Потери давления в воздуховодах и каналах

Рис.3.16.

 Общие потери давления, Па, в сети воздуховодов для стандартного воздуха (t = 20^оС и ρ = 1,2 кг/м³) определяются по формуле

 

Р = ∑(Rl + z),

 

где R – потери давления на трение на расчетном участке сети, Па, на 1 м; l – длина участка воздуховода, м; z -потери давления на местные сопротивления на расчетном участке сети, Па.

 

Потери давления на трение R, Па, на 1 м в круглых воздуховодах определяют по формуле:

λ ρv²

R = -------

d 2

 где λ – коэффициент сопротивления трения; d – диаметр воздуховода, м; v – скорость движения воздуха в воздуховоде, м/с; ρ - плотность воздуха, перемещаемого по воздуховоду, кг/м³ (при стандартных условиях 1,2 кг/м³); ρv²/ 2 – скоростное (динамическое) давление, Па.

 

Коэффициент сопротивления трения рассчитывается по формуле Альтшуля

 

λ = 0,11(Кэ/d + 68/Rе)^0.25,

 

где Кэ, – абсолютная эквивалентная шероховатость поверхности воздуховода из листовой стали, равная 0,1 мм; d -диаметр воздуховода, мм; Rе - число Рейнольдса.

 

Абсолютная эквивалентная шероховатость материалов, применяемых для изготовления воздуховодов

Таблица 3.9.

Материал	К, мм
Листовая сталь	0,1
Винипласт	0,1
Асбестоцементные плиты	0,11
Шлакобетонные плиты или трубы	1,5
Гибкие воздуховоды	4
Кирпич	4
Штукатурка (по металлической сетке)	10

 

Для воздуховодов, выполненных из других материалов с абсолютной эквивалентной шероховатостью Кэ, > 0,1 мм, значение R принимается с поправочным коэффициентом n на потери давления на трение, приведенным в табл. 3.11. Гибкие воздуховоды при равных скоростях движения воздуха имеют более высокое гидравлическое сопротивление, чем металлические. Их можно рассматривать как воздуховоды с эквивалентной шероховатостью поверхности 4 мм.

 

 

 

Рис.3.17.

Для воздуховодов прямоугольного сечения за расчетную величину d принимается эквивалентный диаметр d_э, при котором потери давления в круглом воздуховоде при той же    скорости воздуха равны потерям в прямоугольном воздуховоде.

Значения эквивалентных диаметров, d_э, определяют по формуле

d_э = 2АВ/(А + В),

где А и В – размеры сторон прямоугольного воздуховода.

Следует иметь в виду, что в прямоугольном воздуховоде и соответствующем ему круглом воздуховоде с условным диаметром d_э при равенстве скоростей движения воздуха расходы воздуха не совпадают.

 

Для упрощения расчетов можно воспользоваться таблицами. Значения скоростного (динамического) давления и удельные потери давления на трение для круглых стальных воздуховодов при транспортировании чистого воздуха с температурой 20^оС и ρ = 1,2 кг/м³ приведены в табл. 3.10.

 

РАСЧЕТ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ВОЗДУХОВОДОВ КРУГЛОГО СЕЧЕНИЯ (ПЕРВАЯ СТРОКА-КОЛИЧЕСТВО ВОЗДУХА, М³/Ч; ВТОРАЯ СТРОКА-ПОТЕРИ ДАВЛЕНИЯ НА ТРЕНИЕ НА 1 М ДЛИНЫ ВОЗДУХОВОДА, Па)                        Таблица 3.10.

Скорость движения воздуха, м/с	Динамическое давление	Диаметр воздуховода, мм
		80	100	110	125	140	160	180	200	225	250	280	315	355	400
0,5	0,1	9	15	17	20	30	35	45	55	70	90	110	140	180	225
		0,0549	0,052	0,049	0,0473	0,04	0,0347	0,03	0,0263	0,0227	0,0199	0,0172	0,0149	0,0123	0,011
0,6	0,2	10	17	20	27	33	45	55	70	85	105	135	170	215	270
		0,0981	0,0824	0,0753	0,065	0,0564	0,0478	0,0412	0,036	0,031	0,0273	0,0237	0,0205	0,0176	0,0152
0,7	0,3	13	20	25	30	40	50	65	80	100	125	155	195	245	315
		0,137	0,113	0,0999	0,0852	0,0789	0,625	0,054	0,0473	0,0408	0,0358	0,031	0,0263	0,023	0,0199
0,8	0,4	15	23	27	35	45	60	75	90 |	115	140	175	225	285	360
		0,1864	0,142	0,126	0,108	0,0934	0,079	0,0682	0,0598	0,0516	0,452	0,0393	0,0339	0,0292	0,0251
0,9	0,5	16	25	30	40	50	65	80	100	130	160	200	250	320	410
		0,231	0,175	0,155	0,132	0,115	0,097	0,0838	0,0735	0,0634	0,0556	0,0482	0,0416	0,0359	0,0309
1,0	0,6	13	28	35	45	55	70	90	115	145	175	220	280	355	450
		0,273	0,206	0.186	0,159	0,136	0,117	0,1	0,083	0,0762	0,0666	0,058	0,05	0,0431	0,037
1,2	0,9	22	35	40	55	65	85	110	135	170	210	265	335	430	545
		0,382	0,289	0,257	0,219	0,19	0,161	0,139	0,122	0,105	0,092	0,0798	0,0689	0,0593	0,0511
1,4	1,2	25	40	50	60	80	100	130	160	200	245	310,	390	500	635
		0,50	0,379	0,336	0,286	0,249	0,21	0,182	0,159	0,137	0,12	0,105	0,0902	0,0777	0,0699
1,6	1,5	30	45	55	70	90	115	145	180	230	285	355	450	570	725
		0,632	0,478	0,425	0,362	0,314	0,266	0,299	0,201	0,174	0,152	0,132	0,114	0,0981	0,0845
1,8	1,9	33	50	60	80	100	130	165	205	260	320	400	506	640	815
		0,777	0,588	0,522	0,445	0,386	0,327	0,282	0,247	0,213	0,187	0,162	0,14	0,121	0,104
2	2,4	36	55	70	85	110	145	185	225	285	356	445	560	715	905
		0,934	0,707	0,627	0,535	0,464	0,393	0,339	0,297	0,256	0,225	0,195	0,168	0,145	0,125
2,5	3,7	45	70	35	110	140	180	230	285	360	440	555	700	890	1130
		1,38	1,04	0,927	0,79	0,686	0,58	0,501	0,439	0,379	0,332	0,288	0,249	0,214	0,186

 

Продолжение табл. 3.10.

	Скорость движения воздуха, м/с		Динамическое давление		Диаметр воздуховода, мм
					80		100		110		125		140		160		180		200		225		250		280		315		355		400
	3		5,4		55		85		105		135		165		215		215		340		430		530		665		840		1070		1355
					4,9		1,44		1,28		1,09		0,943		0,798		0,689		0,604		0,521		0,457		0,397		0,344		0,299		0,26
	3,5		7.3		65		100		120		155		195		255		320		395		500		620		775		980		1245		1585
					2,4		1,38		1,67		1,42		1,24		1,05		0,902		0,79		0,633		0,59		0,524		0,456		0,397		0,345
	4		9,6		72		110		135		175		220		290		365		450		570		710		385		1120		1425		1810
					3,14		2,33		2,1		6,8		1,56		1,32		1,14		0,999		0,363		0,763		0,669		0,583		0,507		0,441
	4,5		12,1		80		125		155		200		250		325		410		510		645		795		995		1260		1600		2035
					3,86		2,92		2,59		2,21		1,92		1,62		1,4		1,23		1,07		0,94		0,83		0,724		0,629		0,548
	5		15		90		140		170		220		275		360		460		565		715		385		1100		1400		1780		2260
4,64		3,51		3,12		2,66		2,31		.1,95		1,69		1,49		1,3		1,16		1,01		0,878		0,763		0,664
5,5		18,2		100		155		190		245		305		400		505		620		785		970		1220		1540		I960		2485
				5,49		4,15		3.68		3,14		2,73		2,31		2,01		1,76		1,55		1,37		1,2		1,05		0,909		0,791
6		21,6		110		170		205		265		330		435		550		680		860		1060		1330		1685		2140		2715
				6,39		4,83		4,29		3,66		3,17		2,7		2,36		2,08		1,82		1,61		1,41		1,23		1,07		0,928
6,5		26,4		120		185		220		285		360		470		595		735		930		1150		1440		1825		2315		2940
				7,35		5,56		4,93		4,21		3,66		3,13		2,73		2,41		2,1		1,86		1,63		1,42		1,24		1.07
7		29,4		125		200		240		310		390		510		640		790		1000		1235		1550		1965		2495		3165
				8,37		6,33		5.62		4,79		4,19		3,58		3,12		2,76		2,41		2,13		1,87		1,63		1,41		1,23
7,5		33,7		135		210		255		330		4S5		540		685		850		1075		1325		1662		2100		2.670		3390
				9,44		7,14		6,34		5,43		4,75		4.07		3,55		3,14		2,78		2.42		2,12		1,85		1,61		1,4
8,0		38,4		145		225		275		355		445		580		735		905		1145		1415		1775		2245		2850		3620
				10.6		7,99		7,1		6,11		5,35		4,58		3,99		3,53		3,08		2.72.		2,36		2,08		1,81		1,57

Поправочные коэффициенты n на потери давления на трение, учитывающие шероховатость материала воздуховодов.

 Таблица 3.11.

v, м/с	n при Кэ, мм				v, м/с	n при Кэ, мм
	1	1,5	4	10		1	1,5	4	10
0,2	1,04	1,06	1,15	1,31	6,2	1,45	1,58	1,99	2,49
0,4	1,08	1,11	1,25	1,48	6,4	1,45	1,59	2	2,5
0,6	1,11	1.16	1,33	11,6	6,6	1,46	1,6	2,01	2,51
0,8	1,13	1,!9	1,4	1,69	6,8	1,47	1,6	2,02	2,52
1	1,16	1,23	1,46	1,77	7	1,47	1,61	2,03	2,54
1,2	1,18	1,25	1,5	1.84	7.2	1,48	1,62	2,04	2,55
1,4	1.2	1,28	1,55	1,95	7,4	1,48	1,62	2,04	2,56
1,6	1,22	1,31	1,58	1,95	7.6	1,48	3.63	2,05	2,57
1,8	1,24	1,33	1,62	2	7,8	1,49	1,63	2,05	2,57
2	1,25	1,35	1,65	2,04	8	1,49	1,64	2,06	2,58
2,2	1,27	1,37	1,68	2,08	8,2	1,5	1,64	2,07	2,59
2,4	1,28	1,38	1,7	2,11	8,4	1,5	1,64	2,07	2,6
2,6	1,29	1,4	1,73	2,14	8,6	1,5	1,65	2,08	2,61
2,8	1,31	1,42	1,75	2,17	8.8	1,51	1,65	2,09	2,62
3	1,32	1,43	1,77	2,2	9	1,51	1,66	2,1	2,62
3.2	1,33	1,44	1,79	2.23	9,2	1,52	1,66	2,1	2,63
3.4	1,34	1,46	1.81	2,25	9,4	1,52	1,67	2,11	2.64
3,6	1,35	1,47	1,83	2,28	9,6	1,52	1,67	2,11	2,65
3,8	1,36	1,48	1,85	2,3	9,8	1,53	1,68	2,12	2,65
4	1,37	1,49	1,86	2,32	10	1,5.3	1,68	2,12	2,66
4,2	1,38	1,5	1,87	2,34	10,5	1,54	1,69	2,14	2,67
4,3	1,39	1,51	1,89	2,36	11	1,54	1,7	2,15	2,69
4,6	1,4	1.52	1,9	2,37	11,5	1,55	1,7	2.16	2,71
4,8	1,4	1,53	1,92	2,39	12	1,56	1.71	2,17	2,72
5	1,41	1,54	1,93	2,41	12,5	1.56.	1,72	2,18	2,73
5,2	1,42	1,55	1,94	2,42	13	1,57	!,73	2,19	2,74
5,4	1,43	1,56	1,95	2,44	13,5	1,57	1,73	2,2	2.75
5,6	1,43	1,56	1,96	2,45	14	1.58	1,74	2,2	2,76
5,8	1,44	1,57	1,97	2,46	14,5	1,58	1,74	2,2	2,77
6	1,44	1,58	1,98	2,48	15	1.59	1,75	2,22	2,78

 

Потерю давления в местных сопротивлениях. z определяют по фор­муле:

 

Z = ζ ρv²/ 2,

Где ζ - коэффициент местного сопротивления

Ориентировочные значения коэффициента местного сопро­тивления даны ниже.

Значения коэффициентов местного сопротивления

Таблица 3.12.

Шахта
вытяжная с зонтом	1,3
приточная c жалюзийной решеткой	2,8
Вход в отверстие заподлицо со стеной	0,5
Вход и выход через неподвижную жалюзийную решетку
вход	1,8
выход	2,2
Отвод под углом
90°	0,4
45°	0,2
Прямое колено под углом 90°	1,2
Плавное сужение канала	0,2 — 0,4
Свободный выход из канала	1
Тройник под углом 90° при нагнетании
основной проход	0,1
ответвление	1,5—2,0
Тройник под углом 90° при всасывании
основной проход	2 — 4
ответвление	1
Диффузор после вентилятора	0,4

Для основных видов местных сопротивлений потери напора также приведены на диаграммах рис.3.18-3.20.

Рис.3.18.

 

Рис.3.19.

Гидравлическое сопротивление и эффективность фильтров из волокнистого материала толщиной 7, 10, 15 и 25 мм

Рис.3.20

Коэффициент местного сопротивления ζ для клапанов различного типа.