Якщо комфорту в будинку ви приділяєте достатньо уваги, то напевно погодьтеся, що якість повітря повинна стояти на одному з перших місць. Свіже повітря корисне для здоров'я та мислення. У кімнату, що добре пахне, не соромно запросити гостей. Провітрювати кожне приміщення по десять разів на день - нелегке заняття, чи не так?
Многое залежить від вибору вентилятора і в першу чергу його тиску. Але перш ніж визначити тиск вентилятора, потрібно ознайомитися з деякими фізичними параметрами. Прочитайте про них у нашій статті.
Завдяки нашому матеріалу ви вивчите формули, дізнаєтеся види тиску у вентиляційній системі. Ми привели вам відомості про повний напір вентилятора і два способи, за якими його можна виміряти. У результаті ви зможете самостійно виміряти всі параметри.
Тиск у вентиляційній системі
Щоб вентиляція була ефективною, потрібно правильно підібрати тиск вентилятора. Є два варіанти для самостійного виміру натиску. Перший спосіб – прямий, при якому заміряють тиск у різних місцях. Другий варіант - розрахувати 2 види тиску з 3 і отримати за ними невідому величину.
Тиск (також - натиск) буває статичним, динамічним (швидкісним) та повним. За останнім показником виділяють три категорії вентиляторів.
До першої відносять прилади з напором<1 кПа, второй - 1-3 кПа и более, третьей - больше 3-12 кПа и выше. В жилых строениях используют устройства первой и второй категории.
Аеродинамічна характеристика осьових вентиляторів на графіку: Pv – повний тиск, N – потужність, Q – витрата повітря, ƞ – ККД, u – швидкість, n – частота обертання
У технічній документації до вентилятора зазвичай вказують аеродинамічні показники, включаючи повний та статичний тиск при певній продуктивності. Насправді «заводські» і реальні параметри часто збігаються, і це з конструктивними особливостями вентиляційних систем.
Існують міжнародні та державні стандарти, спрямовані на підвищення точності вимірювань у лабораторних умовах.
У Росії зазвичай застосовують методи A і C, при яких напір повітря після вентилятора визначають побічно, виходячи із встановленої продуктивності. У різних методиках площу виходу включають або не включають втулку робочого колеса.
Формули для розрахунку напору вентилятора
Напір являє собою співвідношення сил і площі, на яку вони спрямовані. У випадку з вентканалом йдеться про повітря та переріз.
Потік у каналі розподіляється нерівномірно і не проходить під прямим кутом до поперечного розрізу. Дізнатися точний натиск за одним виміром не вдасться, доведеться шукати середнє значення по кількох точках. Зробити це потрібно і для входу, і для виходу з приладу, що вентилює.
Осьові вентилятори використовують окремо і в повітроводах, вони ефективно працюють там, де потрібно переносити великі маси повітря за відносно низького тиску.
Повний тиск вентилятора визначають за формулою Pп=Pп (вих.) - Pп (вх.), де:
- Pп (вих.) - повний тиск на виході з пристрою;
- Pп (вх.) - повний тиск на вході в пристрій.
Для статичного тиску вентилятора формула відрізняється незначно.
Її записують як Рст=Рст (вих.) - Pп (вх.), де:
- Рст (вих.) - статичний тиск на виході з пристрою;
- Pп (вх.) - повний тиск на вході в пристрій.
Статичний натиск не відображає потрібну кількість енергії для її передачі системі, а служить додатковим параметром, за яким можна дізнатися повний тиск.Останній показник – основний критерій при виборі вентилятора: як домашнього, так і промислового. Зниження повного натиску відображає втрату енергії в системі.
Статичний тиск у самому вентиляційному каналі отримують з різниці статичного тиску на вході та виході з вентиляції: Рст=Pст 0 - Рст 1. Це другорядний параметр.
Проектувальники подають параметри з урахуванням невеликого засмічення або без: на зображенні показано невідповідність статичного тиску одного і того ж вентилятора в різних вентиляційних мережах
Правильний вибір вентилювального пристрою включає такі нюанси:
- підрахунок витрати повітря в системі (м³/с);
- підбір пристрою на основі такого розрахунку;
- визначення швидкості на виході по вибраному вентилятору (м/с);
- розрахунок Pп пристрою;
- вимір статичного та динамічного натиску для порівняння з повним.
Для розрахунку місця для виміру напору орієнтуються на гідравлічний діаметр повітроводу. Його визначають формулою: D=4F/П. F – це площа перерізу труби, а П – її периметр. Відстань для визначення місця виміру на вході та виході вимірюють кількістю D.
Як обчислити тиск у вентиляції?
Повний напір на вході вимірюють у поперечному перерізі вентиляційного каналу, що знаходиться на відстані двох гідравлічних діаметрів повітроводу (2D). Перед місцем вимірювання в ідеалі має бути прямий фрагмент повітроводу з довжиною від 4D і незбуреною течією.
На практиці вищеописані умови зустрічаються рідко, і тоді перед потрібним місцем встановлюють хонейкомб, який випрямляє потік повітря.
Потім у систему вентиляції вводять приймач повного тиску: кілька точок у перерізі по черзі - мінімум 3.За отриманими значеннями обчислюють середній результат. У вентиляторів з вільним входом Рп вхідний відповідає тиску навколишнього середовища, а надлишковий напір у такому випадку дорівнює нулю.
Схема приймача повного тиску: 1 - приймальна трубка; 2 - перетворювач тиску; 3 - камера гальмування; 4 - тримач; 5 - кільцевий канал; 6 - передня кромка; - кут при вершинах, h - глибина западин
Якщо виміряти сильний потік повітря, то за тиском слід визначити швидкість, а потім - зіставити її з розміром перерізу. Чим вище швидкість на одиницю площі і чим більша при цьому сама площа, тим продуктивніший вентилятор.
Повний натиск на виході - поняття складне. Потік, що виходить, має неоднорідну структуру, яка також залежить від режиму роботи і типу приладу. Повітря на виході має зони зворотного руху, що ускладнює розрахунок напору та швидкості.
Закономірність для часу появи такого руху встановити не вдасться. Неоднорідність течії досягає 7-10 D, але показник можна знизити решітками, що випрямляють.
Трубка Прандтля є вдосконаленим варіантом трубки Піто: приймачі випускають у 2 варіантах - для швидкостей менше та більше 5 м/с
Іноді на виході з вентилюючого пристрою стоїть поворотне коліно або відривний дифузор. У такому разі перебіг буде ще неодноріднішим.
Напір тоді вимірюють за таким методом:
- За вентилятором вибирають перший перетин і сканують його зондом. За декількома точками вимірюють середній повний натиск і продуктивність. Останню потім порівнюють із продуктивністю на вході.
- Далі вибирають додатковий переріз - на найближчій прямій ділянці після виходу з вентилюючого приладу.Від початку такого фрагмента відміряють 4-6 D, а якщо довжина ділянки менша, то вибирають переріз у найвіддаленішій точці. Потім беруть зонд і визначають продуктивність і середній повний напір.
Від середнього повного тиску на додатковому перерізі віднімають розрахункові втрати після вентилятора. Отримують повний тиск на виході.
Потім порівнюють продуктивність на вході, а також на першому та додатковому перерізах на виході. Правильними слід вважати вхідний показник і один із вихідних - ближчий за значенням.
Прямолінійного відрізка потрібної довжини може і не бути. Тоді вибирають переріз, який розділяє ділянку для виміру на частини із співвідношенням 3 до 1. Ближче до вентилятора повинна бути більша з цих частин. Виміри не можна проводити в діафрагмах, шиберах, відводах та інших з'єднаннях з обуренням повітря.
Перепади тиску можна реєструвати напоромірами, тягомірами за ГОСТ 2405-88 та дифманометрами за ГОСТ 18140-84 з класом точності 0,5-1,0
У випадку з даховими вентиляторами Pп вимірюють тільки на вході, а на виході визначають статичне. Швидкісний потік після вентилюючого пристрою втрачається майже повністю.
Також рекомендуємо прочитати наш матеріал про вибір труб для вентиляції.
Особливості розрахунку напору
Вимірювання тиску в повітряному середовищі ускладнюється через його параметри, що швидко змінюються. Манометри слід купувати електронні із функцією усереднення результатів, одержуваних за одиницю часу. Якщо натиск різко скаче (пульсує), знадобляться демпфери, які згладжують перепади.
Слід пам'ятати такі закономірності:
- повний тиск - це сума статичного та динамічного;
- повний напір вентилятора повинен дорівнювати втратам тиску у вентиляційній мережі.
Виміряти статичний тиск на виході не складе труднощів. Для цього використовують трубку для статичного напору: один кінець вставляють у дифманометр, а інший направляють у перетин на виході з вентилятора. За статичним натиском обчислюють швидкість потоку на виході з вентилюючого приладу.
Динамічний напір теж вимірюють дифманометром. До його сполук підключають трубки Піто – Прандтля. До одного контакту – трубку для повного натиску, а до іншого – для статичного. Отриманий результат дорівнюватиме динамічному тиску.Щоб дізнатися втрати тиску в повітроводі, можна проконтролювати динаміку потоку: як тільки зростає швидкість руху повітря, підвищується опір вентиляційної мережі. Натиск втрачається через цей опір.
Анемометри та термоанемометри вимірюють швидкість потоку в повітроводі при значеннях до 5 м/с або більше, анемометр слід вибирати за ГОСТ 6376-74
При зростанні швидкості вентилятора статичний напір падає, а динамічний зростає пропорційно квадрату збільшення витрати повітря. Повний тиск не зміниться.
З правильно підібраним пристроєм динамічний напір змінюється прямо пропорційно квадрату витрати, а статичний - обернено пропорційно. У такому випадку кількість використовуваного повітря і навантаження електродвигуна якщо й зростатимуть, то несуттєво.
Деякі вимоги до електродвигуна:
- малий пусковий момент - через те, що витрата потужності змінюється відповідно до зміни кількості оборотів, підведеної до куба;
- великий запас;
- робота на максимальній потужності для більшої економії.
Потужність вентилятора залежить від повного напору, а також від ККД та витрати повітря. Останні два показники корелюють з пропускною здатністю вентсистеми.
На стадії її проектування доведеться розставити пріоритети. Врахувати витрати, втрати корисного обсягу приміщень, рівень шуму.
Висновки та корисне відео за темою
Огляд фізичних показників, які потрібні для вимірювання:
Роль тиску у вентиляційній мережі:
Вентилятор - проста конструкція у вигляді колеса з лопатями. Водночас це головна частина вентиляційної системи. Механічний прилад впливає на напір у повітроводі та визначає ефективність вентиляції.
Якщо хочете розрахувати тиск вентилятора, розберіться з такими величинами, як швидкість, витрата повітря, потужність. Ви краще розумітимете суть вимірювань. Головний показник, повний напір вимірюйте за описаними нами схемами.
Якщо у вас є питання - ставте їх у формі під статтею. Пишіть коментарі та обмінюйтесь цінними знаннями з іншими читачами. Можливо, у вас є досвід у проектуванні систем вентилювання - він буде корисний у чиїйсь конкретній ситуації.