Расчет воздуховодов равномерной раздачи

Согласно технологии производства плотность размещения животных или птиц на единицу объема помещения есть величина постоянная. Поэтому приточный воздух по длине здания необходимо подавать равномерно. При этом скорость выпуска воздуха из отверстий или щели воздуховода должна быть одинаковой по длине для обеспечения возможности поддержания равномерного аэродинамического режима вентиляции.

Из общих закономерностей гидравлики следует, что равномерную раздачу воздуха можно получить, если по всей длине магистрали воздуха будет сохраняться постоянное статическое давление, которое при одинаковых размерах выпускных отверстий (или постоянной ширине щели) обусловит одинаковую скорость истечения воздуха. В этом случае для обеспечения постоянства статического давления по длине воздуховода необходимо, чтобы скорость воздуха в начале воздуховода была больше скорости в конце магистрали и разность динамических давлений, соответствующая этим скоростям, была равна полной потере давления в магистрали.

Для равномерной раздачи воздуха следует ориентироваться на наименьшие скорости по длине воздуховода и наибольшие скорости выхлопа из отверстий. При этом воздуховод как камера постоянного статического давления будет обладать большей гидравлической устойчивостью.

Рис. Распределение скоростей в воздуховыпускном отверстии.

Рассмотрим некоторые теоретические положения, на которых основан расчет воздуховодов равномерной раздачи.

Скорость воздуха в магистрали, если известно его динамическое давление Нд,можно определить по известной из курса гидравлики формуле

Для стандартного воздуха с объемным весом γ = 1,2 кг/м3

При выпуске воздуха из воздуховода с постоянным по длине статическим давлением последнее в отверстии преобразуется в скоростное давление, которое и вызывает истечение воздуха. Обозначив эту скорость через υст, получим

На рис. Изображен параллелограмм скоростей в воздуховыпускном отверстии. Действительная скорость истечения определяется гипотенузой υп с углом наклона α к катету υд, т. е. к оси воздуховода

или с учетом вышеприведенных значений υст и υд

=

Расход воздуха через отверстие площадью f0 =abсоставляет, м3/ч

где µ - коэффициент расхода отверстия, который связан с коэффициентом его местного сопротивления ξ зависимостью

– площадь живого сечения струи, наклоненного к оси воздуховода под углом β;

.

После подстановки значения sin α и υп и некоторых упрощений формула расхода воздуха получит вид

Откуда площадь отверстия, м2

Из формулы следует

Это отношение представляет собой среднюю скорость истечения υ0, равную

Таким образом, зная µ, L0иHст для отверстия, можно легко определить площадь его сечения.

Для обеспечения постоянства статического давления воздуховод по длине должен иметь переменное сечение. На величину коэффициента расхода µ влияют угол истечения струи α и относительный расход воздуха в отверстии

Угол истечения в свою очередь зависит от соотношения υст и υд

Как правило, потери давления в воздуховодах постоянного статического давления невелики по сравнению с Нд, поэтому без особой погрешности можно принять α = const. Тогда µ будет зависеть только от . При углах истечения α ≥60º коэффициент расхода µ можно принимать для практических расчетов равным 0,61 и постоянным для всех отверстий независимо от . При одинаковых площадях отверстий необходимо соблюдать условие υст≥ 1,73 υд

Аналогичная гидродинамическая картина имеет место в воздуховодах с раздачей воздуха через щель постоянной ширины. Для обеспечения постоянства статического давления сечение щелевого воздуховода по длине должно уменьшаться. При этом потери давления на любом участке компенсируется соответствующим снижением динамического давления, в результате чего Нстостается постоянным по всей длине lвоздуховода.

Методика расчета воздуховодов равномерной раздачи сводится к уравнению потерь динамического давления в воздуховоде

,

и общих потерь на трение по длине магистрали, т.е. должно соблюдаться равенство

·γ = ,

где – и – скорости воздуха соответственно в начале и в конце воздуховода, м/сек – потери на трение по длине магистрали, кг/м2; – потери давления в местных сопротивлениях всех тройников (отверстий, щелей) на проход, кг/м2.

Для упрощения расчета принимаем, что после каждого отверстия скорость в воздуховоде уменьшается на одну и ту же величину

,

где n – количество отверстий в магистрали.

Потеря давления в каждом отверстии на проход при давлении потока равна, кг/м2

тогда общая потеря давления на местные сопротивления при nотверстия составит

Задавшись средней скоростью истечения воздуха υ0 через отверстие или щель при известной его секундной воздухопроизводительностиL0, определяют площадь f0 и ширину b0отверстия

;