Як знайти коефіцієнт опору вентиляційної сітки. Розрахунок тиску в повітропроводах. В даному розділі представлені найпростіші розрахункові програми з вентиляції, кондиціювання Коефіцієнт місцевого опору трійника повітроводу

Можна також скористатися наближеною формулою:

0, 195 v 1 , 8

R ф. (10) d 100 1 , 2

Її похибка вбирається у 3 – 5%, що достатньо інженерних розрахунків .

Повні втрати тиску на тертя для всієї ділянки отримують множенням питомих втрат R на довжину ділянки l, Rl, Па. Якщо застосовують повітропроводи або канали з інших матеріалів, необхідно ввести поправку на шорсткість βш за табл. 2. Вона залежить від абсолютної еквівалентної шорсткості матеріалу повітроводу К е (табл.3) та величини v ф .

					Таблиця 2
		Значення поправки βш
v ф , м/с			βш при значеннях До е, мм

Таблиця 3 Абсолютна еквівалентна шорсткість матеріалу повітроводів

						Штукатур-
						ка по сітці
До е, мм

Для сталевих повітроводів βш = 1. Більше докладні значенняβш можна знайти у табл. 22.12. З урахуванням даної поправки уточнені втрати тиску на тертя Rl βш , Па отримують множенням Rl на величину βш . Потім визначають динамічний тиск на уча-

дартних умовах ρв = 1.2 кг/м3.

Далі на ділянці виявляють місцеві опори, визначають коефіцієнти місцевого опору (КМС) ξ та обчислюють суму КМС на даній ділянці (Σξ). Усі місцеві опори заносять у відомість за наступною формою.

Відомість КМС СИСТЕМИ ВЕНТИЛЯЦІЇ

І т.д.

У колонку «місцеві опори» записують назви опорів (відвід, трійник, хрестовина, коліно, грати, розподільник повітря, парасолька і т.д.), що є на даній ділянці. Крім того, відзначають їх кількість та характеристики, за якими для цих елементів визначають значення КМС. Наприклад, для круглого відведення це кут повороту та відношення радіуса повороту до діаметру повітроводу r /d , для прямокутного відведення – кут повороту та розміри сторін повітроводу a та b . Для бічних отворів у повітроводі або каналі (наприклад, у місці установки повітрозабірної решітки) – відношення площі отвору до перерізу повітроводу

f отв / f про. Для трійників і хрестовин на проході враховують відношення площі перерізу проходу та стовбура f п /f с знов-таки величину L про / L з . Слід мати на увазі, що кожен трійник або хрестовина з'єднують дві сусідні ділянки, але відносяться вони до того з цих ділянок, у якого витрата повітря менше. Різниця між трійниками та хрестовинами на проході та на відгалуженні пов'язана з тим, як проходить розрахунковий напрямок. Це показано на рис. 11. Тут розрахунковий напрямок зображено жирною лінією, а напрямки потоків повітря – тонкими стрілками. Крім того, підписано, де саме в кожному варіанті знаходиться ствол, прохід і від-

розгалуження трійника для правильного виборувідносин fп /fс , fо /fс та L про /L с . Зазначимо, що у припливних системах вентиляції розрахунок ведеться зазвичай проти руху повітря, а витяжних – вздовж цього руху. Ділянки, до яких відносяться трійники, що розглядаються, позначені галочками. Те саме стосується і хрестовин. Як правило, хоч і не завжди, трійники та хрестовини на проході з'являються при розрахунку основного напрямку, а на відгалуженні виникають при аеродинамічній ув'язці другорядних ділянок (див. нижче). При цьому один і той же трійник в основному напрямку може враховуватися як трійник на прохід, а на другорядному

– як на відгалуження з іншим коефіцієнтом. КМС для хрестовин

приймають у такому розмірі, як і для відповідних трійників.

Мал. 11. Схема розрахунку трійників

Приблизні значення для часто зустрічаються опорів наведені в табл. 4.

			Таблиця 4
Значення ξ деяких місцевих опорів
Найменування		Найменування
опору		опору
Відведення кругле 90о ,		Решітка нерегулюється.
r /d = 1		травня РС-Г (витяжна або
Відведення прямокутне 90о		повітрозабірна)
Трійник на проході (на-		Раптове розширення
гнітіння)
Трійник на відгалуженні		Раптове звуження
Трійник на проході (вс-		Перше бічне отвер-
		стіє (вхід у повітроза-
Трійник на відгалуженні	–0.5* …	борну шахту)
Плафон (анемостат) СТ-КР,		Коліно прямокутне
		90о
Решітка регульована РС-		Парасолька над витяжною
ВГ (припливна)

*) негативний КМС може виникати при малих Lо/Lс за рахунок ежекції (підсмоктування) повітря з відгалуження основним потоком.

Докладніші дані для КМС зазначені в табл. 22.16 - 22.43. Для найбільш часто зустрічаються місцевих опорів -

трійників на проході – КМС можна приблизно обчислити також за такими формулами:

	0. 41 f "25 L" 0. 2 4			0. 25 при		0.7 та	f "0.5 (11)
– для трійників при нагнітанні (припливних);
при L"	0.4 можна скористатися спрощеною формулою
			прох прит 0. 425 0. 25 f п ";
		0. 2 1. 7 f "		0. 35 0. 25 f "		2. 4 L "		0. 2 2

– для трійників при всмоктуванні (витяжних).

Тут L "						f про	і f "		f п
						f з

Після визначення величини Σξ обчислюють втрати тиску на місцевих опорах Z P д Па і сумарні втрати дав-

лення на ділянці Rl βш + Z, Па.

Результати розрахунків заносять до таблиці за наступною формою.

АЕРОДИНАМІЧНИЙ РОЗРАХУНОК СИСТЕМИ ВЕНТИЛЯЦІЇ

Розрахунковий

Розміри повітроводу

тиску

на тертя

Rlβ ш

Рд,

βш

d або

f ор,

fф ,

Vф ,

d екв

l, м

a×b,

Коли розрахунок всіх ділянок основного напряму закінчено, значення Rl βш + Z для них підсумовують і визначають загальне сопро-

тивление вентиляційної мережі Р мережі = Σ(Rl βш + Z).

Після розрахунку основного напряму роблять ув'язування одного - двох відгалужень. Якщо система обслуговує кілька поверхів, для ув'язування можна вибрати поверхові відгалуження на проміжних поверхах. Якщо система обслуговує один поверх, пов'язують відгалуження від магістралі, що не входять до основного напрямку (див. приклад у п.4.3). Розрахунок ув'язуваних ділянок проводять у тій послідовності, що й у основного напрями, і записують у таблицю за тією ж формою. Ув'язування вважається виконаним, якщо сума

втрат тиску Σ(Rl βш + Z ) вздовж ув'язуваних ділянок відхиляється від суми Σ(Rl βш + Z ) уздовж паралельно приєднаних ділянок основного напряму на величину не більше ніж 10%. Паралельно приєднаними вважаються ділянки вздовж основного і напрямів, що ув'язуються, від точки їх розгалуження до кінцевих повітророзподільників. Якщо схема виглядає так, як показано на рис. 12 (основний напрямок виділено жирною лінією), то ув'язування напрямку 2 вимагає, щоб величина Rl βш + Z для ділянки 2 дорівнювала Rl βш + Z для ділянки 1, отриманої з розрахунку основного напрямку, з точністю 10%. Ув'язування досягається підбором діаметрів круглих або розмірів перерізів прямокутних повітроводів на ділянках, що ув'язуються, а якщо це неможливо, установкою на відгалуженнях дросель-клапанів або діафрагм.

Підбір вентилятора слід проводити за каталогами виробника або за даними. Тиск вентилятора дорівнює сумі втрат тиску у вентиляційній мережі за основним напрямом, визначеною при аеродинамічному розрахунку системи вентиляції, і сумі втрат тиску в елементах вентиляційної установки (повітряному клапані, фільтрі, повітронагрівачі, шумоглушнику тощо).

Мал. 12. Фрагмент схеми системи вентиляції з вибором відгалуження для ув'язування

Остаточно можна підібрати вентилятор тільки після акустичного розрахунку, коли буде вирішено питання про встановлення шумоглушника. Акустичний розрахунок може бути виконаний тільки після попереднього підбору вентилятора, так як вихідними даними для нього є рівні звукової потужності, що випромінюється вентилятором в повітропроводи. Акустичний розрахунок виконують, керуючись вказівками глави 12 . При необхідності виконують розрахунок та визначення типорозміру шумоглушника, далі остаточно підбирають вентилятор.

4.3. Приклад розрахунку припливної системивентиляції

Розглядається припливна система вентиляції приміщення обіднього залу. Нанесення повітроводів та повітророзподільників на план наведено у п.3.1 у першому варіанті ( типова схемадля залів).

Схема системи

1000х400 5 8310 м3/год

	2772 м3/ч2

Докладніше з методикою розрахунку та необхідними вихідними даними можна ознайомитися з , . Відповідну термінологію наведено в .

Відомість КМС СИСТЕМИ П1

		Місцеві опори
		924 м3/год
		1. Відведення кругле 90о r /d =1
		2. Трійник на проході (нагнітання)
		fп/fc		Lo/Lc
		fп/fc		Lo/Lc
		1. Трійник на проході (нагнітання)
		fп/fc		Lo/Lc
		1. Трійник на проході (нагнітання)
		fп/fc		Lo/Lc
		1. Відведення прямокутне 1000×400 90о 4 шт
		1.Повітрозабірна шахта із парасолькою
		(перший боковий отвір)
		1. Жалюзійні грати повітрозабору
	Відомість КМС СИСТЕМИ П1 (ВІДПОВІДЬ №1)
		Місцеві опори
		1. Повітророзподільник ПЗМ3 при витраті
		924 м3/год
		1. Відведення кругле 90о r /d =1
		2. Трійник на відгалуженні (нагнітання)
		fо / fc		Lo/Lc

ДОДАТОК Характеристики вентиляційних гратта плафонів

I. Живі перерізи, м2, припливних та витяжних жалюзійних грат РС-ВГ та РС-Г

Довжина, мм			Висота, мм

Швидкісний коефіцієнт m = 6.3, температурний коефіцієнт n = 5.1.

ІІ. Характеристики плафонів СТ-КР та СТ-КВ

Найменування		Розміри, мм		f факт, м 2
		Габаритний	Внутрішній
Плафон СТ-КР
(круглий)
Плафон СТ-КВ
(квадратний)

Швидкісний коефіцієнт m = 2.5, температурний коефіцієнт n = 3.

БІБЛІОГРАФІЧНИЙ СПИСОК

1. Самарін О.Д. Підбирає обладнання припливних вентиляційних установок (кондиціонерів) типу КЦКП. Методичні вказівки до виконання курсових та дипломних проектів для студентів спеціальності 270109 «Теплогазопостачання та вентиляція». - М.: МДСУ, 2009. - 32 с.

2. Бєлова Є.М. Центральні системикондиціювання повітря у будинках. - М.: Євроклімат, 2006. - 640 с.

3. СНиП 41-01-2003 «Опалення, вентиляція та кондиціювання». - М.: ГУП ЦПП, 2004.

4. Каталог обладнання "Арктос".

5. санітарно-технічні устрою. Ч.3. Вентиляція та кондиціювання повітря. Кн.2. / За ред. Н.Н.Павлова та Ю.І.Шіллера. - М.: Будвидав, 1992. - 416 с.

6. ГОСТ 21.602-2003. Система проектної документаціїдля будівництва. Правила виконання робочої документаціїопалення, вентиляції та кондиціювання. - М.: ГУП ЦПП, 2004.

7. Самарін О.Д. Про режим руху повітря у сталевих повітроводах.

// СІК, 2006, № 7, с. 90 - 91.

8. Довідник проектувальника. Внутрішнісанітарно-технічні пристрої. Ч.3. Вентиляція та кондиціювання повітря. Кн.1. / За ред. Н.Н.Павлова та Ю.І.Шіллера. - М.: Будвидав, 1992. - 320 с.

9. Каменєв П.М., Тертичник О.І. Вентиляція - М.: АСВ, 2006. - 616 с.

10. Крупнов Б.А. Термінологія з будівельної теплофізики, опалення, вентиляції та кондиціювання повітря: методичні вказівки для студентів спеціальності "Теплогазопостачання та вентиляція".

2017-08-15

УДК 697.9 Визначення коефіцієнтів місцевих опорів трійників у системах вентиляції О. Д. Самарін, к.т.н., доцент (НДУ ММСУ) Розглянуто сучасну ситуацію з визначенням значень коефіцієнтів місцевих опорів (КМС) елементів вентиляційних мереж при їх аеродинамічному розрахунку. Дано аналіз деяких сучасних теоретичних та експериментальних робіт у розглянутій галузі та виявлено недоліки існуючої довідкової літератури щодо зручності використання її даних для здійснення інженерних розрахунків із застосуванням електронних таблиць MS Excel. Наведено основні результати апроксимації наявних таблиць для КМС уніфікованих трійників на відгалуженні при нагнітанні та всмоктуванні в системах вентиляції та кондиціювання повітря у вигляді відповідних інженерних формул. Дана оцінка точності отриманих залежностей та допустимого діапазону їх застосування, а також представлені рекомендації щодо їх використання у практиці масового проектування. Виклад проілюстрований числовими та графічними прикладами. Ключові слова:коефіцієнт місцевого опору, трійник, відгалуження, нагнітання, всмоктування.

UDC 697.9 Визначення місцевої репресії coeffi cients of tees in ventilating systems O. D. Samarin, PhD, Assistant Professor, National Research Moscow State University of Civil Engineering (NR MSUCE) Сучасна позиція є встановлена ​​з визначенням цінностей coeffi cients of local resistances (CLR) з елементів вентиляційних систем при їх аеродинамічної калькуляції. Analysis of some contemporary theoretical and experimental works in this field is given and defi ciencies are identified ed in the existing reference literature for usability of its data to perform engineering calculations using MS Excel spreadsheets. Головні результати пристосування існуючих tables до CLR для uniformes tees на branch injection and suction in ventilating and air-conditioning systems are presentd in the appropriate engineering formulas. Прихильність до сприйняття обійманих dependences і valid range of the applicability are given, as well as recommendations for their use in practice mass design. Презентація зображена на numerical and graphical examples. Keywords:coefficient of local resistance, tee, branch, injection, suction.

При русі повітряного потоку в повітроводах і каналах систем вентиляції та кондиціювання повітря (В та КВ), крім втрат тиску на тертя, істотну роль відіграють втрати на місцевих опорах. фасонних частинахповітроводів, повітророзподільниках та мережевому обладнанні.

Такі втрати пропорційні динамічному тиску. рд = ρ v²/2, де ρ — густина повітря, приблизно рівна 1,2 кг/м³ при температурі близько +20 °C; v— його швидкість [м/с], яка визначається, як правило, у перерізі каналу за опором.

Коефіцієнти пропорційності ξ, які називають коефіцієнтами місцевого опору (КМС), для різних елементівсистем В і КВ зазвичай визначаються за таблицями, наявними, зокрема, у ряді інших джерел. Найбільшу складність у своїй найчастіше викликає пошук КМС для трійників чи вузлів відгалужень. Справа в тому, що в цьому випадку необхідно брати до уваги вид трійника (на прохід або на відгалуження) та режим руху повітря (нагнітання або всмоктування), а також відношення витрати повітря у відгалуженні до витрати у стволі L'о = L o /L cта площі перерізу проходу до площі перерізу стовбура F п = F п / F с.

Для трійників при всмоктуванні потрібно враховувати ще й відношення площі перерізу відгалуження до площі перерізу стовбура F' про = F про / F з. У посібнику відповідні дані наведено у табл. 22.36–22.40. Однак під час проведення розрахунків з використанням електронних таблиць Excel, що в даний час досить поширено у зв'язку з широким використаннямрізного стандартного програмного забезпеченняі зручністю оформлення результатів обчислень, бажано мати аналітичні формули для КМС, принаймні, в діапазонах, що найчастіше зустрічаються, зміни характеристик трійників.

Крім того, це було б доцільно у навчальному процесі для скорочення технічної роботи учнів та перенесення основного навантаження на розробку конструктивних рішеньсистем.

Подібні формули є в такому досить фундаментальному джерелі, як , але там вони представлені в узагальненому вигляді, без урахування особливостей конструкції конкретних елементів існуючих вентиляційних систем, а також використовують значну кількість додаткових параметрів і вимагають у ряді випадків звернення до певним таблицям. З іншого боку, що з'явилися в Останнім часомПрограми для автоматизованого аеродинамічного розрахунку систем В і КВ використовують деякі алгоритми для визначення КМС, але, як правило, вони невідомі для користувача і тому можуть викликати сумніви в своїй обґрунтованості і коректності.

Також в даний час з'являються деякі роботи, автори яких продовжують дослідження щодо уточнення розрахунку КМС або розширення діапазону параметрів відповідного елемента системи, для яких отримані результати будуть справедливими. Дані публікації виникають як у нашій країні, так і за кордоном, хоча в цілому їх кількість не надто велика, і ґрунтуються переважно на чисельному моделюванні турбулентних потоків за допомогою ЕОМ або на безпосередніх експериментальних дослідженнях. Однак отримані авторами дані, як правило, важко використовувати у практиці масового проектування, оскільки вони поки що не представлені в інженерному вигляді.

У зв'язку з цим є доцільним аналіз даних, що містяться в таблицях, і отримання на їх основі апроксимаційних залежностей, які мали б по можливості найбільш простий і зручний для інженерної практики вид і одночасно достатньо адекватно відображали характер наявних залежностей для КМС трійників. Для найпоширеніших різновидів — трійників на проході (уніфікованих вузлів відгалужень) це завдання було вирішено автором у роботі . У той же час для трійників на відгалуженні аналітичні співвідношення знайти важче, оскільки самі залежності тут виглядають складніше. Загальний виглядапроксимаційних формул, як і завжди в подібних випадках, виходить виходячи з розташування розрахункових точок на полі кореляції, а відповідні коефіцієнти підбираються методом найменших квадратівз метою мінімізації відхилення побудованого графіка засобами Excel. Тоді для деяких найбільш уживаних діапазонів F п / F с, F про / F с і L про / L сможна отримати вирази:

при L´о= 0,20-0,75 та F´о= 0,40-0,65 - для трійників при нагнітанні (припливних);

при L´о = 0,2-0,7, F´о= 0,3-0,5 та F´ п= 0,6-0,8 - для трійників при всмоктуванні (витяжних).

Точність залежностей (1) та (2) демонструють рис. 1 та 2, де наведено результати обробки табл. 22.36 та 22.37 для КМС уніфікованих трійників (вузлів відгалужень) на відгалуженні круглого перерізупри всмоктуванні. У разі прямокутного перерізу результати відрізнятимуться несуттєво.

Можна відзначити, що розходження тут більше, ніж для трійників на прохід, і становить у середньому 10-15%, іноді навіть до 20%, але для інженерних розрахунків це може бути допустимим, особливо з урахуванням очевидної вихідної похибки, що міститься в таблицях, і одночасного спрощення розрахунків під час використання Excel. У той же час отримані співвідношення не вимагають жодних інших вихідних даних, крім наявних у таблиці аеродинамічного розрахунку. Насправді, в ній у явному вигляді повинні бути зазначені і витрати повітря, і перерізи на поточному та на сусідній ділянці, що входять до перерахованих формул. Насамперед це полегшує обчислення при застосуванні електронних таблиць Excel. Одночасно рис. 1 і 2 дозволяють переконатися, що знайдені аналітичні залежності цілком адекватно відбивають характер впливу всіх основних факторів на КМС трійників і фізичну сутністьпроцесів, що відбуваються в них при русі повітряного потоку.

При цьому формули, наведені в цій роботі, дуже прості, наочні та легко доступні для інженерних розрахунків, особливо в Excel, а також у навчальному процесі. Їх використання дозволяє відмовитися від інтерполяції таблиць при збереженні точності, необхідної для інженерних розрахунків, і безпосередньо обчислювати коефіцієнти місцевого опору трійників на відгалуженні широкому діапазонівідносин перерізів та витрат повітря у стовбурі та відгалуженнях.

Цього цілком достатньо для проектування систем вентиляції та кондиціювання повітря в більшості житлових та громадських будівель.

1. Довідник проектувальника. Внутрішні санітарно-технічні пристрої. Ч. 3. Вентиляція та кондиціювання повітря. Кн. 2/ За ред. Н.М. Павлова та Ю.І. Шіллера. - М.: Будвидав, 1992. 416 с.
2. Ідельчик І.Є. Довідник з гідравлічних опорів / За ред. М.О. Штейнберг. - Вид. 3-тє. - М: Машинобудування, 1992. 672 с.
3. Посохін В.М., Зіганшин А.М., Баталова А.В. До визначення коефіцієнтів місцевих опорів елементів трубопровідних систем, що обурюють // Вісті вузів: Будівництво, 2012. №9. С. 108-112.
4. Посохін В.М., Зіганшин А.М., Варсегова О.В. До розрахунку втрат тиску місцевих опорах: Повідом. 1 // Вісті вузів: Будівництво, 2016. №4. С. 66-73.
5. Аверкова О.А. Експериментальне дослідженнявідривних течій на вході в отвори, що всмоктують // Вісник БДТУ ім. В.Г. Шухова, 2012. №1. С. 158-160.
6. Kamel A.H., Shaqlaih A.S. Frictional pressure losses of fluids flowing in circular conduits: A review. SPE Drilling and Completion. 2015. Vol. 30. No. 2. Pp. 129-140.
7. Gabrielaitiene I. Нумерічне simulation of district heating system with emphases on transient temperature behavior. Proc. of the 8th International Conference “Environmental Engineering”. Vilnius. VGTU Publishers. 2011. Vol. 2. Pp. 747-754.
8. Horikiri K., Yao Y., Yao J. Modelling conjugate flow and heat transfer в ventilated room для indoor thermal comfort assessment. Building and Environment. 2014. No. 77. Pp. 135-147.
9. Самарін О.Д. Розрахунок місцевих опорів у системах вентиляції будівель // Журнал С.О.К., 2012. №2. С. 68-70.

Цим матеріалом редакція журналу „Світ Клімату“ продовжує публікацію розділів із книги „Системи вентиляції та кондиціювання. Рекомендації щодо проектування для виробництва
водницьких та громадських будівель”. Автор Краснов Ю.С.

Аеродинамічний розрахунок повітроводів починають з креслення аксонометрической схеми (М 1: 100), проставлення номерів ділянок, їх навантажень L (м 3 /год) та довжин I (м). Визначають напрямок аеродинамічного розрахунку - від найбільш віддаленої та навантаженої ділянки до вентилятора. При сумнівах щодо напрями розраховують всі можливі варіанти.

Розрахунок починають з віддаленої ділянки: визначають діаметр D (м) круглого або площу F (м 2) поперечного перерізу прямокутного повітроводу:

Швидкість зростає з наближенням до вентилятора.

За додатком Н приймають найближчі стандартні значення: D CT або (а х b) ст (м).

Гідравлічний радіус прямокутних повітроводів (м):

де - сума коефіцієнтів місцевих опорів дільниці воздуховодов.

Місцеві опори на межі двох ділянок (трійники, хрестовини) відносять до ділянки з меншою витратою.

Коефіцієнти місцевих опорів дано у додатках.

Схема припливної системи вентиляції, що обслуговує 3-поверховий адміністративний будинок

Приклад розрахунку

Вихідні дані:

№ ділянок	подача L, м 3 /год	довжина L, м	річок, м/с	переріз а × b, м	υ ф, м/с	D l ,м	Re	λ	Kmc	втрати на ділянці Δр, па
грати рр на виході				0,2 × 0,4	3,1	-	-	-	1,8	10,4
1	720	4,2	4	0,2 × 0,25	4,0	0,222	56900	0,0205	0,48	8,4
2	1030	3,0	5	0,25× 0,25	4,6	0,25	73700	0,0195	0,4	8,1
3	2130	2,7	6	0,4 × 0,25	5,92	0,308	116900	0,0180	0,48	13,4
4	3480	14,8	7	0,4 × 0,4	6,04	0,40	154900	0,0172	1,44	45,5
5	6830	1,2	8	0,5 × 0,5	7,6	0,50	234000	0,0159	0,2	8,3
6	10420	6,4	10	0,6 × 0,5	9,65	0,545	337000	0,0151	0,64	45,7
6а	10420	0,8	ю.	Ø0,64	8,99	0,64	369000	0,0149	0	0,9
7	10420	3,2	5	0,53 × 1,06	5,15	0,707	234000	0,0312 ×n	2,5	44,2
Сумарні втрати: 185
Таблиця 1. Аеродинамічний розрахунок

Повітропроводи виготовлені з оцинкованої тонколистової сталі, товщина та розмір якої відповідають дод. Н із. Матеріал повітрозабірної шахти - цегла. Як повітророзподільники застосовані решітки регульовані типу РР з можливими перерізами: 100 х 200; 200 х 200; 400 х 200 та 600 х 200 мм, коефіцієнтом затінення 0,8 та максимальною швидкістю повітря на виході до 3 м/с.

Опір приймального утепленого клапана із повністю відкритими лопатями 10 Па. Гідравлічний опір калориферної установки 100 Па (за окремим розрахунком). Опір фільтру G-4 250 Па. Гідравлічний опір глушника 36 Па (по акустичного розрахунку). Виходячи з архітектурних вимог, проектують повітроводи прямокутного перерізу.

Перерізи цегляних каналів приймають за табл. 22.7.

Коефіцієнти місцевих опорів

Ділянка 1. Ґрати РР на виході перетином 200×400 мм (розраховують окремо):

№ ділянок	Вид місцевого опору	Ескіз	Кут α, град.	Ставлення			Обґрунтування	КМС
				F 0 / F 1	L 0 / L ст	f прох / f ств
1	Дифузор		20	0,62	-	-	Табл. 25.1	0,09
	Відведення		90	-	-	-	Табл. 25.11	0,19
	Трійник-прохід		-	-	0,3	0,8	Дод. 25.8	0,2
							∑ =	0,48
2	Трійник-прохід		-	-	0,48	0,63	Дод. 25.8	0,4
3	Трійник-відгалуження		-	0,63	0,61	-	Дод. 25.9	0,48
4	2 відведення	250 × 400	90	-	-	-	Дод. 25.11
	Відведення	400 × 250	90	-	-	-	Дод. 25.11	0,22
	Трійник-прохід		-	-	0,49	0,64	Табл. 25.8	0,4
							∑ =	1,44
5	Трійник-прохід		-	-	0,34	0,83	Дод. 25.8	0,2
6	Дифузор після вентилятора		h=0,6	1,53	-	-	Дод. 25.13	0,14
	Відведення	600 × 500	90	-	-	-	Дод. 25.11	0,5
							∑=	0,64
6а	Конфузор перед вентилятором			D г =0,42 м			Табл. 25.12	0
7	Коліно		90	-	-	-	Табл. 25.1	1,2
	Ґрати жалюзійні						Табл. 25.1	1,3
							∑ =	1,44
Таблиця 2. Визначення місцевих опорів

Краснов Ю.С.,

1. Втрати на тертя:

Pтр ​​= (x * l / d) * (v * v * y) / 2g,

z = Q * (v * v * y) / 2g,

Метод допустимих швидкостей

Примітка: швидкість повітряного потоку в таблиці дана в метрах за секунду

Використання прямокутних повітроводів

У діаграмі втрат напору вказані діаметри круглих повітроводів. Якщо замість них використовуються повітроводи прямокутного перерізу, необхідно знайти їх еквівалентні діаметри за допомогою наведеної нижче таблиці.

Примітки:

• Якщо місця недостатньо (наприклад, при реконструкції), вибирають прямокутні димарі . Як правило, ширина повітроводу в 2 рази більша за висоту).

Таблиця еквівалентних діаметрів повітроводів

Коли відомі параметри повітроводів (їх довжина, переріз, коефіцієнт тертя повітря об поверхню), можна розрахувати втрати тиску в системі при витраті повітря, що проектується.

Загальні втрати тиску (кг/кв.м.) розраховуються за формулою:

де R - втрати тиску на тертя з розрахунку на 1 погонний метр повітроводу, l - довжина повітроводу в метрах, z - втрати тиску на місцеві опори (при змінному перерізі).

1. Втрати на тертя:

У круглому повітроводі втрати тиску на тертя P тр вважаються так:

Pтр ​​= (x * l / d) * (v * v * y) / 2g,

де x - коефіцієнт опору тертя, l - довжина повітроводу в метрах, d - діаметр повітроводу в метрах, v - швидкість перебігу повітря в м/с, y - щільність повітря в кг/куб.м., g - прискорення вільного падіння (9 8 м/с2).

Зауваження: Якщо повітропровід має не круглий, а прямокутний переріз, у формулу треба підставляти еквівалентний діаметр, який для повітроводу зі сторонами А і В дорівнює: dекв = 2АВ/(А + В)

2. Втрати на місцеві опори:

Втрати тиску на місцеві опори вважаються за формулою:

z = Q * (v * v * y) / 2g,

де Q - сума коефіцієнтів місцевих опорів на ділянці повітроводу, для якого здійснюють розрахунок, v - швидкість перебігу повітря в м/с, y - щільність повітря в кг/куб.м., g - прискорення вільного падіння (9,8 м/с2 ). Значення Q містяться у табличному вигляді.

Метод допустимих швидкостей

При розрахунку мережі повітроводів методом допустимих швидкостей за вихідні дані приймають оптимальну швидкість повітря (див. таблицю). Потім вважають потрібний переріз повітроводу та втрати тиску в ньому.

Порядок дій при аеродинамічному розрахунку повітроводів за методом допустимих швидкостей:

Накреслити схему повітророзподільної системи. Для кожної ділянки повітроводу вказати довжину та кількість повітря, що проходить за 1 годину.

Розрахунок починаємо з найдальших від вентилятора та найбільш навантажених ділянок.

Знаючи оптимальну швидкість повітря для даного приміщення та об'єм повітря, що проходить через повітропровід за 1 годину, визначимо відповідний діаметр (або переріз) повітроводу.

Обчислюємо втрати тиску тертя P тр.

За табличними даними визначаємо суму місцевих опорів Q та розраховуємо втрати тиску на місцеві опори z.

Наявний тиск для наступних розгалужень розподільної мережі визначається як сума втрат тиску на ділянках, розташованих до даного розгалуження.

У процесі розрахунку потрібно послідовно ув'язати всі гілки мережі, прирівнявши опір кожної гілки до опору найбільш навантаженої гілки. Це роблять із допомогою діафрагм. Їх встановлюють на слабо навантажені ділянки повітроводів, підвищуючи опір.

Таблиця максимальної швидкості повітря залежно від вимог до повітропроводу

Метод постійної втрати напору

Цей методпередбачає постійну втрату напору на 1 погонний метр повітроводу. На основі цього визначаються розміри мережі повітроводів. Метод постійної втрати напору досить простий та застосовується на стадії техніко-економічного обґрунтування систем вентиляції:

Залежно від призначення приміщення за таблицею допустимих швидкостей повітря вибирають швидкість магістральному ділянці воздуховода.

За визначеною в п.1 швидкості та на підставі проектної витрати повітря знаходять початкову втрату напору (на 1 м довжини повітроводу). Для цього служить наведена нижче діаграма.

Визначають саму навантажену гілку і її довжину приймають за еквівалентну довжину повітророзподільної системи. Найчастіше це відстань до найдальшого дифузора.

Помножують еквівалентну довжину системи на втрату напору п.2. До отриманого значення додають втрату напору на дифузорах.

Тепер по наведеній нижче діаграмі визначають діаметр початкового повітроводу, що йде від вентилятора, а потім діаметри інших ділянок мережі за відповідними витратами повітря. При цьому приймають постійну початкову втрату напору.

Діаграма визначення втрат напору та діаметру повітроводів

У діаграмі втрат напору вказані діаметри круглих повітроводів. Якщо замість них використовуються повітроводи прямокутного перерізу, необхідно знайти їх еквівалентні діаметри за допомогою наведеної нижче таблиці.

Примітки:

Якщо дозволяє простір, краще вибирати круглі або квадратні димарі;

Якщо місця недостатньо (наприклад, при реконструкції), вибирають прямокутні димарі. Як правило, ширина повітроводу в 2 рази більша за висоту).

У таблиці по горизонтальній вказана висота повітроводу в мм, по вертикальній - його ширина, а в осередках таблиці містяться еквівалентні діаметри повітроводів у мм.

К.т.н. С.Б.Горунович, інженер ПТО, «Усть-Ілімська ТЕЦ» філія ВАТ «Іркутськенерго», м. Усть-Ілімськ Іркутської обл.

Постановка питання

Відомо, що на багатьох підприємствах, які мали в недавньому минулому резерви теплової та електричної енергії, приділялася недостатня увага до її втрат при транспортуванні. Наприклад, різні насоси закладалися в проект, як правило, з великим запасом потужності, втрати тиску в трубопроводах компенсувалися збільшенням подачі. Головні паропроводи проектувалися з перемичками та довгими магістралями, що дозволяють при необхідності переправляти надлишки пари на сусідні турбоагрегати. При реконструкції і ремонті мереж, що транспортують, перевага приділялася універсальності схем, що призводило до додаткових врізок (штуцерів) і перемичок, встановлення додаткових трійників і, як наслідок, до додаткових місцевих втрат повного тиску. При цьому відомо, що в протяжних трубопроводах при значних швидкостях середовища місцеві втрати повного тиску (місцеві опори) можуть спричинити суттєві втрати витрат у споживачів.

В даний час вимоги ефективності, енергозбереження, тотальної оптимізації виробництва змушують по-новому поглянути на багато питань та аспекти проектування, реконструкції та експлуатації трубопроводів та паропроводів, тому облік місцевих опорів у трійниках, розвилках та штуцерах гідравлічних розрахункахтрубопроводів стає актуальним завданням

Метою даної роботи є опис найчастіше використовуваних на підприємствах енергетики трійників та штуцерів, обмін досвідом у галузі шляхів зниження коефіцієнтів місцевого опору, способів порівняльної оцінки ефективності подібних заходів.

Для оцінки місцевих опорів у сучасних гідравлічних розрахунках оперують безрозмірним коефіцієнтом гідравлічного опору, дуже зручним тим, Що в динамічно подібних потоках, при яких дотримуються геометричне подібність ділянок і рівність чисел Рейнольдса, він має те саме значення, незалежно від виду рідини (газу), а також від швидкості потоку і поперечних розмірів ділянок, що розраховуються.

Коефіцієнт гідравлічного опору є відношенням втраченої на даній ділянці повної енергії (потужності) до кінетичної енергії(потужності) у прийнятому перерізі або відношення втраченого на тій самій ділянці повного тиску до динамічного тиску в прийнятому перерізі:

де  р заг – втрачений (на даній ділянці) повний тиск; р - густина рідини (газу); w, - швидкість в i-му перерізі.

Значення коефіцієнта опору залежить від цього, якої розрахункової швидкості і, отже, якого перерізу він приведений.

Витяжний та припливний трійники

Відомо, що вагому частину місцевих втрат у розгалужених трубопроводах становлять місцеві опори у трійниках. Як об'єкт, що є місцевий опір, Трійник характеризується кутом відгалуження а і відносинами площ перерізу відгалужень (бічних і прямого) F b / F q , Fh / Fq і F B / Fn. У трійнику можуть змінюватися відношення витрат Q b / Q q , Q n / Q c і, відповідно, відношення швидкостей w B / w Q , w n / w Q . Трійники можуть бути встановлені як на ділянках всмоктування (витяжний трійник), так і на ділянках нагнітання (припливні трійники) під час поділу потоку (рис. 1).

Коефіцієнти опору витяжних трійників залежать від перерахованих вище параметрів, а припливних трійників звичайної форми - практично тільки від кута відгалуження та відношень швидкостей w n / w Q і w n / w Q відповідно.

p align="justify"> Коефіцієнти опору витяжних трійників звичайної форми (без закруглень і розширення або звуження бічного відгалуження, або прямого проходу) можуть бути обчислені за такими формулами .

Опір у бічному відгалуженні (у перерізі Б):

де Q B = F B w B , Q q = F q w q - Об'ємні витрати в перерізі Б і С відповідно.

Для трійників типу F n =F c і при всіх значення A наведені в табл. 1.

При зміні відношення Q b / Q q від 0 до 1 коефіцієнт опору змінюється в межах від -0,9 до 1,1 (F q = F b а = 90 О). Від'ємні значенняпояснюються підсмоктуючим дією магістралі при малих Q B .

Зі структури формули (1) випливає, що коефіцієнт опору швидко зростатиме зі зменшенням площі перерізу штуцера (зі зростанням F c /F b). Наприклад, при Q b / Q c = 1, F q / F b = 2 а = 90 Про коефіцієнт дорівнює 2,75.

Очевидно, що зниження опору можна досягти при зменшенні кута бічного відгалуження (штуцера). Наприклад, при F c =F b , =45 Про, при зміні відношення Q b / Q c від 0 до 1 коефіцієнт змінюється в межах від -0,9 до 0,322, тобто. його позитивні значення знижуються майже 3 разу.

Опір у прямому проході слід визначати за такою формулою:

Для трійників типу Fn=F c значення К П наведено у табл. 2.

Легко переконатися, що діапазон зміни коефіцієнта опору в прямому прохо

де при зміні відношення Q b / Q c від 0 до 1 знаходиться в межах від 0 до 0,6 (F c = F b α = 90 О).

Зменшення кута бокового відгалуження (штуцера) також призводить до значного зниження опору. Наприклад, при F c = F b , =45 Про, при зміні відношення Q b / Q c від 0 до 1 коефіцієнт змінюється в межах від 0 до -0,414, тобто. зі зростанням Q B у прямому проході з'являється «підсмоктування», що додатково знижує опір. Слід зазначити, залежність (2) має яскраво виражений максимум, тобто. максимальне значеннякоефіцієнта опору посідає значення Q b /Q c =0,41 і дорівнює 0,244 (при F c =F b , α =45 Про).

Коефіцієнти опору припливних трійників нормальної форми при турбулентному перебігу можуть бути обчислені за формулами.

Опір у бічному відгалуженні:

де K Б - коефіцієнт стиснення потоку.

Для трійників типу Fn=F c значення А1 наведено у табл. 3, K B =0.

Якщо прийняти F c = F b , а = 90 О, то за зміни відношення Q b / Q c від 0 до 1 отримаємо значення коефіцієнта в діапазоні від 1 до 1,2.

Слід зазначити, що у джерелі наведено інші дані коефіцієнта А 1 . За даними слід прийняти А 1 = 1 при w B / w c<0,8 и А 1 =0,9 при w B /w c >0,8. Якщо використовувати дані з , то при зміні відношення Q B / Q від 0 до 1 отримаємо значення коефіцієнта в діапазоні від 1 до 1,8 (F c = F b). Загалом будемо отримувати трохи вищі значення для коефіцієнтів опору в усіх діапазонах.

Вирішальний вплив зростання коефіцієнта опору, як й у формулі (1), надає площу перерізу Б (штуцера) - зі зростанням F g /F b коефіцієнт опору швидко зростає.

Опір у прямому проході для припливних трійників типу Fn=Fc у межах

Значення т П вказані у табл. 4.

При зміні відношення Q Б / Qс (3 від 0 до 1 (Fc = F Б, = 90 О) отримаємо значення коефіцієнта в діапазоні від 0 до 0,3.

Опір трійників звичайної форми може бути також помітно знижено, якщо заокруглити місце стику бокового відгалуження зі збірним рукавом. При цьому для витяжних трійників слід заокруглити кут повороту потоку (R 1 на рис. 16). Для припливних трійників заокруглення слід виконати також і на кромці, що розділяє (R 2 на рис. 16); воно робить потік стійкішим і зменшує можливість його відриву від цієї кромки.

Практично, округлення кромок сполучення утворюють бічного відгалуження і основного трубопроводу достатньо R/D(3=0,2-0,3.

Запропоновані вище формули розрахунку коефіцієнтів опору трійників та відповідні їм табличні дані відносяться до ретельно виготовлених (точених) трійників. Виробничі дефекти в трійниках, допущені при їх виготовленні («провали» бічного відгалуження та «перекриття» його перерізу неправильним вирізом стінки в прямому ділянці - основному трубопроводі), стають джерелом різкого збільшення гідравлічного опору. Насправді це трапляється при неякісної врізання в основний трубопровід штуцера, що має місце досить часто, т.к. "заводські" трійники порівняно дорогі.

Ефективно знижує опір як витяжних, і припливних трійників поступове розширення (дифузор) бічного відгалуження. Поєднання заокруглення, зрізу кромки та розширення бічного відгалуження ще більше знижує опір трійника. Коефіцієнти опорів трійників поліпшеної форми можна визначити за формулами та діаграмами, наведеними в джерелі . Найменший опір мають також трійники з бічними відгалуженнями у вигляді плавних відводів, і там, де це практично можливо, слід застосовувати трійники з малими кутами відгалуження (до 60 О).

При турбулентному перебігу (Re>4.10 3) коефіцієнти опору трійників мало залежить від чисел Рейнольдса. При переході від турбулентного до ламінарного відбувається стрибкоподібне зростання коефіцієнта опору бічного відгалуження як у витяжних, так і в трійниках припливу (приблизно в 2-3 рази).

У розрахунках важливо враховувати, в якому перерізі він приведений до середньої швидкості. У джерелі існує посилання перед кожною формулою. У джерелах наведено загальна формуладе вказується швидкість приведення з відповідним індексом.

Симетричний трійник при злитті та поділі

Коефіцієнт опору кожного відгалуження симетричного трійника при злитті (рис. 2а), можна обчислити за такою формулою:

При зміні відношення Q b / Q c від 0 до 0,5 коефіцієнт змінюється в межах від 2 до 1,25, і далі зі зростанням Q b / Q c від 0,5 до 1 коефіцієнт набуває значення від 1,25 до 2 (Для випадку F c = F b). Очевидно, що залежність (5) має вигляд перевернутої параболи з мінімумом у точці Q b / Q c =0,5.

p align="justify"> Коефіцієнт опору симетричного трійника (рис. 2а), розташованого на ділянці нагнітання (поділу) також можна обчислити за формулою :

де K 1 =0,3 – для зварених трійників.

При зміні відношення w B / w c від 0 до 1 коефіцієнт змінюється не більше від 1 до 1,3 (F c =F b).

Аналізуючи структуру формул (5, 6) (також як (1) і (3)), можна переконатися, що зниження перерізу (діаметра) бічних відгалужень (перетинів Б) негативно позначається на опорі трійника.

Опір потоку може бути знижений у 2-3 рази при використанні трійників-розвилок (рис. 26, 2в).

Коефіцієнт опору трійника-розвилки при поділі потоку (рис. 2б) можна обчислити за формулами:

При зміні відношення Q2/Q1 від 0 до 1 коефіцієнт змінюється в межах від 0,32 до 0,6.

Коефіцієнт опору трійника-розвилки при злитті (рис. 2б) можна обчислити за формулами:

При зміні відношення Q2/Q1 від 0 до 1 коефіцієнт змінюється в межах від 0,33 до -0,4.

Симетричний трійник може бути виконаний з плавними відводами (рис. 2в), тоді його опір може бути знижений.

Виготовлення. Стандарти

Галузеві стандарти енергетики наказують для трубопроводів теплових електростанцій низького тиску(При робочому тиску Р раб.<22 кгс/см 2 и температуре среды t<425 О С) использовать тройники сварные по ОСТ34-42-762

ОСТ34-42-765-85. Для вищих параметрів середовища (Р ра б.<40 кгс/см 2) изготавливают тройники из углеродистых и кремнемарганцовистых сталей: штампованные по ОСТ108.720.01, ОСТ108.720.02-82; сварные по ОСТ108.104.01 - ОСТ108.104.03-82; с обжатием (с вытянутой горловиной) по ОСТ108.104.04, ОСТ108.104.05-82. Из хромомолибденованадиевых сталей изготавливают тройники: штампованные по ОСТ108.720.05, ОСТ108.720.06-82; сварные по ОСТ108.104.10 - ОСТ108.104.12-82; с обжатием (с вытянутой горловиной) по ОСТ108.104.13 - ОСТ108.104.15-82 для паропроводов высокого давления (с параметрами Р раб. до 255 кгс/см 2 и температурой t до 560 О С). Существуют соответствующие нормативы и для штуцеров.

Конструкція трійників, виготовлених за існуючими (переліченими вище) стандартами, далеко не завжди оптимальна з точки зору гідравлічних втрат. Зниженню коефіцієнта місцевого опору сприяє лише форма штампованих трійників з витягнутою горловиною, де у бічному відгалуженні передбачений радіус заокруглення за типом, показаним на рис. 1б та рис. 3в, а також з обтисканням кінців, коли діаметр основного трубопроводу дещо менший за діаметр трійника (за типом, показаним на рис. 3б). Трійники-розвилки, очевидно, виконуються на окреме замовлення за «заводськими» стандартами. У РД 10-249-98 існує параграф, присвячений розрахунку на міцність трійників-розвилок та штуцерів.

При проектуванні та реконструкції мереж важливо враховувати напрямок руху середовищ та можливі діапазони зміни витрат у трійниках. У випадку, якщо напрямок середовища, що транспортується, однозначно визначено, доцільно використовувати похилі штуцери (бічні відгалуження) і трійники-розвилки. Тим не менш, залишається проблема значних гідравлічних втрат у разі універсального трійника, який поєднує властивості припливного та витяжного, в якому можливе як злиття, так і поділ потоку в режимах роботи, пов'язаних із значною зміною витрат. Вищезгадані якості характерні, наприклад, для вузлів перемикання трубопроводів поживної води чи головних паропроводів на ТЕС із «перемичками».

При цьому слід враховувати, що для трубопроводів пари та гарячої води конструкція та геометричні розміри зварених трійників із труб, а також штуцерів (труб, патрубків), що вварюються на прямих ділянках трубопроводів, повинні задовольняти вимоги галузевих стандартів, нормалей та технічних умов. Іншими словами для відповідальних трубопроводів необхідно замовляти трійники, виконані відповідно до технічних умов сертифікованих виробників. На практиці, через відносну дорожнечу «заводських» трійників, врізання штуцера найчастіше виконують місцеві підрядні організації, використовуючи галузеві або заводські норми.

Загалом остаточне рішення про спосіб урізання доцільно приймати після порівняльного техніко-економічного аналізу. Якщо прийнято рішення здійснювати врізання «своїми силами», персоналу ІТП необхідно підготувати шаблон штуцера, зробити розрахунок на міцність (якщо це необхідно), контролювати якість врізання (не допускати «провалів» штуцера та «перекриття» його перерізу неправильним вирізом стінки у прямому ділянці) . Внутрішній стик між металом штуцера та основного трубопроводу доцільно виконати із заокругленням (рис. 3в).

Існує ряд конструктивних рішень для зниження гідравлічних опорів у стандартних трійниках та вузлах перемикання магістралей. Одне з найпростіших - збільшення розмірів самих трійників зниження їх відносних швидкостей середовища (рис. 3а, 3б). При цьому трійники необхідно комплектувати переходами, кути розширення (звуження) яких доцільно також вибирати з ряду гідравлічно оптимальних. Як універсальний трійник зі зниженими гідравлічними втратами можна також використовувати трійник-розвилку з перемичкою (рис. 3г). Використання трійників-розвилок для вузлів перемикання магістралей також трохи ускладнить конструкцію вузла, але позитивно позначиться на гідравлічних втратах (рис. 3д, 3е).

Важливо, що з порівняно близькому розташуванні місцевих (L=(10-20)d) опорів різного типу, має місце явище інтерференції місцевих опорів. За даними деяких дослідників, при максимальному зближенні місцевих опорів можна досягти зниження їх суми, тоді як на деякій відстані (L=(5-7)d), сумарний опір має максимум (вище на 3-7%, ніж проста сума) . Ефект зниження міг би викликати інтерес у великих виробників, готових виготовляти і постачати вузли перемикання зі зниженими місцевими опорами, але досягнення хорошого результату необхідно проведення прикладних лабораторних досліджень.

Техніко-економічне обґрунтування

При прийнятті того чи іншого конструктивного рішення важливо приділити увагу економічній стороні проблеми. Як згадувалося вище, «заводські» трійники звичайної конструкції, і тим більше виконані на спеціальне замовлення (гідравлічно оптимальні), обійдуться значно дорожче, ніж врізання штуцера. При цьому важливо орієнтовно оцінити вигоди у разі зниження гідравлічних втрат у новому трійнику та термін його окупності.

Відомо, що втрати тиску в станційних трубопроводах зі звичайними швидкостями руху середовищ (Re>2.10 5) можна оцінити наступною формулою :

де р - втрати тиску, кгс/см 2; w - швидкість середовища, м/с; L - розгорнута довжина трубопроводу, м; g - прискорення вільного падіння, м/с 2; d – розрахунковий діаметр трубопроводу, м; до - коефіцієнт опору тертя; ∑ἐ м – сума коефіцієнтів місцевих опорів; v - питомий обсяг середовища, м3/кг

Залежність (7) прийнято називати гідравлічною характеристикою трубопроводу.

Якщо врахувати залежність: w=10Gv/9nd 2 де G- витрата, т/ч.

Тоді (7) можна подати у вигляді:

Якщо є можливість знизити місцевий опір (трійника, штуцера, вузла перемикання), то, очевидно, формулу (9) можна представити у вигляді:

Тут ∑ἐ м – різниця коефіцієнтів місцевого опору старого та нового вузлів.

Припустимо, що гідравлічна система «насос - трубопровід» працює в номінальному режимі (або в режимі, близькому до номінального). Тоді:

де Р н - номінальний тиск (за витратною характеристикою насоса/котла), кгс/см2; G h - номінальна витрата (за витратною характеристикою насоса/котла), т/год.

Якщо припустити, що після заміни старих опорів система «насос - трубопровід» збереже працездатність (Р «Р н), то із (10), використовуючи (12), можна визначити нову витрату (після зниження опору):

Роботу системи «насос-трубопровід», зміну її характеристик можна наочно уявити на рис. 4.

Очевидно, що G 1 >G M . Якщо йдеться про головний паропровод, що транспортує пар з котла в турбіну, то по різниці витрат ЛG=G 1 -G н можна визначити виграш у кількості теплоти (з відбору турбіни) та/або в кількості електричної енергії, що виробляється за режимними характеристиками даної турбіни.

Порівнюючи вартість нового вузла та кількості теплоти (електроенергіі), можна орієнтовно оцінити рентабельність його монтажу.

Приклад розрахунку

Наприклад, необхідно оцінити рентабельність заміни рівнопрохідного трійника головного паропроводу на злитті потоків (рис. 2а) трійником-розвилкою з перемичкою за типом, вказаним на рис. 3г. Споживач пари - теплофікаційна турбіна ПЗ ТМЗ типу Т-100/120-130. Пара надходить по одній нитці паропроводу (через трійник, перерізи Б, С).

Маємо такі вихідні дані:

■ розрахунковий діаметр паропроводу d=0,287 м;

■ номінальна витрата пари G h =Q(3=Q^420 т/год;

■ номінальний тиск котла Р н =140 кгс/см 2 ;

■ питомий об'єм пари (при Р ра б = 140 кгс/см 2 t = 560 О С) n = 0,026 м 3 /кг.

Розрахуємо коефіцієнт опору стандартного трійника на злитті потоків (рис. 2а) за формулою (5) - СБ1 =2.

Для розрахунку коефіцієнта опору трійника-розвилки з перемичкою припустимо:

■ розподіл потоків у гілках відбувається у пропорції Q b / Q c «0,5;

■ сумарний коефіцієнт опору дорівнює сумі опорів припливного трійника (з відведенням 45 О, див. рис. 1а) та трійника-розвилки при злитті (рис. 2б), тобто. інтерференцією нехтуємо.

Використовуємо формули (11, 13) і отримуємо очікуване збільшення витрати на G = G 1 -G н = 0,789 т/год.

По діаграмі режимів турбіни Т-100/120-130 витрати 420 т/год може відповідати електричне навантаження - 100 МВт та теплове навантаження - 400 ГДж/год. Залежність між витратою та електричним навантаженням близька до прямопропорційного.

Виграш за електричним навантаженням може становити: P е =100AG/Q н =0,188 МВт.

Виграш по тепловому навантаженню може становити: T е =400AG/4,19Q н =0,179 Гкал/год.

Ціни на вироби з хромомолібденованадієвих сталей (на трійники-розвилки 377x50) можуть коливатися в широких межах від 200 до 600 тис. руб., Отже, про термін окупності можна судити лише після ретельного дослідження ринку на момент прийняття рішення.

1. У цій статті описано різні типи трійників та штуцерів, дано короткі характеристики трійників, які використовуються у трубопроводах електростанцій. Наведено формули для визначення коефіцієнтів гідравлічних опорів, показано шляхи та способи їх зниження.

2. Запропоновано перспективні конструкції трійників-розвилок, вузла перемикання магістральних трубопроводів зі зниженими коефіцієнтами місцевих опорів.

3. Наведено формули, приклад та показано доцільність техніко-економічного аналізу при виборі або заміні трійників, при реконструкції вузлів перемикання.

Література

1. Ідельчик І.Є. Довідник з гідравлічних опорів. М: Машинобудування, 1992.

2. Нікітіна І.К. Довідник трубопроводів теплових електростанцій. М: Енергоатоміздат, 1983.

3. Довідник з розрахунків гідравлічних та вентиляційних систем / За ред. А.С. Юр'єва. С.-Пб.: АНО НВО «Світ та сім'я», 2001.

4. Рабінович Є.З. Гідравліка. М.: Надра, 1978.

5. Бененсон Є.І., Іоффе Л.С. Теплофікаційні парові турбіни/За ред. Д.П. Бузина. М: Видавництво, 1986.

Призначення	Основна вимога
	Безшумність	мін. втрати напору
	Магістральні канали	Головні канали		Відгалуження
		Приплив	Витяжка	Приплив	Витяжка
Жилі приміщення	3	5	4	3	3
Готелі	5	7.5	6.5	6	5
Установи	6	8	6.5	6	5
Ресторани	7	9	7	7	6
Магазини	8	9	7	7	6

З цих значень слід розраховувати лінійні параметри повітроводів.

Алгоритм розрахунку втрат напору повітря

Розрахунок потрібно починати зі складання схеми системи вентиляції з обов'язковим зазначенням просторового розташування повітроводів, довжини кожної ділянки, вентиляційних ґрат, додаткового обладнання для очищення повітря, технічної арматури та вентиляторів. Втрати визначаються спочатку з кожної окремої лінії, та був сумуються. За окремою технологічною ділянкою втрати визначаються за допомогою формули P = L×R+Z, де P – втрати повітряного тиску на розрахунковій ділянці, R – втрати на погонному метрі ділянки, L – загальна довжина повітроводів на ділянці, Z – втрати у додатковій арматурі системи вентиляції.

Для розрахунку втрат тиску в круглому повітропроводі використовується формула Pтр. = (L/d×X) × (Y×V)/2g. X – табличний коефіцієнт тертя повітря, залежить від матеріалу виготовлення повітроводу, L – довжина розрахункової ділянки, d – діаметр повітроводу, V – необхідна швидкість повітряного потоку, Y – щільність повітря з урахуванням температури, g – прискорення падіння (вільного). Якщо система вентиляції має квадратні повітропроводи, то для переведення круглих значень у квадратні слід користуватися таблицею №2.

Табл. № 2. Еквівалентні діаметри круглих повітроводів для квадратних

	150	200	250	300	350	400	450	500
250	210	245	275
300	230	265	300	330
350	245	285	325	355	380
400	260	305	345	370	410	440
450	275	320	365	400	435	465	490
500	290	340	380	425	455	490	520	545
550	300	350	400	440	475	515	545	575
600	310	365	415	460	495	535	565	600
650	320	380	430	475	515	555	590	625
700		390	445	490	535	575	610	645
750		400	455	505	550	590	630	665
800		415	470	520	565	610	650	685
850			480	535	580	625	670	710
900			495	550	600	645	685	725
950			505	560	615	660	705	745
1000			520	575	625	675	720	760
1200				620	680	730	780	830
1400					725	780	835	880
1600						830	885	940
1800						870	935	990

По горизонталі вказана висота квадратного повітроводу, а по вертикалі – ширина. Еквівалентне значення круглого перерізу знаходиться на перетині ліній.

Втрати тиску повітря у вигинах беруться з таблиці №3.

Табл. № 3. Втрати тиску на вигинах

Для визначення втрат тиску в дифузорах використовуються дані таблиці № 4.

Табл. № 4. Втрати тиску у дифузорах

У таблиці № 5 дається загальна діаграма втрат прямолінійному ділянці.

Табл. № 5. Діаграма втрат тиску повітря у прямолінійних повітроводах

Усі окремі втрати цьому ділянці воздуховода підсумовуються і коригуються з таблицею № 6. Табл. № 6. Розрахунок зниження тиску потоку в системах вентиляції

Під час проектування та розрахунків існуючі нормативні акти рекомендують, щоб різниця у величині втрат тиску між окремими ділянками не перевищувала 10%. Вентилятор потрібно встановлювати в ділянці системи вентиляції з найвищим опором, найвіддаленіші повітроводи повинні мати мінімальний опір. Якщо ці умови не виконуються, необхідно змінювати план розміщення повітроводів та додаткового обладнання з урахуванням вимог положень.