Расчёт эксплуатационных параметров вытяжной системы вентиляции | Статья в журнале «Молодой ученый»

Отправьте статью сегодня! Журнал выйдет 29 февраля, печатный экземпляр отправим 4 марта.

Опубликовать статью в журнале

Библиографическое описание:

Галка Г. А., Корскова Е. С., Панфилов А. К., Думлер М. Г. Расчёт эксплуатационных параметров вытяжной системы вентиляции // Молодой ученый. — 2019. — №50. — С. 90-95. — URL https://moluch.ru/archive/288/65343/ (дата обращения: 18.02.2020).



Создана установка по исследованию вытяжной системы вентиляции. Найден перепад давлений на входе и выходе участка вентиляционной трубы. Произведен аэродинамический расчёт вытяжной вентиляционной системы. Осуществлен подбор размеров поперечных сечений воздуховодов по скоростям движения воздуха. Рассчитаны потери давления на трение, потери давления при местных сопротивлениях в вентиляционной сети. Определено динамическое давление в системе.

Ключевые слова: вентиляция, вентилятор, воздуховод, воздухозаборное устройство, КПД, потери давления, критерий Рейнольдса.

Введение. Вытяжная система вентиляции предназначена для удаления воздуха из помещения. При удалении в помещении создаётся пониженное давление, за счёт которого в вентилируемое помещение поступает наружный воздух. Эта система применяется в случае, когда вредные выделения в помещении не должны распространяться на соседние, например, для вредных цехов и лабораторий химического (биологического) профиля. Вентиляция является процессом удаления из помещения загрязнённого воздуха и подачи в него свежего. Основной характеристикой системы вентиляции, является её производительность. Она оценивается объёмным расходом, численно равным количеству воздуха в м3, перемещаемого системой вентиляции в течение 1 часа.

Основные теоретические сведения. На сегодняшний день существует очень большое количество разновидностей вентиляций. Системы механической вентиляции разделяют на общеобменные, местные и смешанные [1].

Общеобменная вентиляция предназначена для удаления избытков теплоты, влаги и вредных веществ во всём объёме помещения. Применяется в тех случаях, когда вредные выделения поступают непосредственно в воздух помещения и рабочие места н фиксированы, а распространяются по всему помещению.

Местная вентиляция используется для обеспечения допустимых условий в отдельных рабочих зонах и удаляет вредные выделения непосредственно у источника их образования. При смешанной системе вентиляции часть вредных выделений удаляется местной вентиляцией, а часть — общеобменной.

Общеобменную вентиляцию по способу подачи и удаления воздуха разделяют на приточную. Вытяжную и приточно-вытяжную (рис.1).

image252

Рис. 1. Схема систем общеобменной механической вентиляции: а-приточной; б-вытяжной; в-приточно-вытяжной

При использовании приточной системы вентиляции в помещении создаётся избыточное давление, за счёт которого воздух уходит через окна и двери наружу или в другие помещения. Приточную систему применяют в случае, когда вентилируемое помещение должно быть защищено от проникновения в него загрязнённого наружного воздуха и нежелательно попадание загрязнённого воздуха из соседних помещений. Так, например, осуществляется вентиляция «чистых комнат» — помещений с высокими требованиями к запылённости воздуха, используемых в электронной, авиационной и других отраслях промышленности. Приточная система также возмещает объём воздуха, удаляемый местными отсосами или расходуемый на технологические нужды. Обычно она состоит из следующих элементов: воздухозаборного устройства, воздуховодов, фильтров для очистки воздуха, калориферов, которыми подогревается холодный наружный воздух, вентилятора, увлажнителя-осушителя воздуха и приточных воздухораспределителей (решётки, панели, насадки) [2].

Безымянный

Рис. 2. Устройство систем общеобменной механической вентиляции

При удалении воздуха вытяжной системой вентиляции (рис.1,б) в помещении создаётся пониженное давление, за счёт которого в вентилируемое помещение поступает воздух с соседних помещений или наружный воздух.

В состав вытяжной вентиляции (рис.2), как правило, входят: вытяжные воздухораспределители, через которые воздух удаляется из помещения, воздуховоды, вентиляторы, устройства для очистки воздуха от загрязнений и устройства для выброса воздуха в атмосферу.

В приточно-вытяжной вентиляции работают одновременно приточная и вытяжная системы. Расход воздуха, подаваемого в помещение, обычно равен расходу воздуха удаляемого помещения, но бывают и исключения.

Подача воздуха в системах вентиляции осуществляется за счёт вентиляторов.

Вентиляторами называют лопаточные машины с вращающимся ротором, служащие для перемещения воздуха или других газов при их относительном сжатии, не превышающем 1,3 коэффициента сжатия (под давлением 30 кПа). Подводимая к валу рабочего колеса вентилятора механическая мощность вследствие его вращения преобразуется в мощность воздушного потока. Существует типов вентиляторов. Тип, также как и название вентилятора, определяется направлением движения воздуха в рабочем колесе. В зависимости от этого вентиляторы подразделяются на осевые, в которых поток не меняет своего направления, перемещаясь вдоль оси своего колеса, радиальные, в которых направление потока на входе осевое, а на выходе меняется на 90о по радиусу рабочего колеса, и диагональные, в которых в отличие от радиальных угол поворота потока менее 90о.

Широкое распространение в системах вентиляции получил осевой вентилятор (рис.4), который содержит рабочее колесо, состоящее из втулки с насаженными на неё лопатками и размещённое в цилиндрическом кожухе. Во избежание ухудшение аэродинамических характеристик вентилятора зазор между кожухом и лопаткой должен быть минимальным. Вогнутой стороной лопатки должны быть обращены в сторону вращения. При их движении возникает воздушный поток в осевом направлении. При изменении направления вращения вентилятора изменяется и направление воздушного потока. Осевые вентиляторы выпускают с диаметром рабочих колёс до 2 м. Они характеризуются большой производительностью, но обладают малым напором. Не превышающим 1кПа [3].

198465-nomer-782b433e

Рис. 3. Схема осевого вентилятора: 1-коллектор; 2,4-твходной и выходной направляющие аппараты; 3- рабочее колесо; 5- кожух;6- обтекатель

В последнее время в системах вентиляции широко применяются канальные вентиляторы. Круглый канальный вентилятор(ри.4) является, по сути, вентилятором диагонального типа, удачно сочетающим в себе преимущества осевых и центробежных вентиляторов.

Безымянный

Рис. 4. Схема канального вентилятора

Работа вентилятора характеризуется рядом параметров, главными из которых являются производительность, давление, мощность, КПД [4].

Производительность, расход и подача вентилятора, определяется как объём газа, перемещаемого вентилятором в единицу времени. Производительность вентилятора зависит от конструкции, размеров и скорости движения рабочих органов вентилятора.

Давление, создаваемое вентилятором, численно равно энергии, сообщенной единице объёма газа, прошедшего через вентилятор. Часто это определение отожествляют с определением напора. Под напором понимают высоту столба жидкости плотностью, создающего гидростатическое давление, равное полному давлению, развиваемому вентилятором [5].

Мощность — это произведение создаваемого вентилятором давления, на расход определяет общее количество энергии, сообщаемой им потоку воздуха в единицу времени.

КПД вентилятора — это эффективность использования вентилятором подводимой к нему мощности оценивают КПД [6].

Аэродинамический расчёт вентиляционной системы.

Нами была создана установка по исследованию вытяжной системы вентиляции и методика расчета основных параметров этой системы.

Безымянный

Рис. 5. Экспериментальный стенд вытяжной вентиляции: 1,2,3-регулируемые воздухозаборники; 4-вентилятор ВКВ-100Е (250м3/ч); 5-воздуховод

Произвели аэродинамический расчёт вентиляционной системы по скоростям движения воздуха и определили потери давления в системе.

Потери давления в системах вентиляции складываются из потерь давления на трение и потерь давления в местных сопротивлениях, Па:

.

Потери давления на трение, Па,

где R — удельные потери давления на трение в гидравлически гладком канале, Па/м; l — длина участка воздуховода; n — поправочный коэффициент, который зависит от абсолютной эквивалентной шероховатости воздуховодов.

Удельные потери давления на трение, Па/м,

R=

R=

где λг- коэффициент гидравлического сопротивления трению для гидравлически гладкого канала; dэ- эквивалентный(гидравлический)диаметр воздуховода, м; Рд- динамическое давление, Па.

Коэффициент гидравлического сопротивления трению для гидравлически гладкого канала, при турбулентном режиме течения, рассчитывается по закону Блазиуса:

где 𝑅𝑒- критерий Рейнольдса.

Критерий Рейнольдса:

𝑅𝑒=

𝑅𝑒=

где υ-скорость движения воздуха в воздуховоде, м/с; ν-кинематическая вязкость воздуха, м2/с, d- диаметр сечения трубы [7].

Динамическое давление, Па,

Рд=,

Рд=

Потери давления в местных сопротивлениях, Па,

,

Па,

где сумма коэффициентов местных сопротивлений на расчётном участке воздуховода, коэффициенты местных сопротивлений на границе двух участков относят к участку с меньшим расходом; ρ-плотность воздуха, кг/м3.

Заключение (выводы). По собранной нами экспериментальной установке определили ряд параметров, характеризующих оптимальную работу вытяжной вентиляционной системы.

Проведено исследование, по которому определили потери давления в системе вентиляции. .

Рассчитано, что потери давления на трение в 9 раз больше потерь давления в местных сопротивлениях.

Литература:

  1. Бабакин Б. С. Альтернативные хладагенты и сервис на их основе: справочное руководство / Б. С. Бабакин, В. И. Стефанчук, Е. Е. Ковтунов — М.: Колос, 2000. — 160 с.
  2. Бабакин Б. С. Бытовые холодильники и морозильники: справочник / Б. С. Бабакин, В. А. Выгодин — Б. С. Бабакин, 1998. — 631 с.
  3. Бабенков Ю. И. Теоретические основы теплотехники: учеб. пособие / Ю. И. Бабенков [и др.] — Ростов н/Д: Издательский центер ДГТУ, 2010. — 290с.
  4. Воронин Г. И. Системы кондиционирования воздуха на летательных аппаратах: учеб. пособие/ Г. И. Воронин — М.: Машиностроение, 1973–444 с.
  5. Доссат, Рой Дж. Основы холодильной техники: учебник / Рой Дж. Доссат — М.: Легкая и пищевая промышленность,1984. — 520 с.
  6. Кругляк И. Н. Бытовые холодильники (устройство и ремонт): учеб. пособие / И. Н. Кругляк — М.: Легкая индустрия, 1974, — 205с.
  7. Нащокин В. В. Техническая термодинамика и теплопередача: учеб. пособие для вузов / В.В Нащокин. 3-е изд., испр. и доп. — М.: Высш.школа, 1980.— 469 с.
Основные термины (генерируются автоматически): потеря давления, система вентиляции, вентилятор, рабочее колесо, вытяжная система вентиляции, помещение, воздушный поток, гладкий канал, динамическое давление, механическая вентиляция.


Похожие статьи

Работа систем вытяжной естественной вентиляции в жилом...

Исследования параметров работы систем естественной вентиляции были проведены в марте 2017 г. Замеры скорости движения воздуха, температуры воздуха проводились в квартирах на 11, 13, 15 этажах в ванных комнатах и в вытяжной вентиляционной шахте здания при...

Анализ систем перемешивающей и вытесняющей вентиляции...

При перемешивающей вентиляции воздух помещения, перемешавшись с чистым образует смесь, часть которой удаляется вытяжной вентиляцией, а другая част смеси остается в помещении. Как следует из определения при перемешивающей вентиляции концентрация...

Вентиляционные системы, применяемые на судах

Системы вентиляции проектируются, как принято, по групповому принципу, при котором в группу объединяются судовые помещения с одинаковыми или близкими требованиями к параметрам воздуха и одинаковым характером вредных выделений.

Влияние работы систем естественной вентиляции на...

Когда-то давно инженеры подумали и приняли очень разумное решение — убрать приточный вентилятор для того, чтобы «вытяжка» работала и «притоком», создавая разрежённость и засасывая воздух в помещение.

О методах определения потери и подсосов воздуха...

В статье рассматриваются некоторые методы определения потери или подсоса воздуха в вентиляционных сетях за счет негерметичности, а также рекомендуется поправочный коэффициент для выбора вентилятора.

Концентраторы потоков для ветроэнергетических установок

Этот воздушный поток предназначен для понижения давления в рабочей камере с помощью эжекции воздуха сквозь отверстие в верхней части рабочей камеры. Это повысит скорость выходного потока, а также эффективность концентраторов и ветроустановки в общем.

Анализ эффективности естественного воздухообмена...

Естественная вентиляция — это система вентиляции, не имеющая -принудительной движущей воздух силы. Движение воздуха в естественной системе вентиляции осуществляется за счет естественных сил (перепада давления между воздухозаборной решеткой и верхней точкой...

О возможности использования тепловой депрессии, возникающей...

Работа систем вытяжной естественной вентиляции в жилом... скорость движения воздуха, температура воздуха, естественная вентиляция, замер параметров, вытяжной воздух, этаж, канал квартиры, выход, вытяжная вентиляционная шахта, наружный воздух.

Пути повышения энергоэффективности систем вентиляции

Система общеобменной вентиляции расходует энергию на

Снижения энергопотребления на работу вентилятора возможно за счет снижения аэродинамических потерь в

Потери в системе вентиляции возникают из-за того, что для обеспечения требуемого расхода воздуха...

Похожие статьи

Работа систем вытяжной естественной вентиляции в жилом...

Исследования параметров работы систем естественной вентиляции были проведены в марте 2017 г. Замеры скорости движения воздуха, температуры воздуха проводились в квартирах на 11, 13, 15 этажах в ванных комнатах и в вытяжной вентиляционной шахте здания при...

Анализ систем перемешивающей и вытесняющей вентиляции...

При перемешивающей вентиляции воздух помещения, перемешавшись с чистым образует смесь, часть которой удаляется вытяжной вентиляцией, а другая част смеси остается в помещении. Как следует из определения при перемешивающей вентиляции концентрация...

Вентиляционные системы, применяемые на судах

Системы вентиляции проектируются, как принято, по групповому принципу, при котором в группу объединяются судовые помещения с одинаковыми или близкими требованиями к параметрам воздуха и одинаковым характером вредных выделений.

Влияние работы систем естественной вентиляции на...

Когда-то давно инженеры подумали и приняли очень разумное решение — убрать приточный вентилятор для того, чтобы «вытяжка» работала и «притоком», создавая разрежённость и засасывая воздух в помещение.

О методах определения потери и подсосов воздуха...

В статье рассматриваются некоторые методы определения потери или подсоса воздуха в вентиляционных сетях за счет негерметичности, а также рекомендуется поправочный коэффициент для выбора вентилятора.

Концентраторы потоков для ветроэнергетических установок

Этот воздушный поток предназначен для понижения давления в рабочей камере с помощью эжекции воздуха сквозь отверстие в верхней части рабочей камеры. Это повысит скорость выходного потока, а также эффективность концентраторов и ветроустановки в общем.

Анализ эффективности естественного воздухообмена...

Естественная вентиляция — это система вентиляции, не имеющая -принудительной движущей воздух силы. Движение воздуха в естественной системе вентиляции осуществляется за счет естественных сил (перепада давления между воздухозаборной решеткой и верхней точкой...

О возможности использования тепловой депрессии, возникающей...

Работа систем вытяжной естественной вентиляции в жилом... скорость движения воздуха, температура воздуха, естественная вентиляция, замер параметров, вытяжной воздух, этаж, канал квартиры, выход, вытяжная вентиляционная шахта, наружный воздух.

Пути повышения энергоэффективности систем вентиляции

Система общеобменной вентиляции расходует энергию на

Снижения энергопотребления на работу вентилятора возможно за счет снижения аэродинамических потерь в

Потери в системе вентиляции возникают из-за того, что для обеспечения требуемого расхода воздуха...

Задать вопрос