Файл: Сорокин, Н. С. Вентиляция, отопление и кондиционирование воздуха на текстильных предприятиях учебник.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 15.10.2024

Просмотров: 175

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

При равных скоростях движения воздуха прямоугольный и круглый воздуховоды согласно формуле (91) будут иметь одина­ ковое сопротивление трения на единицу длины, если отношения

Рис. 86. Номограмма С. С. Лазевиика для расчета круглых металлических воздуховодов

периметра U к площади F поперечного сечения — в обоих каналах

будет одинаковым, т. е.

 

 

F

 

 

 

и_

2 (а + Ь)

__ яйя. с - 4

 

F

ab

n d i

 

Отсюда

2ab

(94)

 

 

^э. с

b

 

о +

 

143

Как

уже

отмечалось,

номограмма

на рис. 86 составлена для

/го = 0,1

мм.

Для другой

эквивалентной

шероховатости стенок сле­

дует вводить соответствующую поправку. На практике широко при­ меняют каналы с железобетонными стенками, для которых можно принять А’э= 0,8 мм, а поправочный коэффициент на шероховатость о= 1,35.

 

Пример. Определить

сопротивление

трения

капала

 

сечением

0,55X 1,0

м

с

железобетонными

стенками при расходе воздуха

15800

м3/ч и длине капала

10

м.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

По

формуле

(94)

найдем

сначала

эквивалентный

диаметр

по скорости

 

 

 

,

2 -0 ,5 5 -1 ,0

 

0,710

м =

710

мм.

 

 

 

 

 

гіэ. с = — —--------- - =

 

 

 

 

 

 

 

0 , 5 5 + 1 , 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Скорость воздуха в канале будет

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

15 800

 

 

=

8 ,0

м/с.

 

 

 

 

 

 

 

 

3 6 0 0 -0 ,5 5 -1 ,0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Найдем по номограмме (см. рис. 86) точку пересечения наклонных линий, со­

ответствующих гіз.с=710

мм п о = 8

м/с. Из

полученной

точки пересечения ведем

влево

горизонталь

до

пересечения

с

осью

ординат,

по которой

определяем

Я = 0,8 Н/м2 •м.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

По условию задачи у канала железобетонные стенки, для которых по пре­

дыдущему 6Э= 0 ,8 и а = 1,35, тогда получим

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R — 0,8 -1,35 =

1,08

Н/м2-м.

 

 

 

 

 

На всем участке длиной 10 м сопротивление трения будет равно

 

 

 

 

 

 

R l =

1 ,0 8 - 1 0 =

10,8

Н/м2.

 

 

 

 

 

Ме с т н о е с о п р о т и в л е н и е

к а н а л о в .

Определяется

из

выражения

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Дрм = Е

^ у ,

 

 

 

(95)

 

 

 

 

 

 

 

 

2ё

 

 

 

 

 

 

где L,— коэффициент местного сопротивления; этот безразмерный коэффициент показывает, какая часть скоростного давления рас­ ходуется на преодоление данного местного сопротивления.

Коэффициент t, для различных случаев практики обычно нахо­ дят опытным путем ввиду трудности его теоретического определе­ ния. Тем не менее проф. П. Н. Каменев и доц. С. Р. Левин на осно­ вании теории смешивания и деления потоков нашли теоретическим путем значение коэффициентов местных сопротивлений тройников и крестовин.

Значения коэффициентов £ для наиболее употребительных слу­ чаев в расчетной практике приведены в табл. VII приложения.

Рассмотрим некоторые, наиболее характерные виды местных сопротивлений.

Колена и отводы. Весьма распространенным видом местного сопротивления являются колена и отводы, вызывающие повороты и искривления потоков. При повороте жидкости в колене происхо­ дит деформация скоростного поля и образование вихрей bLу внут­ ренней кромки 1 (рис. 87) и Ьі у внешней кромки 2 стенок. Наи­ большая деформация потока и, следовательно, наибольшее сопро­

144


тивление происходят в коленах с острыми кромками. По мере округленна кромок местные сопротивления в колене уменьшаются; при этом на уменьшение сопротивления решающее влияние ока­ зывает скругление внутренней кромки 1, а не наружной кромки .

Для ослабления вихреобразования в потоке и уменьшения мест­ ного сопротивления весьма полезно в коленах или в местах пово-

Рнс.

87.

Схема

Рис. 88. Схема направляющих лопаток

в колене

движения

струек

потока

в

колене

 

ротов устанавливать направляющие лопатки, которые бывают двух видов: профилированные (рис. 88, а) — обтекаемой формы, уста­ навливаемые тупой частью со стороны набегающего потока, и не­

профилированные

(рис. 88, б) — с тонкими стен­

 

ками, изготовляемые обычно из кровельной стали.

 

Так как наибольшая деформация и искривле­

 

ние потока наблюдаются у внутренней

кромки, то

 

и направляющие

лопатки

следует

размещать

 

в этой зоне. По исследованиям

ЦАГИ

(В. И. Хан-

 

жонков и В. Н. Талиев) рекомендуется ставить от

 

одной до трех лопаток. Установка направляющих

р с 89 С

лопаток значительно уменьшает коэффициент мест-

^отвода*6”3

ного сопротивления поворота. Если для прямого

 

колена без лопаток £=1,1, то

при установке двух

 

профилированных лопаток £=0,3. На практике обычно применяют непрофилированные лопатки как более простые и дешевые.

Отводы (рис. 89), дающие более плавное изменение направле­ ния воздуха, оказывают меньшее сопротивление, которое тем

меньше, чем больше отношение —

(где г — радиус

закругления,

d — диаметр отвода).

к а н а л а (рис.

90). Коэффи­

В н е з а п н о е р а с ш и р е н и е

циент местного сопротивления £ при внезапном расширении канала определяется по теореме Борда — Карно:

\2

(96)

£ =

Fi

 

где Ѵі — скорость движения воздуха в большем

сечении канала

в м/с;

 

6 З а к а з № 1370

145


v2— то же, в меньшем сечении канала в м/с; Fi — площадь большего сечения канала в м2; F2 — площадь меньшего сечения канала в м2.

Следует иметь в виду, что величина £ отнесена нами к большей скорости и, следовательно, в формулу (96) надо подставлять значе­ ние большей скорости и2.

Местное сопротивление при выходе воздуха в атмосферу пред­ ставляет собой частный случай внезапного расширения канала при выходе воздуха в бесконечное пространство. Поэтому коэффициент

местного сопротивления свободного

выхода

будет равен

t =

=

(97)

Рис. 90. Схема

внезапного

Рис. 91. Схема внезапного суже-

расширения

канала

мня канала

Это значит, что кинетическая энергия потока при выходе из от­ верстия целиком теряется. Учитывая неравномерность скоростного поля, практически принимают £=1,05, относя его к средней скоро­ сти выхода воздуха.

В н е з а п н о е с у ж е н и е к а н а л а” (рис. 91). При переходе по­ тока из широкого сечения в узкое происходит сначала сжатие потока, а затем его расширение, что вызывает потерю давления на удар.

Коэффициент местного сопротивления £, отнесенный к скорости в узком сечении, в этом случае подбирают по данным табл. VII (п. 4) приложения.

Т р о й н и к и и к р е с т о в и н ы . В тройниках происходит слия­ ние двух потоков-в один или разветвление одного потока на два; в крестовинах возможно слияние или разветвление трех, а иногда и более потоков.

Различают два вида местных сопротивлений, создаваемых трой­ никами и крестовинами: 1) сопротивление прохода, когда струя движется в направлении оси потока, и 2) сопротивление на от­ ветвление, когда струя ответвляется от общего потока или сли­ вается с ним. В первом случае коэффициент местного сопротивле­ ния прохода £п относится к скорости в поперечных сечениях до

146

слияния или после разветвления потоков; во втором случае,коэф­ фициент местного сопротивления на ответвление £0 относится к скорости в поперечных сечениях ответвлений.

Отличительной особенностью местных сопротивлений кресто­ вин и тройников является зависимость их численных значений не только от геометрических форм соответствующих фасонных частей, но и от соотношений скоростей сливающихся потоков (при всасы­ вании) или скоростей отделившегося и суммарного потоков (при нагнетании). В связи с этим для одного и того же тройника или крестовины коэффициент £— величина переменная; в отдельных случаях коэффициенты £ могут иметь далее отрицательное значение, так как в процессе смешивания энергия одного из потоков может увеличиться за счет уменьшения энергии другого потока.

Закономерности изменения этих сопротивлений в тройниках и крестовинах вентиляционных воздуховодов были экспериментально исследованы и теоретически обобщены С. Р. Левиным. Предложен­ ные им данные приведены в табл. VII (п. 16 и 17) приложения.

На практике при проектировании воздуховоды обычно рассчи­ тывают по методу удельной потери давления на 1 м длины канала.

Перед расчетом вычерчивают трассу воздуховодов в прямо­ угольных проекциях или в аксонометрии с соблюдением масштаба. Сеть каналов разбивают на участки, причем участком называется часть воздуховода, в которой сохраняется расход воздуха.

Для удобства и систематичности

ведения

расчета все данные

записывают в таблицу определенной

формы

(табл. 20).

Данные расчета потерь

давления

 

 

каналов

 

в сети вентиляционныхТ а б л и ц а 20

92)

 

 

е ­

 

 

по

 

 

Н ом ер у ч а с т к а (см . р и с.

Р а с х о д в о з д у х а в м3/с

С к о р о с т ь в о з д у х а в м /с

П л о щ а д ь п о п ер е ч н о го с че н и я в м*

Р а з м е р ы се ч е н и я в м

Э к в и в а л е н т н ы й д и ам етр СКОРОСТИ ^ э . с BjMM

Д л и н а у ч а с т к а в м

1

100 000

8 ,0

3 ,4 7

1 ,8 6 X 1 .8 6

1 ,86

7

2

100 000

2 ,0 3

13.65

4 ,0 X 3 .4 1

 

3

100 000

 

 

4

50 000

2,31

6,-0

4 , 0 X 1

,5

2

,1 8

5

25 000

1,65

6 ,0

4 , 0 X 1

,5

2

,1 8

6

25 000

3 ,0

1,15

1 ,1 5 X 1

,0

1070

50

С о п р о ти вл ен и е

М е ст н ы е

 

тр е н и я

 

со п р о ти вл ен и я

-M

а

X

 

Я

H/M'J

£

 

 

X

а

 

 

в

о.

II'о.

 

а

 

а

 

3

rJI

э

ь

 

 

о.

W

о.

R

 

<

<1

0 ,2 3

0,31

2 ,2

3 ,8 4

91,5

26

6 4 ,6

150

2 ,5 5

5 0 ,6

1 ,55

10,37

0 ,2 8

0 ,4 2

1 9 ,0

2 ,0

30,1

И т о г о

2 1 ,2

397,17

Дртр +

Дрм = 21,2 + 397,17 = 418,37 Н/м2.

 

Методику ведения расчета потерь давления проследим на чис­ ленном примере.

6*

147


Пример. Рассмотрим

пример расчета

потерь

давления

в вентиляционной

сети, вклю чаю щей

приточную ш а хт у 1

(рис. 92),

типовой кондиционер 2

и

сеть

приточных каналов

36.

Кондиционер

имеет стальные стенки, а ш ахта

и

к а ­

н а л ы — железобетонные с

коэффициентом

эквивалентной

шероховатости

йэ=

= 0,8 мм. В сети установлен кондиционер КТ-120 с расчетной производительно­

стью 100 000 м3/ч

(при номинальной производительности 120 000

м3/ч).

 

Сопротивление трения определяем по номограмме С. С. Лазевника, найдя,

предварительно

d a.c- Удельное

сопротивление трения находим сначала д ля гл а д ­

ки х труб, а затем делаем поправку на шероховатость.

 

 

 

 

 

Коэффициенты

местных

сопротивлений |

подбираем

по

табл.

V I I

при­

ложения.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Все расчетные

данные

по

к а ж д о м у участку

записываем

в табл. 20.

 

У ч а с т о к

1.

Этот

участок

представляет

собой ш а хт у

с

воздухоприем ­

ными отверстиями

и жалю зи

а,

расположенными с четырех сторон,

чтобы

по-

 

 

Рпс.

92.

Схема д л я расчета потерь давления в сети

 

 

 

 

 

 

 

 

вентиляционных

каналов

 

 

 

 

 

 

 

ступление воздуха в

ш а хт у не зависело

от

направления

ветра. П ользуясь фор­

мулой (90) и принимая скорость

воздуха

в

ш ахте

равной 8 м/с, получим

сечение

ш ахты F = --------= 3 , 4 7 м2, что

и записываем

в

графе

4

табл.

20.

Берем

ш ахту

 

 

3600-8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

квадратного

сечения

со сторонами 1,86 м, чему соответствует

da.с = 1,86

м;

полученные величины

записываем в граф ах 5

и

6

табл.

20. П о

d 3. с =

1,86 и

о = 8

м/с

находим

по

номограмме (рис. 86)

Л?Гл = 0,23 Н /м 2-м.

По

преды дущ ем у

поправка

на шероховатость железобетонных каналов а = 1 ,3 5 ; тогда

 

 

 

 

 

 

 

 

 

;Я ш е р =

1,35-0,23 =

0,31

Н /м 2 -м,

 

 

 

 

 

 

а на всем участке длиной 7 м

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Д ртр =

/?шер7 =

0,31 -7 =

2,2

Н /м 2.

 

 

 

 

 

 

П олученны е величины записываем

в графах 8, 9 и 10 табл. 20.

 

 

 

 

Определим далее

местные

сопротивления

на

участке

1: вход

в

ш ахту,

с у ­

жение и

расширение

сечения

ш ахт ы

в

месте

установки

клапанов,

поворот

по­

тока воздуха

из ш ахты в кондиционер

на 90°.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Вход в шахту. Коэффициент местного сопротивления д ля данного случая

определяем по данны м п. 21 и

11 табл. V I I приложения.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Sr =

0,5 +

2£',

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

где

— коэффициент

местного

сопротивления

колена

с

расширением

сечения

 

 

при выходе в ш ахту.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Сечение

каж до го

воздухоприемного

отверстия

н

ж алю зи

принимаем

рав­

ным

сечению

ш ахты ;

при этом сопротивление канала определяем дл я случая,

когда весь в о здух поступает в

ш а хт у с д в ух

сторон. П олагая, что перья

ж а ­

люзи сокращаю т живое сечение на 20% , получаем

h! = 0 ,8 h

(hi— высота

ж а ­

люзи

за

вычетом

толщ ины перьев; h — то же,

без

вычета

перьев).

 

 

 

 

148


Т а к

как

в

нашем

 

случае

h c ^ b 1^ b 2 (bl — ширина

жалю зи,

&2 — шириң а

ш а хт ы ),

то

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

, і •;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

йх

 

0,8Л

1 ,2 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

’.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ь

 

 

 

 

''ь

 

 

Согласно

данным

п.

11

табл.

V I I

приложения

д л я —— = ’ 1,2'

и

— Ѵ

=

Г,'2

находим

|= 1 ,0 2 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ih

 

:

 

 

Л

. , . .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

• ■■■•

 

 

Тогда

 

 

 

 

 

£х = 0,5 +

 

 

=

0,5 +

2 -1,02 =

2,54.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Этот коэффициент следует отнести к скорости в ж ивом сѳ чении.'ждлюзи;

принимая во внимание, что жалю зи сокращаю т живое сечение

на

20% -,и чар

воздух поступает с д в ух

сторон, получим

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ѵ ж =

8 : 0,8 : 2 =

5

м/с.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Следовательно,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

£ —

Ѵ

=

2,54

5 ,02

11,8 = 38,3

Н /м 2,'

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Дрм =

 

2-9,81

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2g

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

где у — удельны й

вес

воздуха

в

Н /м 3,

значение

которого

д ля

/ = 2 0 ° С

 

берем

 

 

из данны х табл. I приложения.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.............

 

 

 

С уж ение

и

расш ирение

сечения

шахты

в месте

установки усЛапан'ов'. К оэф ­

фициент

местного

сопротивления

для

данного

случая

определяем ’ по

данным

п. 18

табл. V I I

приложения. Полагаем,

что

клапаны

состоят

из

пяти'' йвО рбк

и полностью открыты; находим дл я

п = 5 и а = 0

£2 = 0,15.

Считая, что клапаны

сокращ аю т

сечение ш ахты на 20% ,

найдем

скорость

воздуха

в ‘жйво'м

сечении

ш ахты

в месте установки клапанов.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

■'

" V

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ѵж=

8,0:0,8 =

10 м/с.

 

 

 

 

.

 

 

~

 

 

ш

Тогда

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

102

 

 

 

 

 

 

' '• V

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Дрм =

0,15 — ----- 1 1 ,8 = 9,0

Н/м2.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2-9,81

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Поворот

потока во зд у х а

на

90°

из

шахты в

кондиционер.

Согласно -данным

п. 10 табл. V I I приложения ? з = 1,15, а

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-

 

 

. ..

 

 

 

 

 

 

Д ры = 1 , 1 5 —

 

 

11,8 =

44,2

Н /м 2.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2-9,81

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таким образом, на участке 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 ? =

2 , 5 4 + 0,15 +

 

1,15 =

3,84;

Д рм =

38,3 +

9,0 +

44,2 =

91,5

Н /м 2,

 

П олученны е величины записываем в граф ах 11 и

12 табл. 20.

 

 

 

 

 

 

У ч а с т о к

2.

Сюда

входит

кондиционер. Потери

давления на

трение

воз­

д у х а

о

стенки

кондиционера

незначительны

вследствие

небольшой,

скорости

воздуха

и

гладкости

стенок.

Поэтому

потерями

 

н а . тр е н и е . в

кондиционере

можно пренебречь.

Вто ж е время в кондиционере имеется много местных сопротивлений: сепараторы, водяная завеса, клапаны, фильтры, калориферы , и пр. .С ум м у ,kö:

эффициентов местных

сопротивлений

в

д в ухр я д н ы х

оросительных

ка-мерах

можно принять по опытным данным равной | = 2 6 .

 

. . . .

г

 

Д л я принятого нами

кондиционера

КТ-120 при

площ ади его поперечного-се­

чения F = 4 ,0 X 3 ,4 1 = 13,65

м2

(см. табл.

10)

скорость в

оросительной,камере

б у ­

дет равна

 

іооооо

„„„

,

• ■.:

 

».Ц

 

 

 

 

 

0

= ----------- =

2,03 м/с.

-V

.

 

 

 

3600-13,65

 

 

£

6

Тогда потеря давления в камере составит

 

 

5

 

 

2 ,ОЗ2

 

 

 

;; =

-S-

 

 

 

 

 

 

Дрм — 26

11,8 = 6 4 , 6

Н /м 2.

 

 

2-9,81

г а -