К.т.н. С.Б.Горунович, інженер ПТО, «Усть-Ілімська ТЕЦ» філія ВАТ «Іркутськенерго», м. Усть-Ілімськ Іркутської обл.
Постановка питання
Відомо, що на багатьох підприємствах, які мали в недавньому минулому резерви теплової та електричної енергії, приділялася недостатня увага до її втрат при транспортуванні. Наприклад, різні насоси закладалися в проект, як правило, з великим запасом потужності, втрати тиску в трубопроводах компенсувалися збільшенням подачі. Головні паропроводи проектувалися з перемичками та довгими магістралями, що дозволяють за необхідності переправляти надлишки пари на сусідні турбоагрегати. При реконструкції та ремонті мереж, що транспортують, перевага приділялася універсальності схем, що призводило до додаткових врізок (штуцерів) і перемичок, встановлення додаткових трійників і, як наслідок, до додаткових місцевих втрат повного тиску. При цьому відомо, що в протяжних трубопроводах при значних швидкостях середовища місцеві втрати повного тиску (місцеві опори) можуть спричинити суттєві втрати витрат у споживачів.
В даний час вимоги ефективності, енергозбереження, тотальної оптимізації виробництва змушують по-новому поглянути на багато питань та аспекти проектування, реконструкції та експлуатації трубопроводів та паропроводів, тому облік місцевих опорів у трійниках, розвилках та штуцерах гідравлічних розрахункахтрубопроводів стає актуальним завданням
Метою даної роботи є опис найбільш часто використовуваних на підприємствах енергетики трійників та штуцерів, обмін досвідом у галузі шляхів зниження коефіцієнтів місцевого опору, способів порівняльної оцінкиефективності таких заходів.
Для оцінки місцевих опорів у сучасних гідравлічних розрахунках оперують безрозмірним коефіцієнтом гідравлічного опору, дуже зручним тим, що в динамічно подібних потоках, при яких дотримуються геометрична подоба ділянок і рівність чисел Рейнольдса, він має одне й те саме значення, незалежно від виду рідини (газу) , а також від швидкості потоку і поперечних розмірів ділянок , що розраховуються .
Коефіцієнт гідравлічного опору є відношенням втраченої на даній ділянці повної енергії (потужності) до кінетичної енергії (потужності) у прийнятому перерізі або відношення втраченого на тій же ділянці повного тиску до динамічного тиску в прийнятому перерізі:
де р заг – втрачений (на даній ділянці) повний тиск; р - густина рідини (газу); w, - швидкість в i-му перерізі.
Значення коефіцієнта опору залежить від цього, якої розрахункової швидкості і, отже, якого перерізу він приведений.
Витяжний та припливний трійники
Відомо, що вагому частину місцевих втрат у розгалужених трубопроводах становлять місцеві опори у трійниках. Як об'єкт, що є місцевий опір, трійник характеризується кутом відгалуження а та відношеннями площ перерізу відгалужень (бічних та прямого) F b /F q , Fh/Fq та F B /Fn. У трійнику можуть змінюватися відношення витрат Q b / Q q , Q n / Q c і, відповідно, відношення швидкостей w B / w Q , w n / w Q . Трійники можуть бути встановлені як на ділянках всмоктування (витяжний трійник), так і на ділянках нагнітання (припливні трійники) під час поділу потоку (рис. 1).
Коефіцієнти опору витяжних трійників залежать від перерахованих вище параметрів, а припливних трійників звичайної форми - практично лише від кута відгалуження та відношень швидкостей w n /w Q і w n /w Q відповідно.
Коефіцієнти опору витяжних трійників звичайної форми (без закруглень і розширення або звуження бічного відгалуження, або прямого проходу) можуть бути обчислені за такими формулами.
Опір у бічному відгалуженні (у перетині Б):
де Q B = F B w B Q q = F q w q - об'ємні витрати в перерізі Б і С відповідно.
Для трійників типу F n =F c і при всіх значення A наведені в табл. 1.
При зміні відношення Q b / Q q від 0 до 1 коефіцієнт опору змінюється в межах від -0,9 до 1,1 (F q = F b, а = 90). Негативні значення пояснюються підсмоктуючим дією магістралі при малих Q B .
Зі структури формули (1) випливає, що коефіцієнт опору швидко зростатиме зі зменшенням площі перерізу штуцера (зі зростанням F c /F b). Наприклад, при Q b / Q c = 1, F q / F b = 2, а = 90 Про коефіцієнт дорівнює 2,75.
Очевидно, що зниження опору можна досягти при зменшенні кута бічного відгалуження (штуцера). Наприклад, при F c =F b , =45 Про, при зміні відношення Q b / Q c від 0 до 1 коефіцієнт змінюється в межах від -0,9 до 0,322, тобто. його позитивні значення знижуються майже втричі.
Опір у прямому проході слід визначати за такою формулою:
Для трійників типу Fn=F c значення К П наведено у табл. 2.
Легко переконатися, що діапазон зміни коефіцієнта опору в прямому прох
де при зміні відношення Q b / Q c від 0 до 1 знаходиться в межах від 0 до 0,6 (F c = F b, = 90 О).
Зменшення кута бічного відгалуження (штуцера) також призводить до значного зниження опору. Наприклад, при F c =F b , =45 Про, при зміні відношення Q b / Q c від 0 до 1 коефіцієнт змінюється в межах від 0 до -0,414, тобто. зі зростанням Q B у прямому проході з'являється «підсмоктування», що додатково знижує опір. Слід зазначити, залежність (2) має яскраво виражений максимум, тобто. максимальне значеннякоефіцієнта опору посідає значення Q b /Q c =0,41 і дорівнює 0,244 (при F c =F b , α =45 Про).
Коефіцієнти опору припливних трійників нормальної форми при турбулентному перебігу можуть бути обчислені за формулами.
Опір у бічному відгалуженні:
де K Б - коефіцієнт стиснення потоку.
Для трійників типу Fn=F c значення А 1 наведено у табл. 3 K B =0.
Якщо прийняти F c = F b , а = 90 Про то при зміні відношення Q b / Q c від 0 до 1 отримаємо значення коефіцієнта в діапазоні від 1 до 1,2.
Слід зазначити, що у джерелі наведені інші дані коефіцієнта А 1 . За даними, слід прийняти А 1 =1 при w B /w c<0,8 и А 1 =0,9 при w B /w c >0,8. Якщо використовувати дані з , то при зміні відношення Q B / Q від 0 до 1 отримаємо значення коефіцієнта в діапазоні від 1 до 1,8 (F c = F b). У цілому нині будемо отримувати трохи вищі значення коефіцієнтів опору переважають у всіх діапазонах.
Вирішальний вплив на зростання коефіцієнта опору, як і у формулі (1), має площу перерізу Б (штуцера) - зі зростанням F g /F b коефіцієнт опору швидко зростає.
Опір у прямому проході для припливних трійників типу Fn=Fc у межах
Значення т П вказані у табл. 4.
При зміні відношення Q Б / Qс (3 від 0 до 1 (Fc = F Б, = 90 О) отримаємо значення коефіцієнта в діапазоні від 0 до 0,3.
Опір трійників звичайної форми може бути також помітно знижений, якщо заокруглити місце стику бічного відгалуження зі збірним рукавом. При цьому для витяжних трійників слід заокруглити кут повороту потоку (R 1 на рис. 16). Для припливних трійників заокруглення слід виконати також і на кромці, що розділяє (R 2 на рис. 16); воно робить потік стійкішим і зменшує можливість його відриву від цієї кромки.
Практично, заокруглення кромок сполучення утворюють бічного відгалуження і основного трубопроводу достатньо R/D(3=0,2-0,3.
Запропоновані вище формули розрахунку коефіцієнтів опору трійників та відповідні їм табличні дані відносяться до ретельно виготовлених (точених) трійників. Виробничі дефекти в трійниках, допущені при їх виготовленні («провали» бічного відгалуження та «перекриття» його перерізу неправильним вирізом стінки в прямому ділянці – основному трубопроводі), стають джерелом різкого збільшеннягідравлічного опору. Насправді це трапляється при неякісному врізанні в основний трубопровід штуцера, що має досить часто, т.к. "заводські" трійники порівняно дорогі.
Ефективно знижує опір як витяжних, і припливних трійників поступове розширення (дифузор) бічного відгалуження. Поєднання заокруглення, зрізу кромки та розширення бічного відгалуження ще більше знижує опір трійника. Коефіцієнти опорів трійників покращеної форми можна визначити за формулами та діаграмами, наведеними в джерелі . Найменший опір мають також трійники з бічними відгалуженнями у вигляді плавних відводів, і там, де це практично можливо, слід застосовувати трійники з малими кутами відгалуження (до 60 О).
При турбулентному перебігу (Re>4.103) коефіцієнти опору трійників мало залежать від чисел Рейнольдса. При переході від турбулентного до ламінарного відбувається стрибкоподібне зростання коефіцієнта опору бічного відгалуження як у витяжних, так і в трійниках припливу (приблизно в 2-3 рази).
У розрахунках важливо враховувати, у якому перетині він наведено середньої швидкості. У джерелі звідси існує посилання перед кожною формулою. У джерелах наведено загальну формулу, де вказується швидкість приведення з відповідним індексом.
Симетричний трійник при злитті та поділі
Коефіцієнт опору кожного відгалуження симетричного трійника при злитті (рис. 2а) можна обчислити за формулою:
При зміні відношення Q b / Q c від 0 до 0,5 коефіцієнт змінюється в межах від 2 до 1,25, і далі зі зростанням Q b / Q c від 0,5 до 1 коефіцієнт набуває значення від 1,25 до 2 (Для випадку F c = F b). Вочевидь, залежність (5) має вигляд перевернутої параболи з мінімумом у точці Q b /Q c =0,5.
p align="justify"> Коефіцієнт опору симетричного трійника (рис. 2а), розташованого на ділянці нагнітання (поділу) також можна обчислити за формулою :
де K 1 =0,3 – для зварних трійників.
При зміні відношення w B / w c від 0 до 1 коефіцієнт змінюється не більше від 1 до 1,3 (F c =F b).
Аналізуючи структуру формул (5, 6) (також як (1) і (3)), можна переконатися, що зниження перерізу (діаметра) бічних відгалужень (січень Б) негативно позначається на опорі трійника.
Опір потоку може бути знижений у 2-3 рази при використанні трійників-розвилок (рис. 26, 2в).
Коефіцієнт опору трійника-розвилки при розподілі потоку (рис. 2б) можна обчислити за формулами:
При зміні відношення Q2/Q1 від 0 до 1 коефіцієнт змінюється в межах від 0,32 до 0,6.
Коефіцієнт опору трійника-розвилки при злитті (рис. 2б) можна обчислити за формулами:
При зміні відношення Q2/Q1 від 0 до 1 коефіцієнт змінюється в межах від 0,33 до -0,4.
Симетричний трійник може бути виконаний з плавними відводами (мал. 2в), тоді його опір може бути знижений.
Виготовлення. Стандарти
Галузеві стандарти енергетики наказують для трубопроводів теплових електростанцій низького тиску (при робочому тиску Р раб.<22 кгс/см 2 и температуре среды t<425 О С) использовать тройники сварные по ОСТ34-42-762
ОСТ34-42-765-85. Для більш високих параметрів середовища (Р.<40 кгс/см 2) изготавливают тройники из углеродистых и кремнемарганцовистых сталей: штампованные по ОСТ108.720.01, ОСТ108.720.02-82; сварные по ОСТ108.104.01 - ОСТ108.104.03-82; с обжатием (с вытянутой горловиной) по ОСТ108.104.04, ОСТ108.104.05-82. Из хромомолибденованадиевых сталей изготавливают тройники: штампованные по ОСТ108.720.05, ОСТ108.720.06-82; сварные по ОСТ108.104.10 - ОСТ108.104.12-82; с обжатием (с вытянутой горловиной) по ОСТ108.104.13 - ОСТ108.104.15-82 для паропроводов высокого давления (с параметрами Р раб. до 255 кгс/см 2 и температурой t до 560 О С). Существуют соответствующие нормативы и для штуцеров.
Конструкція трійників, виготовлених за існуючими (перерахованими вище) стандартами, далеко не завжди оптимальна з точки зору гідравлічних втрат. Зниженню коефіцієнта місцевого опору сприяє лише форма штампованих трійників з витягнутою горловиною, де у бічному відгалуженні передбачено радіус заокруглення на кшталт, показаному на рис. 1б та рис. 3в, а також з обтисненням кінців, коли діаметр основного трубопроводу трохи менше діаметра трійника (за типом, показаним на рис. 3б). Трійники-розвилки, очевидно, виконуються на окреме замовлення за «заводськими» стандартами. У РД 10-249-98 існує параграф, присвячений розрахунку міцність трійників-розвилок і штуцерів.
При проектуванні та реконструкції мереж важливо враховувати напрямок руху середовищ та можливі діапазони зміни витрат у трійниках. У випадку, якщо напрямок середовища, що транспортується, однозначно визначено, доцільно використовувати похилі штуцери (бічні відгалуження) і трійники-розвилки. Тим не менш, залишається проблема значущих гідравлічних втрат у разі універсального трійника, який поєднує властивості припливного та витяжного, в якому можливе як злиття, так і поділ потоку в режимах роботи, пов'язаних із значною зміною витрат. Вищезгадані якості характерні, наприклад, для вузлів перемикання трубопроводів поживної води або головних паропроводів на ТЕС із «перемичками».
При цьому слід враховувати, що для трубопроводів пари та гарячої води конструкція та геометричні розміри зварених трійників із труб, а також штуцерів (труб, патрубків), що вварюються на прямих ділянках трубопроводів, повинні відповідати вимогам галузевих стандартів, нормалей та технічних умов. Тобто для відповідальних трубопроводів необхідно замовляти трійники, виконані відповідно до технічних умов у сертифікованих виробників. На практиці, через відносну дорожнечу «заводських» трійників, врізання штуцера часто виконують місцеві підрядні організації, використовуючи галузеві або заводські норми.
Загалом остаточне рішення про спосіб врізання доцільно приймати після порівняльного техніко-економічного аналізу. Якщо прийнято рішення здійснювати врізання «своїми силами», персоналу ІТП необхідно підготувати шаблон штуцера, зробити розрахунок на міцність (якщо це необхідно), контролювати якість врізання (не допускати «провалів» штуцера та «перекриття» його перерізу неправильним вирізом стінки у прямому ділянці) . Внутрішній стик між металом штуцера та основного трубопроводу доцільно виконати із закругленням (рис. 3в).
Існує ряд конструктивних рішень для зниження гідравлічних опорів у стандартних трійниках та вузлах перемикання магістралей. Одне з найпростіших - збільшення розмірів самих трійників зниження в них відносних швидкостей середовища (рис. 3а, 3б). При цьому трійники необхідно комплектувати переходами, кути розширення (звуження) яких також доцільно вибирати з низки оптимальних гідравлічно. Як універсальний трійник зі зниженими гідравлічними втратами можна також використовувати трійник-розвилку з перемичкою (рис. 3г). Використання трійників-розвилок для вузлів перемикання магістралей також трохи ускладнить конструкцію вузла, але позитивно позначиться на гідравлічних втратах (рис. 3д, 3е).
Важливо, що з порівняно близькому розташуванні місцевих (L=(10-20)d) опорів різного типу, має місце явище інтерференції місцевих опорів. За даними деяких дослідників, при максимальному зближенні місцевих опорів можна досягти зниження їх суми, тоді як на деякій відстані (L=(5-7)d), сумарний опір має максимум (вище на 3-7%, ніж проста сума) . Ефект зниження міг би викликати інтерес у великих виробників, готових виготовляти і постачати вузли перемикання зі зниженими місцевими опорами, але досягнення хорошого результату необхідно проведення прикладних лабораторних досліджень.
Техніко-економічне обґрунтування
При прийнятті того чи іншого конструктивного рішення важливо приділити увагу економічному аспекту проблеми. Як згадувалося вище, «заводські» трійники звичайної конструкції, і тим більше виконані на спеціальне замовлення (гідравлічно оптимальні), обійдуться значно дорожче, ніж врізка штуцера. При цьому важливо орієнтовно оцінити вигоди у разі зниження гідравлічних втрат у новому трійнику та термін його окупності.
Відомо, що втрати тиску в станційних трубопроводах зі звичайними швидкостями руху середовищ (Re>2.10 5) можна оцінити наступною формулою :
де р - Втрати тиску, кгс/см 2 ; w - швидкість середовища, м/с; L - розгорнута довжина трубопроводу, м; g - прискорення вільного падіння, м/с 2; d – розрахунковий діаметр трубопроводу, м; до - коефіцієнт опору тертя; ∑ἐ м – сума коефіцієнтів місцевих опорів; v - питомий обсяг середовища, м3/кг
Залежність (7) прийнято називати гідравлічною характеристикою трубопроводу.
Якщо врахувати залежність: w=10Gv/9nd 2 де G- витрата, т/ч.
Тоді (7) можна представити у вигляді:
Якщо є можливість знизити місцевий опір (трійника, штуцера, вузла перемикання), то, очевидно, формулу (9) можна представити у вигляді:
Тут ∑ἐ м – різниця коефіцієнтів місцевого опору старого та нового вузлів.
Припустимо, що гідравлічна система "насос - трубопровід" працює в номінальному режимі (або в режимі, близькому до номінального). Тоді:
де Р н - номінальний тиск (за витратною характеристикою насоса/котла), кгс/см2; G h - номінальна витрата (за витратною характеристикою насоса/котла), т/год.
Якщо припустити, що після заміни старих опорів система «насос - трубопровід» збереже працездатність (ЫРн), то із (10), використовуючи (12), можна визначити нову витрату (після зниження опору):
Роботу системи «насос-трубопровід», зміна її характеристик можна наочно на рис. 4.
Очевидно, що G 1 >G M . Якщо йдеться про головний паропровод, що транспортує пар з котла в турбіну, то по різниці витрат ЛG=G 1 -G н можна визначити виграш у кількості теплоти (з відбору турбіни) та/або кількості виробленої електричної енергії за режимними характеристиками даної турбіни.
Порівнюючи вартість нового вузла та кількості теплоти (електроенергіі), можна орієнтовно оцінити рентабельність його монтажу.
Приклад розрахунку
Наприклад, необхідно оцінити рентабельність заміни рівнопрохідного трійника головного паропроводу на злитті потоків (рис. 2а) трійником-розвилкою з перемичкою за типом, вказаним на рис. 3г. Споживач пари - теплофікаційна турбіна ПЗ ТМЗ типу Т-100/120-130. Пара надходить по одній нитці паропроводу (через трійник, перерізи Б, С).
Маємо такі вихідні дані:
■ розрахунковий діаметр паропроводу d=0,287 м;
■ номінальна витрата пари G h =Q(3=Q^420 т/год;
■ номінальний тиск котла Р н =140 кгс/см2;
■ питомий об'єм пари (при Р ра б = 140 кгс/см 2 t = 560 О С) n = 0,026 м 3 /кг.
Розрахуємо коефіцієнт опору стандартного трійника на злитті потоків (рис. 2а) за формулою (5) - СБ1 =2.
Для розрахунку коефіцієнта опору трійника-розвилки з перемичкою припустимо:
■ розподіл потоків у гілках відбувається у пропорції Q b /Q c «0,5;
■ сумарний коефіцієнт опору дорівнює сумі опорів припливного трійника (з відведенням 45 О, див. рис. 1а) та трійника-розвилки при злитті (рис. 2б), тобто. інтерференцією нехтуємо.
Використовуємо формули (11, 13) та отримуємо очікуване збільшення витрати на G = G 1 -G н =0,789 т/год.
По діаграмі режимів турбіни Т-100/120-130 витраті 420 т/год може відповідати електричне навантаження – 100 МВт та теплове навантаження – 400 ГДж/год. Залежність між витратою та електричним навантаженням близька до прямопропорційного.
Виграш з електричного навантаження може становити: P е =100AG/Q н =0,188 МВт.
Виграш по тепловому навантаженню може становити: T е =400AG/4,19Q н =0,179 Гкал/год.
Ціни на вироби з хромомолібденованадієвих сталей (на трійники-розвилки 377x50) можуть коливатися в широких межах від 200 до 600 тис. руб., Отже, про термін окупності можна судити лише після ретельного дослідження ринку на момент прийняття рішення.
1. У цій статті описано різні типи трійників та штуцерів, дано короткі характеристики трійників, що використовуються у трубопроводах електростанцій. Наведено формули для визначення коефіцієнтів гідравлічних опорів, показано шляхи та способи їх зниження.
2. Запропоновано перспективні конструкції трійників-розвилок, вузла перемикання магістральних трубопроводів зі зниженими коефіцієнтами місцевих опорів.
3. Наведено формули, приклад та показано доцільність техніко-економічного аналізу при виборі або заміні трійників, при реконструкції вузлів перемикання.
Література
1. Ідельчик І.Є. Довідник з гідравлічних опорів. М: Машинобудування, 1992.
2. Нікітіна І.К. Довідник трубопроводів теплових електростанцій. М: Енергоатоміздат, 1983.
3. Довідник з розрахунків гідравлічних та вентиляційних систем / За ред. А.С. Юр'єва. С.-Пб.: АНО НВО «Світ та сім'я», 2001.
4. Рабінович Є.З. Гідравліка. М: Надра, 1978.
5. Бененсон Є.І., Іоффе Л.С. Теплофікаційні парові турбіни/За ред. Д.П. Бузина. М: Видавництво, 1986.
Розрахунок припливних та витяжних систем повітроводів зводиться до визначення розмірів поперечного перерізу каналів, їх опору руху повітря та ув'язування напору у паралельних з'єднаннях. Розрахунок втрат напору слід проводити шляхом питомих втрат тиску на тертя.
Методика розрахунку:
Будується аксонометрична схема вентиляційної системи, система розбивається на ділянки, на які наносяться довжина та значення витрати. Розрахункова схема представлена малюнку 1.
Вибирається основний (магістральний) напрям, який є найбільш протяжним ланцюжком послідовно розташованих ділянок.
3. Нумеруються ділянки магістралі, починаючи з ділянки з найменшою витратою.
4. Визначаються розміри поперечного перерізу повітроводів на розрахункових ділянках магістралі. Визначаємо площі поперечного перерізу, м2:
F р = L p / 3600V p ,
де L р - Розрахункова витрата повітря на ділянці, м 3 /год;
По знайденим значенням F р] приймаються розміри повітроводів, тобто. знаходиться F ф.
5. Визначається фактична швидкість V ф, м/с:
V ф = L p / F ф,
де L р - Розрахункова витрата повітря на ділянці, м 3 /год;
F ф - фактична площа поперечного перерізу повітроводу, м 2 .
Визначаємо еквівалентний діаметр за формулою:
d екв = 2·α·b/(α+b) ,
де α та b – поперечні розміри повітроводу, м.
6. За значеннями d екв та V ф визначаються значення питомих втрат тиску на тертя R.
Втрати тиску на тертя на розрахунковій ділянці становитимуть
P т =R·l·β ш,
де R – питомі втрати тиску тертя, Па/м;
l - Довжина ділянки повітроводу, м;
β ш – коефіцієнт шорсткості.
7. Визначаються коефіцієнти місцевих опорів та прораховуються втрати тиску у місцевих опорах на ділянці:
z = ∑ζ·P д,
де P д - динамічний тиск:
Pд=ρV ф 2/2,
де ρ - щільність повітря, кг/м3;
V ф – фактична швидкість повітря дільниці, м/с;
∑ζ – сума КМС на ділянці,
8. Розраховуються повні втрати за дільницями:
ΔР = R·l·β ш + z,
l - Довжина ділянки, м;
z – втрати тиску в місцевих опорах на ділянці, Па.
9. Визначаються втрати тиску в системі:
ΔР п = ∑(R·l·β ш + z) ,
де R – питомі втрати тиску на тертя, Па/м;
l - Довжина ділянки, м;
β ш – коефіцієнт шорсткості;
z- втрати тиску у місцевих опорах дільниці, Па.
10. Проводиться ув'язування відгалужень. Ув'язування проводиться, починаючи з найдовших відгалужень. Вона аналогічна до розрахунку основного напряму. Опір на всіх паралельних ділянках повинен бути рівним: нев'язка не більше 10%:
де Δр 1 і Δр 2 – втрати у гілках з більшими та меншими втратами тиску, Па. Якщо нев'язка перевищує задане значення, ставиться дросель-клапан.
Рисунок 1 - Розрахункова схема припливної системи П1.
Послідовність розрахунку припливної системи П1
Ділянка 1-2, 12-13, 14-15,2-2',3-3',4-4',5-5',6-6',13-13',15-15',16- 16 ':
Ділянка 2 -3, 7-13, 15-16:
Ділянка 3-4, 8-16:
Ділянка 4-5:
Ділянка 5-6:
Ділянка 6-7:
Ділянка 7-8:
Ділянка 8-9:
Місцеві опори
Ділянка 1-2:
а) на вихід: ξ = 1,4
б) відведення 90°: ξ = 0,17
в) трійник на прямий прохід:
Ділянка 2-2':
а) трійник на відгалуження
Ділянка 2-3:
а) відведення 90°: ξ = 0,17
б) трійник на прямий прохід:
ξ = 0,25
Ділянка 3-3':
а) трійник на відгалуження
Ділянка 3-4:
а) відведення 90°: ξ = 0,17
б) трійник на прямий прохід:
Ділянка 4-4':
а) трійник на відгалуження
Ділянка 4-5:
а) трійник на прямий прохід:
Ділянка 5-5':
а) трійник на відгалуження
Ділянка 5-6:
а) відведення 90°: ξ = 0,17
б) трійник на прямий прохід:
Ділянка 6-6':
а) трійник на відгалуження
Ділянка 6-7:
а) трійник на прямий прохід:
ξ = 0,15
Ділянка 7-8:
а) трійник на прямий прохід:
ξ = 0,25
Ділянка 8-9:
а) 2 відведення 90°: ξ = 0,17
б) трійник на прямий прохід:
Ділянка 10-11:
а) відведення 90°: ξ = 0,17
б) на вихід: ξ = 1,4
Ділянка 12-13:
а) на вихід: ξ = 1,4
б) відведення 90°: ξ = 0,17
в) трійник на прямий прохід:
Ділянка 13-13'
а) трійник на відгалуження
Ділянка 7-13:
а) відведення 90°: ξ = 0,17
б) трійник на прямий прохід:
ξ = 0,25
в) трійник на відгалуження:
ξ = 0,8
Ділянка 14-15:
а) на вихід: ξ = 1,4
б) відведення 90°: ξ = 0,17
в) трійник на прямий прохід:
Ділянка 15-15':
а) трійник на відгалуження
Ділянка 15-16:
а) 2 відведення 90°: ξ = 0,17
б) трійник на прямий прохід:
ξ = 0,25
Ділянка 16-16':
а) трійник на відгалуження
Ділянка 8-16:
а) трійник на прямий прохід:
ξ = 0,25
б) трійник на відгалуження:
Аеродинамічний розрахунок припливної системи П1
|
Витрата, L, м³/год |
Довжина, l,м |
Розміри повітроводу |
Швидкість повітря V, м/с |
Втрати на 1 м довжини уч-ка R, Па |
Коеф. шорсткості m |
Втрати на тертя Rlm, Па |
Сума КМС, Σξ |
Динамічне тиск Рд, Па |
Втрати на місцеві сопр, Z |
Втрати тиску на ділянці, ΔР, Па |
||||||||||||
|
Площа перерізу F, м² |
Еквівалентний діаметр |
|||||||||||||||||||||
Виконаємо нев'язку припливної системи П1, яка повинна становити не більше 10%.
Оскільки нев'язка перевищує допустимі 10%, потрібно поставити діафрагму.
Діафрагму встановлюю на ділянці 7-13, V = 8,1 м/с, РС = 20,58 Па
Отже для повітроводу діаметром 450 встановлюю діафрагму діаметром 309.
|
Призначення |
Основна вимога | ||||
| Безшумність | мін. втрати напору | ||||
| Магістральні канали | Головні канали | Відгалуження | |||
| Приплив | Витяжка | Приплив | Витяжка | ||
| Жилі приміщення | 3 | 5 | 4 | 3 | 3 |
| Готелі | 5 | 7.5 | 6.5 | 6 | 5 |
| Установи | 6 | 8 | 6.5 | 6 | 5 |
| Ресторани | 7 | 9 | 7 | 7 | 6 |
| Магазини | 8 | 9 | 7 | 7 | 6 |
З цих значень слід розраховувати лінійні параметри повітроводів.
Алгоритм розрахунку втрат напору повітря
Розрахунок потрібно починати зі складання схеми системи вентиляції з обов'язковою вказівкою просторового розташування повітроводів, довжини кожної ділянки, вентиляційних ґрат, додаткового обладнання для очищення повітря, технічної арматури та вентиляторів. Втрати визначаються спочатку з кожної окремої лінії, та був сумуються. По окремій технологічній ділянці втрати визначаються за допомогою формули P = L×R+Z, де P – втрати повітряного тиску на розрахунковій ділянці, R – втрати на погонному метрі ділянки, L – загальна довжина повітроводів на ділянці, Z – втрати у додатковій арматурі системи вентиляції.
Для розрахунку втрат тиску в круглому повітроводі використовується формула Pтр. = (L/d×X) × (Y×V)/2g. X – табличний коефіцієнт тертя повітря, залежить від матеріалу виготовлення повітроводу, L – довжина розрахункової ділянки, d – діаметр повітроводу, V – необхідна швидкість повітряного потоку, Y – щільність повітря з урахуванням температури, g – прискорення падіння (вільного). Якщо система вентиляції має квадратні повітропроводи, то для переведення круглих значень у квадратні слід скористатися таблицею № 2.
Табл. № 2. Еквівалентні діаметри круглих повітроводів для квадратних
| 150 | 200 | 250 | 300 | 350 | 400 | 450 | 500 | |
| 250 | 210 | 245 | 275 | |||||
| 300 | 230 | 265 | 300 | 330 | ||||
| 350 | 245 | 285 | 325 | 355 | 380 | |||
| 400 | 260 | 305 | 345 | 370 | 410 | 440 | ||
| 450 | 275 | 320 | 365 | 400 | 435 | 465 | 490 | |
| 500 | 290 | 340 | 380 | 425 | 455 | 490 | 520 | 545 |
| 550 | 300 | 350 | 400 | 440 | 475 | 515 | 545 | 575 |
| 600 | 310 | 365 | 415 | 460 | 495 | 535 | 565 | 600 |
| 650 | 320 | 380 | 430 | 475 | 515 | 555 | 590 | 625 |
| 700 | 390 | 445 | 490 | 535 | 575 | 610 | 645 | |
| 750 | 400 | 455 | 505 | 550 | 590 | 630 | 665 | |
| 800 | 415 | 470 | 520 | 565 | 610 | 650 | 685 | |
| 850 | 480 | 535 | 580 | 625 | 670 | 710 | ||
| 900 | 495 | 550 | 600 | 645 | 685 | 725 | ||
| 950 | 505 | 560 | 615 | 660 | 705 | 745 | ||
| 1000 | 520 | 575 | 625 | 675 | 720 | 760 | ||
| 1200 | 620 | 680 | 730 | 780 | 830 | |||
| 1400 | 725 | 780 | 835 | 880 | ||||
| 1600 | 830 | 885 | 940 | |||||
| 1800 | 870 | 935 | 990 |
По горизонталі вказана висота квадратного воздуховода, а, по вертикалі ширина. Еквівалентне значення круглого перерізу перебуває на перетині ліній.
Втрати тиску повітря у згинах беруться з таблиці №3.
Табл. № 3. Втрати тиску на згинах
Для визначення втрат тиску в дифузорах застосовуються дані з таблиці № 4.
Табл. № 4. Втрати тиску у дифузорах
У таблиці № 5 дається загальна діаграма втрат прямолінійному ділянці.
Табл. № 5. Діаграма втрат тиску повітря у прямолінійних повітроводах
Усі окремі втрати цьому ділянці воздуховода сумуються і коригуються з таблицею № 6. Табл. № 6. Розрахунок зниження тиску потоку в системах вентиляції
Під час проектування та розрахунків існуючі нормативні акти рекомендують, щоб різниця у величині втрат тиску між окремими ділянками не перевищувала 10%. Вентилятор потрібно встановлювати в ділянці системи вентиляції з найвищим опором, найвіддаленіші повітроводи повинні мати мінімальний опір. Якщо ці умови не виконуються, необхідно змінювати план розміщення повітроводів та додаткового обладнання з урахуванням вимог положень.
Програми можуть бути корисними проектувальникам, менеджерам, інженерам. В основному для користування програмами достатньо Microsoft Excel. Багато авторів програм не відомі. Хочеться відзначити працю цих людей, хто на базі Excel зміг підготувати такі корисні розрахункові програми. Розрахункові програми з вентиляції та кондиціювання безкоштовні для скачування. Але, не забувайте! Не можна абсолютно вірити програмі, перевіряйте її дані.
З повагою, адміністрація сайту
|
Особливо корисний інженерам та проектувальникам у галузі проектування інженерних споруд та санітарно-технічних систем. Розробник Влад Волков |
|
Надіслано оновлений калькулятор користувачем ок, за що Вентпортал благословить його! |
|
Програма обчислення термодинамічних параметрів вологого повітря або суміші двох потоків. Зручний та наочний інтерфейс, програма не потребує встановлення. |
|
Програма переводить величини з однієї мірної шкали до іншої. "Перетворювачу" відомі найчастіше використовувані, малопоширені та застарілі заходи. Загалом у базі даних програми є відомості про 800 заходів, з багатьох із них є коротка довідка. Є можливості пошуку у базі даних, сортування та фільтрації записів. |
|
Програма Vent-Calc створена для розрахунку та проектування систем вентиляції. В основі програми лежить методика гідравлічного розрахунку повітроводів за формулами Альтшуля, наведеними в |
|
Програма конвертації різних одиниць вимірювання. мова програми - російська/англійська. |
|
Алгоритм програми базується на використанні наближеного аналітичного методу розрахунку зміни стану повітря. Похибка обчислень становить не більше 3% |
Цим матеріалом редакція журналу „Світ Клімату“ продовжує публікацію розділів із книги „Системи вентиляції та кондиціювання. Рекомендації з проектування для виробництва
водних та громадських будівель“. Автор Краснов Ю.С.
Аеродинамічний розрахунок повітроводів починають з креслення аксонометрической схеми (М 1: 100), проставлення номерів ділянок, їх навантажень L (м 3 /год) та довжин I (м). Визначають напрямок аеродинамічного розрахунку - від найбільш віддаленої та навантаженої ділянки до вентилятора. При сумнівах щодо напрями розраховують всі можливі варіанти.
Розрахунок починають з віддаленої ділянки: визначають діаметр D (м) круглого або площу F (м 2) поперечного перерізу прямокутного повітроводу:
Швидкість зростає з наближенням до вентилятора.
За додатком Н приймають найближчі стандартні значення: D CT або (а х b) ст (м).
Гідравлічний радіус прямокутних повітроводів (м):
 |
де - сума коефіцієнтів місцевих опорів на ділянці повітроводів.
Місцеві опори на межі двох ділянок (трійники, хрестовини) відносять до ділянки з меншою витратою.
Коефіцієнти місцевих опорів дано у додатках.
Схема припливної системи вентиляції, що обслуговує 3-поверховий адміністративний будинок
Приклад розрахунку
Початкові дані:
| № ділянок | подача L, м 3/год | довжина L, м | річок, м/с | перетин а × b, м |
υ ф, м/с | D l ,м | Re | λ | Kmc | втрати на ділянці Δр, па |
| грати рр на виході | 0,2 × 0,4 | 3,1 | — | — | — | 1,8 | 10,4 | |||
| 1 | 720 | 4,2 | 4 | 0,2 × 0,25 | 4,0 | 0,222 | 56900 | 0,0205 | 0,48 | 8,4 |
| 2 | 1030 | 3,0 | 5 | 0,25×0,25 | 4,6 | 0,25 | 73700 | 0,0195 | 0,4 | 8,1 |
| 3 | 2130 | 2,7 | 6 | 0,4×0,25 | 5,92 | 0,308 | 116900 | 0,0180 | 0,48 | 13,4 |
| 4 | 3480 | 14,8 | 7 | 0,4×0,4 | 6,04 | 0,40 | 154900 | 0,0172 | 1,44 | 45,5 |
| 5 | 6830 | 1,2 | 8 | 0,5×0,5 | 7,6 | 0,50 | 234000 | 0,0159 | 0,2 | 8,3 |
| 6 | 10420 | 6,4 | 10 | 0,6×0,5 | 9,65 | 0,545 | 337000 | 0,0151 | 0,64 | 45,7 |
| 6а | 10420 | 0,8 | ю. | Ø0,64 | 8,99 | 0,64 | 369000 | 0,0149 | 0 | 0,9 |
| 7 | 10420 | 3,2 | 5 | 0,53 × 1,06 | 5,15 | 0,707 | 234000 | 0,0312 ×n | 2,5 | 44,2 |
| Сумарні втрати: 185 | ||||||||||
| Таблиця 1. Аеродинамічний розрахунок | ||||||||||
Повітропроводи виготовлені з оцинкованої тонколистової сталі, товщина та розмір якої відповідають дод. Н з. Матеріал повітрозабірної шахти - цегла. Як повітророзподільники застосовані решітки регульовані типу РР з можливими перерізами: 100 х 200; 200 х 200; 400 х 200 та 600 х 200 мм, коефіцієнтом затінення 0,8 та максимальною швидкістю повітря на виході до 3 м/с.
Опір приймального утепленого клапана із повністю відкритими лопатями 10 Па. Гідравлічний опір калориферної установки 100 Па (за окремим розрахунком). Опір фільтру G-4 250 Па. Гідравлічний опір глушника 36 Па (за акустичним розрахунком). Виходячи з архітектурних вимог, проектують повітроводи прямокутного перерізу.
Перерізи цегляних каналів приймають за табл. 22.7.
Коефіцієнти місцевих опорів
Ділянка 1. Ґрати РР на виході перетином 200×400 мм (розраховують окремо):
| № ділянок | Вид місцевого опору | Ескіз | Кут α, град. | Ставлення | Обґрунтування | КМС | ||
| F 0 / F 1 | L 0 / L ст | f прох / f ств | ||||||
| 1 | Дифузор |
 |
20 | 0,62 | — | — | Табл. 25.1 | 0,09 |
| Відведення |
 |
90 | — | — | — | Табл. 25.11 | 0,19 | |
| Трійник-прохід |
 |
— | — | 0,3 | 0,8 | Дод. 25.8 | 0,2 | |
| ∑ = | 0,48 | |||||||
| 2 | Трійник-прохід |
 |
— | — | 0,48 | 0,63 | Дод. 25.8 | 0,4 |
| 3 | Трійник-відгалуження |
 |
— | 0,63 | 0,61 | — | Дод. 25.9 | 0,48 |
| 4 | 2 відведення | 250 × 400 | 90 | — | — | — | Дод. 25.11 | |
| Відведення | 400 × 250 | 90 | — | — | — | Дод. 25.11 | 0,22 | |
| Трійник-прохід |
 |
— | — | 0,49 | 0,64 | Табл. 25.8 | 0,4 | |
| ∑ = | 1,44 | |||||||
| 5 | Трійник-прохід |
 |
— | — | 0,34 | 0,83 | Дод. 25.8 | 0,2 |
| 6 | Дифузор після вентилятора |
 |
h=0,6 | 1,53 | — | — | Дод. 25.13 | 0,14 |
| Відведення | 600 × 500 | 90 | — | — | — | Дод. 25.11 | 0,5 | |
| ∑= | 0,64 | |||||||
| 6а | Конфузор перед вентилятором |
 |
D г =0,42 м | Табл. 25.12 | 0 | |||
| 7 | Коліно | 90 | — | — | — | Табл. 25.1 | 1,2 | |
| Ґрати жалюзійні | Табл. 25.1 | 1,3 | ||||||
| ∑ = | 1,44 | |||||||
| Таблиця 2. Визначення місцевих опорів | ||||||||
Краснов Ю.С.,
„Системи вентиляції та кондиціювання. Рекомендації щодо проектування для виробничих та громадських будівель“, розділ 15. „Термокул“
- Холодильні машини та холодильні установки. Приклад проектування холодильних центрів
- «Розрахунок теплового балансу, надходження вологи, повітрообміну, побудова J-d діаграм. Мультизональне кондиціювання. Приклади рішень»
- Проектувальнику. Матеріали журналу "Світ клімату"
- Основні параметри повітря, класи фільтрів, розрахунок потужності калориферу, стандарти та нормативні документи, таблиця фізичних величин
- Окремі технічні рішення, обладнання Що таке еліптична заглушка і навіщо вона потрібна
Вплив чинних температурних нормативів на енергоспоживання центрів обробки даних Нові методи підвищення енергоефективності систем кондиціювання центрів обробки даних Підвищення ефективності твердопаливного каміна Системи утилізації тепла в холодильних установках Мікроклімат виносховищ та обладнання для його створення Підбір обладнання для спеціалізованих систем подачі зовнішнього повітря (DOAS) Система вентиляції тунелів. Устаткування компанії TLT-TURBO GmbH Застосування обладнання Wesper у комплексі з глибокої переробки нафти підприємства «КИРИШИНЕФТЕОРГСИНТЕЗ» Управління повітрообмінним у лабораторних приміщеннях Комплексне використання систем розподілу повітря в підпільних каналах (UFAD) у поєднанні з балками, що охолоджують. Система вентиляції тунелів. Вибір схеми вентиляції Розрахунок повітряно-теплових завіс на основі нового виду подання експериментальних даних про теплові та масові втрати Досвід створення децентралізованої системи вентиляції під час реконструкції будівлі Холодні балки для лабораторії. Використання подвійної рекуперації енергії Забезпечення надійності на стадії проектування Утилізація теплоти, що виділяється під час роботи холодильної установки промислового підприємства - Методика аеродинамічного розрахунку повітроводів Методика підбору спліт-систем від компанії DAICHI Вібраційні характеристики вентиляторів Новий стандарт проектування теплової ізоляції Прикладні питання класифікації приміщень за кліматичними параметрами Оптимізація управління та структури систем вентиляції Варіатори та дренажні помпи від EDC Нове довідкове видання від АВОК Новий підхід до будівництва та експлуатації систем холодопостачання будівель з кондиціюванням повітря
Завантаження...