PROJEKT - vzduchotechnika 4. Návrh potrubní sítě
Autor:
Ing. Vladimír Zmrhal, Ph.D.
Organizace:
České vysoké učení technické v Praze Fakulta strojní Ústav techniky prostředí
E-mail:
[email protected]
Web:
http://www.fs.cvut.cz/u216/~zmrhal
Návrh potrubní sítě
1. TLAKOVÁ ZTRÁTA POTRUBÍ 1.1. TLAKOVÁ ZTRÁTA TŘENÍM
l l w2 ∆pz ,t = λ pd = λ ρ = R.l d d 2 λ ................... součinitel třecích ztrát
kde
d ................... charakteristický rozměr (průměr) [m] l .................... délka potrubí pd ................. dynamický tlak w .................. rychlost proudění ρ ................. hustota vzduchu ρ = 1,2
(4.1) [-] [m] [Pa] [m/s] [ kg.m-3 ]
Součinitel třecích ztrát Pro laminární proudění
λ=
64 Re
(4.2)
Pro turbulentní proudění
log 5,5d λ = 0, 28 ε + 55d / Re
−2
(4.3)
nebo
λ=
1,318 ε 5,74 ln 3,7d + Re0,9
(4.4)
2
nebo zjednodušeně
λ=
0,0812 Re0,125 d 0,11
Re = kde
(4.5)
wd
(4.6)
ν ε ................... ekvivalentní drsnost stěn vzduchovodů ν ................... kinematická viskozita
Vladimír Zmrhal
[mm] [m2/s]
2
Návrh potrubní sítě
Tab. 1 Ekvivalentní drsnost stěn vzduchovodů Provedení Pozinkovaný ocelový plech Betonový kanál Azbestocement Keramika s glazurou Překližka Vinidur, sklo, plast. fólie
ε [mm] 0,15 0,3 - 0,8 0,2 – 0,6 1,4 0,6 0,0015 – 0,01
Pro výpočet tlakové ztráty třením ve čtyřhranného potrubí se používají shodné vztahy jako pro kruhové potrubí s tím, že za d se dosadí ekvivalentní průměr (podle rychlosti)
d ekv =
4S 4ab 2ab = = O 2(a + b) a + b
(4.7)
a provede se korekce pro obdélníkové potrubí
λ = Cλ0 kde
(4.8)
λ0 ................. součinitel tření pro kruhové potrubí podle (4.3),(4.4), nebo (4.5)
Korekce C pro turbulentní proudění
C = 1,1 − 0,1
b a
(4.9)
1.2. MÍSTNÍ TLAKOVÁ ZTRÁTA
∆pz ,m kde
w2 = ∑ ξ pd = ∑ ξ ρ 2 ξ ................... součinitel místních ztrát (ztrátový součinitel)
(4.10) [-]
Součinitel místní tlakové ztráty ξ pro různé druhy tvarovek používaných ve vzduchotechnice bývá stanoven na základě experimentálních měření. Hodnoty součinitele ξ se můžou značně lišit v závislosti na použitém zdroji. Pro výpočet potrubní sítě použijte údaje uvedené v literatuře [1].
1.3. CELKOVÁ TLAKOVÁ ZTRÁTA (EXTERNÍ) Celková tlaková ztráta potrubní sítě je dána součtem tlakové ztráty třením a místních talkových ztrát
Vladimír Zmrhal
3
Návrh potrubní sítě
∆pext = pz ,t + pz ,m
2 l w2 w2 l w =λ ρ + ∑ξ ρ = λ + ∑ξ ρ d 2 2 d 2
(4.11)
a je rovna celkovému dopravnímu tlaku ventilátoru
∆pc ,v = ∆pext
(4.12)
2. NÁVRH POTRUBÍ METODOU RYCHLOSTI Metoda spočívá ve volbě vhodné rychlosti proudění v hlavních a vedlejších větvích vzduchovodu podle doporučovaných hodnot (Tab. 2 a Tab. 3). Tab. 2 Doporučené rychlosti proudění ve větracích zařízeních podle druhu prostoru Provedení Byty Hotelové pokoje, lůžkové pokoje nemocnic Malé kanceláře, knihovny, čítárny Divadla, posluchárny Velké kanceláře, restaurace, obchody , banky Běžné obchody, kavárny Průmyslové aplikace
w [m/s] 3-5 4-5 5-6 4-6 6 - 7,5 5-9 10 – 12,5
Tab. 3 Doporučené rychlosti proudění ve vzduchovodech podle polohy úseku v síti (větrání a nízkotlaká klimatizace)
Druh budovy Potrubí Za ventilátorem Hlavní stoupačky Odbočky rozvodu v podlaží Odvod vzduchu Elementy Venkovní žaluzie sání Odvodní výustky
obytná
w [m/s] veřejná
průmyslová
5 – 8,5 4-6 3-5 3,5 – 4,5
7,5 - 11 5-8 3 – 6,5 4 – 5,5
10 - 14 6 – 11 4-9 5-9
2,5 - 4 do 2,0
2,5 – 4,5 do 2,5
3-5 do 3
2.1. POSTUP VÝPOČTU 1)
zvolíme hlavní větev potrubí
Pravidlo 1: Hlavní větev je větev s největší tlakovou ztrátou 2) 3)
známe průtok vzduchu potrubním úsekem V zvolíme rychlost proudění w dle doporučených hodnot
Pravidlo 2: Rychlost proudění směrem k ventilátoru narůstá. Vladimír Zmrhal
4
Návrh potrubní sítě
4)
vypočítáme potřebný průřez potrubí S a z něj stanovíme rozměr d nebo a x b dle řady potrubí
Pravidlo 3: Řada potrubí: 80, 100, 125, 140, 160, 180, 200, 250, 315, 355, 400, 450, 500, 560, 630, 710, 800, 900, 1000, 1120, 1250, 1400, 1600, 1800, 2000 5) 6)
na základě zvoleného rozměru potrubí vypočítáme skutečnou rychlost wskut vypočítáme dynamický tlak pd, součinitel třecích ztrát λ, popř.součinitel místní ztráty ξ a stanovíme tlakovou ztrátu potrubního úseku ∆pz,i.
7)
celková tlaková ztráta hlavní potrubní větve je
∆pext = ∑ ∆pz ,i
(4.13)
Pravidlo 4: Tlaková ztráta hlavní potrubní větve musí být shodná s tlakovou ztrátou na ostatních větvích >> zaregulování !!
3. POUŽITÉ ZDROJE [1]
ASHRAE Handbook 2001 Fundamentals, 2001, ASHRAE, Atlanta. ISBN - 1-88341387-7
[2]
CHYSKÝ, J., HEMZAL, K. a kol. Větrání a klimatizace. 1993, Brno: Bolit B-press. 560 s. ISBN 80-901574-0-8
[3]
RECKNAGEL, H., SPRENGER, E., SCHRAMEK, E. Taschenbuch fur Heizung + Klimatechnik 94/95, 1995. ISBN 3-486-26213-0
Vladimír Zmrhal
5
