Аэродинамический расчёт воздуховодов: потери давления
‘
Аэродинамический расчёт — определение потерь давления в системе воздуховодов. Без него нельзя правильно подобрать вентилятор. Слишком слабый — не хватит воздуха. Слишком мощный — перерасход энергии, шум. Разбираем методику расчёта.
Содержание
- Составляющие потерь давления
- Потери на трение
- Местные потери
- Этапы расчёта
- Пример расчёта
- Выбор вентилятора
Составляющие
ΔP_системы = ΔP_трение + ΔP_местные + ΔP_оборудование
ΔP_трение — потери на трение о стенки воздуховода
ΔP_местные — потери в фасонных элементах (отводы, тройники, переходы)
ΔP_оборудование — потери на фильтрах, шумоглушителях, клапанах
Итого: ΔP_системы = ΔP_тр + Σ(ζ × ρv²/2) + ΔP_об
Потери на трение
ΔP_тр = λ × (L/D) × (ρ × v² / 2)
λ — коэффициент трения (0.02-0.04 для стальных воздуховодов)
L — длина воздуховода (м)
D — диаметр (или эквивалентный, м)
ρ — плотность воздуха (1.2 кг/м3)
v — скорость (м/с)
Пример: L=20 м, D=0.2 м, v=5 м/с, λ=0.03
ΔP_тр = 0.03 × (20/0.2) × (1.2 × 25 / 2) = 0.03 × 100 × 15 = 45 Па
Местные потери
| Элемент | ζ (коэффициент) | Экв. длина, м (DN200) |
|---|---|---|
| Отвод 90° | 0.35-0.5 | 10-15 |
| Отвод 45° | 0.15-0.25 | 5-8 |
| Тройник 90° | 0.5-0.7 | 15-20 |
| Тройник 45° | 0.3-0.5 | 10-15 |
| Переход (сужение 30°) | 0.1-0.2 | 3-5 |
| Переход (расширение 20°) | 0.2-0.4 | 5-10 |
| Решётка приточная | 0.8-1.2 | 20-30 |
| Фильтр G4 | — | 30-250 Па (прямая потеря) |
Этапы расчёта
- Начертить аксонометрическую схему системы.
- Разбить на участки (от вентилятора до каждого ответвления).
- Для каждого участка: расход, длина, диаметр, скорость.
- Рассчитать потери на трение для каждого участка.
- Рассчитать местные потери (сумма ζ × ρv²/2).
- Сложить потери по главной магистрали (самой длинной/нагруженной).
- Добавить потери оборудования (фильтры, шумоглушители, клапаны).
- Умножить на коэффициент запаса (1.1-1.15).
- Подобрать вентилятор по расходу и давлению.
Пример
Система: вентилятор → 20 м DN200 → отвод 90° → 10 м DN200 → тройник 45° → 5 м DN160 → решётка
Участок 1: 20 м DN200, v=5 м/с
ΔP_тр = 45 Па (см. выше)
Участок 2: 10 м DN200, v=5 м/с
ΔP_тр = 22.5 Па
Отвод 90°: ζ=0.4 → ΔP = 0.4 × 15 = 6 Па
Участок 3: 5 м DN160, v=6 м/с
ΔP_тр = 0.03 × (5/0.16) × (1.2×36/2) = 0.03 × 31.25 × 21.6 = 20 Па
Тройник 45°: ζ=0.4 → ΔP = 0.4 × 21.6 = 8.6 Па
Решётка: ΔP = 15 Па
Фильтр G4: ΔP = 100 Па (загрязнённый)
Шумоглушитель: ΔP = 30 Па
Итого: 45 + 22.5 + 6 + 20 + 8.6 + 15 + 100 + 30 = 247 Па
С запасом 1.15: 284 Па
Вентилятор: L=360 м3/ч, P=300 Па
Выбор вентилятора
- Расход — сумма всех ответвлений.
- Давление — потери главной магистрали + запас 10-15%.
- Характеристика вентилятора — точка пересечения L и P.
- КПД — в рабочей точке должен быть 60-80%.
- Уровень шума — по техданным производителя.
Полный каталог: воздуховоды, шумоглушители, фильтры, дроссель-клапаны.
‘+LV,
‘Аэродинамический расчёт воздуховодов: потери давления
