Пособие 3.91 к СНиП 2.04.05-91

Пособие 3.91 к СНиП 2.04.05-91 Вентиляторные установки

ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ АРЕНДНОЕ ПРЕДПРИЯТИЕ ПРОМСТРОЙПРОЕКТ Пособие 3.91 к СНиП 2.04.05-91 Вентиляторные установки Главный инженер института И.Б.Львовский Главный специалист Б.В.Баркалов УДК 697.911 Рекомендовано к изданию решением секции Технического Совета арендного предприятия Промстройпроект. Пособие 3.91 к СНиП 2.04.05-91 разработано Промстройпроектом канд. техн. наук Б.В.Баркалов при участии ин-та СантехНИИПроект канд. техн. наук Л.А.Бычкова взамен раздела 11 пособия к СНиП 2.04.05-86. В Пособии 3.91 приводятся указания по расчету потерь давления в установках радиальных вентиляторов и их аэродинамических характеристик. Течение воздуха в вентиляторе и присоединение к нему фасонных частей взаимосвязаны. Пособие предназначено для специалистов в области отопления вентиляции и кондиционирования воздуха. Рецензент доктор технических наук В.П.Титов Редактор инженер Н.В.Агафонова 1. Вентиляторной установкой называют вентилятор с присоединенными фасонными элементами сети находящимися на расстоянии до пяти диаметров 5Dv от входного и 3Dg от выходного отверстия где Dg = 4 4v/P Av и P – площадь и периметр выходного отверстия вентилятора. Течение воздуха в вентиляторе и присоединенных фасонных элементах взаимосвязаны поэтому потери давления в установках с радиальными вентиляторами и аэродинамические характеристики вентустановок следует рассчитывать по данному Пособию. Характеристики вентустановок с осевыми вентиляторами следует рассчитывать по работе [1]. 1. Бычкова Л.А. Рекомендации по расчету гидравлических сопротивлений сложных элементов систем вентиляции - М. Стройиздат 1981 29 с. 2. Коэффициенты гидравлического сопротивления потерь давления входного и выходного элементов вентустановки ? определены экспериментально и отнесены к динамическому давлению вентилятора Pdv Па. Величина ? зависит от вида элемента его геометрических характеристик аэродинамической схемы вентилятора режима его работы и дается при фиксированном расходе воздуха для трех характерных режимов: оптимального соответствующего расходу Lopt м3/ч при максимальном значении КПД и на границах аэродинамической характеристики вентилятора соответствующих значению 0 9?max слева L1 и справа L2 от оптимального режима рис. 1 . При расположении рабочей точки на характеристике вентилятора в промежутке между оптимальным режимом и границей рабочей области величину коэффициента ? следует определять интерполяцией. 3. Потери полного давления во входном и выходном элементах вентустановки ?P Па рассчитываются по формуле: 1 где - сумма коэффициентов сопротивления входного и выходного элементов - динамическое давление вентилятора в рабочей точке Па. 4. Коэффициенты сопротивления фасонных элементов вентиляторной установки ? рекомендуется определять: a для входных элементов – по табл. 1 и 2; b для выходных элементов – по табл. 3-5; для составных элементов за вентиляторами с лопатками загнутыми назад показанных на рис. 2 при = l / Dg = 1-1 5; n = A / Av = 1 5 - 2 6; = H / Dg = 1 - 2 принимать равными ?=2 при L1 ? =0 7 при Lopt и L2. 5. Полное давление вентустановки Па меньше полного давления вентилятора на величину потерь в присоединенных фасонных элементах и равно: = Pv - ?P 2 6. КПД вентустановки ?' меньше КПД вентилятора на величину потерь вызванных присоединительными элементами на входе и выходе ?' = ? - ?? = ? 1 - 3 где ?- Кпд вентилятора при заданном расходе воздуха; ?? и - суммарное действительное и относительное снижение КПД вызванное присоединительными элементами. 7. Относительное снижение КПД вентустановки определяется: a для входных элементов по табл. 1 и 2; b для выходных элементов величина относительного снижения КПД равна: 4 где ? принимается по табл. 3-5 или по п. 4.в. 8. Применение оптимальных способов присоединения вентилятора к сети и учет потерь в элементах присоединения особенно важен когда доля динамического давления вентилятора в полном Pdv/Pv велика т.е. при расположении рабочей точки вблизи оптимального режима и в правой части рабочей области аэродинамической характеристики вентилятора. 9. Для преобразования характеристики полного давления вентилятора и характеристику полного давления вентиляторной установки необходимо рассчитать согласно п.п. 3 и 4 потери полного давления в элементах присоединения при фиксированном расходе воздуха в названных в п. 2 трех характерных точках. Затем вычесть эти потери из характеристики вентилятора п.5 и по полученным трем точкам построить характеристику полного давления вентиляторной установки рис.1 . Аналогично могут быть построены кривые КПД ?' рис.1 и статистического КПД вентиляторной установки. 10. Рабочая точка вентиляторной установки 4 рис.1 находится на пересечении характеристики сети с характеристикой полного давления вентиляторной установки. Рабочей точкой 5 находящейся на пересечении характеристики сети с каталожной характеристикой вентилятора пользоваться не следует т.к. это может явится причиной значительного снижения фактического расхода воздуха по сравнению с его расчетной величиной L. 11. Если потери в вентустановке вызвали снижение расхода воздуха с L до м3/ч рис.1 то для получения требуемого расхода скорость вращения n должна быть увеличена до определяемой по формуле: n' = n L / L' 5 12. Входные элементы усиливающие неравномерность воздушного потока прямоугольные колено коробка диффузор и т.п. рекомендуется размещать от вентилятора на расстоянии превышающем указанные в п. 1. Примечание. Потери в прямоугольной входной коробке поворачивающей поток воздуха на 90оС не могут значительно превышать потери в прямоугольном колене. 13. Хорошо изготовленные и смонтированные гибкие вставки практически не влияют на характеристики вентустановок но при несносности их с входом в вентилятор при провисании материала и уменьшении проходного сечения гибкие вставки являются источником существенных потерь. Пример 1. Задано определить оптимальные геометрические характеристики и гидравлические потери пирамидального диффузора за радиальным вентилятором с лопатками загнутыми вперед. Относительная длина диффузора = l / Dg = 1 5. Решение. По рис.3б находим что длине = 1 5 соответствует оптимальная степень расширения n=1 9. Коэффициент сопротивления в таком диффузоре согласно табл. 3 составит на оптимальном режиме 0 3 на левой границе рабочей области 0 5 на правой границе 0 31. Пример 2. Требуется по заданной характеристике полного давления радиального вентилятора с лопатками загнутыми назад построить характеристики вентустановки рис.1 . Перед входом в вентилятор размещен плавный отвод за вентилятором следует диффузор отвод короб. Решение. Согласно табл. 2 коэффициенты ? и относительное снижение КПД установки с плавным отводом R=1 5D0 на входе для трех характерных режимов составят: ?=0 4; 0 45 и 0 36;а =0 01; 0 01 и 0 02. За вентилятором размещен диффузор = 1 5 n = 2 отвод R = Dg и короб = H/ Dg = 2. Для выходного элемента по п. 4в коэффициенты ? для трех характерных режимов работы вентилятора составят: при L1 коэффициент ? = 2 при Lopt и L2 ? = 0 7. Используя эти значения рассчитываем по формуле 4 относительное снижение КПД установки под влиянием элементов выхода. Полное давление вентиляторной установки на характерных режимах определяется по формуле 1 как разность полного давления вентилятора и суммарных потерь давления во входных и выходных элементах установки. Относительное снижение КПД установки в каждой из трех точек суммируется для элементов входа и выхода а КПД рассчитывается по формуле 3 . По полученным трем точкам строится кривая КПД вентустановки. Рис. 1. Аэродинамические характеристики вентилятора и вентиляторной установки: 1- кривая полного давления вентилятора; 2- кривая полного давления вентиляторной установки; 3- характеристика сети; 4- рабочая точка вентиляторной установки; 5- рабочая точка вентилятора без учета потерь давления в фасонных присоединительных элементах сети ; 6- кривая КПД вентилятора; 7- кривая КПД вентиляторной установки; 8- значение КПД вентилятора соответствующее рабочей точке 5; 9- значение КПД вентиляторной установки соответствующее рабочей точке Рис. 2. Составной присоединительный элемент вентиляторной установки: Av A – площади поперечного сечения диффузора м2; l – длина диффузора м; H - высота воздуховода м; Dg - гидравлический диаметр выходного сечения вентилятора Dg=4Av/Ф где Ф- периметр выходного сечения вентилятора м. Рис. 3. Геометрические характеристики оптимальных пирамидальных диффузоров за радиальными вентиляторами: а - размеры диффузоров; б - график оптимальных относительных размеров диффузоров и nopt=A/Av за вентиляторами с лопатками загнутыми вперед; в- то же но с лопатками загнутыми назад; Av A- площадь поперечного сечения диффузора м2; l- длина диффузора м; Ф- периметр выходного сечения вентилятора м. Рис. 4. Геометрические характеристики оптимальных плоских несимметричных диффузоров за радиальными вентиляторами: а - размеры диффузоров; б - график оптимальных относительных размеров диффузоров и nopt = A/Av за вентиляторами с лопатками загнутыми вперед; в- то же но с лопатками загнутыми назад; Av A - площадь поперечного сечения диффузора м2; l- длина диффузора м; Ф- периметр выходного сечения вентилятора м. Таблица 1 Значение коэффициентов сопротивления ? и относительного снижения КПД установок радиальных вентиляторов с лопатками загнутыми вперед Схемы элементов входа ?/ Режим работы вентилятора L1 Lорт L2 Схема 1 R=1-1 5D0 ? 0 4 0 05 0 4 0 05 0 35 0 1 Схема 2 ? ? 2 0 3 2 0 3 2 0 4 Схема 3 = 1 / D0 n = D0 / D1 2 = 1 5 n = 0 4 - 0 7 ? 0 0 0 0 0 0 Схема 4 n = 1 5 = 0 5 n = 2 ? ? 0 0 04 0 5 0 08 0 2 0 08 0 8 0 20 0 2 0 12 0 7 0 41 = 1 / D0 n = D0 / D1 2 n = 1 5 = 0 8 n = 2 ? ? 0 1 0 0 3 0 06 0 15 0 03 0 3 0 06 0 1 0 06 0 2 0 11 n = 1 5 = 1 5 n = 2 ? ? 0 2 0 05 0 4 0 07 0 2 0 06 0 5 0 14 0 15 0 09 0 4 0 22 Таблица 2 Значение коэффициентов сопротивления ? и относительного снижения КПД установок радиальных вентиляторов с лопатками загнутыми назад Схемы элементов входа ?/ Режим работы вентилятора L1 Lорт L2 Схема 1 R=1-1 5D0 ? 0 4 0 01 0 4 0 02 0 36 0 02 Схема 2 ? ? 1 0 08 1 0 08 1 0 20 Схема 3 = 1 / D0 n = D0 / D1 2 = 1 n = 0 7 = 1 2 n = 0 5 = 1 4 n = 0 4 ? ? ? 0 7 0 07 0 8 0 02 0 5 0 03 0 3 0 07 0 4 0 06 0 5 0 05 0 2 0 05 0 3 0 06 0 1 0 02 Схема 4 n = 1 5 = 0 8 n = 2 ? ? 0 5 0 03 0 5 0 02 0 5 0 06 0 8 0 10 0 3 0 08 0 8 0 21 = 1 / D0 n = D0 / D1 2 n = 1 5 = 1 4 n = 2 ? ? 0 2 0 01 0 2 0 02 0 3 0 04 0 3 0 04 0 3 0 07 0 7 0 08 Таблица 3 Значение коэффициентов сопротивления ? установок радиальных вентиляторов с пирамидальными диффузорами на выходе рис. 3а Вентилятор Характеристика Режим работы вентилятора диффузора L1 Lopt L2 Лопатки загнуты вперед n = 1 5 = 1 2 0 4 0 75 0 2 0 4 0 2 0 5 n = 1 5 = 1 5 2 2 5 0 3 0 55 0 8 0 1 0 35 0 5 0 15 0 35 0 55 n = 2 = 2 5 2 5 3 0 35 0 4 0 55 0 1 0 3 0 3 0 1 0 3 0 45 Лопатки загнуты назад n = 1 5 = 1 2 2 5 1 1 1 25 1 5 0 25 0 2 0 6 0 1 0 15 0 4 n = 1 5 = 1 5 2 2 5 1 1 1 25 1 5 0 15 0 2 0 45 0 15 0 15 0 2 Таблица 4 Значение коэффициентов сопротивления ? установок радиальных вентиляторов с плоскими диффузорами на выходе рис.4а Вентилятор Характеристика Режим работы вентилятора диффузора L1 Lopt L2 Лопатки загнуты вперед n = 1 2 =1 1 5 1 8 0 2 0 3 0 45 0 1 0 2 0 5 0 1 0 35 0 6 n = 1 2 =1 5 1 5 1 8 2 0 1 0 2 0 22 0 25 0 05 0 1 0 2 0 35 0 1 0 2 0 35 0 55 n = 1 5 =2 5 2 2 5 0 1 0 15 0 3 0 1 0 15 0 4 0 1 0 35 0 6 Лопатки загнуты назад n = 1 2 =1 1 5 1 8 1 1 1 2 0 05 0 15 0 45 0 1 0 2 0 6 n = 1 2 =1 5 1 5 1 8 2 1 1 1 2 1 2 0 05 0 2 0 3 0 4 0 15 0 2 0 35 0 45 n = 1 5 =2 5 2 2 5 1 1 2 1 2 0 15 0 15 0 4 0 1 0 25 0 45 Таблица 5 Значение коэффициентов сопротивления ? установок с радиальными вентиляторами Схема Характеристика выхода Лопатки вентилятора Режим работы вентилятора L1 Lорт L2 Схема 5 R = Dou вперед ? назад ? 0 2 0 6 0 3 0 2 0 3 0 3 Схема 6 Диффузор n = 2 ? = 14? отвод R = Dou вперед ? назад ? 0 4 0 2 0 2 0 2 0 2 0 2 Схема 7 ? вперед ? назад ? 0 2 0 1 0 2 0 1 0 2 0 1