толщина средней пластины 400 мм и расстояние между пластинами 400 мм, эффект шумоглушения 1 п.м.:

63 дБ – 2,5 дБ/п.м.

125 – 6,5 дБ/п.м.

250 – 11,0 дБ/п.м.

500 – 11,5 дБ/п.м.

1000 – 10,5 дБ/п.м.

2000 – 8,0 дБ/п.м.

4000 – 7,0 дБ/п.м.

8000 – 7,0 дБ/п.м.

Требуемая длина шумоглушителя для среднегеометрических частот октавных полос:

125 дБ 27,367/6,5 = 4,21 м 250 дБ 33,139/11 = 3,01 м 500 дБ 27,568/11,5 = 2,4 м 1000 дБ 16,929/10,5 = 1,61 м 2000 дБ 13,929/8 = 1,74 м 4000 дБ 9,929/7 = 1,42 м 8000 дБ 7,929/7 = 1,13 м Принимаем к установке пластинчатый шумоглушитель из пластин толщиной 400 мм и расстоянием между пластинами 400 мм.

ОснТекстКон Глава 6. Подбор воздухораспределителя.

Подбор воздухораспределителей.

Подача воздуха в помещения гражданских и производственных зданий производится приточными турбулентными струями. Этот способ подачи воздуха позволяет уменьшить протяжённость приточных воздуховодов и не загромождать ими объём помещения. Воздух в приточных струях обладает большей скоростью, нежели допустимая скорость в рабочей зоне, но на входе струи в рабочую зону подвижность должна быть равной или меньшей предельных значений скорости, определяемых нормами в пределах рабочей зоны. Параметры приточной струи за пределами рабочей зоны обычно не нормируются.

В помещениях небольшого объёма принято применять следующие способы подачи притока:

• в помещениях высотой до 5 метров приток подаётся настилающимися на гладкую поверхность потолка компактными или неполными веерными струями;

• в помещениях большей высоты возможна подача притока свободными струями;

• помещения большой площади вентилируются плафонами или анемостатами, формирующих полные веерные струи.

В России применяется методика подбора воздухораспределителей, основанная на закономерностях затухания приточных струй, разработанная профессором Шепелёвым И.А., примеры подбора воздухораспределителей выполнены по этой методике. В процессе расчёта определяются:

1. фактические скорость и температура на входе струи в рабочую зону, их соответствие нормативным требованиям;

2. проверяется степень равномерности распределения параметров воздуха в рабочей зоне;

3. проверяется соответствие геометрических размеров объёма помещения, обслуживаемого одной приточной струёй, геометрическим размерам модели, обобщением результатов испытаний на которой определялись расчётные формулы.

4. к установке принимается воздухораспределитель, удовлетворяющим всем перечисленным выше требованиям.

Последовательность подбора воздухораспределителей для подачи притока настилающимися на потолок струями.

Предварительно вычисляем предельные скорость vx и избыточную температуру t x на входе оси струи в рабочую зону.

Продолжение расчёта.

1. Выбираются типы воздухораспределителей, которым можно применить для подачи притока настилающимися струями. Предпочтение должно отдаваться воздухораспределителям наименьших типоразмеров. Выписываются:

• площадь приточного отверстия, м2 ;

• коэффициент местного сопротивления ;

• коэффициенты затухания осевых скорости и избыточной температуры m и n.

2. Приток обычно подаётся поперёк помещения, поэтому протяжённость безотрывного течения настилающейся струёй принимается равной ширине помещения. Условие настилания струи на потолок:

hвр -- высота оси приточного отверстия воздухораспределителя относительно пола, м;

Рис. 6. Расчётная схема настилающейся на потолок компактной струи.

Нтр -- расчётное значение геометрической характеристики струи; А0 -- площадь приточного отверстия воздухораспределителя, м2.

5. Расчётная длина струи равна хп :

Скорость на входе оси струи в рабочую зону vx :

К дальнейшему расчёту допускаются воздухораспределители, для которых vx vx.

5. Определяется производительность воздухораспределителя:

и необходимое количество воздухораспределителей для подачи расчётного притока:

с округлением полученной величины в большую сторону до целочисленного значения n1.

6. По результатам расчёта уточняются:

• фактическая производительность воздухораспределителя:

• фактическую скорость воздуха на выходе из воздухораспределителя:

• фактическую величину геометрической характеристики струи и фактическую протяжённость безотрывного течения настилающейся струи. Если протяжённость безотрывного течения меньше требуемого в пределах одного метра, воздухораспределитель можно признать пригодным для применения и последующего расчёта.

• далее проводятся поверочные расчёты:

равномерности распределения параметров в рабочей зоне;

проверка соблюдения геометрических соотношений участков помещения, обслуживаемых одной струёй нормативным требованиям.

Пример 6.1 Подбор воздухораспределителей для подачи притока компактными или неполными веерными струями, настилающимися на потолок.

Исходные данные.

Подобрать воздухораспределители для подачи в помещение гражданского здания, в котором выполняется работа со степенью тяжести «средняя IIa», 2100 м3/ч. воздуха. Размеры помещения 12х5х3,5(hп) м. Расчётная температура рабочей зоны + 18 0С. Допустимая подвижность воздуха в рабочей зоне 0,3 м/с.

Выбор способа подачи воздуха в помещении.

Воздухораспределители и вытяжные устройства должны размещаться таким способом, чтобы исключить образование непроветриваемых зон в пределах рабочей зоны помещения. Для помещений гражданских зданий высотой до 4 -- х метров таким способом подачи воздуха является подача притока настилающимися на потолок струями. Вытяжку предпочтительно осуществлять через вытяжные решётки, размещённые в той же стене, через которую подаётся приток. Проветривание рабочей зоны производится обратным потоком воздуха. Этот способ подачи принят в примере расчёта. Подача притока производится со стороны стены длиной 12 м поперёк помещения.

Решение.

Выбор расчётного периода года. Расчетным периодом целесообразно принять переходный период. Причина тому – в переходный период происходит переход работы тепловой сети с зимнего периода на период тёплого периода. В это время происходит изменение способа регулирования теплоотдачи теплосети от качественного на регулирование пропусками. Работа системы автоматического регулирования в этот период затруднена. Этих сложностей можно избежать, если в переходный период отключить калориферы и подавать в помещение не подогретый наружный воздух, приняв расчётную температуру переходного периода равной + 10 0С. Вследствие подогрева в вентиляторе и воздуховодах на 1 0С, фактическая температура притока составит 11 0С.

В пользу выбора в качестве расчётного переходного периода свидетельствует и большой температурный перепад между приточным воздухом и температурой рабочей зоны, что при сохранении его в холодный период года способствует сокращению расчётного воздухообмена и экономии электрической энергии.

Определение предельных параметров воздуха на входе оси струи в рабочую зону.

Согласно действующих норм на входе струи в рабочую зону допускается повышенная подвижность воздуха и отклонение температуры от расчётной температуры рабочей зоны. Коэффициент К перехода от нормируемой подвижности воздуха к максимальной скорости в струе равен согласно обязательному приложению 6 -- 1,8. Допустимое отклонение температуры в приточной струе от нормируемой температуры в рабочей зоне t = 20С.

Предельная скорость воздуха в точке входа оси струи в рабочую зону:

Предельная температура в точке входа струи в рабочую зону:

Выбор типов воздухораспределителей для подачи притока в помещение.

Возможные типы воздухораспределителей, которые могут быть применены для подачи притока настилающимися струями, направленными поперёк помещения: приточная решётка РР, подающая воздух компактными струями, и приточная решётка РВ, которая может подавать воздух как компактной струёй, так и неполной веерной. Аэродинамические характеристики этих воздухораспределителей приведены в таблице.

Расчёт параметров приточных струй и подбор воздухораспределителей.

1. Определяем требуемую величину геометрической характеристики:

2. Вычисляем скорость притока, соответствующую Нтр.

3. Вычисляем скорость на входе в рабочую зону. х = В1 + (hп. – hр.з.) = 5 + (3,5 – 2) = 6, Вследствие превышения скорости vA на входе в рабочую зону pешётка РР – 2 не удовлетворяет условиям воздухораздачи.

• решётка РВ, так как скорость воздуха на оси на входе в рабочую зону превышает допустимую скорость.

По результатам расчёта осевой скорости струи на входе в рабочую зону, для применения в качестве воздухораспределителей пригодны решётки РР-1 и РВ-2.

4. Производительность воздухораспределителей:

РР - 1 Lв.р. = 3600 v0 А0 = 3600 x 6,57 x 0,0128 = 302,75 м3/ч.

5. Требуемое количество воздухораспределителей:

РР – 1 Nвр. = 2100/302,75 = 6,936 принимаем к установке 7 воздухораспределителя;

РВ – 2 Nвр. = 2100/687,45 = 3,05 принимаем к установке 3 воздухораспределителя;

6. Проверяем степень равномерности распределения параметров в рабочей зоне.

Согласно [3] площадь струи в месте поступления в рабочую зону должна находиться в пределах:

РР - 1 Размеры ячейки, обслуживаемой одной приточной струёй: b1 = 5,0м ; а1 = 1,71 м;

a1 или 3,27 > 1,71 поэтому Воздухораспределитель РР – 1 обеспечивает требуемую равномерность распределения параметров.

РВ - 2 Размеры ячейки, обслуживаемой одной приточной струёй: b1 = 5,0м ; а1 = 4,0 м;

7,8 > 4,0 поэтому Воздухораспределитель РВ -- 2 обеспечивает требуемую равномерность распределения параметров.

6. Проверяем соответствие размеров ячейки, обслуживаемой одной струёй требуемым условиям.

Первое условие Второе и третье условие РР – 1. Ячейка: а1 = 1,71 м, b1 = 5,0 м.

Первое условие 1,71 < 3 x 5 или 1,71 < Все три условия соблюдаются, поэтому воздухораспределитель РР – 1 может быть принят к установке.

РВ – 2. Ячейка: а1 = 4,0 м, b1 = 5,0 м.

Второе условие Все три условия соблюдаются, поэтому воздухораспределитель РВ – 2 может быть принят к установке.

По результатам расчёта необходимо установить либо 7 приточных решёток РР – 1, либо 3 воздухораспределителя РВ – 2. Фактические значения геометрической характеристики струи достаточно близки к требуемому значению у обоих воздухораспределителей.

Установка воздухораспределителей РВ – 2 в количестве 3 – х штук потребует меньшего количества воздуховодов и меньших капитальных затрат. Поэтому к установке принимаем 3 воздухораспределителя марки РВ – 2.

В дальнейшем уточняются фактическая скорость и фактическая избыточная температура на входе в рабочую зону с учётом коэффициентов взаимодействия, неизотермичности и стеснения. Соответствующие материалы содержатся в справочной литературе [3].

Коэффициент стеснения принимаем по данным таблицы 17.3 [3]. При расстоянии между струями х = 4 м и площади поперечного сечения помещения Ап = а1hп, характеристика и отношении площади живого сечения воздухораспределителя А0 к Ап, равном Значение коэффициента стеснения Кстесн. = 1, Коэффициент взаимодействия принимается по таблице 17.4 при числе струй – 3 и отношении расстояния от воздухораспределителя до входа оси струи в рабочую зону и половины расстояния между струи:

коэффициент взаимодействия равен 1.

Коэффициент неизотермичности при подаче охлаждённого воздуха, согласно п «в»

стр.121 [3].

Поэтому:

• фактическая скорость струи в месте входа в рабочую зону составит 0,396 м/с;

• избыточная температура К установке окончательно принимаются воздухораспределители РВ – 2 в количестве шт.

Последовательность определения размеров щели для подачи притока не настилающейся на потолок струёй.

Подача воздуха не настилающимися на потолок струями возможна при высоте помещения 5 метров и более, так как условие формирования свободной плоской струи, не налипающей ни на потолок, ни на пол – размещение оси приточной щели пределах 0,35….0,65 высоты помещения. При указанном соотношении ось струи разместится за пределами рабочей зоны лишь при высоте помещения, более 4 метров. К быстрому затуханию способна плоская струя небольшой ширины, поэтому приток предпочтительно подавать через щель шириной не более 50 мм. Расчётная длина оси струи в данном случае принимается равной где х – координата точки на поперечном разрезе помещения, hвр -- высота оси щели над полом помещения, м; hрз -- высота рабочей зоны, м.

Плоская струя имеет ось симметрии в виде плоскости и место пересечения осью струи рабочей зоны представляет собой линию некоторой протяжённости, поэтому перед выполнением расчётов следует также определить место поступления струи в рабочую зону. В месте входа струи в рабочую зону не следует располагать постоянные рабочие места вследствие повышенной подвижности воздуха, струю предпочтительно подавать в проход между постоянными рабочими местами или иное подобное место.

По причине большой склонности плоской струи к налипанию на ограждения и способности сливаться с другими струями в помещении для подачи притока рекомендуется устраивать только одну приточную струю.

.Последовательность расчёта.

1. На разрезе помещения место входа струи в рабочую зону характеризуется точкой с координатами х и у. Геометрическая характеристика струи должна обеспечить попадание оси струи в эту точку (рис.7). Из формулы 17.29 [3] можно получить формулу для определения требуемой величины геометрической характеристики струи:

Рис. 7. К расчёту параметров свободной неизотермической найдём зависимость скорости притока от ширины щели:

Длина щели не может быть меньше 0,75 длины помещения а1, в противном случае расчёт не будет справедлив по условиям соответствия геометрических размеров обслуживаемой струёй ячейки требованиям норм. Принимаем длину щели равной l 0 = 0,8а Тогда ширина щели равна:

3. Вычисляется скорость на входе струи в рабочую зону. Как правило, расчётная длина струи удовлетворяет условию хр < 6l0, поэтому расчёт должен проводиться по формуле:

Если хр > 6l 4. Избыточная температура определяется аналогично. Если хр < 6l0, расчёт должен проводиться по формуле:

Если хр > 6l Поправки на неизотермичность, взаимодействия и стеснения.

Поправка на неизотермичность не вводится, так как гравитационная составляющая учитывается геометрической характеристикой струи, коэффиицент взаимодействия также не учитывается, так как в помещении устраивается только одна приточная струя.

Плоские струи обладают склонностью сливаться и налипать. Но струя взаимодействует с ограждающими конструкциями помещения, что учитывается коэффициентом стеснения Ксоп. Величина этого коэффициента зависит от схемы организации воздухообмена в помещении. Базовой является тупиковая схема: приточная щель и вытяжные отверстия находятся водной и той же стене. Коэффициент стеснения определяется по таблице:

Таблица коэффициентов стеснения для тупиковой схемы организации воздухообмена в hп -- высота помещения, м; hрз -- высота рабочей зоны; Ап -- в случае размещения приточной щели вдоль помещения, м2, продольное сечение помещения, обслуживаемое струёй.

Если вытяжка производится у противоположной щели стене, в конце развития струи, коэффициент стеснения определяется как:

Lcоп -- вытяжка из помещения в конце развития струи; Lnp -- приток в помещение.

К соп принимается не менее 0,85 по приведенной выше таблице.

5. В случае размещения вытяжных отверстий в стене, в которой размещенная приточная щель (так называемая тупиковая схема организации воздухообмена) необходимо уточнить максимальную скорость в обратном потоке воздуха по формуле:

4. Далее уточняются:

• фактическая избыточная температура 6. Относительная площадь приточной струи при её поступлении в помещение b1 – длина ячейки, обслуживаемая приточной струёй, м, равна ширине помещения 7. Производится проверка правильности геометрических соотношений. Поверочные формулы справедливы для случая lщ > 0,75a Пример 6.2. Подбор воздухораспределителей для подачи притока свободными не настилающимися струями.

Исходные данные.

Подобрать воздухораспределители для подачи в производственное помещение неподогретого воздуха в переходный период года в количестве 2200 м3/ч. Размеры помещения 12х5,6х5 (hп) м. Степень тяжести работы – «средняя II». Расчётная температура рабочей зоны + 20 0С. Температура притока – (+ 9 0С). Рабочие места располагаются в два ряда с проходом посреди комнаты шириной 1,5 м. Допустимая, расчётная подвижность воздуха в рабочей зоне -- 0,3 м/с. Подачу предполагается осуществить плоской струёй.

Схема организации воздухообмена – тупиковая, то – есть приточная щель и вытяжные отверстия расположены в одной и той же стене.

Решение.

1. Место входа оси плоской струи в рабочую зону примем в плоскости оси прохода.

Оно представляет собой прямую, расположенную на плоскости, ограничивающей сверху рабочую зону и отстоящую на расстоянии 2 м от пола.

2. Ось воздухоприточной струи помещаем на высоте 3,0 м или 0,60hn от пола. Это условие обеспечивает свободное развитие струи и не налипание её на потолок и пол.

3. Исходя из расположения оси струи в плоскости струи и места расположения линии пересечения оси плоской струи с верхней границей рабочей зоны, принимаем координату х = 2,5 м, а координату у = 1,0 м. Расчётная длина оси струи Для щели коэффициенты затухания: т = 2,5 и п = 2,0 согласно таблицы 8,1 [3].

4. Задаёмся температурой притока, с учетом подогрева в вентиляторе -- 11 0С, избыточноая температура составит 20 – 11 = 9 0С.

5. Параметры воздуха на входе струи в рабочую зону определяем в соответствии с обязательным приложением 6:

• максимальная скорость на оси струи 1,8 х 0,3 = 0,54 м/с;

• избыточная температура 2 С.

5. Задаёмся шириной щели 50 мм или 0,05 м, тогда скорость приточного воздуха на выходе из щели, обеспечивающая вход струи в точку с указанными координатами, равна:

5. Длина щели принимается равной 0,812,0 = 9,6 м. Тогда ширина щели, рассчитанная по величине притока:

Принимаем ширину щели равной 0,04 м.

Комментарий. В процессе подбора ширины щели возможен случай, когда ширина щели не сможет быть подобрана, ибо не удастся получить тождественные результаты определения ширины щели через величину геометрической характеристики струи и расход. Это означает, что выбранный способ подачи притока не пригоден для данного случая.

5. Определяем скорость на входе струи в рабочую зону. В нашем случае хр < 6l0,, так как 3,5 < 6x9,6, поэтому вычисляем скорость на входе струи в рабочую зону как:

Более точно скорость на входе в рабочую зону определится после введения поправки на стеснение, принимаемой по данным таблицы. Величина С учётом поправки vx = 0,389 м/с, меньше предельной величины.

6. Максимальная скорость в обратном потоке меньше допустимой.

7. Определяем избыточную температуру на входе в рабочую зону.

8, Относительная площадь струи, поступающая в помещение:

Равномерность распределения параметров в рабочей зоне помещения удовлетворяет требованиям норм.

9. Проверка правильности геометрических соотношений: