Воздуховоды. Характеристика сети

Размещено на http://www.allbest.ru/

Воздуховоды. Характеристика сети

Понятие характеристика сети, включает в себя соотношение проектных данных, работы вентилятора и сети воздуховодов (расходов воздуха и давлений) и измеренных во время проведения наладки системы вентиляции.

При проектировании систем вентиляции делается запас работы фактического оборудования примерно 10-20%. Но возможны ошибки, задача пуско-наладочных работ, выявить и устранить возможные дефекты, возникшие при проектировании, подборе и закупке оборудования, строительстве. Для правильного определения работы всей системы ( сети) воздуховодов и отдельных ее компонентов, необходимо сделать как можно точнее все замеры и подсчеты по расходу воздуха, давлениям, влажности, температурам, электрическим и КИПиА характеристикам оборудования. Правильно использовать применяемые приборы и оборудование.

Перед началом проведения работ необходимо ознакомится с проектной документацией, техническими характеристиками вентиляторов, заслонок, решёток, анемостатов, сетью воздуховодов, фильтров и другого оборудования, из предоставленных данных заводов изготовителей. Определить высоты расположения оборудования и подготовить предварительный план работ и средства доступа с учетом проведения безопасного ведения работ.

Ознакомится с отчетными документами о готовности оборудования к проведению пуско-наладочных работ других подразделений - монтажников, электриков, Асу, КИПиА. Согласовать начало и план работ со смежными службами, открыть необходимые наряды допуски и разрешения.

На строительной площадке при наличии всех разрешений и нарядов допусков оповестить все службы о начале выполнения работ по пуско-наладке систем ОВиКВ. Перед началом работ проверить все имеющееся установленное оборудование на соответствие проектной документации и документации поставщика. Записать все имеющиеся данные на бирках оборудования ( заслонки, диффузоры, фильтры, клапаны, задвижки, вентиляторы и т.д.) и сравнить с имеющимися проектными данными. Информация по всем имеющимся не соответствиям должна быть передана в инженерный отдел заказчика, для поиска оптимального решения.

Для правильного начала измерений и балансировки воздушных потоков необходимо определится с точками замеров (Test Point) на схеме, и обозначить их ( лучше в электронной форме).

Сначала проверяют работу вентиляторов, для этого открывают на 100% все заслонки, демпферы, решётки, анемостаты на линии работы выбранного вентилятора. И в наиболее удобной точке проверяется расход воздуха, частоту вращения вентилятора и статические давления при работе вентилятора. Показания сверяются с проектными, и если результат не имеет отклонение менее 10% и более 20% считают удовлетворительным. Следует учесть что если измеряется система, имеющая приточную и вытяжную системы вентиляции предпочтительно начать с приточной системы, так как вытяжная или рециркуляционная система может создать разряжение в помещении и дать не верные данные. Далее необходимо проверить вибрацию вентилятора, эл. двигателя и рамы вентиляционной установки. Если все параметры работы вентилятора в норме начинают регулировку расхода воздуха. Согласно проекту осуществляют открытие/закрытие регулировочных приспособлений ( демпферов, заслонок, грилей, решёток, диффузоров и т. д.) чтобы расход воздуха проектный, совпадал с фактическим.

Одной из основных технических характеристик вентиляторов является возможность преодоления сопротивления воздуховодной сети. Так как воздуховоды имеют повороты, ответвления, тройники и установленное оборудование ( заслонки, демпферы и т.д.) то все это как и сам прямой участок воздуховода имеет сопротивление которое должен преодолеть вентилятор своим создаваемым давлением. Сопротивление прямого участка воздуховода называется сопротивлением участка, сопротивление компонентов местными сопротивлениями.

Сопротивление прохождению воздуха в вентиляционной системе, в основном, определяется скоростью движения воздуха в этой системе. С увеличением скорости возрастает и сопротивление. Это явление называется потерей давления. Сопротивление воздуха в сети вызывает дисбаланс давления, и возникающая разница давлений указывает на неправильную работу всей системы вентиляции.

Аэродинамические характеристики вентиляторов

Обычно аэродинамические характеристики вентиляторов представлены заводом изготовителем в виде графиков и таблиц где указанны практически все данные по вентиляторам данного производителя.

При расчете характеристики сети необходимо обозначить на графике рабочую точку вентилятора где необходимо указать расход и давление

Аэродинамические характеристики вентиляторов показывают расход вентиляторов в зависимости от давления. Определенное давление соответствует определенному расходу воздуха, все это зависит от конфигурации воздуховодов, качества монтажа, правильно подобранному вентилятору.

Теоретические расчеты характеристики сети

где: delta P = общее давлении вентилятора (Па)

qv = расход воздуха (м3/ч или л/с)

k = постоянная

Пример

Вентилятор подает 5 000 м3/ч при давлении 250 Па.

A. Как изобразить характеристику сети на графике?

a) Поставьте точку на характеристике вентилятора (1) где: статическое давление составляет 250 Па , расход - 5 000 м3/час.

Введите это значение в вышеприведенную формулу для получения значения константы k.

k = delta P / qv2 = 250 / 50002 = 0.00001

b) выберите произвольное снижение давления, например, 100 Па, рассчитайте расход воздуха и поставьте на графике точку (2).

m³/h

c) Сделайте тоже самое для 350 Па и поставте на графике точку 3.

m³/h

d) Теперь нарисуйте кривую, которая и покажет характеристику сети.

B. Что же произойдет, если давление в сети увеличится на 100 Па, например, из-за забитого фильтра?

a) рассчитайте коэффициент для новой характеристики сети:

k = 350/5000 (2) = 0,000014

b) выберите еще два других падения давления, например, 150 и250 Па, и рассчитайте для них расход воздуха.

m³/h

m³/h

c) постройте две новые точки (2 и 3) и проведите новую характеристику сети.

Новая рабочая точка (4) расположена на пересечении характеристики вентилятора и новой линией системы. Данный график также показывает, что увеличение давления вызывает также уменьшение расхода воздуха примерно до 4 500 м3/час.

1.Объемный расход воздуха вентилятора L - величина объема воздуха мі/ч. V, подаваемого вентилятором через сечение S t - единица времени секунда

L = V / t

Массовый расход воздуха в кг/мі, создаваемый вентилятором определяется по формуле:

M = p x V x S

где p - плотность воздуха в кг/мі

Это уравнение является следствием из закона сохранения массы. Из уравнения видно, что в течение некоторого промежутка времени возрастание/уменьшение массы, находящейся в данном объеме, должно быть равно массе среды, поступающей в этот объем, то есть:

P x V x S = const.

При этом следует помнить, что если рассматривается поток в воздуховоде, то V м/с является средней скоростью, так как вдоль стенок воздуховода скорость равна нулю (пограничный слой), затем она возрастает и достигает максимума на линии оси симметрии потока. То есть скорость воздуха в воздуховоде не равномерна, не одинакова во всех его точках на одной плоскости.

Это утверждение не относится к сжимаемым средам, например, газам или парам в процессе сжатия или расширения.

2. Давление

Давление (напор) - энергия, которую приобретает единица объема газа, проходящая через вентилятор. В соответствии с законом сохранения энергии, полная механическая энергия идеальной несжимаемой среды в стационарном течении сохраняется постоянной. На основании этого закона Бернулли ( швейцарский математик, 1700-1782 ) выведено уравнение:

,

где Pn - полное давление в Па

 - статическое давление в Па;

 - плотность (газа) в кг/мі

V - Средняя скорость газа в м/с;

Pдин =  - скоростной напор или динамическое давление, Па.

То есть полное давление есть сумма динамического и статического давлений

На рис. 1 показано распределение давления в воздуховодах с избыточным давлением и разряжением. Измерение этих давлений производится трубками Пито или Прандля.

Рис. 1. Распределение давлений в воздуховодах: а - с избыточным давлением. б - с разрежением.

сеть вентилятор воздуховод аэродинамический

Рассмотрим воздушный поток, двигающийся по воздуховоду со скоростью V м/с. Рст1/2 - Если один вход дифференциального манометра подключить к трубке отбора давления, ось которой находится на стенке воздуховода и перпендикулярна вектору скорости воздушного потока, а второй вход сообщен с атмосферой, то дифференциальный манометр, измеряющий разность давлений, покажет величину статического давления Pst.

Рд1/2 - Если отверстие трубки отбора давления поместить в центре потока, а второй вход подключить к стенке воздуховода, то на входном конце будет полное давление, а на выходном - статическое. Разность этих давлений есть скоростной напор или динамическое давление.

Рn1/2 - Если трубку отбора давления поместить в центре потока, повернув отверстие трубки навстречу потоку, то дифференциальный манометр покажет полное давление Pn.

Существует уравнение Бернулли для нахождение средней скорости м/с по динамическому давлению :

.

Коэффициент полезного действия вентилятора

Если каждой единице объема воздуха, прошедшей через вентилятор, сообщается давление ?P, то полезная мощность воздуха Nn, выходящего из вентилятора, составит:

Nn = ?P x L

Где: L - массовый расход воздуха мі/с

Электродвигатель вентилятора потребляет электрическую мощность Nэ. Эта мощность преобразуется в механическую мощность на валу электродвигателя Nв. Мощность на валу меньше потребляемой мощности и зависит от КПД электродвигателя :

.

Часть мощности на валу передается потоку воздуха, проходящему через вентилятор, и является полезной мощностью.

Полезная мощность вентилятора меньше чем мощность на валу на величину потерь мощности в вентиляторе. Потери мощности в вентиляторе включают потери при различных видах трения в рабочем органе вентилятора (механические потери), потери из-за утечек и перетоков воздуха из области высокого давления в область низкого давления (объемные потери), потери из-за аэродинамических сопротивлений в рабочем колесе, в деталях привода и подачи воздуха. Эти потери учитываются КПД нагнетателя :

.

Таким образом, полезная мощность вентилятора равна:

.

Для однофазных электродвигателей:

.

Для трехфазных электродвигателей:

,

где Iф, - фазный ток

Uф - фазное напряжение

 - косинус ф электродвигателя.

Для уменьшения аэродинамических потерь при установке вентилятора необходимо предусматривать прямые участки стабилизации воздушного потока ( l ) с обеих сторон от вентилятора ( l>6D, D - диаметр вентилятора). Минимальные длины стабилизирующих участков должны составлять 1,5 диаметра колеса со стороны всасывания и 3 диаметра - со стороны нагнетания.

4. Частота вращения вентилятора

В документации и на заводской табличке электродвигателя указывается номинальная частота вращения. Однако в зависимости от сопротивления сети, расхода и влажности воздуха подаваемого вентилятором, частота вращения может несколько изменяться. Это в свою очередь ведет к увеличению/уменьшению нагрузки на электрическую цепь эл. двигателя.

5. Уровень звукового давления

Различают уровни звукового давления в воздуховоде со стороны всасывания, со стороны нагнетания и уровни звукового давления, передаваемые в окружающую среду.

Звуковое давление (шум) является важной характеристикой вентилятора. У всех вентиляторов уровень шума увеличивается с возрастанием окружной скорости рабочего колеса. Поэтому при одном и том же числе оборотов шумы вентилятора больших размеров могут увеличиваться. С уменьшением КПД шум вентилятора также увеличивается.

При установке вентиляторов в зонах, где работают люди, используют специальные вентиляторы шумозащищенного исполнения. Иногда все же приходится принимать дополнительные меры для подавления шумов, такие как выбор оптимального режима работы, повышение КПД, уменьшение частоты вращения, улучшение аэродинамических характеристик сети, установка шумоглушителей, облицовка корпуса звукоизолирующим материалом.

Размещено на Allbest.ru