Straty cisnienia w instalacjach wentylacyjnych - materialy pomocnicze do cwiczen - Aleksander Pełech.pdf - Instalacje budowlane - ulatomczuk

STRATY CI ĺ NIENIA W INSTALACJACH WENTYLACYJNYCH

materiały pomocnicze do ę wicze ı

WYŁ ġ CZNE DO CELÓW DYDAKTYCZNYCH Ó Aleksander Pełech

Wykres do wyznaczania jednostkowego oporu tarcia R t .

Strata ciŁnienia, spowodowana oporem tarcia, przy przepĀywie burzliwym przez

prosty przewd o dowolnym i niezmiennym ksztaĀcie przekroju, opisywana jest

zaleōnoŁciĥ Darcy-Weisbacha:

w ktrej: l Ï bezwymiarowy, empiryczny wspĀczynnik tarcia,

l Ï dĀugoŁě przewodu, m

R=A/U Ï promieĶ hydrauliczny, m

A Ï powierzchnia przekroju poprzecznego przewodu, m 2

U Ï obwd przewodu, m

w Ï Łrednia prĪdkoŁě przepĀywu, m/s

r - gĪstoŁě powietrza, kg/m 3 .

Dla przewodu okrĥgĀego o Łrednicy d, promieĶ hydrauliczny R=d/4.

p t

W celu wyznaczenia jednostkowego oporu tarcia przewodu prostokĥtnego,

posĀugujĥc siĪ powyōszym nomogramem, naleōy obliczyě rwnowaōnĥ ŁrednicĪ

przewodu d v , w ktrym bĪdzie przepĀywaĀ taki sam strumieĶ powierza V, przy takim

samym jednostkowym oporze tarcia R t . Wychodzĥc z rwnania Darcy-Weisbacha i

przyjmujĥc, ōe chropowatoŁě bezwzglĪdna przewodu prostokĥtnego i okrĥgĀego sĥ

takie same, moōna wyprowadziě zaleōnoŁě do obliczania Łrednicy rwnowaōnej d v

przewodu prostokĥtnego, w ktrym jednostkowy opr tarcia bĪdzie taki sam jak w

przewodzie o przekroju okrĥgĀym:

d v

WzglĪdne jednostkowe opory przepĀywu w przewodach o rōnych ksztaĀtach i tej

samej powierzchni przekroju poprzecznego.

(przewody z blachy stalowej, prĪdkoŁě 6 m/s).

wzglħdny

obwód

przewodu

kształt przewodu

wzglħdny

jednostkowy

opór tarcia

1,0

1,03

1,06

1,11

1,18

1,19

1,28

1,56

1,77

2,14

2,60

ChropowatoŁě bezwzglĪdna materiaĀw przewodw wentylacyjnych.

Opory miejscowe

Zmiana ksztaĀtu i rozmiarw przekroju przewodu lub kierunku przepĀywu powietrza

pociĥga za sobĥ stratĪ ciŁnienia caĀkowitego. Takōe wlot i wylot powietrza z

instalacji oraz Āĥczenie i rozdzielanie strumieni powodujĥ straty ciŁnienia. Takie

straty nazywane sĥ stratami miejscowymi lub lokalnymi, poniewaō sĥ ŁciŁle

zwiĥzane z okreŁlonym miejscem instalacji.

Miejscowe straty ciŁnienia sĥ proporcjonalne do ciŁnienia dynamicznego p d

strumienia pĀynu.

, Pa

gdzie: z - wspĀczynnik oporu miejscowego,

w i Ï Łrednia prĪdkoŁě strumienia, m/s,

r - gĪstoŁě pĀynu, kg/m 3 .

Dla wiĪkszoŁci ksztaĀtek geometrycznie podobnych, wartoŁě wspĀczynnika oporu

miejscowego z jest staĀa. W ksztaĀtkach o silnie rozwiniĪtej powierzchni w stosunku

do przekroju, w ktrym odbywa siĪ przepĀyw, takich jak wymienniki ciepĀa czy filtry,

zauwaōalny jest wpĀyw liczby Reynoldsa na wartoŁě wspĀczynnika z . W takich

przypadkach strata ciŁnienia wyraōa siĪ zaleōnoŁciĥ:

, Pa

dla ktrej wykĀadnik n wyznacza siĪ doŁwiadczalnie.

NagĀe rozszerzenie przewodu

Ä −

ZakĀcenia przepĀywu przy

nagĀym rozszerzeniu przewodu.

NagĀe zwĪōenie przewodu

Zakłócenia przepływu przy nagłym

zw ħŇ eniu przewodu.

WspĀczynnik oporu miejscowego

przy nagĀym zwĪōeniu przewodu.

WartoŁci wspĀczynnikw oporu miejscowego odniesione sĥ do prĪdkoŁci w 1 w

przekroju wlotowym A 1 .

Dyfuzor i konfuzor

Dyfuzor jest ksztaĀtkĥ przewodu wentylacyjnego o stopniowo zwiĪkszajĥcym siĪ

przekroju. Jeōeli kĥt rozwarcia b pomiĪdzy Łciankami dyfuzora przekracza 10 , po-

jawia siĪ zjawisko odrywania strug powietrza od Łcianek ksztaĀtki. Ze wzrostem kĥta

b straty ciŁnienia w dyfuzorze rosnĥ, by po prze-

kroczeniu wartoŁci b =35...40 , osiĥgnĥě wartoŁci

takie, jak w przypadku nagĀego rozszerzenia

przewodu. Dlatego stosowanie dyfuzorw o kĥcie

rozwarcia Ǡ>35 jest bezcelowe. WartoŁě wspĀ-

czynnika oporu miejscowego dyfuzora zaleōy od

stosunku przekrojw i kĥta b . W konfuzorze,

tzn. w odcinku przewodu o rwnomiernie zwĪ-

ōajĥcym siĪ przekroju, podstawowym powodem

strat ciŁnienia jest wyrwnywanie rozkĀadu

prĪdkoŁci w caĀym przekroju w miarĪ

zmniejszania siĪ powierzchni przekroju poprzecznego. W tej ksztaĀtce nie zachodzi

zjawisko odrywania siĪ strug od Łcianek i dlatego straty miejscowe przy wiĪkszych

kĥtach rozwarcia pomiĪdzy Łciankami ksztaĀtki sĥ mniejsze niō dla dyfuzorw o

analogicznych proporcjach wymiarw.

PrzepĀyw powietrza w dyfuzorze.

Straty ciŁnienia przy Āĥczeniu i dzieleniu strumieni powietrza

Miejsca podziaĀu lub Āĥczenia strumieni

powietrza nazywane sĥ wĪzĀami, a

ksztaĀtki, w ktrych odbywa siĪ podziaĀ lub

Āĥczenie strumieni, nazywa siĪ ksztaĀtkami

wĪzĀowymi. W jednym wĪŋle nie powinno

siĪ Āĥczyě wiĪcej niō dwch strumieni lub

dzieliě strumienia na wiĪcej niō dwa. Takie

ksztaĀtki nazywa siĪ trjnikami. CzĪŁě

trjnika, w ktrej pĀynie caĀy strumieĶ po-

wietrza (przed poĀĥczeniem lub po podziale)

nazywa siĪ przewodem gĀwnym, pozo-

staĀe wloty (wyloty) odgaĀĪzieniami. W

instalacjach wentylacyjnych czĪsto wystĪ-

pujĥ trjniki, w ktrych jedno z odgaĀĪzieĶ

ma kierunek rwnolegĀy do kierunku

przewodu gĀwnego a drugie wĀĥczone jest

pod dowolnym kĥtem a . Pierwsze odgaĀĪ-

zienie nazywane jest odgaĀĪzieniem

przelotowym (lub krcej przelotem), dru-

gie Ï bocznikiem lub po prostu odgaĀĪ-

zieniem.

Na wartoŁě wspĀczynnikw oporu miej-

scowego przy Āĥczeniu i dzieleniu strumieni

powietrza majĥ wpĀyw:

geometria ksztaĀtki wĪzĀowej;

wzglĪdne strumienie powietrza,

przepĀywajĥce przez poszczeglne

odgaĀĪzienia;

chropowatoŁě Łcianek;

burzliwoŁě przepĀywu powietrza.

WspĀczynniki oporu miejscowego odnosi

siĪ zazwyczaj do ciŁnienia dynamicznego w

przewodzie gĀwnym. W niektrych ŋr-

dĀach moōna spotkaě odniesienie tych

wspĀczynnikw do ciŁnieĶ dynamicznych

w poszczeglnych odgaĀĪzieniach. Korzy-

stajĥc z rōnych ŋrdeĀ literaturowych na-

leōy zwracaě uwagĪ na ten fakt, poniewaō

wspĀczynniki sĥ rōnie definiowane i majĥ

rōne wartoŁci.

Wykres (obok) pozwala odczytaě wartoŁě

wspĀczynnika oporu miejscowego w prze-

locie z p lub w boczniku z o , przy podziale

strumienia w dowolnym trjniku w zaleō-

noŁci od stosunku prĪdkoŁci w odpowied-

nim odgaĀĪzieniu do prĪdkoŁci w przewo-

dzie gĀwnym i kĥta odchylenia a osi

dowolnego odgaĀĪzienia od osi przewodu gĀwnego.

WartoŁci wspĀczynnikw z odnoszĥ siĪ do ciŁnienia dynamicznego w prze-

wodzie gĀwnym.

Wykres do wyznaczania wspĀ-

czynnikw oporw miejscowych w

trjniku przy podziale strumienia.

Przy Āĥczeniu strumieni, wspĀczynniki oporu miejscowego w przewodzie

przelotowym z p i boczniku z o , odniesione do ciŁnienia dynamicznego w przewodzie

gĀwnym, moōna obliczyě z zaleōnoŁci:

−

w ktrych:

w ¢ Ï najkorzystniejsza prĪdkoŁě mieszania w przewodzie gĀwnym, przy ktrej strata

ciŁnienia byĀaby najmniejsza, m/s.

Dla trjnika przelotowego:

cos

gdzie: V p Ï strumieĶ powietrza w przewodzie przelotowym, m 3 /s;

V o Ï strumieĶ powietrza w przewodzie bocznikowym, m 3 /s;

V c Ï strumieĶ powietrza w przewodzie gĀwnym, m 3 /s;

w p , w o , w c , - odpowiednio, prĪdkoŁci w przewodach przelotowym,

bocznikowym i

gĀwnym, m/s

a Ïkĥt pomiĪdzy osiami odgaĀĪzienia i przewodu gĀwnego.

Dla uproszczenia obliczeĶ, sporzĥ-

dzono wykres (obok), sĀuōĥcy do

szybkiego wyznaczania wspĀczyn-

nikw oporu miejscowego przy Āĥ-

czeniu strumieni.

W pewnej konfiguracji stosunkw

prĪdkoŁci, wspĀczynniki oporu

miejscowego (linie na wykresie) majĥ

wartoŁci ujemne. Moōna to wyjaŁniě

nastĪpujĥco: W momencie rozpoczĪ-

cia procesu mieszania energia kaō-

dego ze strumieni jest rōna. W pro-

cesie mieszania nastĪpuje ubytek

sumy energii strumieni, przy jedno-

czesnej wymianie energii pomiĪdzy

poszczeglnymi strumieniami. W

efekcie, mimo oglnej straty energii,

energia jednego ze strumieni moōe

wzrosnĥě.

Przy projektowaniu sieci przewodw

wentylacyjnych zazwyczaj dĥōy siĪ

do zmniejszenia strat ciŁnienia w

przewodach magistralnych, bowiem

te straty wpĀywajĥ na moc silnika

napĪdzajĥcego wentylator, a co za tym idzie, na koszty eksploatacyjne urzĥdzenia

wentylacyjnego. Przy projektowaniu sieci przewodw naleōy stosowaě trjniki o

moōliwie maĀych stratach ciŁnienia na przelocie. Ma to szczeglne znaczenie w

instalacjach, w ktrych przepĀyw powietrza odbywa siĪ ze znacznĥ prĪdkoŁciĥ np. w

instalacjach transportu pneumatycznego lub w systemach klimatyzacji

wysokoprĪdkoŁciowej.

Wykres do wyznaczania wspĀczynnikw

oporu miejscowego z p i z o w trjniku przy

Āĥczeniu strumieni.

Straty cisnienia w instalacjach wentylacyjnych - materialy pomocnicze do cwiczen - Aleksander Pełech.pdf

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: