Содержание
- VIDEO 25 Расчет естественной вытяжной системы вентиляции
- Эквивалентный диаметр воздуховода: формула, расчет, фишки и секреты
- Калькулятор для расчета эквивалентного диаметра онлайн
- Формула эквивалентного диаметра воздуховодов
- Таблица эквивалентных диаметров
- Пример расчета эквивалентного диаметра воздуховодов
- Фишки и секреты
- Диаметр квадратного воздуховода
- Как ПРАВИЛЬНО выбрать сечение воздуховода. Рассказываем секреты
- Решение задачи, о которой говорили в начале статьи
- Эквивалентный диаметр воздуховода: формула, расчет, фишки и секреты
- Калькулятор для расчета эквивалентного диаметра онлайн
- Формула эквивалентного диаметра воздуховодов
- Таблица эквивалентных диаметров
- Пример расчета эквивалентного диаметра воздуховодов
- Фишки и секреты
- Диаметр квадратного воздуховода
- Как рассчитать сечение воздуховода
- Решение задачи, о которой говорили в начале статьи
- Расчет воздуховодов систем вентиляции: алгоритм, таблица, онлайн-калькулятор
- Расчёт воздуховодов онлайн
- Расчёт сечения воздуховодов
- Алгоритм расчета сечения воздуховодов
- Таблица сечений воздуховодов
- Пример расчёта воздуховода
- Эквивалентный диаметр воздуховода
- Что такое эквивалентный диаметр воздуховода
- Расчет эквивалентного диаметра воздуховодов
- Пример расчета эквивалентного диаметра воздуховодов и некоторые выводы
VIDEO 25 Расчет естественной вытяжной системы вентиляции
Итак, если Dэкв=300, то A = 600, а 2-ая сторона B = А/3 = 200. Самый тонкий воздуховод получится 600х200.
Эквивалентный диаметр воздуховода: формула, расчет, фишки и секреты
Аэродинамическое сопротивление круглого воздуховода можно посчитать в одну формулу. При этом чем выше скорость, тем выше сопротивление. Как быть с прямоугольными воздуховодами? Там действуют совершенно другие принципы.
Содержание статьи:
- Таблица эквивалентных поперечников
- Эквивалетный поперечник и металлоёмкость
- Эквивалетный поперечник воздуховода с соотношением сторон 3:1
- Просто фантастика: один расплющенный воздуховод либо много квадратных?
- Как стремительно подобрать воздуховоды, зная эквивалетный поперечник
- Как стремительно подобрать самый маленький воздуховод, зная эквивалетный поперечник
- Площадь сечения первого (700*300=210 000мм²) больше, чем второго ( 500*400=200 000мм²), означает скорость воздуха ниже в первом воздуховоде и, как следует, должно быть ниже и сопротивление.
- 1-ый рассчитывает эквивалентный поперечник исходя из ширины и высоты (А и В) воздуховода.
- 2-ой помогает отыскать четкое значение второго измерения (ширины либо высоты), если известен экв. диаметр и первое измерение.
- Третий калькулятор подбирает все возможные допустимые сечения воздуховодов для заданного эквивалентного диаметра. Сечения кратны 50 мм, а соотношение сторон менее 3 к 1.
- Dэкв_пр = 2·А·В / (А+В), где А и В — ширина и высота прямоугольного воздуховода.
- Dэкв_кв = 2·А·А / (А+А) = А.
- Dэкв = 4·S / П, где S и П — соответственно, площадь и периметр воздуховода.
- Dкругл = 4·π·R 2 / 2·π·R = 2R = D.
- Dэкв_кругл = D
- Dэкв_квадр = 2*A*A/(A+A) = A = D.
- Dэкв = 2*A*(A/3) / (A + A/3) = (2A/3) / (4A/3) = A/2.
- Dэкв_900_300 = 2*900*300 / (900+300) = 450 мм.
- Dэкв_300_300 = 300 мм.
- S_450 = pi*450²/4 = 0,16 м²
- S_300 = 3* pi*300²/4 = 0,212 м²
- для расхода 3600 м³/ч: p_900_300 = 0,881 Па/м
- для расхода 1200 м³/ч: p_300_300 = 0,846 Па/м
- По итогам расчета вентиляции расход составил 5000 м³/ч, воздуховод 2023х200, сопротивление 4,362 Па/м
- Расход 500 м³/ч, 10 параллельных воздуховодов 200х200, сопротивление 1,22 Па/м
- Сопротивление во 2-м случае меньше в 3,57 раза!
- Расход 20 000 м³/ч, воздуховод 4000х400, сопротивление 1,927 Па/м
- Расход 2 000 м³/ч, 10 параллельных воздуховодов 400х400, сопротивление 0,532 Па/м
- Сопротивление во 2-м случае меньше в 3,62 раза!
- На объекте площадью 100 м² с высотой потолков 3,5 метра требуется обеспечить кратность 2. Расход составляет 100*3,5*2 = 700 м³/ч, воздуховод был подобран 500х100, сопротивление 5,391 Па/м
- Расход 140 м³/ч, 5 параллельных воздуховодов 100х100, сопротивление 3,533 Па/м
- И даже на малых диаметрах второй вариант выгоднее — более чем в 1,5 раза!
- Эквивалетному диаметру 320 мм соответствует круглый воздуховод 320 мм. Ближайший больший из стандартного ряда — 400мм. Но ближайший меньший — 315 мм — не сильно меньше. Вероятнее всего он тоже подойдет.
- Эквивалетному диаметру 320 мм соответствует прямоугольный воздуховод 320х320. Значит, точно подойдет 350х350, и вероятнее всего 300х350
- Максимальная разумная ширина прямоугольного воздуховода (чтобы соотношение сторон было менее, чем 3 к 1) составит 2 экв.диаметра (640 мм для нашего примера). Почему это так? Смотрите следующий пункт.
- Dэкв = 2*A*(A/3) / (A + A/3) = (2A/3) / (4A/3) = A/2.
- De1 = 2*700*300 / (700+300) = 420мм
- De2 = 2*500*400 / (500+400) = 444мм
- Таблица эквивалентных диаметров
- Эквивалетный диаметр и металлоёмкость
- Эквивалетный диаметр воздуховода с соотношением сторон 3:1
- Просто фантастика: один расплющенный воздуховод или много квадратных?
- Как быстро подобрать воздуховоды, зная эквивалетный диаметр
- Как быстро подобрать самый низкий воздуховод, зная эквивалетный диаметр
- Площадь сечения первого (700*300=210 000мм²) больше, чем второго ( 500*400=200 000мм²), значит скорость воздуха ниже в первом воздуховоде и, следовательно, должно быть ниже и сопротивление.
- Первый рассчитывает эквивалентный диаметр исходя из ширины и высоты (А и В) воздуховода.
- Второй помогает найти точное значение второго измерения (ширины или высоты), если известен экв. диаметр и первое измерение.
- Третий калькулятор подбирает все возможные допустимые сечения воздуховодов для заданного эквивалентного диаметра. Сечения кратны 50 мм, а соотношение сторон менее 3 к 1.
- Dэкв_пр = 2·А·В / (А+В), где А и В — ширина и высота прямоугольного воздуховода.
- Dэкв_кв = 2·А·А / (А+А) = А.
- Dэкв = 4·S / П, где S и П — соответственно, площадь и периметр воздуховода.
- Dкругл = 4·π·R 2 / 2·π·R = 2R = D.
- Dэкв_кругл = D
- Dэкв_квадр = 2*A*A/(A+A) = A = D.
- Dэкв = 2*A*(A/3) / (A + A/3) = (2A/3) / (4A/3) = A/2.
- Dэкв_900_300 = 2*900*300 / (900+300) = 450 мм.
- Dэкв_300_300 = 300 мм.
- S_450 = pi*450²/4 = 0,16 м²
- S_300 = 3* pi*300²/4 = 0,212 м²
- для расхода 3600 м³/ч: p_900_300 = 0,881 Па/м
- для расхода 1200 м³/ч: p_300_300 = 0,846 Па/м
- По итогам расчета вентиляции расход составил 5000 м³/ч, воздуховод 2023х200, сопротивление 4,362 Па/м
- Расход 500 м³/ч, 10 параллельных воздуховодов 200х200, сопротивление 1,22 Па/м
- Сопротивление во 2-м случае меньше в 3,57 раза!
- Расход 20 000 м³/ч, воздуховод 4000х400, сопротивление 1,927 Па/м
- Расход 2 000 м³/ч, 10 параллельных воздуховодов 400х400, сопротивление 0,532 Па/м
- Сопротивление во 2-м случае меньше в 3,62 раза!
- На объекте площадью 100 м² с высотой потолков 3,5 метра требуется обеспечить кратность 2. Расход составляет 100*3,5*2 = 700 м³/ч, воздуховод был подобран 500х100, сопротивление 5,391 Па/м
- Расход 140 м³/ч, 5 параллельных воздуховодов 100х100, сопротивление 3,533 Па/м
- И даже на малых диаметрах второй вариант выгоднее — более чем в 1,5 раза!
- Эквивалетному диаметру 320 мм соответствует круглый воздуховод 320 мм. Ближайший больший из стандартного ряда — 400мм. Но ближайший меньший — 315 мм — не сильно меньше. Вероятнее всего он тоже подойдет.
- Эквивалетному диаметру 320 мм соответствует прямоугольный воздуховод 320х320. Значит, точно подойдет 350х350, и вероятнее всего 300х350
- Максимальная разумная ширина прямоугольного воздуховода (чтобы соотношение сторон было менее, чем 3 к 1) составит 2 экв.диаметра (640 мм для нашего примера). Почему это так? Смотрите следующий пункт.
- Dэкв = 2*A*(A/3) / (A + A/3) = (2A/3) / (4A/3) = A/2.
- De1 = 2*700*300 / (700+300) = 420мм
- De2 = 2*500*400 / (500+400) = 444мм
- Расчёт воздуховодов онлайн
- Расчёт сечения воздуховодов
- Алгоритм расчета сечения воздуховодов
- Таблица сечений воздуховодов
- Пример расчёта воздуховода
- Эквивалентный диаметр воздуховода
- Что такое эквивалентный диаметр воздуховода
- Расчет эквивалентного диаметра воздуховодов
- Пример расчета эквивалентного диаметра воздуховодов и некоторые выводы
- расчёт воздуховодов вентиляции
- расчёт воздуха в воздуховоде
- расчёт сечения воздуховодов
- формула расчёта воздуховодов
- расчёт диаметра воздуховода
- Пересчет расхода воздуха в м 3 /с
- Выбор скорости воздуха в воздуховоде
- Определение площади сечения воздуховода
- Определение диаметра круглого или ширины и высоты прямоугольного воздуховода.
- G [м 3 /c] = G [м 3 /час] / 3600
- S [м 2 ] = G [м 3 /c] / v [м/с]
- G = 1000/3600 = 0,28 м 3 /c
- v = 4 м/с
- S = 0,28 / 4 = 0,07 м 2
- В случае круглого воздуховода его диаметр составил бы D = корень (4·S/ π) ≈ 0,3 м = 300мм. Ближайший стандартный диаметр воздуховода — 315 мм.
- Dэкв_пр = 2·А·В / (А+В), где А и В — ширина и высота прямоугольного воздуховода.
- Dэкв_кв = 2·А·А / (А+А) = А.
- Dэкв = 4·S / П, где S и П — соответственно, площадь и периметр воздуховода.
- Dкругл = 4·π·R 2 / 2·π·R = 2R = D.
Вправду, как сопоставить, в каком воздуховоде будут больше утраты на трение: 700х300 либо 500х400?
Давайте представим, как будет рассуждать инженер, столкнувшись с таковой задачей. Вероятнее всего он решит действовать через площадь воздуховода и скорость воздуха в нем:
Но эта логика неверна и в этом случае ведёт к неправильному результату. Чтоб сделать верный расчет (см. в конце статьи), сначала необходимо обратиться к понятию «эквивалетного поперечника воздуховода».
Эквивалентный поперечник прямоугольного воздуховода — это поперечник воображаемого круглого воздуховода, в каком утрата давления на трение была бы равна потере давления на трение в начальном прямоугольном воздуховоде при схожей длине обоих воздуховодов.
В книжках и учебниках В. Н. Богословского таковой поперечник именуется «Эквивалентный по скорости диаметр», в литературе П. Н. Каменева — «Равновеликий поперечник по потерям на трение».
Калькулятор для расчета эквивалентного диаметра онлайн
Для удобства наших читателей мы подготовили онлайн калькулятор, который помогает не только лишь найти эквивалентный поперечник для того либо другого воздуховода, да и подобрать сечение воздуховода, если поперечник уже известен.
В программке представлено сходу три калькулятора:
Если вам нужно проверить конкретное сечение (не кратное 50 мм или с соотношением сторон более чем 3 к 1, то воспользуйтесь вторым калькулятором.
Формула эквивалентного диаметра воздуховодов
Эквивалентный диаметр прямоугольного воздуховода вычисляется по формуле:
Например, в результате расчета вентиляции получился воздуходод 500х300. Ему соответствует эквивалентный диаметр 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 данный факт весьма интересен, ведь обычно чем больше площадь сечения воздуховода, тем ниже его сопротивление. Однако круглая форма сечения воздуховода имеет наилучшие аэродинамические показатели. Вот 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:
Используя эту формулу можно подтвердить правильность вышеприведённых формул для прямоугольного и квадратного воздуховодов, также убедиться в том, что эквивалентный диаметр круглого воздуховода равен диаметру этого воздуховода:
Таблица эквивалентных диаметров
Для расчета может помочь таблица эквивалентного диаметра воздуховодов
Пример расчета эквивалентного диаметра воздуховодов
В качестве примера определим эквивалентный диаметр воздуховода 600×300:
Dэкв_600_300 = 2·600·300 / (600+300) = 400 мм.
Фишки и секреты
Эквивалетный диаметр и металлоёмкость
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 макаром, 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:
Dэкв_500_100 = 2·500·100 / (500+100) = 167 мм.
Здесь разница в площади сечения и в металлоемкости достигает 2,5 раз. Таким макаром, 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 втрое.
Диаметр квадратного воздуховода
Интересно отметить, что площадь сечения квадратного воздуховода всегда на 27% больше, чем вписанного в него круглого воздуховода. Однако их эквивалетные диаметры равны:
Итак, при прочих равных выгоднее использовать круглый воздуховод, чем квадратный, даже не глядя на то, что площадь сечения у него выше, а скорость будет ниже. Сопротивление будет в точности равно круглому воздуховоду!
Эквивалетный диаметр воздуховода с соотношением сторон 3:1
В вентиляции НЕ принято применять прямоугольные воздуховоды с соотношением сторон более, чем 3 к 1. Другими словами 900х300 — это допустимый вариант, а 900х200 или 800х200 — плохой и очень нежелательный.
Давайте определим, чему равен эквивалетный диаметр прямоугольного воздуховода с соотношением сторон 3 к 1:
Оказывается, экв. диаметр такого воздуховода равен половине его длинной стороны.
Просто фантастика: один расплющенный воздуховод или много квадратных?
Продолжим расчет из предыдущего пункта. Что лучше — воздуховод с соотношением сторон 3 к 1 (Dэкв = A/2) или три квадратных воздуховода со стороной А/3?
Красный плоский воздуховод со сторонами 5АхА можно разделить на 5 квадратных воздуховодов АхА. Выгодно ли это делать?
Другими словами, что если 900х300 заменить на три 300х300 — что выгоднее?
Площади сечений по эквивалетным диаметрам:
Исходя из убеждений эквивалетных диаметров оказывается, что три воздуховода 300х300 аж на ТРЕТЬ (32,5%) выгоднее, чем 900х300.
Теперь посчитаем аэродинамическое сопротивление. Для примера возьмем общий расход воздуха 3600 м³/ч для 900х300. Тогда на каждый воздуховод 300х300 выпадет 3600/3 = 1200 м³/ч:
Вот это удивительно! Оказывается, любой слишком плоский воздуховод выгоднее разделить на несколько квадратных или даже круглых! В этом случае мы получили выгоду 4%.
В микроканальных теплообменниках так и делается: один плоский канал разбивается на несколько круглых. Выгода как в плане сопротивления, так и в плане теплообмена.
Если б соотношение сторон было 10 к 1, то разница будет аж в 3,5 раза:
И другой пример:
И ещё один пример: 500х100 или 5 штук 100х100:
Единственная тонкость: расчет НЕ учитывает сопротивление коллектора на этапе разъединения большого воздуховода на 3 мелких и их последующего соединения. Если такие коллекторы нужны, то они «съедят» часть выгоды.
Как быстро подобрать воздуховоды, зная эквивалетный диаметр
Допустим, при расчете сечения воздуховодов оказалось, что эквивалентный диаметр равен 320 мм. Как понять, какие воздуховоды вообще стоит рассматривать? Конечно, мы рекомендуем пользоваться нашими онлайн калькуляторами, но что если их нет под рукой?
Тогда рассуждения должны быть следующими:
Как быстро подобрать самый низкий воздуховод, зная эквивалетный диаметр
Ещё одна интересная фишка. Например, эквивалентный диаметр равен 300 мм. Как найти самый низкий из всех возможных воздуховодов, но чтобы соотношение сторон укладывалось в рекомендации (т.е. было менее 3 к 1)?
Ранее мы считали эквивалетный диаметр воздуховода со сторонами в соотношении 3 к 1 (А и А/3):
Оказывается, экв. диаметр равен половине длинной стороны! Значит, чтобы найти длинную сторону самого расплющенного воздуховода, нужно экв. диаметр умножить на 2 (А = 2*Dэкв).
Итак, если Dэкв=300, то A = 600, а вторая сторона B = А/3 = 200. Самый плоский воздуховод получится 600х200.
Аналогично для Dэкв=450 получим: А = 900, B = A/3 = 300. Самый плоский воздуховод будет 900х300.
Как ПРАВИЛЬНО выбрать сечение воздуховода. Рассказываем секреты
И ещё один пример: Dэкв=240. Тогда А = 480, B = A/3 = 160. Можно принять 500х150, а лучше 400х200.
Решение задачи, о которой говорили в начале статьи
В самом начале статьи мы пытались выяснить, у какого воздуховода, 700х300 или 500х400, будет меньше сопротивление для одного и такого же расхода воздуха. Причем потому что площадь первого больше, то мы уже знаем, что скорость воздуха в нем будет меньше.
Давайте посчитаем эквивалентные диаметры:
Вот удивительное дело: сечение первого воздуховода БОЛЬШЕ по площади, но МЕНЬШЕ по эквивалентному диаметру. При расчете аэродинамического сопротивления решающее значение будем иметь именно эквивалентный диаметр. Раз он меньше, то сопротивление будет больше.
Итак, сопротивление воздуховода 700х300 БОЛЬШЕ, чем 500х400 для одного и такого же расхода воздуха. При прочих равных выгоднее использовать именно 500х400.
Общепринятое правило гласит: при прочих равных нужно выбирать более квадратный воздуховод (менее расплющенный, т.е. с меньшим соотношением сторон)
Действительно, соотношение сторон воздуховода 700х300 составляет 700/300=2,3. Соотношение сторон второго воздуховода составляет 500/400=1,25. Это меньше, чем 2,3, поэтому выгоднее использовать воздуховод 500х400.
Эквивалентный диаметр воздуховода: формула, расчет, фишки и секреты
Аэродинамическое сопротивление круглого воздуховода можно посчитать в одну формулу. Причем чем выше скорость, тем выше сопротивление. Как быть с прямоугольными воздуховодами? Там действуют совсем другие принципы.
Содержание статьи:
Действительно, как сравнить, в каком воздуховоде будут больше потери на трение: 700х300 или 500х400?
Давайте представим, как будет рассуждать инженер, столкнувшись с такой задачей. Вероятнее всего он решит действовать через площадь воздуховода и скорость воздуха в нем:
Но эта логика ошибочна и в этом случае ведёт к неверному результату. Чтобы сделать правильный расчет (см. в конце статьи), сначала нужно обратиться к понятию «эквивалетного диаметра воздуховода».
Эквивалентный диаметр прямоугольного воздуховода — это диаметр воображаемого круглого воздуховода, в каком 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».
Калькулятор для расчета эквивалентного диаметра онлайн
Для удобства наших читателей мы подготовили онлайн калькулятор, который помогает не только лишь определить эквивалентный диаметр для того или иного воздуховода, да и подобрать сечение воздуховода, если диаметр уже известен.
В программе представлено сразу три калькулятора:
Если вам нужно проверить конкретное сечение (не кратное 50 мм или с соотношением сторон более чем 3 к 1, то воспользуйтесь вторым калькулятором.
Формула эквивалентного диаметра воздуховодов
Эквивалентный диаметр прямоугольного воздуховода вычисляется по формуле:
Например, в результате расчета вентиляции получился воздуходод 500х300. Ему соответствует эквивалентный диаметр 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 данный факт весьма интересен, ведь обычно чем больше площадь сечения воздуховода, тем ниже его сопротивление. Однако круглая форма сечения воздуховода имеет наилучшие аэродинамические показатели. Вот 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:
Используя эту формулу можно подтвердить правильность вышеприведённых формул для прямоугольного и квадратного воздуховодов, также убедиться в том, что эквивалентный диаметр круглого воздуховода равен диаметру этого воздуховода:
Таблица эквивалентных диаметров
Для расчета может помочь таблица эквивалентного диаметра воздуховодов
Пример расчета эквивалентного диаметра воздуховодов
В качестве примера определим эквивалентный диаметр воздуховода 600×300:
Dэкв_600_300 = 2·600·300 / (600+300) = 400 мм.
Фишки и секреты
Эквивалетный диаметр и металлоёмкость
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 макаром, 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:
Dэкв_500_100 = 2·500·100 / (500+100) = 167 мм.
Здесь разница в площади сечения и в металлоемкости достигает 2,5 раз. Таким макаром, 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 втрое.
Диаметр квадратного воздуховода
Интересно отметить, что площадь сечения квадратного воздуховода всегда на 27% больше, чем вписанного в него круглого воздуховода. Однако их эквивалетные диаметры равны:
Итак, при прочих равных выгоднее использовать круглый воздуховод, чем квадратный, даже не глядя на то, что площадь сечения у него выше, а скорость будет ниже. Сопротивление будет в точности равно круглому воздуховоду!
Эквивалетный диаметр воздуховода с соотношением сторон 3:1
В вентиляции НЕ принято применять прямоугольные воздуховоды с соотношением сторон более, чем 3 к 1. Другими словами 900х300 — это допустимый вариант, а 900х200 или 800х200 — плохой и очень нежелательный.
Давайте определим, чему равен эквивалетный диаметр прямоугольного воздуховода с соотношением сторон 3 к 1:
Оказывается, экв. диаметр такого воздуховода равен половине его длинной стороны.
Просто фантастика: один расплющенный воздуховод или много квадратных?
Продолжим расчет из предыдущего пункта. Что лучше — воздуховод с соотношением сторон 3 к 1 (Dэкв = A/2) или три квадратных воздуховода со стороной А/3?
Красный плоский воздуховод со сторонами 5АхА можно разделить на 5 квадратных воздуховодов АхА. Выгодно ли это делать?
Другими словами, что если 900х300 заменить на три 300х300 — что выгоднее?
Площади сечений по эквивалетным диаметрам:
Исходя из убеждений эквивалетных диаметров оказывается, что три воздуховода 300х300 аж на ТРЕТЬ (32,5%) выгоднее, чем 900х300.
Теперь посчитаем аэродинамическое сопротивление. Для примера возьмем общий расход воздуха 3600 м³/ч для 900х300. Тогда на каждый воздуховод 300х300 выпадет 3600/3 = 1200 м³/ч:
Вот это удивительно! Оказывается, любой слишком плоский воздуховод выгоднее разделить на несколько квадратных или даже круглых! В этом случае мы получили выгоду 4%.
В микроканальных теплообменниках так и делается: один плоский канал разбивается на несколько круглых. Выгода как в плане сопротивления, так и в плане теплообмена.
Если б соотношение сторон было 10 к 1, то разница будет аж в 3,5 раза:
И другой пример:
И ещё один пример: 500х100 или 5 штук 100х100:
Единственная тонкость: расчет НЕ учитывает сопротивление коллектора на этапе разъединения большого воздуховода на 3 мелких и их последующего соединения. Если такие коллекторы нужны, то они «съедят» часть выгоды.
Как быстро подобрать воздуховоды, зная эквивалетный диаметр
Допустим, при расчете сечения воздуховодов оказалось, что эквивалентный диаметр равен 320 мм. Как понять, какие воздуховоды вообще стоит рассматривать? Конечно, мы рекомендуем пользоваться нашими онлайн калькуляторами, но что если их нет под рукой?
Тогда рассуждения должны быть следующими:
Как рассчитать сечение воздуховода
Как быстро подобрать самый низкий воздуховод, зная эквивалетный диаметр
Ещё одна интересная фишка. Например, эквивалентный диаметр равен 300 мм. Как найти самый низкий из всех возможных воздуховодов, но чтобы соотношение сторон укладывалось в рекомендации (т.е. было менее 3 к 1)?
Ранее мы считали эквивалетный диаметр воздуховода со сторонами в соотношении 3 к 1 (А и А/3):
Оказывается, экв. диаметр равен половине длинной стороны! Значит, чтобы найти длинную сторону самого расплющенного воздуховода, нужно экв. диаметр умножить на 2 (А = 2*Dэкв).
Итак, если Dэкв=300, то A = 600, а вторая сторона B = А/3 = 200. Самый плоский воздуховод получится 600х200.
Аналогично для Dэкв=450 получим: А = 900, B = A/3 = 300. Самый плоский воздуховод будет 900х300.
И ещё один пример: Dэкв=240. Тогда А = 480, B = A/3 = 160. Можно принять 500х150, а лучше 400х200.
Решение задачи, о которой говорили в начале статьи
В самом начале статьи мы пытались выяснить, у какого воздуховода, 700х300 или 500х400, будет меньше сопротивление для одного и такого же расхода воздуха. Причем потому что площадь первого больше, то мы уже знаем, что скорость воздуха в нем будет меньше.
Давайте посчитаем эквивалентные диаметры:
Вот удивительное дело: сечение первого воздуховода БОЛЬШЕ по площади, но МЕНЬШЕ по эквивалентному диаметру. При расчете аэродинамического сопротивления решающее значение будем иметь именно эквивалентный диаметр. Раз он меньше, то сопротивление будет больше.
Итак, сопротивление воздуховода 700х300 БОЛЬШЕ, чем 500х400 для одного и такого же расхода воздуха. При прочих равных выгоднее использовать именно 500х400.
Общепринятое правило гласит: при прочих равных нужно выбирать более квадратный воздуховод (менее расплющенный, т.е. с меньшим соотношением сторон)
Действительно, соотношение сторон воздуховода 700х300 составляет 700/300=2,3. Соотношение сторон второго воздуховода составляет 500/400=1,25. Это меньше, чем 2,3, поэтому выгоднее использовать воздуховод 500х400.
Расчет воздуховодов систем вентиляции: алгоритм, таблица, онлайн-калькулятор
Расчёт воздуховодов вентиляции является одним из этапов расчета вентиляции и заключается в определении размеров воздуховода зависимо от расхода воздуха, который должен проходить через рассматриваемый воздуховод. Кроме того, возникают задачи по определению площади поверхности воздуховода. Рассмотрим их более подробно.
Купить запчасти для оросительных систем agritech.ru.
Содержание статьи:
Расчёт воздуховодов онлайн
Для расчета воздуховодов рекомендуем воспользоваться онлайн-калькулятором, расположенным выше. Исходными данными для расчета являются расход воздуха и максимальная допустимая скорость воздуха в воздуховоде.
Преимуществом нашего калькулятора будет то, что в результате расчета вы узнаете не только лишь рекомендуемое сечение круглых и/или прямоугольных воздуховодов, да и фактическую скорость воздуха в них, эквивалентный диаметр и потери давления на 1 метр длины.
О расчете площади воздуховодов читайте в отдельной статье.
Расчёт сечения воздуховодов
Задача расчёта сечения воздуховодов вентиляции может звучать по-разному:
Следует понимать, что все вышеперечисленные расчёты — на самом деле, 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 зависимо от расхода пропускаемого воздуха. Он выполняется в 4 этапа:
На первом этапе расчёта воздуховода расход воздуха G, выраженный, обычно, в м 3 /час, переводится в м 3 /с. Для этого его необходимо разделить на 3600:
На втором этапе следует задать скорость движения воздуха в воздуховоде. Скорость следует именно задать, а не рассчитать. Другими словами выбрать ту скорость движения воздуха, которая представляется оптимальной.
Высокая скорость воздуха в воздуховоде позволяет использовать воздуховоды малого сечения. Однако при всем 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 поболее) 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 зависимо от полученной площади.
Пример расчёта воздуховода
В качестве примера рассчитаем сечение воздуховода с расходом воздуха 1000 м 3 /час:
В случае прямоугольного воздуховода необходимо подобрать такие А и В, чтобы их произведение было равно примерно 0,07. При всем этом рекомендуется, чтобы А и В не отличались друг от друга более чем втрое, другими словами воздуховод 700×100 — не идеальный вариант. Более хорошие варианты: 300×250, 350×200.
Эквивалентный диаметр воздуховода
При сравнении круглых и прямоугольных воздуховодов разного сечения исходя из убеждений 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 каком 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:
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 данный факт весьма интересен, ведь обычно чем больше площадь сечения воздуховода, тем ниже его сопротивление. Однако круглая форма сечения воздуховода имеет наилучшие аэродинамические показатели. Вот 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:
Используя эту формулу можно подтвердить правильность вышеприведённых формул для прямоугольного и квадратного воздуховодов, 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:
Dэкв_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 макаром, 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:
Dэкв_500_100 = 2·500·100 / (500+100) = 167 мм.
Здесь разница в площади сечения и в металлоемкости достигает 2,5 раз. Таким макаром, 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 втрое.
