Càlcul de conductes d'aire per velocitat i cabal + maneres de mesurar el flux d'aire a les habitacions

Tipus de canvi d'aire recomanats

Com ja s'ha esmentat, el cabal d'aire a través dels conductes de ventilació no està estandarditzat. Però el SNiP prescriu els valors recomanats de la velocitat de moviment de les masses d'aire, que s'han de guiar a l'hora de dissenyar la ventilació.

La velocitat de l'aire admissible als conductes es mostra a la taula:

Tipus de conducte d'aire i reixa de ventilació	Tipus d'esquema de ventilació
	Naturals	Forçat
	Senyora
Reixes de subministrament (persianes)	0.5-1.0	2.0-4.0
Subministrament de canals de mines	1.0-2.0	2.0-2.6
Canals composts horitzontals (prefabricats).	0.5-1.0	2.0-2.5
Canals verticals	0.5-1.0	2.0-2.5
Gelosies prop del terra	0.2-0.5	2.0-2.5
Gelosies al sostre	0.5-1.0	1.0-3.0
Reixes d'escapament	0.5-1.0	1.5-3.0
Canals de l'eix d'escapament	1.0-1.5	3.0-6.0

Flux d'aire màxim recomanat en locals residencials no ha de superar els 0,3 m/s. El seu excés a curt termini de fins a un 30% està permès, per exemple, durant els treballs de reparació.

Elements de xarxa i resistències locals

També són importants les pèrdues en els elements de la xarxa (gelosies, difusors, tees, girs, canvis de secció, etc.). Per a gelosies i alguns elements, aquests valors s'especifiquen a la documentació. També es poden calcular multiplicant el coeficient de resistència local (c.m.s.) per la pressió dinàmica en ell:

Rm. s.=ζ Rd.

On Rd=V2 ρ/2 (ρ és la densitat de l'aire).

K. m. s. determinat a partir de llibres de referència i característiques de fàbrica dels productes. Resumim tot tipus de pèrdues de pressió per a cada tram i per a tota la xarxa. Per comoditat, ho farem de manera tabular.

Taula de càlcul.

La suma de totes les pressions serà acceptable per a aquesta xarxa de conductes i les pèrdues de derivació han d'estar dins del 10% de la pressió total disponible. Si la diferència és més gran, cal muntar amortidors o diafragmes a les sortides. Per fer-ho, calculem el c.m.s. necessari. segons la fórmula:

ζ= 2Rizb/V2,

on Pizb és la diferència entre la pressió disponible i les pèrdues de branca. Segons la taula, seleccioneu el diàmetre del diafragma.

El diàmetre requerit del diafragma per als conductes d'aire.

El càlcul correcte dels conductes de ventilació us permetrà triar el ventilador adequat escollint els fabricants segons els vostres criteris. Utilitzant la pressió disponible trobada i el cabal d'aire total a la xarxa, això serà fàcil de fer.

Fórmules per als càlculs

Per fer càlculs, cal tenir alguna informació. Per calcular el cabal d'aire en un conducte, cal la fórmula ϑ = L / 3600 × F, on:

• ϑ és la velocitat de les masses d'aire al conducte;
• L - flux d'aire en una zona determinada per a la qual es fan càlculs (mesurat en m³ \ h);
• F és l'àrea del canal de pas d'aire (mesurada en m²).

Per calcular el flux d'aire, la fórmula anterior es pot modificar per donar L = 3600 × F × ϑ.

Però hi ha circumstàncies en què és difícil o simplement no hi ha temps per fer aquests càlculs. En aquestes situacions, una calculadora especial per calcular la velocitat de l'aire al conducte ve al rescat.

Les oficines d'enginyeria solen utilitzar calculadores, que són les més precises. Per exemple, afegeixen més dígits al número pi, calculen el flux d'aire amb més precisió, calculen el gruix de les parets del pas, etc.

Gràcies al càlcul de la velocitat al conducte d'aire, podrem calcular amb precisió no només la quantitat d'aire subministrat, sinó també esbrinar la pressió dinàmica a les parets dels canals, els costos a través de la fricció, la resistència dinàmica, etc.

Càlcul aerodinàmic de conductes d'aire

El càlcul aerodinàmic dels conductes d'aire és una de les principals etapes en el disseny d'un sistema de ventilació, perquè us permet calcular la secció transversal del conducte (diàmetre - per rodó i alçada amb amplada per rectangular).

L'àrea de la secció transversal del conducte es selecciona segons la velocitat recomanada per a aquest cas (depèn del flux d'aire i de la ubicació de la secció calculada).

F = G/(ρ v), m²

on G és el cabal d'aire a la secció calculada del conducte, kg/сρ és la densitat de l'aire, kg/m³v és la velocitat de l'aire recomanada, m/s (vegeu la taula 1)

Taula 1.Determinació de la velocitat de l'aire recomanada en un sistema de ventilació mecànica.

Amb un sistema de ventilació amb inducció natural, s'assumeix que la velocitat de l'aire és de 0,2-1 m/s. En alguns casos, la velocitat pot arribar als 2 m/s.

La fórmula per calcular la pèrdua de pressió quan l'aire es mou pel conducte:

ΔP = ΔPtr + ΔPm.s. = λ (l/d) (v²/2) ρ + Σξ (v²/2) ρ,

En una forma simplificada, la fórmula per a la pèrdua de pressió de l'aire al conducte és així:

∆P = Rl + Z,

La pèrdua de pressió per fricció específica es pot calcular mitjançant la fórmula: R = λ (l/d) (v²/2) ρ, [Pa/M]

l - longitud del conducte d'aire, m
Z és la pèrdua de pressió a les resistències locals, PaZ = Σξ (v²/2) ρ,

La pèrdua de pressió per fricció específica R també es pot determinar mitjançant la taula. N'hi ha prou amb conèixer el flux d'aire a la zona i el diàmetre del conducte.

Taula de pèrdues de pressió específiques per fregament al conducte.

El número superior de la taula és el cabal d'aire i el número inferior és la pèrdua de pressió de fricció específica (R).
Si el conducte és rectangular, es cerquen els valors de la taula en funció del diàmetre equivalent. El diàmetre equivalent es pot determinar mitjançant la fórmula següent:

deq = 2ab/(a+b)

on a i b són l'amplada i l'alçada del conducte.

Aquesta taula mostra els valors de pèrdues de pressió específiques amb un coeficient de rugositat equivalent de 0,1 mm (coeficient per a conductes d'aire d'acer). Si el conducte d'aire està fet d'un altre material, els valors tabulars s'han d'ajustar segons la fórmula:

∆P = Rlβ + Z,

on R és la pèrdua de pressió específica deguda a la fricció, l és la longitud del conducte, mZ és la pèrdua de pressió deguda a les resistències locals, Paβ és un factor de correcció que té en compte la rugositat del conducte.El seu valor es pot extreure de la taula següent.

També cal tenir en compte les pèrdues de pressió degudes a les resistències locals. Els coeficients de les resistències locals, així com el mètode per calcular les pèrdues de pressió, es poden extreure de la taula de l'article "Càlcul de pèrdues de pressió en resistències locals del sistema de ventilació. Coeficients de resistències locals.» I la pressió dinàmica es determina a partir de la taula de pèrdues de pressió específiques per fricció (taula 1).

Per determinar les dimensions dels conductes d'aire sota corrent natural, utilitzeu la quantitat de pressió disponible. La pressió disponible és la pressió que es crea a causa de la diferència de temperatura entre l'aire de subministrament i l'aire de sortida, és a dir, la pressió gravitatòria.

Les dimensions dels conductes d'aire en un sistema de ventilació natural es determinen mitjançant l'equació:

on ∆P_raspa - pressió disponible, Pa
0,9 - factor creixent per a la reserva d'energia
n és el nombre de seccions de conductes d'aire a la branca calculada

Amb un sistema de ventilació amb inducció d'aire mecànica, els conductes d'aire es seleccionen segons la velocitat recomanada. A continuació, es calculen les pèrdues de pressió segons la branca calculada i, d'acord amb les dades ja fetes (flux d'aire i pèrdues de pressió), es selecciona un ventilador.

Fórmules per al càlcul

Per dur a terme tots els càlculs necessaris, cal tenir algunes dades. Per calcular la velocitat de l'aire, necessiteu la fórmula següent:

ϑ= L / 3600*F, on

ϑ - velocitat del flux d'aire a la canonada del dispositiu de ventilació, mesurada en m/s;

L és el cabal de masses d'aire (aquest valor es mesura en m3/h) en aquella secció de l'eix d'escapament per a la qual es fa el càlcul;

F és l'àrea de la secció transversal de la canonada, mesurada en m2.

Segons aquesta fórmula, es calcula la velocitat de l'aire al conducte i el seu valor real.

Totes les altres dades que falten es poden deduir de la mateixa fórmula. Per exemple, per calcular el flux d'aire, la fórmula s'ha de convertir de la següent manera:

L = 3600 x F x ϑ.

En alguns casos, aquests càlculs són difícils de realitzar o no hi ha prou temps. En aquest cas, podeu utilitzar una calculadora especial. Hi ha molts programes similars a Internet. Per a les oficines d'enginyeria, és millor instal·lar calculadores especials que siguin més precises (retreuen el gruix de la paret de la canonada en calcular la seva àrea de secció transversal, posar més caràcters en pi, calcular un flux d'aire més precís, etc.).

Flux d'aire

4 Determinació de la velocitat de l'aire

Coneixent la multiplicitat de masses d'aire, és fàcil calcular la velocitat de l'aire al conducte durant la ventilació natural. Primer heu d'esbrinar l'àrea de la secció transversal dels conductes. Per fer-ho, s'ha de multiplicar el quadrat del radi de la secció del conducte pel nombre "pi".

Els conductes d'aire han de tenir una determinada mida i forma. Després d'haver determinat la secció transversal del conducte d'aire, és possible calcular el diàmetre del conducte d'aire necessari per a una habitació determinada. L'expressió D = 1000*√(4*S/π) ajudarà amb això. En ell:

• D és el diàmetre de la secció del conducte.
• S és l'àrea de la secció transversal dels canals d'aire.
• π és una constant matemàtica igual a 3,14.

D'acord amb les normes, la mida mínima d'un conducte rectangular és de 100 mm x 150 mm, la màxima és de 2000 mm x 2000 mm. Aquests dissenys tenen una forma més ergonòmica, és més fàcil instal·lar-los fermament contra la paret i emmascarar les canonades al sostre o per sobre dels entresòls de la cuina.

Els productes rodons es diferencien dels rectangulars perquè creen menys resistència a l'aire. Per tant, tenen un nivell de soroll mínim.

Mitjançant la fórmula V = L / 3600 * S i paràmetres com ara el flux d'aire (L) i l'àrea del conducte, podeu calcular la ventilació natural. Un exemple de càlcul seria:

• D = 400 mm.
• W = 20 m³.
• N = 6 m3/h.
• L = 120 m³.

S'estableix que aquest indicador no ha de superar els 0,3 m/s. Només es fa una excepció per al període de treball de reparació temporal o instal·lació d'equips de construcció. En aquest moment, els estàndards es poden augmentar com a màxim un 30%.

Si hi ha dos sistemes de ventilació a l'habitació, la velocitat de cadascun d'ells es calcula de manera que n'hi ha prou amb proporcionar aire net a la meitat de la zona.

En cas de situacions imprevistes (per exemple, per requisits de seguretat contra incendis), cal canviar bruscament la velocitat de l'aire o aturar el funcionament del sistema de ventilació. Per fer-ho, s'instal·len vàlvules especials i vàlvules de tall als canals i a les seccions de transició.

Alguns consells útils per a l'ús correcte dels dispositius

Si el flux d'aire al conducte es caracteritza per un augment del contingut de pols, és millor no utilitzar un anemòmetre de fil calent i un tub de Pitot en aquest cas. Com que el forat del tub que rep la pressió total del flux té un diàmetre petit, es pot obstruir ràpidament quan s'exposa a l'aire contaminat.

Els anemòmetres de fil calent no són adequats per al funcionament en condicions d'alta velocitat de flux d'aire (més de 20 m/s).El fet és que el sensor de temperatura principal, que es caracteritza per una major sensibilitat, pot simplement col·lapsar-se sota una forta pressió d'aire.

L'ús d'aparells de control i mesura per a la determinació del flux d'aire s'ha de dur a terme estrictament en els intervals de temperatura nominals especificats en els passaports dels dispositius.

En els conductes de gas (conductes d'aire en els quals flueix principalment aire escalfat), es recomana utilitzar tubs pneumomètrics, el cos dels quals està fet d'acer inoxidable. L'ús d'equips amb components plàstics en aquestes canonades no és desitjable a causa de la possible deformació del cos sota la influència de les altes temperatures.

Quan es mesura la velocitat i el flux d'aire, cal assegurar-se que el sensor sensible de la sonda sempre estigui orientat exactament cap al flux d'aire. L'incompliment d'aquest requisit comporta una distorsió dels resultats de la mesura. A més, les distorsions i les imprecisions seran com més grans siguin, més gran sigui el grau de desviació del sensor de la posició ideal.

Per tant, l'elecció correcta de la instrumentació per determinar el flux de masses d'aire al conducte d'aire i el seu ús adequat durant el treball permetrà als especialistes fer una imatge objectiva de la ventilació del local

Aquest aspecte és de particular importància quan es tracta de locals residencials.

Càlcul de conductes d'aire per a sistemes de subministrament i extracció de ventilació mecànica i natural

Aerodinàmica
el càlcul de conductes d'aire normalment es redueix
per determinar les dimensions de la seva transversal
secció,
així com les pèrdues de pressió individual
parcel·les
i en el conjunt del sistema. Es pot determinar
despeses
aire per a dimensions determinades dels conductes d'aire
i la pressió diferencial coneguda en el sistema.

A les
càlcul aerodinàmic de conductes d'aire
normalment es descuiden els sistemes de ventilació
compressibilitat
movent l'aire i gaudir
valors de sobrepressió, assumint
per un condicional
pressió atmosfèrica zero.

A les
moviment de l'aire a través del conducte en qualsevol
transversal
secció transversal del flux hi ha tres tipus
pressió:estàtica,
dinàmic
i completa.

estàtica
pressió
determina el potencial
energia 1 m3
aire a la secció considerada (pàg_st
igual a la pressió sobre les parets del conducte).

dinàmic
pressió
és l'energia cinètica del flux,
relacionat amb 1 m3
aire, decidit
segons la fórmula:

(1)

on
- densitat
aire, kg/m3;
- velocitat
moviment de l'aire en la secció, m/s.

Completa
pressió
igual a la suma d'estàtica i dinàmica
pressió.

(2)

Tradicionalment
en calcular la xarxa de conductes, s'utilitza
el terme "pèrdua".
pressió”
("pèrdues
energia de flux”).

Pèrdues
pressió (plena) al sistema de ventilació
estan formats per pèrdues per fricció i
pèrdues locals
resistències (vegeu: Calefacció i
ventilació, part 2.1 "Ventilació"
ed. V.N. Bogoslovski, M., 1976).

Pèrdues
les pressions de fricció es determinen
fórmula
Darcy:

(3)

on
- coeficient
resistència a la fricció, que
calculada per la fórmula universal
INFERN. Altshulya:

(4)

on
– Criteri de Reynolds; K - alçada
projeccions de rugositat (absoluta
rugositat).
càlculs de pèrdues de pressió d'enginyeria
fricció
,
Pa (kg/m2),
en un conducte d'aire amb una longitud /, m, es determinen
per expressió

(5)

on
- pèrdues
pressió per 1 mm de longitud del conducte,
Pa/m [kg/(m2
* m)].

Per
definicions Relaborat
taules i nomogrames. Nomogrames (Fig.
1 i 2) es construeixen per a les condicions: forma seccions
diàmetre del cercle del conducte,
pressió de l'aire 98 kPa (1 atm), temperatura
20°C, rugositat = 0,1 mm.

Per
càlcul de conductes i canals d'aire
s'utilitzen seccions rectangulars
taules i nomogrames
per a conductes rodons, introduint a
això
diàmetre equivalent a un rectangular
conducte, en el qual la pèrdua de pressió
per fricció en
rodó
i rectangular
~
els conductes d'aire són iguals.

AT
pràctica de disseny rebuda
Propagació
tres tipus de diàmetres equivalents:

■ per velocitat

a les
paritat de velocitats

■ per
consum

a les
equitat de costos

■ per
àrea de la secció transversal

si és igual
àrees de secció transversal

A les
càlcul de conductes d'aire amb rugositat
parets,
diferent del previst en
taules o nomogrames (K = OD mm),
fer una correcció a
valor tabular de pèrdues específiques
pressió sobre
fricció:

(6)

on
- tabular
valor específic de pèrdua de pressió
per fricció;
- coeficient
tenint en compte la rugositat de les parets (taula 8.6).

Pèrdues
pressió en resistències locals. AT
llocs de rotació del conducte, en dividir-se
i fusió
flueix en tees, quan es canvia
mides
conducte d'aire (expansió - al difusor,
constricció - en el confusor), a l'entrada de
conducte d'aire o
canal i sortida d'aquest, així com en llocs
instal·lacions
dispositius de control (acceleradors,
portes, diafragmes) hi ha una gota
pressió de flux
aire en moviment. En l'especificat
llocs que passen
reestructuració dels camps de velocitat de l'aire
conducte d'aire i la formació de zones de vòrtex
a les parets, que s'acompanya
pèrdua d'energia del flux. alineació
el flux es produeix a certa distància
després de passar
aquests llocs. Condicionalment, per comoditat
càlcul aerodinàmic, pèrdua
pressió local
les resistències es consideren concentrades.

Pèrdues
pressió en la resistència local
determinat
segons la fórmula

(7)

on
–
coeficient de resistència local
(generalment,
en alguns casos n'hi ha
valor negatiu, a l'hora de calcular
hauria
tenir en compte el signe).

Fa referència a la proporció
a la màxima velocitat
a la secció estreta de la secció o velocitat
a la secció
secció amb un cabal més baix (en te).
En taules
coeficients de resistència locals
indica a quina velocitat es refereix.

Pèrdues
pressió en resistències locals
trama, z,
calculada per la fórmula

(8)

on

- suma
coeficients de resistència locals
Ubicació activada.

General
pèrdua de pressió a la secció del conducte
llargada,
m, en presència de resistències locals:

(9)

on
- pèrdues
pressió per 1 m de longitud del conducte;

- pèrdues
pressió en resistències locals
lloc.

Velocitat al conducte

Velocitat de l'aire al conducte

Aquestes són les fórmules per calcular la velocitat i la pressió de l'aire al conducte (secció rodona o rectangular) en funció del flux d'aire i de l'àrea de la secció transversal. Per a un càlcul ràpid, podeu utilitzar la calculadora en línia.

Fórmula per calcular la velocitat de l'aire:

on W és el cabal, m/h Q és el consum d'aire, m3/h S és l'àrea de la secció transversal del conducte, m2* Nota: per convertir la velocitat de m/h a m/s, El resultat s'ha de dividir per 3600

La fórmula per calcular la pressió al conducte:

on P és la pressió total al conducte, Pa P_st — pressió estàtica al conducte d'aire, igual a la pressió atmosfèrica, Pa p — densitat de l'aire, kg/m3W — velocitat del flux, m/s * Nota: per convertir la pressió de Pa a atm. multipliqueu el resultat per 10,197*10-6 (atmosfera tècnica) o 9,8692*10-6 (atmosfera física)

velocitat del flux d'aire 88,4194 m/s

pressió del conducte d'aire 102 855,0204 Pa (1,0488 atm)

Altres calculadores

Calculadora de volum i superfície de cub Calculadora de volum i superfície de cilindre Calculadora de volum de canonada

Font

Normes d'ús d'aparells de mesura

A l'hora de mesurar el cabal d'aire i el seu cabal en el sistema de ventilació i aire condicionat, es requereix la correcta selecció dels dispositius i el compliment de les següents normes per al seu funcionament.

Això us permetrà obtenir resultats precisos del càlcul del conducte, així com fer una imatge objectiva del sistema de ventilació.

Seguiu el règim de temperatura, que s'indica al passaport del dispositiu. Vigileu també la posició del sensor de la sonda. Sempre ha d'estar orientat exactament cap al flux d'aire.

Si no seguiu aquesta regla, els resultats de la mesura es veuran distorsionats. Com més gran sigui la desviació del sensor de la posició ideal, més gran serà l'error.

Càlcul del cabal d'aire

És important calcular correctament l'àrea de la secció transversal de qualsevol forma, tant rodona com rectangular. Si la mida no és adequada, no serà possible aconseguir l'equilibri d'aire desitjat.

Massa conducte d'aire ocuparà massa espai. Això reduirà l'àrea de l'habitació, causarà molèsties als residents. Si el càlcul és incorrecte i s'escull una mida de canal molt petita, s'observaran corrents forts. Això es deu a un fort augment de la pressió del flux d'aire.

Càlcul de la secció

Quan un conducte rodó es converteix en un conducte quadrat, la velocitat canviarà

Per calcular la velocitat a la qual l'aire passarà per la canonada, cal determinar l'àrea de la secció transversal. S'utilitza la fórmula següent per al càlcul S=L/3600*V, on:

• S és l'àrea de la secció transversal;
• L - consum d'aire en metres cúbics per hora;
• V és la velocitat en metres per segon.

Per a conductes d'aire rodons, cal determinar el diàmetre mitjançant la fórmula: D = 1000*√(4*S/π).

Si el conducte serà rectangular en lloc de rodó, s'han de determinar la longitud i l'amplada en comptes del diàmetre. En instal·lar aquest conducte d'aire, es té en compte una secció transversal aproximada. Es calcula amb la fórmula: a * b \u003d S, (a - longitud, b - amplada).

Hi ha estàndards aprovats segons els quals la relació entre amplada i longitud no ha de superar 1: 3. També es recomana utilitzar taules amb dimensions típiques que ofereixen els fabricants de conductes.

Nivell de vibració

La vibració és un fenomen que, juntament amb el soroll, sempre està present als conductes si s'utilitza un esquema de ventilació forçada.

El seu valor depèn dels següents factors:

• dimensions de la secció transversal dels canals d'aire;
• el material que s'utilitzava per fer les canonades de ventilació;
• composició i qualitat de les juntes entre tubs de conductes;
• la velocitat del moviment de l'aire en els canals del sistema de ventilació.

La potència del ventilador està molt relacionada amb el valor màxim de vibració.

A la taula es mostren els indicadors normatius que s'han de tenir en compte a l'hora de calcular els paràmetres dels conductes d'aire i escollir el tipus de dispositius de ventilació:

Valors màxims permesos de vibració local	Valors màxims permesos de vibració local
	Pel que fa a l'acceleració de la vibració	En termes de velocitat de vibració
Senyora	dB	m/s x 10-2	dB
8	1.4	73	2.8	115
16	1.4	73	1.4	109
31.5	2.7	79	1.4	109
63	5.4	85	1.4	109
125	10.7	91	1.4	109
250	21.3	97	1.4	109
500	42.5	103	1.4	109
1000	85.0	109	1.4	109
Valors ajustats i equivalentment ajustats i els seus nivells	2.0	76	2.0	112

Si el disseny de la ventilació es fa correctament, la velocitat del flux d'aire als passos d'aire no hauria d'afectar el canvi en els nivells de soroll i vibració del sistema.

Conclusió

Aquest senzill càlcul forma part del càlcul aerodinàmic del sistema de ventilació i aire condicionat. Aquests càlculs es realitzen en programes especialitzats o, per exemple, en Excel.