Измерение давления в воздушной среде осложняется ее быстро меняющимися параметрами. Целесообразно приобрести электронный манометр, который рассчитывает среднее значение за единицу времени. Если давление показывает скачки (пульсации), то для сглаживания перепадов целесообразно использовать демпферы.
Как определить давление вентилятора: способы измерить и рассчитать давление в вентиляционной системе
Кажется, что в сантехнике нет смысла углубляться в лабиринты технологий и механизмов и делать скрупулезные расчеты для построения сложнейших систем. Но такая точка зрения — это поверхностный взгляд на сантехнику. Сантехника не менее сложна и, как и многие другие области, требует профессионального подхода. Профессионализм, в свою очередь, является прочным фундаментом знаний, на котором базируется сантехника. Давайте погрузимся (не слишком глубоко) в изучение сантехники, чтобы стать на шаг ближе к профессиональному статусу сантехника.
Чтобы вентиляция была эффективной, давление вентилятора должно быть выбрано правильно. Существует два способа измерения самого давления. Первый способ — это прямое измерение, когда давление измеряется в разных точках. Второй способ — вычислить 2 давления из 3 и на основании этого определить неизвестное значение.
Давление (также высота) может быть измерено статически, динамически (скорость) или как полное давление. Последнее подразделяется на три категории вентиляторов.
Аэродинамические характеристики осевых вентиляторов на графике: Pv — полное давление, N — мощность, Q — расход воздуха, ƞ — КПД, u — скорость, n — частота вращения.
В технической документации на вентилятор обычно приводятся аэродинамические данные, в том числе полное давление и статическое давление при заданной мощности. На практике «заводские» и фактические параметры часто не совпадают из-за конструктивных особенностей вентиляционного оборудования.
Существуют международные и национальные стандарты для повышения точности измерений в лаборатории.
В России обычно используются методы А и С, в которых напор воздуха после вентилятора определяется косвенно на основе установленной мощности. Различные методы могут учитывать или не учитывать ступицу рабочего колеса в зоне нагнетания.
Снижение давления теплоносителя ниже нормы – следствие его утечки
Когда значение, отображаемое при отсутствии циркуляции, упадет с 0,02 бар, а давление газа в расширительном баке будет в норме, можно приступать к поиску утечек жидкости. Это хорошо заметно визуально. Небольшие, незначительные утечки можно обнаружить с помощью пневматического тестирования системы. При прокачке сжатого воздуха вы услышите шипящий (свистящий) звук в месте утечки. Обычно такие утечки обнаруживаются в местах соединения труб с фитингами и радиаторами. Хорошей профилактической мерой против утечек является испытание системы давлением. Это называется испытанием водой под повышенным давлением. Ручной насос используется для заполнения системы водой, после чего давление можно осторожно увеличить. После повышения давления до определенного значения следует сделать паузу на полчаса и проверить манометр. Падение начального значения является явным признаком утечки, которую снова ищут визуально или на слух с помощью пневматического испытания.
Техника опрессовки.
Технология ремонта систем отопления постоянно развивается. В последнее время в России широкое распространение получил метод устранения утечек в трубопроводных системах, в том числе в системах отопления, основанный на добавлении в систему (с помощью насоса) жидкого герметика. Герметик, растворенный в объеме теплоносителя, вступает в реакцию с воздухом в местах утечек и образует прочный герметизирующий слой, который устраняет утечки в течение 1-7 дней (срок зависит от размера дефектов). Соотношение между герметиком и теплоносителем составляет 1:100 для продукта немецкой марки BCG, поэтому систему объемом 100-200 литров можно отремонтировать всего 1-2 литрами герметика.
Давление в вентиляционной системе
Чтобы вентиляция была эффективной, давление вентилятора должно быть выбрано правильно. Существует два способа измерения самого давления. Первый способ — это прямое измерение, когда давление измеряется в разных точках. Второй способ — вычислить 2 давления из 3 и на основании этого определить неизвестное значение.
Давление (также высота) может быть измерено статически, динамически (скорость) или как полное давление. Последнее подразделяется на три категории вентиляторов.
Аэродинамические характеристики осевых вентиляторов на графике: Pv — полное давление, N — мощность, Q — расход воздуха, ƞ — КПД, u — скорость, n — частота вращения.
В технической документации на вентилятор обычно приводятся аэродинамические данные, в том числе полное давление и статическое давление при заданной мощности. На практике «заводские» и фактические параметры часто не совпадают из-за конструктивных особенностей вентиляционного оборудования.
Существуют международные и национальные стандарты для повышения точности измерений в лаборатории.
В России обычно используются методы А и С, в которых напор воздуха после вентилятора определяется косвенно на основе установленной мощности. Различные методы могут учитывать или не учитывать ступицу рабочего колеса в зоне нагнетания.
Формулы для расчета напора вентилятора
Высота — это отношение между действующими силами и площадью, на которую они действуют. В случае трубопровода это воздух и площадь поперечного сечения.
Поток в трубопроводе распределен неравномерно и не под прямым углом к поперечному сечению. Невозможно определить точную высоту по одному измерению, но необходимо определить среднее значение по нескольким точкам. Это необходимо сделать как для входа, так и для выхода вентиляционной установки.
Осевые вентиляторы используются отдельно и в каналах; они эффективны, когда необходимо перемещать большие объемы воздуха при относительно низком давлении.
Полное давление вентилятора рассчитывается по формуле Pn = Pn (на выходе) — Pn (на входе), где:
- Pп (вых.) — полное давление на выходе из устройства;
- Pп (вх.) — полное давление на входе в устройство.
Формула для статического давления вентилятора несколько отличается.
Она записывается следующим образом: Pst = Pst (выход) — Pn (вход), где:
- Рст (вых.) — статическое давление на выходе из устройства;
- Pп (вх.) — полное давление на входе в устройство.
Статический напор не указывает на количество энергии, необходимой для передачи этой энергии в систему, а служит дополнительным параметром, из которого можно вывести полное давление. Последнее является основным критерием при выборе вентилятора, как в быту, так и в промышленности. Снижение общего напора указывает на потерю энергии в системе.
Статическое давление в самом вентиляционном канале — это разница между статическим давлением на входе и выходе вентиляции: Pst = Pst 0 — Pst 1. Это вторичный параметр.
Проектировщики указывают параметры с небольшим препятствием или без него: На рисунке показано отклонение статического давления одного и того же вентилятора в разных вентканалах.
Выбор подходящего вентилятора зависит от этих нюансов:
- подсчет расхода воздуха в системе (м³/с);
- подбор устройства на основе такого расчета;
- определение скорости на выходе по выбранному вентилятору (м/с);
- расчет Pп устройства;
- измерение статического и динамического напора для сравнения с полным.
Гидравлический диаметр воздуховода является основой для расчета положения измерения высоты. Он определяется по формуле D = 4F / P, где F — площадь поперечного сечения воздуховода, а P — окружность. Расстояние для измерения на входе и выходе равно D.
Рекомендуемая скорость движения воздуха в воздуховодах:
Боковые ответвления | 4,0 — 5,0 |
Распределительные воздуховоды | 1,5 — 2,0 |
Приточные решетки у потолка | 1,0 – 3,0 |
Вытяжные решетки | 1,5 – 3,0 |
Определите скорость движения воздуха в воздуховодах:
V = L / 3600*F (м/сек).
Где L — расход воздуха, м3 /ч; F — площадь поперечного сечения воздуховода, м2.
Рекомендация 1. Потери давления в системе воздуховодов могут быть снижены путем увеличения сечения воздуховодов для обеспечения относительно равномерной скорости воздуха во всей системе. На рисунке показано, как можно поддерживать относительно постоянную скорость воздуха в системе воздуховодов при минимизации потерь давления.
Рекомендация 2: В длинной системе воздуховодов с большим количеством вентиляционных решеток рекомендуется устанавливать вентилятор в центре системы вентиляции. Это решение имеет много преимуществ. С одной стороны, снижаются потери давления, с другой стороны, можно использовать воздуховоды меньшего сечения.
Пример расчета вентиляционной системы: Расчет начинается с чертежа системы с указанием расположения воздуховодов, решеток, вентиляторов и длины участков воздуховодов между решетками, а затем определяется расход воздуха в каждой секции сети.
Определите перепад давления на участках 1-6, используя таблицу перепада давления для круглых воздуховодов, и определите необходимые диаметры воздуховодов и перепад давления в воздуховодах, предполагая разумную скорость воздуха.
Испытательный участок 1: Расход воздуха составляет 220 м3 /ч. Выбираем диаметр воздуховода 200 мм, скорость 1,95 м/с и перепад давления 0,2 Па/м х 15 м = 3 Па (см. диаграмму перепада давления в воздуховоде).
Секция 2: Повторим расчеты, учитывая, что расход воздуха в этой секции составит 220+350=570 м3/ч. Примем диаметр воздуховода 250 мм и скорость воздуха 3,23 м/с. Перепад давления составляет 0,9 Па/м х 20 м = 18 Па.
Секция 3: Расход воздуха в этой секции составит 1070 м3 /ч. Мы предлагаем диаметр воздуховода 315 мм и скорость 3,82 м/с. Перепад давления составит 1,1 Па/м x 20 = 22 Па.
Точка подключения 4: Расход воздуха на этом участке составляет 1570 м3 /ч. Диаметр воздуховода составляет 315 мм, а скорость в воздуховоде — 5,6 м/с. Перепад давления составляет 2,3 Па x 20 = 46 Па.
Точка подключения 5: Расход воздуха в этой секции составляет 1570 м3 /ч. Мы предполагаем, что диаметр воздуховода составляет 315 мм, а скорость воздуховода — 5,6 м/с. Перепад давления составляет 2,3 Па/м x 1 = 2,3 Па.
Точка подключения 6: Расход воздуха на этом участке составляет 1570 м3 /ч. Диаметр воздуховода 315 мм, скорость в воздуховоде 5,6 м/с. Потеря давления составляет 2,3 Па x 10 = 23 Па. Общая потеря давления в воздуховодах составляет 114,3 Па.
После завершения расчета последней секции необходимо рассчитать потери давления в элементах сети: глушителе SR 315/900 (16 Па) и обратном клапане KOM 315 (22 Па). Также определите потери давления в ответвлениях к сети (сопротивление 4-х ответвлений в сумме составит 8 Па).
Электронная библиотека
Здоровье и безопасность в техносфере / Системы защиты среды обитания / 1.5.5 Расчет воздуховодов и водопропускных труб
В системах воздуховодов для естественной вентиляции
Воздух движется в воздуховодах и диффузорах под действием естественного давления, создаваемого разностью давлений между холодным наружным воздухом и теплым внутренним воздухом.
Естественное давление
(Dre) рассчитывается следующим образом:
Dre = hig (dn — hv), (1.5)
где hi — высота воздушного столба от центра вытяжного отверстия до выхода из вытяжной шахты, м; gn, rv — плотность наружного и внутреннего воздуха соответственно, кг/м3.
Расчетное естественное давление
для систем вентиляции жилых и общественных зданий в соответствии с /36/ определяется для температуры наружного воздуха +5 °C. Предполагается, что при более высоких температурах наружного воздуха, когда естественное давление становится слишком низким, дополнительный воздухообмен может быть достигнут за счет более частого и длительного открывания окон, жалюзи и иногда ставней.
Из анализа выражения (1.5) можно сделать следующие практические выводы:
1) на верхних этажах здания условия менее благоприятны, чем на нижних, так как располагаемое давление ниже,
2) естественное давление увеличивается при низких наружных температурах и значительно уменьшается в жаркие периоды,
3) охлаждение воздуха в воздуховодах приводит к снижению эффективного давления и может вызвать конденсацию со всеми вытекающими последствиями.
Кроме того, из (1.5) следует, что естественное давление не зависит от горизонтальной длины воздуховода и, безусловно, имеет меньшее значение в небольших воздуховодах, чем в длинных. Исходя из технико-экономических расчетов и опыта эксплуатации вентиляционных систем, рабочий радиус (от оси вентиляционного канала до оси самого дальнего отверстия) не должен превышать 8 м.
Для нормального функционирования системы естественной вентиляции это условие должно быть выполнено:
где R — удельная потеря давления на трение, Па/м; l — длина проводника (канала), м; Rl — потеря давления на трение расчетной ветви, Па; b — поправочный коэффициент шероховатости поверхности; Z — потеря давления за счет местных сопротивлений, Па; a — коэффициент избыточности, равный 1,1…1,15; Dre — располагаемое давление, Па.
Для расчета воздуховодов (каналов) необходимо предварительно выполнить следующие расчеты и графическую работу:
1) определение воздухообмена,
2) определение воздухообмена; 2) проектирование систем вентиляции,
3) графическое изображение компонентов системы на планах этажа и чердака,
4) построение аксонометрических схем всех элементов системы,
5) аэродинамический расчет воздуховодов.
Воздухообмен для каждого помещения определяется путем умножения (в соответствии со строительными нормами и правилами конкретного здания) или расчетом. Для этого необходимо заполнить специальную форму (табл. 1.7).
Воздухообмен в здании
В одну систему могут быть объединены только помещения с одинаковым или близким назначением. Системы вентиляции квартир, общежитий и гостиниц не могут быть объединены с системами вентиляции детских садов, торговых и других объектов, расположенных в том же здании. Санитарные помещения должны обслуживаться отдельными системами и должны быть оборудованы механическими возбудителями в случае пяти и более туалетов.
РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ДАВЛЕНИЙ В СИСТЕМАХ ВЕНТИЛЯЦИИ
ОТОПЛЕНИЕ И ВЕНТИЛЯЦИЯ
Знание распределения давления в системе вентиляции необходимо для настройки и регулировки системы, для определения расхода в отдельных частях системы и для многих других операций по вентиляции.
Распределение давлений в системах вентиляции с механическим побуждением движения воздуха. Рассмотрим воздуховод с вентилятором (рис. XI.3). В сечении 1—/ статическое давление равно нулю (т. е. равно давлению воздуха на уровне расположения воздуховода). Полное давление в этом сечении равно динамическому давлению рді, определяемому по формуле (XI.1). В сечении II—II статическое давление рстіі>0 (математически равна потерям на трение между сечениями II-II и I-/). При фиксированном сечении воздуховода линия статического давления является прямой. Линия полного давления также прямая,
параллельно линии pst. Расстояние по вертикали между этими линиями определяет динамическое давление pDi.
В диффузоре, расположенном между сечениями II—II и III—III, происходит изменение скорости потока. Динамическое давление по ходу воздуха уменьшается. В связи с этим статическое давление изменяется и может даже возрасти, как это показано на рисунке (рстіі>pstii).
Полное давление, создаваемое вентилятором на участке III-III, теряется из-за трения Drtr и местных сопротивлений (диффузор Lrdif, на выходе Ardif). Общая потеря давления на стороне выхода составляет:
ARnaghn = (YM + d)yagn. (XI .23)
Рисунок XI3. Диаграмма распределения давления для системы вентиляции
1 — всасывающая труба, 2 — вентилятор, 3 — нагнетательная труба, 4 — общий напор на стороне нагнетания, 5 — статическое давление там, 6 — общий напор на стороне всасывания, 7 — статическое давление там, I-VI — номера сегментов (другие обозначения приведены в тексте).
Статическое давление снаружи воздуховода на стороне всасывания равно нулю. В непосредственной близости от отверстия внутри факела всасывания воздушный поток уже обладает кинетической энергией. Отрицательное давление на краю факела всасывания пренебрежимо мало.
На входе в воздуховод скорость потока увеличивается, а вместе с ней и кинетическая энергия потока. Согласно закону сохранения энергии, потенциальная энергия потока должна уменьшаться. Если мы рассмотрим потерю давления L/?Pt в любом сечении на стороне всасывания
Per = 0 — rd — Drpot — (XI. 24)
На стороне всасывания, как и на напорной стороне, полное давление равно разности между давлением в начале трубы и потерей давления в данном сечении:
Pn = 0-DrnOt. (XI.25)
Формулы (XI.24) и (XI.25) показывают, что p0t и pn меньше нуля на стороне всасывания трубопровода. Статическое давление абсолютно больше полного давления, но формула (XI.2) остается в силе и в этом случае.
Трубопровод статического давления проходит ниже трубопровода полного давления. Крутое падение линии статического давления после сечения VI-VI обусловлено сужением потока на входе в трубопровод, вызванным образованием вихревой зоны. Между сечениями V-V и IV-IV на диаграмме видно вращающееся сужение. Уменьшение линии статического давления между этими сечениями обусловлено увеличением как скорости потока в конфузоре, так и перепада давления. Кривые статического давления на рисунке XI.3 заштрихованы.
Самое низкое полное давление в системе трубопроводов наблюдается в точке B. Математически оно равно перепаду давления на стороне всасывания:
Пример расчета вентиляционной системы:
Расчет следует начать с эскиза системы, на котором указаны места расположения воздуховодов, вентиляционных решеток, вентиляторов и длины участков воздуховодов между операторами, а затем определить расход воздуха на каждом участке сети.
Определите перепад давления на участках 1-6, используя таблицу перепада давления для круглых воздуховодов, и определите необходимые диаметры воздуховодов и перепад давления в воздуховодах, предполагая разумную скорость воздуха.
Испытательный участок 1: Расход воздуха составляет 220 м3 /ч. Выбираем диаметр воздуховода 200 мм, скорость 1,95 м/с и перепад давления 0,2 Па/м х 15 м = 3 Па (см. диаграмму перепада давления в воздуховоде).
Секция 2: Повторим расчеты, учитывая, что расход воздуха в этой секции составит 220+350=570 м3/ч. Примем диаметр воздуховода 250 мм и скорость воздуха 3,23 м/с. Перепад давления составляет 0,9 Па/м х 20 м = 18 Па.
Секция 3: Расход воздуха в этой секции составит 1070 м3 /ч. Мы предлагаем диаметр воздуховода 315 мм и скорость 3,82 м/с. Перепад давления составит 1,1 Па/м x 20 = 22 Па.
Точка подключения 4: Расход воздуха на этом участке составляет 1570 м3 /ч. Диаметр воздуховода составляет 315 мм, а скорость в воздуховоде — 5,6 м/с. Перепад давления составляет 2,3 Па x 20 = 46 Па.
Точка подключения 5: Расход воздуха в этой секции составляет 1570 м3 /ч. Мы предполагаем, что диаметр воздуховода составляет 315 мм, а скорость воздуховода — 5,6 м/с. Перепад давления составляет 2,3 Па/м x 1 = 2,3 Па.
Точка подключения 6: Расход воздуха на этом участке составляет 1570 м3 /ч. Диаметр воздуховода 315 мм, скорость в воздуховоде 5,6 м/с. Потеря давления составляет 2,3 Па x 10 = 23 Па. Общая потеря давления в воздуховодах составляет 114,3 Па.
После завершения расчета последней секции необходимо рассчитать потери давления в элементах сети: глушителе SR 315/900 (16 Па) и обратном клапане KOM 315 (22 Па). Также определите потери давления в ответвлениях к сети (сопротивление 4-х ответвлений в сумме составит 8 Па).
Определение потерь давления на изгибах воздуховодов
Используя диаграмму, можно определить потери давления на выходе как функцию угла кривизны, диаметра и расхода.
Пример. Определите потери давления на кривой 90° с диаметром 250 мм и расходом 500 м3 /ч. Для этого найдите пересечение вертикальной линии, соответствующей нашему расходу воздуха, с вертикальной линией диаметра 250 мм и определите потерю давления 2 Па на вертикальной линии слева для кривой 90°.
Мы предполагаем потолочные диффузоры PF, сопротивление которых составляет 26 Па в соответствии с диаграммой.
Теперь суммируем все значения потерь давления для прямых участков воздуховодов, элементов сети, кривых и решеток. Искомое значение составляет 186,3 Па.
Мы рассчитали систему и выяснили, что нам нужен вентилятор, нагнетающий 1570 м3 /ч воздуха с сопротивлением сети 186,3 Па. Учитывая характеристики, необходимые для системы, нас устраивает вентилятор ВЕНТС ВКМС 315.