Перевод круглых воздуховодов в прямоугольные

Расчёт воздуховодов систем вентиляции

Расчёт воздуховодов вентиляции является одним из этапов расчета вентиляции и заключается в определении размеров воздуховода в зависимости от расхода воздуха, который должен проходить через рассматриваемый воздуховод. Кроме того, возникают задачи по определению площади поверхности воздуховода. Рассмотрим их более подробно.

Расчёт сечения воздуховодов

Задача расчёта сечения воздуховодов вентиляции может звучать по-разному:

• расчёт воздуховодов вентиляции
• расчёт воздуха в воздуховоде
• расчёт сечения воздуховодов
• формула расчёта воздуховодов
• расчёт диаметра воздуховода

Следует понимать, что все вышеперечисленные расчёты — по сути, одна и та же задача, которая сводится к определению площади сечения воздуховода, по которому протекает расход воздуха G [м 3 /час].

Алгоритм расчета сечения воздуховодов

Расчет сечения воздуховодов подразумевает определение размеров воздуховодов в зависимости от расхода пропускаемого воздуха. Он выполняется в 4 этапа:

1. Пересчет расхода воздуха в м 3 /с
2. Выбор скорости воздуха в воздуховоде
3. Определение площади сечения воздуховода
4. Определение диаметра круглого или ширины и высоты прямоугольного воздуховода.

На первом этапе расчёта воздуховода расход воздуха G, выраженный, как правило, в м 3 /час, переводится в м 3 /с. Для этого его необходимо разделить на 3600:

• G [м 3 /c] = G [м 3 /час] / 3600

На втором этапе следует задать скорость движения воздуха в воздуховоде. Скорость следует именно задать, а не рассчитать. То есть выбрать ту скорость движения воздуха, которая представляется оптимальной.

Высокая скорость воздуха в воздуховоде позволяет использовать воздуховоды малого сечения. Однако при этом поток воздуха будет шуметь, а аэродинамическое сопротивление воздуховода сильно возрастёт.

Малая скорость воздуха в воздуховоде обеспечивает тихий режим работы системы вентиляции и малое аэродинамическое сопротивление, но делает воздуховоды очень громоздкими.

Для систем общеобменной вентиляции оптимальной скоростью воздуха в воздуховоде считается 4 м/с. Для больших воздуховодов (600×600 мм и более) скорость воздуха может быть повышена до 6 м/с. В системах дымоудаления скорость воздуха может достигать и превышать 10 м/с.

Итак, на втором этапе расчета воздуховодов задаётся скорость движения воздуха v [м/с].

На третьем этапе определяется требуемая площадь сечения воздуховода путем деления расхода воздуха на его скорость:

На четвёртом, заключительном, этапе под полученную площадь сечения воздуховода подбирается его диаметр или длины сторон прямоугольного сечения.

Таблица сечений воздуховодов

В помощь проектировщикам разработано несколько таблиц сечений воздуховодов, которые позволяют быстро подобрать сечение в зависимости от полученной площади.

Пример расчёта воздуховода

В качестве примера рассчитаем сечение воздуховода с расходом воздуха 1000 м 3 /час:

1. G = 1000/3600 = 0,28 м 3 /c
2. v = 4 м/с
3. S = 0,28 / 4 = 0,07 м 2
4. В случае круглого воздуховода его диаметр составил бы D = корень (4·S/ π) ≈ 0,3 м = 300мм. Ближайший стандартный диаметр воздуховода — 315 мм.

В случае прямоугольного воздуховода необходимо подобрать такие А и В, чтобы их произведение было равно примерно 0,07. При этом рекомендуется, чтобы А и В не отличались друг от друга более чем в три раза, то есть воздуховод 700×100 — не лучший вариант. Более хорошие варианты: 300×250, 350×200.

Эквивалентный диаметр воздуховода

При сравнении круглых и прямоугольных воздуховодов разного сечения с точки зрения аэродинамики прибегают к понятию эквивалентного диаметра воздуховода. С его помощью можно определить, какой из двух вариантов сечений является предпочтительным.

Что такое эквивалентный диаметр воздуховода

Эквивалентный диаметр прямоугольного воздуховода — это диаметр воображаемого круглого воздуховода, в котором потеря давления на трение была бы равна потере давления на трение в исходном прямоугольном воздуховоде при одинаковой длине обоих воздуховодов.

В книгах и учебниках В. Н. Богословского такой диаметр называется «Эквивалентный по скорости диаметр», в литературе П. Н. Каменева — «Равновеликий диаметр по потерям на трение».

Расчет эквивалентного диаметра воздуховодов

Эквивалентный диаметр прямоугольного воздуховода вычисляется по формуле:

• D_{экв_пр} = 2·А·В / (А+В), где А и В — ширина и высота прямоугольного воздуховода.

Например, эквивалентный диаметр воздуховода 500×300 равен 2·500·300 / (500+300) = 375 мм. Это означает, что круглый воздуховод диаметром 375 мм будет иметь такое же аэродинамическое сопротивление, что и прямоугольный воздуховод 500×300 мм.

Эквивалентный диаметр квадратного воздуховода равен стороне квадрата:

И этот факт весьма интересен, ведь обычно чем больше площадь сечения воздуховода, тем ниже его сопротивление. Однако круглая форма сечения воздуховода имеет наилучшие аэродинамические показатели. Именно поэтому сопротивление квадратного и круглого воздуховодов равны, хотя площадь сечния квадратного воздуховода на 27% больше площади сечения круглого воздуховода.

В общем случае формула для эквивалентного диаметра воздуховода выглядит следующим образом:

• D_экв = 4·S / П, где S и П — соответственно, площадь и периметр воздуховода.

Используя эту формулу можно подтвердить правильность вышеприведённых формул для прямоугольного и квадратного воздуховодов, а также убедиться в том, что эквивалентный диаметр круглого воздуховода равен диаметру этого воздуховода:

Кроме того, для расчета может помочь таблица эквивалентного диаметра воздуховодов

Пример расчета эквивалентного диаметра воздуховодов и некоторые выводы

В качестве примера определим эквивалентный диаметр воздуховода 600×300:

D_{экв_600_300} = 2·600·300 / (600+300) = 400 мм.

Интересно отметить, что площадь сечения круглого воздуховодам диаметром 400 мм составляет 0,126 м 2 , а площадь сечения воздуховода 600×300 составляет 0,18 м 2 , что на 42% больше. Расход стали на 1 метр круглого воздуховода сечением 400 мм составляет 1,25 м 2 , а на 1 метр воздуховода сечением 600×300 — 1,8 м 2 , что на 44% больше.

Таким образом, любой аналогичный круглому прямоугольный воздуховод значительно проигрывает ему как в компактности, так и в металлоемкости.

Рассмотрим ещё один пример — определим эквивалентный диаметр воздуховода 500×100 мм:

D_{экв_500_100} = 2·500·100 / (500+100) = 167 мм.

Здесь разница в площади сечения и в металлоемкости достигает 2,5 раз. Таким образом, формула эквивалентного диаметра для прямоугольного воздуховода объясняет тот факт, что чем больше «расплющен» воздуховод (чем больше разница между значениями А и В), тем менее эффективен этот воздуховод с аэродинамической точки зрения.

Это одна из причин, по которой в вентиляционной технике не рекомендуется применять воздуховоды, в сечении которых одна сторона превышает другую более чем в три раза.

Расчет площади воздуховодов

Расчет площади воздуховодов выполняется при подготовке спецификации, а также на производстве для понимания, сколько сырья потребуется для изготовления проектного количества воздуховодов.

Эта задача может звучать следующим образом:

• расчет площади воздуховодов
• узнать площадь воздуховода
• расчет м2 воздуховодов

Формула расчёта площади воздуховодов

Площадь воздуховодов определяется путём перемножения периметра сечения воздуховода на длину воздуховода:

• S = П·L, где П и L — соответственно, периметр и длина воздуховода в метрах.

Важно помнить о размерности величин в формуле, приведённой выше. Обычно сечение воздуховода задаётся в миллиметрах (например, диаметр 250 или сечение 500×250), а длина — в метрах (например, 5 метров). Но в формулу необходимо подставлять все величины, выраженные в метрах. Причем, предварительно следует вычислить длину периметра сечения воздуховода.

Для упрощения задачи по расчету площади воздуховодов применяют готовые формулы для круглых и прямоугольных воздуховодов.

Расчет площади круглого воздуховода

Расчет площади круглого воздуховода выполняется по формуле:

• S = π·D·L, где D и L — диаметр и длина воздуховода в метрах.

Например, воздуховод диаметром 250 мм и длиной 5 метров будет иметь следующую площадь:

• S = π·(250/1000)·5 ≈ 4 м 2 — это и есть м2 воздуховода (метраж/квадратура).

Расчет площади прямоугольного воздуховода

Расчет площади прямоугольного воздуховода выполняется по формуле:

• S = 2·(A+B)·L, где A и B — длины сторон воздуховода (в метрах), а L — длина воздуховода в метрах.

Например, воздуховод диаметром сечением 500×300 (то есть со сторонами 0,5м и 0,3м) и длиной 10 метров будет иметь следующую площадь:

Источник

Перевод круглых воздуховодов в прямоугольные

Группа: Участники форума
Сообщений: 1104
Регистрация: 4.4.2011
Из: Караганда
Пользователь №: 101850

Добрый день, не подскажите какой формулой вы пользуетесь при своих расчетах? И какая формула узаконена в СНиПе?

De=2ab/(a+в) в первой формуле размер получается меньше.

de = 1.30 x ((a x в)0.625 / (a + в)0.25) в этой больше.
Вот и не знаю чьей формулой лучше пользоваться.

В формулах вынужден был заменить ‘b’ на ‘в’ из за того что буквы становились смайликами.

Сообщение отредактировал VasiliAK — 4.4.2014, 4:33

Группа: Участники форума
Сообщений: 33
Регистрация: 15.8.2013
Из: Санкт-Петербург
Пользователь №: 202347

Группа: Участники форума
Сообщений: 9482
Регистрация: 21.5.2005
Из: г. Владимир
Пользователь №: 797

Четвёрку можно вынести из-под корня: D=2*(ab/П)^0,5

Сравните с «классикой»: D= 2*(ab/П)

Группа: Участники форума
Сообщений: 5907
Регистрация: 12.10.2009
Из: Шантарск-Севастополь (пробегом)
Пользователь №: 39475

Группа: Участники форума
Сообщений: 1104
Регистрация: 4.4.2011
Из: Караганда
Пользователь №: 101850

Группа: Участники форума
Сообщений: 4373
Регистрация: 4.12.2006
Из: Klaipeda
Пользователь №: 5034

Группа: Участники форума
Сообщений: 1104
Регистрация: 4.4.2011
Из: Караганда
Пользователь №: 101850

Группа: Участники форума
Сообщений: 4373
Регистрация: 4.12.2006
Из: Klaipeda
Пользователь №: 5034

Группа: Участники форума
Сообщений: 10258
Регистрация: 8.3.2007
Пользователь №: 6446

Босс, он же Сергей Зуев он же ShaggyDoc он же Полковник. Так?

Не круглые воздуховоды «в ручную» рассчитываются по тем же таблицам и номограммам, что и круглые. Потому и понадобилось понятие: — Эквивалентный диаметр и его чему-то «эквивалентность». Но по каким параметрам принять во внимание эту «эквивалентность» — все ещё не утихли с той поры споры.

Но когда в «бой идут только формулы» (автоматизированное проектирование, которому уже более 40 лет), то это D_экв проявляется только, когда желательно определить число Рейнольдса и Динамический (скоростной) напор. И там и там присутствует скорость.

Вот, к примеру, «список D_экв на любителя». Взят из программы «Воздуховоды Систем Вентиляции»:

1. по потерям на трение
2. P — Периметр (Идельчик)
3. эквивалентный по расходу диаметр шероховатых
4. эквивалентный по расходу диаметр гладких труб
5. диаметр, эквивалентный по площади поперечного сечения
6. трение при одинаковой длине равна
7. овальный воздуховод

Тут, чтоб утверждать без колебаний, нужен «опыт» (искус) — сравнить расчётные показатели по разным измышлениям и пусконаладочные «показатели» с умением отсеять, отсечь «монтажные» отклонения. Это будут типа как «стендовые испытания» разных методик с эквивалентным диаметром и «расчётной» скоростью по ж.с или по D_экв. Серьёзная работа, прям аж на уровне докторской диссертации. Серьёзная, но никому не нужная до сих пор от того и спор негласный меж «Основоположниками».

Да, «прямоугольность» воздуховода «попалась» в «стендовые» неким образом, но . Измерили давление до и после «помехи», его надо превратить в КМС, отнеся к скорости в сечении до или к скорости после «помехи». То есть это решение как бы прямой и обратной задачи — надо брать именно ту скорость, которая фигурировала при «стендовых» испытаниях для вычисления значения этого КМС.

Вроде бы давно меж собой «договорились» — «шумы» в воздуховодах сопоставлять со скоростью в живом сечении, потери давления линейные со скоростью в Dэкв. А вот потери от КМС (местные потери давления) именно с той скоростью, по которой это КМС было определено в результате «стендовых» испытаний. То есть желательно на этом этапе расчёта определить число Рейнольдса и Динамический (скоростной) напор по скорости в ж.с.

Измерили давление до и после «помехи», его надо превратить в КМС, отнеся к скорости в сечении до или к скорости после «помехи».
Местные сопротивления — это «деформация» потока, это изменение направления или деление или слияние, сжатие-расширение потоков. И в этом месте нет резона измерять скорость.
Давление до и после берётся при испытаниях в местах «установившегося» режима, чтоб избежать искажения замеров в местах деформации потока или «взаимного влияния помех от устройств». Там же измерить следует «среднюю» скорость (в центре потока она максимальная, у стенок воздуховода стремится к нулю) и к ней отнести вычисленное значение КМС. Так?

«Некоторое завышение скорости» — неверно ситуация трактуется. Откуда оно, это «завышение», просачивается?
При расчёте местных потерь, по логике, получается не резон брать скорость по D_экв.

А вот линейные потери когда определяются, целесообразно бы именно «вычислять» число Рейнольдса и Динамический (скоростной) напор по скорости в D_экв.
Но, а вот какого фактора брать эквивалент — подскажет только опыт расчета по разным «эквивалентам», монтажа и наладки-пуска (о чём буквами изложено уже было чуть выше).
Вентилятор же всегда подбирается с учетом запаса по давления 10% как подстраховка на неучтенные КМС, неточные линейные расчётные и монтажные размеры элементов сети, погрешности качества монтажа и пр. и пр.
———- ———

Элементарные аэродинамические расчёты – хорошо разработанная и практически, и теоретически область. Мне лично очень нравится учебник Альтшуля «Гидравлика и аэродинамика», для инженеров ТГВ, имеется во многих библиотеках, рекомендую всем интересующимся.

Толщина пограничного слоя при развитом турбулентном режиме, обычном для вентиляции, составляет доли миллиметра – для новой стали обычно 0,3. Причём слой этот постоянно размывается поперечными флуктуациями потока, и представляет собой постоянно мигрирующие островки, не оказывающие влияния на среднюю скорость по сечению потока, которая, без влияния местных возмущений потока, равна по всему сечению воздуховода (колебания менее 5%). Другое дело, что местные возмущения обычно присутствуют, или поток может быть запыленным настолько, что взвешенные частицы влияют на профиль скоростей.
Но это уже совсем другая тема.
Эквивалентный диаметр актуален именно для потерь на трение, он приближает “смоченные” периметры воздуховодов разного сечения, на которых и происходят потери на трение. Конечно, для прямоугольных воздуховодов с большим соотношением сторон применение эквивалентного диаметра даёт некоторую ошибку, обычно не превышающую 20%. Но, скажем, соотношение 1:8 мне всего один раз встречалось, так что явление это редкое.

«Эквивалентный диаметр актуален именно для потерь на трение» — то есть только линейных потерь и по Вашему мнению. Так?

на среднюю скорость по сечению потока — и брать её либо в точке «до» либо в точке «после». Это влияет только на вычисление потерь давления от учёта КМС (местных) и по Вашему мнению. Так?

Надо бы добавить, что всё это сказанное здесь буквами, годно для систем с механическим побуждением. У систем с естественным побуждением наверняка есть ещё разные ньюансы.

Источник