Выходные патрубки; 4 – корпус.

б – параллельное соединение, здесь 1 – рабочие колеса; 2 – вставка; 3 – входной

Патрубок; 4 – выходной патрубок

Схемы конструктивных компоновок и способы соединения диаметральных вентиляторов с электродвигателями в основном такие же, кaк и у радиальных вентиляторов общего назначения.

Работа всех типов вентиляторов характеризуется следующими параметрами:

– подача вентилятора, м³ /ч (м³ /с);

р_в –давление воздуха, создаваемого вентилятором, Па;

с – скорость воздуха на выходе из вентилятора, м/с;

n – частота вращения рабочего колеса, 1/с;

N_d – потребляемая мощность, Вт;

_в – коэффициент полезного действия, %.

Эти технические данные определяют в процессе испытаний каждой модели изготовленного вентилятора

При проектировании вентилятора необходимо иметь математическую модель преобразования механической энергии на валу рабочего колеса в кинетическую энергию газа на выходе из вентилятора. Такая задача рассматривается в ряде специальных курсов. При выявлении условий, необходимых для получения того или иного параметра вентилятора, часто используют выражения, описывающие кинематику газа в межлопаточном канале при определенных допущениях. Так для оценки величины давления используется уравнение Эйлера.

Уравнение Эйлера для схемы движения воздуха в рабочем колесе радиального вентилятора, приведенной на рис. 7.10 имеет вид:

p_т = (u₂ c_2u – u₁ c_1u), (7.1)

где p_т - теоретическое давление, создаваемое вентилятором;

u₁, u₂ – окружные скорости на диаметрах колеса D ₁ и D ₂;

с_1u , с_2u –проекции абсолютных скоростей на окружные.

Рис. 7.10. Кинематика газа в рабочем колесе радиального вентилятора:

С – абсолютная скорость, это скорость движения потока относительно неподвижного корпуса вентилятора; u – окружная скорость кромок лопатки; w – относительная скорость, это скорость движения потока относительно вращающейся лопатки

Абсолютная скорость в любом сечении межлопаточного канала определяется из уравнения объемного расхода

Окружная скорость будет зависеть от диаметра сечения и частоты вращения лопатки, т.е

Относительная скорость находится путем геометрического построения при выбранном угле ₁. С некоторыми допущениями принимают по абсолютной величине w₂ = w₁.

Следовательно, уравнение (7.1) устанавливает, что давление зависит от частоты вращения рабочего колеса, его геометрических размеров, угла наклона

лопаток и от подачи газа вентилятором.

Результаты серийных испытаний по установлению зависимостей между параметрами вентилятора обрабатываются в виде таблиц или номограмм, называемых характеристиками. В табл.7.2 и на рис. 7.11 приведены характеристики двух типов вентиляторов.

Таблица 7.2 – Характеристики осевых вентиляторов типа В - 0,6 - 300

№ вентилятора	м^3/ч	рв, Па	n, 1/мин	%	Nt, кВт
					0,12
					0,37
					0,75
					2,2

 

Расчет систем вентиляции

7.3.1. Определение подачи вентилятора

При расчете системы вентиляции, прежде всего, определяется необходимая объемная подача свежего воздуха в конкретный объект обитания, ³/ч. Величина подачи зависит не только от объема помещения, но и от числа организмов, поглощающих кислород (людей, животных, птиц и др.). На нее влияет количество излишней теплоты, влаги и вредных газов.

Для оценки подачи по составу воздуха в рекомендуется методика с введением понятия к р а т н о с т и воздухообмена.

Под кратностью воздухообмена понимают отношение подачи

свежего воздуха к объему помещения.

Обозначают кратность воздухообмена через К_р и измеряют в 1/ч, т.е.

По нормам воздухообмена в жилых помещениях подача свежего воздуха на одного человека должна соответствовать К_р = 3…5, но не менее

30 м³/ч. Так, если в комнате площадью F=20 м² и высотой В =2,5 м находится 5 человек, то при К_р= 4 подача свежего воздуха должна быть:

= К_р F B n = 4 1000 м³/ч.

Для других объектов обитания величина К_р приведена в табл.7 Приложения.

Замена воздуха в помещении из условий необходимого количества кислорода еще не является решением проблемы по созданию комфортных условий. В объекте обитания могут выделяться избыточная теплота, сверхнормативное количество влаги, много вредных газов и пыли. При организации воздухообмена необходимо предусмотреть и эти факторы.

Для поддержания в объекте стабильной температуры должен выполняться баланс теплоты: количество подводимой теплоты должно быть равно количеству отведенной теплоты ,т.е. . Если в помещении появились источники дополнительных тепловыделений, то избыточная теплота определится как

= .

Необходимая подача воздуха для удаления избыточной теплоты определяется по выражению

(7.2)

где – плотность воздуха;

i_вн – энтальпия внутреннего воздуха;

i_нар – энтальпия наружного воздуха.

Необходимая подача воздуха для удаления избыточной влаги вычисляется по формуле

, (7.3)

где – секундное массовое поступление влаги;

d_вн – влагосодержание воздуха внутри помещения;

d_нар – влагосодержание наружного воздуха.

 

Необходимая подача воздуха для удаления вредных газов находится по формуле

, (7.4)

где – секундное массовое поступление i-го газа;

– предельно допустимая концентрация в воздухе i-го вещества;

C_i – концентрация i -го вещества в поступающем воздухе.

Из определенных величин большая подача обеспечит требуемый воздухообмен.

 

7.3.2. Определение потребного давления на выходе из вентилятора

Для канальной приточной системы вентиляции, например, показанной на рис. 7.1, воздух поступает к вентилятору по магистрали подвода и нагнетается вентилятором в воздуховоды. В общем случае энергия, подводимая к вентилятору, затрачивается на создание разряжения на входе в вентилятор и на создание избыточного давления на выходе из вентилятора. Отсюда вентилятор должен создавать давление равное сумме избыточного давления и давления разряжения, т. е.

р_в = р_изб + р_раз.

Значения р_изб и р_раз вычисляются исходя из особенностей магистралей отвода и подвода. В совокупности обе магистрали именуют вентиляционной сетью.

Расчету вентиляционной сети предшествует ее трассировка: выявление размеров отдельных участков, наличие конфигурации воздуховодов, размещение и тип местных сопротивлений. Это дает возможность по заданной подаче воздуха, по типу и геометрическим параметрам местных сопротивлений, по выбранным формам и сечениям каналов вычислить потери давления в вентиляционной сети.

К местным сопротивлениям относят элементы вентиляционной сети, в которых теряется энергия движущегося воздуха в связи с изменением его скорости или направления движения, это воздухозаборные, воздуховыпускные, запорно-регулирующие устройства, фасонные части воздуховодов, фильтры, теплообменники и т.п.

При выборе воздуховодов руководствуются конструктивно – эстетическими или экономическими соображениями. В капитальных зданиях обычно роль воздуховодов выполняют каналы, встроенные в конструкции сооружения. В ряде случаев воздуховоды выполняют подвесными в виде стального короба или пластикового канала. Сечения каналов могут иметь различную форму, независимо от этого его площадь поперечного сечения F_к вычисляется по формуле

F_к = ,

где - подача воздуха через канал;

с – скорость воздуха в канале, выбирается в пределах 2…5 м/с.

Потери давления во входной и выходной магистралях определяются по одинаковой методике, поэтому при определении давления на выходе из вентилятора в расчет включаются все участки и местные сопротивления вентиляционной сети. Для расчета р_в рекомендуется выражение

l + + ,

где 1,1 – коэффициент увеличения потерь давления в вентиляционной сети;

– удельные (на метр длины) потери давления в канале от трения;

n – количество участков;

l – длина участка;

– потери давления на местных сопротивлениях;

к – количество местных сопротивлений;

р _вых – потери давления на выпускной решетке.

m – количество выпускных решеток (для разветвленной выпускной магистрали.

Потери давления от трения на каждом метре длины участка

= ,

где – безразмерный коэффициент трения;

d_{’ экв} – диаметр эквивалентный;

– плотность воздуха в сечении;

с - скорость воздуха в сечении.

Коэффициент трения зависит от шероховатости стенок воздуховода и от скорости движения воздуха и для его определения используют формулу А.Д. Альтшуля:

= 0,11 ,

Где Rе – критерий Рейнольдса;

К – коэффициент шероховатости.

Диаметр эквивалентный принят в качестве обобщающего линейного размера поперечного сечения воздуховода

d_{’ экв} = ,

где F _к – площадь поперечного сечения канала;

П – периметр сечения.

 

Коэффициент шероховатости зависит от состояния обтекаемой воздухом поверхности. Для каналов из различных материалов его значение приведено в табл. 7.3.

 

Таблица 7. 3 – Значения коэффициента шероховатости

Материал	К, мм	Материал	К, мм
Листовая сталь	0,1	Шлакоалебастр	1,0
Винипласт	0,1	Шлакобетон	1,5
Асбоцемент	0,11	Кирпич
Фанера	0,13	Штукатурка

Потери давления на местном сопротивлении

= ,

где – коэффициент местного сопротивления.

Значения для некоторых фасонных воздуховодов приведены в табл. 8 Приложения.

Потери давления на каждой выпускной решетке

р _вых = ,

где – коэффициент потерь на решетке (

с_вых – скорость воздуха на выходе их решетки, (с_вых= 5…8 м/с).

 

Подбор вентиляторов

Значения потребных подачи и давления позволяюподобрать для системы соответствующий вентилятор. По табличным характеристикам это сделать проще, но с некоторой погрешностью. Чаще используют монограммные характеристики. Одна из характеристик приведена на рис. 7.11.

Например, требуется подобрать вентилятор, обеспечивающий подачу м³/ч и давление р _в = 650 Па. На верхней части номограммы (рис.7.11) проводим горизонтальную линию, соответствующую заданному р _в до пересечения с линией _в = 0,8. Точку пересечения проецируем на нижнюю часть номограммы до пересечения с требуемой подачей. Точка пересечения определяет номер вентилятора, равный № = 4. Точка пересечения на верхней части номограммы лежит на кривой линии А = 6500, что позволяет вычислить частоту вращения крыльчатки n и ее окружную скорость u:

n = А / № = 6500/ 4 = 1625 об/ мин,

 

u = 34 м/с.

По номограмме скорость выхода воздуха из вентилятора 12 м/с, статическое давление на выходе – 100 Па.

Рис. 7.11. Аэродинамическая характеристика радиального вентилятора

Глава 8

Системы кондиционирования