Пособие 3.91 к СНиП 2.04.05-91. Вентиляторные установки.

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 z определены экспериментально и отнесены к динамическому давлению вентилятора P_dv Па. Величина z 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 L_opt м³/ч, при максимальном значении КПД, и на границах аэродинамической характеристики вентилятора, соответствующих значению 0,9h_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 z следует определять интерполяцией.

3. Потери полного давления во входном и выходном элементах вентустановки DP, 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 z рекомендуется определять:

5. для входных элементов - по табл. 1 и 2;

6. 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 z=2 при L₁, z =0,7 при L_opt и L₂.

5. Полное давление вентустановки , Па, меньше полного давления вентилятора на величину потерь в присоединенных фасонных элементах и равно:

   1. = Pv - DP (2)

6. КПД вентустановки h' меньше КПД вентилятора на величину потерь, вызванных присоединительными элементами на входе и выходе

   1. h' = h - Dh = h (1 - ) (3)

   2. где h- Кпд вентилятора при заданном расходе воздуха;

   3. Dh и - суммарное, действительное и относительное снижение КПД, вызванное присоединительными элементами.

7. Относительное снижение КПД вентустановки определяется:

8. для входных элементов по табл. 1 и 2;

9. для выходных элементов величина относительного снижения КПД равна:

(4)

где z 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 P_dv/P_v 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 h' (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 90^оС, 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 z и относительное снижение КПД установки с плавным отводом R=1,5D₀ на входе для трех характерных режимов составят: z=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 z для трех характерных режимов работы вентилятора составят: при L₁ коэффициент z = 2, при Lopt и L₂, z = 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 n_opt=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 n_opt = 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 z и относительного снижения КПД установок радиальных вентиляторов с лопатками, загнутыми вперед

Таблица 2

Значение коэффициентов сопротивления z и относительного снижения КПД установок радиальных вентиляторов с лопатками, загнутыми назад

Таблица 3

Значение коэффициентов сопротивления z установок радиальных вентиляторов с пирамидальными диффузорами на выходе (рис. 3а)

Таблица 4

Значение коэффициентов сопротивления z установок радиальных вентиляторов с плоскими диффузорами на выходе (рис.4а)

Таблица 5

Значение коэффициентов сопротивления z установок с радиальными вентиляторами