Для расчета необходимо знать теплофизические характеристики рабочего тела (воздуха):
– температура воздуха внутри воздуховода 
;
– плотность воздуха 
кг/м 
;
– плотность наружного воздуха 
кг/м 
;
– температура наружного воздуха 
;
Определяем естественное расчетное давление:
Па, где
м – вертикальное расстояние от центра оконного проема до устья вытяжной шахты;
Эквивалентный диаметр для каждого участка:
м;
По заданному эквивалентному диаметру определяем площадь сечения трубы для каждого участка:
м 
;
Скорость течения воздуха в воздуховоде для каждого участка будет равна:
, м/с, где
расход удаляемого воздуха;
Для 1-го участка: 
м/с;
Для 2-го участка: 
м/с;
Для 3-го участка: 
м/с;
Для 4-го участка: 
м/с;
Для 5-го участка: 
м/с;
Для 6-го участка: 
м/с;
Для 7-го участка: 
м/с;
Для 8-го участка: 
м/с;
Для 9-го участка: 
м/с;
Для 10-го участка: 
м/с;
Для 11-го участка: 
м/с;
Потери на 1 м длины участка характеризуется числом Рейнольдса:
, где
коэффициент вязкости;
Для 1-го участка: 
;
Для 2-го участка: 
;
Для 3-го участка: 
;
Для 4-го участка: 
;
Для 5-го участка: 
;
Для 6-го участка: 
;
Для 7-го участка: 
;
Для 8-го участка: 
;
Для 9-го участка: 
;
Для 10-го участка: 
;
Для 11-го участка: 
;
Ламинарный режим течения существует устойчиво при числах Рейнольдса Re<2300. При Re>2300 ламинарное течение теряет устойчивость. При 2300<Re<4000 существует переходный режим течения, а при Re>4000 течение становится турбулентным.
Так как Re>2300, то потери на 1 м длины участка для каждого участка будет равен:
, где
кинетическая энергия воздуха;
Для 1-го участка: 
Па/м 
;
Для 2-го участка: 
Па/м ;
Для 3-го участка: 
Па/м ;
Для 4-го участка: 
Па/м ;
Для 5-го участка: 
Па/м ;
Для 6-го участка: 
Па/м 
;
Для 7-го участка: 
Па/м ;
Для 8-го участка: 
Па/м ;
Для 9-го участка: 
Па/м ;
Для 10-го участка: 
Па/м ;
Для 11-го участка: 
Па/м ;
Потеря давления на местное сопротивление для каждого участка:
, Па, где
сумма коэффициентов местных сопротивлений (берется из табличных данных СНиП 2.04.05–91 «Отопление, вентиляция и кондиционирование»);
Для 1-го участка: 
Па;
Для 2-го участка: 
Па;
Для 3-го участка: 
Па;
Для 4-го участка: 
Па;
Для 5-го участка: 
Па;
Для 6-го участка: 
Па;
Для 7-го участка: 
Па;
Для 8-го участка: 
Па;
Для 9-го участка: 
Па;
Для 11-го участка: 
Па;
Для 10-го участка: 
Па;
коэффициент, учитывающий шероховатость стенок воздуховода, определяется для каждого участка по СНиП 2.04.05–91.
Полное давление, по которому выбирается вентилятор, определяется по формуле:
Па;
На заданную подачу вентиляторной установки принимаем запас в пределах 10% на возможные дополнительные потери.
Определяем полную мощность вентилятора:
Вт = 0,864 кВт, где
производительность вентилятора;
давление, создаваемое вентилятором;
КПД вентилятора;
КПД привода клиноременной передачи.
Определяем установочную мощность с запасом:
кВт, где
коэффициент запаса.
По полученной мощности подбираем вентилятор ВЦ-4–70–3.15, мощностью электродвигателя 1,5 кВт, производительностью 1560 – 3800 м 
/ч.
Расчет воздуховода ведется по той же методике, что и расчет воздуховода для общеобменной системы вентиляции.
Расход воздуха от одного автомобиля равен L = 200 м /ч, количество автомобилей в помещении – 4.
Определяем естественное расчетное давление:
Па, где
м – вертикальное расстояние от центра оконного проема до устья вытяжной шахты;
Эквивалентный диаметр для каждого участка:
м;
По заданному эквивалентному диаметру определяем площадь сечения трубы для каждого участка:
м 
;
Скорость течения воздуха в воздуховоде для каждого участка будет равна:
, м/с, где
расход удаляемого воздуха;
Для 1-го участка: 
м/с;
Для 2-го участка: 
м/с;
Для 3-го участка: 
м/с;
Для 4-го участка: 
м/с;
Для 5-го участка: 
м/с;
Потери на 1 м длины участка характеризуется числом Рейнольдса:
, где
коэффициент вязкости;
Для 1-го участка: 
;
Для 2-го участка: 
;
Для 3-го участка: 
;
Для 4-го участка: 
;
Для 5-го участка: 
;
Так как Re>2300, то потери на 1 м длины участка для каждого участка будет равен:
, где
кинетическая энергия воздуха;
Для 1-го участка: 
Па/м 
;
Для 2-го участка: 
Па/м ;
Для 3-го участка: 
Па/м ;
Для 4-го участка: 
Па/м ;
Для 5-го участка: 
Па/м ;
Потеря давления на местное сопротивление для каждого участка:
, Па, где
сумма коэффициентов местных сопротивлений (берется из табличных данных СНиП 2.04.05–91 «Отопление, вентиляция и кондиционирование»);
Для 1-го участка: 
Па;
Для 2-го участка: 
Па;
Для 3-го участка: 
Па;
Для 4-го участка: 
Па;
Для 5-го участка: 
Па;
коэффициент, учитывающий шероховатость стенок воздуховода, определяется для каждого участка по СНиП 2.04.05–91.
Полное давление, по которому выбирается вентилятор, определяется по формуле:
Па;
На заданную подачу вентиляторной установки принимаем запас в пределах 10% на возможные дополнительные потери.
Определяем полную мощность вентилятора:
Вт = 0,091кВт, где
производительность вентилятора;
давление, создаваемое вентилятором;
КПД вентилятора;
КПД привода клиноременной передачи.
Определяем установочную мощность с запасом:
кВт, где
коэффициент запаса.
По полученной мощности подбираем вентилятор ВЦ-4–70–2.5, мощностью электродвигателя 0,18 кВт, производительностью 430 – 960 м 
/ч.
Все найденные значения заносим в таблицу 2.1.
Таблица 2.1. Название
| № уч. | L, м /ч
| ℓ, м | а× b , м | d  , м
| f, м 
|  , м/с
| R., Па/м | 
| R∙ℓ∙β, Па | h 
| ∑ξ | Z, Па | R∙ℓ∙β+ + Z |
| 1 | 200 | 2 | 0,05x0,05 | 0,05 | 0,03 | 1,76 | 0,002 | 0,99 | 0,004 | 1,89 | 1,3 | 2,4 | 2,47 |
| 2 | 400 | 5 | 0,05x0,05 | 0,05 | 0,03 | 3,53 | 0,093 | 0,99 | 0,461 | 7,59 | 1,3 | 9,8 | 10,3 |
| 3 | 600 | 9 | 0,05x0,05 | 0,05 | 0,03 | 5,30 | 0,209 | 0,99 | 1,868 | 17,0 | 3,7 | 63,2 | 65,0 |
| 4 | 800 | 9 | 0,05x0,05 | 0,05 | 0,03 | 7,07 | 0,372 | 0,99 | 3,321 | 30,3 | 1,3 | 39,4 | 42,8 |
| 5 | 1000 | 4,5 | 0,05x0,05 | 0,05 | 0,03 | 8,84 | 0,582 | 0,99 | 2,595 | 47,4 | 1,3 | 61,7 | 64,2 |
При выборе оборудования для системы вентиляции необходимо рассчитать следующие параметры:
– Производительность по воздуху;
– Мощность калорифера;
– Рабочее давление, создаваемое вентилятором;
– Скорость потока воздуха и площадь сечения воздуховодов;
– Допустимый уровень шума.
Ниже приводится упрощенная методика подбора основных элементов системы приточной вентиляции, используемой в бытовых условиях.
Производительность по воздуху
Подбор оборудования для системы вентиляции начинается с расчета требуемой производительности по воздуху или «прокачки», измеряемой в кубометрах в час. Для этого необходим поэтажный план помещений с экспликацией, в которой указаны наименования (назначения) каждого помещения и его площадь.
Расчет начинается с определения требуемой кратности воздухообмена, которая показывает сколько раз в течение одного часа происходит полная смена воздуха в помещении. Например, для помещения площадью 50 квадратных метров с высотой потолков 3 метра (объем 150 кубометров) двукратный воздухообмен соответствует 300 кубометров в час.
Требуемая кратность воздухообмена зависит от назначения помещения, количества находящихся в нем людей, мощности тепловыделяющего оборудования и определяется СНиП (Строительными Нормами и Правилами). Так, для большинства жилых помещений достаточно однократного воздухообмена, для офисных помещений требуется 2–3 кратный воздухообмен.
Для определения требуемой производительности необходимо рассчитать два значения воздухообмена: по кратности и по количеству людей, после чего выбрать большее из этих двух значений.
Расчет воздухообмена по кратности:
L = n * S * H, где
L – требуемая производительность приточной вентиляции, м3/ч;
n – нормируемая кратность воздухообмена: для жилых помещений n = 1, для офисов n = 2,5;
S – площадь помещения, м2;
H – высота помещения, м;
Расчет воздухообмена по количеству людей:
L = N * Lнорм, где
L – требуемая производительность приточной вентиляции, м3/ч;
N – количество людей;
Lнорм – норма расхода воздуха на одного человека:
– в состоянии покоя – 20 м3/ч;
– работа в офисе – 40 м3/ч;
– при физической нагрузке – 60 м3/ч.
Рассчитав необходимый воздухообмен, выбираем вентилятор или приточную установку соответствующей производительности. При этом необходимо учитывать, что из-за сопротивления воздухопроводной сети происходит падение производительности вентилятора. Зависимость производительности от полного давления можно найти по вентиляционным характеристикам, которые приводятся в технических характеристиках.
Для справки: участок воздуховода длиной 15 метров с одной вентиляционной решеткой создает падение давления около 100 Па.
Типичные значения производительности систем вентиляции:
Для квартир – от 100 до 500 м3/ч;
Для коттеджей – от 1000 до 2000 м3/ч;
Для офисов – от 1000 до 10000 м3/ч.
Мощность калорифера
Калорифер используется в приточной системе вентиляции для подогрева наружного воздуха в холодное время года. Мощность калорифера рассчитывается исходя из производительности системы вентиляции, требуемой температурой воздуха на выходе системы и минимальной температурой наружного воздуха. Два последних параметра определяются СНиП.
Температура воздуха, поступающего в жилое помещение, должна быть не ниже +18°С. Минимальная температура наружного воздуха зависит от климатической зоной и для Москвы равна -26°С (рассчитывается как средняя температура самой холодной пятидневки самого холодного месяца в 13 часов).
Таким образом, при включении калорифера на полную мощность он должен нагревать поток воздуха на 44°С. Поскольку сильные морозы в Москве непродолжительны, в приточных системах можно устанавливать калориферы, имеющие мощность меньше расчетной. При этом приточная система должна иметь регулятор производительности для уменьшения скорости вентилятора в холодное время года.
При расчете мощности калорифера необходимо учитывать следующие ограничения:
Возможность использования однофазного (220 В) или трехфазного (380 В) напряжения питания.
При мощности калорифера свыше 5 кВт необходимо 3-х фазное подключение, но в любом случае 3-х фазное питание предпочтительней, так как рабочий ток в этом случае меньше.
Максимально допустимый ток потребления. Ток, потребляемый калорифером, можно найти по формуле:
I = P / U, где
I – максимальный потребляемый ток, А;
Р – мощность калорифера, Вт;
U – напряжение питание:
220 В - для однофазного питания;
660 В (3 × 220В) – для трехфазного питания.
В случае если допустимая нагрузка электрической сети меньше чем требуемая, можно установить калорифер меньшей мощности. Температуру, на которую калорифер сможет нагреть приточный воздух, можно рассчитать по формуле:
ΔT = 2,98 * P / L, где
ΔT – разность температур воздуха на входе и выходе системы приточной вентиляции, °С;
Р – мощность калорифера, Вт;
L – производительность вентиляции, м3/ч.
Типичные значения расчетной мощности калорифера – от 1 до 5 кВт для квартир, от 5 до 50 кВт для офисов. Если использовать электрический калорифер с расчетной мощностью не представляется возможным, следует установить калорифер, использующий в качестве источника тепла воду из системы центрального или автономного отопления (водяной калорифер).
Рабочее давление, скорость потока воздуха в воздуховодах и допустимый уровень шума
После расчета производительности по воздуху и мощности калорифера приступают к проектированию воздухораспределительной сети, которая состоит из воздуховодов, фасонных изделий (переходников, разветвителей, поворотов) и распределителей воздуха (решеток или диффузоров). Расчет воздухораспределительной сети начинают с составления схемы воздуховодов. Далее по этой схеме рассчитывают три взаимосвязанных параметра – рабочее давление, создаваемое вентилятором, скорость потока воздуха и уровень шума.
Требуемое рабочее давление определяется техническими характеристиками вентилятора и рассчитывается исходя из диаметра и типа воздуховодов, числа поворотов и переходов с одного диаметра на другой, типа распределителей воздуха. Чем длиннее трасса и чем больше на ней поворотов и переходов, тем больше должно быть давление, создаваемое вентилятором. От диаметра воздуховодов зависит скорость потока воздуха. Обычно эту скорость ограничивают значением 4–5 м/с. При больших скоростях возрастают потери давления и увеличивается уровень шума. В тоже время, использовать «тихие» воздуховоды большого диаметра не всегда возможно, поскольку их трудно разместить в межпотолочном пространстве. Поэтому при проектировании систем вентиляции часто приходится искать компромисс между уровнем шума, требуемой производительностью вентилятора и диаметром воздуховодов.
Список литературы
1. Синельников А.Ф., Штоль Ю.Л., Скрипников С.А. «Кузова легковых автомобилей: обслуживание и ремонт», М.: Транспорт, 1999 г.
2. Епифанов Л.И. «Техническое обслуживание и ремонт автомобилей»
3. Шестопалов С.К. «Устройство, техническое обслуживание и ремонт автомобилей», Высшая школа, 2001 г.
4. Белов С.В. «Безопасность жизнедеятельности», М.: Высшая школа, 2001 г.
5. Бакалов Б.В., Карпис Е.Е. «Кондиционирование воздуха в промышленных, общественных и жилых зданиях», М.: Стройиздат, 1994 г.
6. Тихомиров К.В., Сергеенко Э.С. «Теплотехника, теплогазоснабжение и вентиляция», М.: Стройиздат, 1991 г.
7. Соснин Ю.П. «Инженерные сети. Оборудование зданий и сооружений», М.: Высшая школа, 2001 г.
8. Цимбалин В.Б., Успенский И.Н. Атлас конструкций. Шасси автомобиля – Москва: «Машиностроение», 1977, 106 с.
9. Краткий автомобильный справочник. – 10-е изд., перераб. и доп. – М.: Транспорт, 1984. – 220 с.
10. Экологическая безопасность автотранспортного комплекса URL:http://www.centreco.ru/lit_def/41.php
11. Оборудование порошковой окраски URL:http://www.prompolymer.ru/opo.html
12. А.М. Козлитин, Б.Н. Яковлев, «Чрезвычайные ситуации техногенного характера. Прогнозирование и оценка», учебное пособие, Саратов, 2000
13. Ю.В. Еганов, «Прогнозирование и оценка обстановки в чрезвычайных ситуациях», Обнинск, 2003]
14. Б.С. Мастрюков «Безопасность в чрезвычайных ситуациях», Москва, издательский центр «Академия», 2007
Дата: 2019-07-24, просмотров: 215.
