Výpočet rychlosti proudění vzduchu v potrubí + způsoby měření proudění vzduchu v interiéru

Normy pro doporučenou výměnu vzduchu

Jak již bylo uvedeno, rychlost vzduchu ve větracích kanálech není regulována. SNiP však uvádí doporučené hodnoty rychlosti proudění vzduchu, které je třeba zohlednit při návrhu větrání.

Přípustná rychlost proudění vzduchu v potrubí je uvedena v následující tabulce:

Typ potrubí a větrací mřížky	Typ uspořádání ventilace
	Přírodní	Nucené větrání
	m/s
Mřížky pro přívod vzduchu (žaluzie)	0.5-1.0	2.0-4.0
Přívodní potrubí vzduchové šachty	1.0-2.0	2.0-2.6
Horizontální kompozitní potrubí	0.5-1.0	2.0-2.5
Svislé kanály	0.5-1.0	2.0-2.5
Podlahové vstupní mřížky	0.2-0.5	2.0-2.5
Přívodní mřížky u stropu	0.5-1.0	1.0-3.0
Výfukové mřížky	0.5-1.0	1.5-3.0
Odsávací potrubí	1.0-1.5	3.0-6.0

Maximální doporučená rychlost proudění vzduchu V obytných místnostech nepřekračujte 0,3 m/s. Krátkodobě je povoleno překročení až o 30 %, např. při renovačních pracích.

Síťové prvky a místní odpory

Důležité jsou také ztráty na součástech sítě (mřížky, difuzory, odbočky, ohyby, změny průřezu atd.). U mřížek a některých prvků jsou tyto hodnoty uvedeny v dokumentaci. Lze je také vypočítat vynásobením součinitele místního odporu (k.m.s.) dynamickým tlakem v něm:

Rm.s.=ζ-Rd.

Kde Pd=V2-ρ/2 (ρ je hustota vzduchu).

Tlaková ztráta se určuje podle referenčních knih a údajů výrobce. Všechny typy tlakových ztrát jsou shrnuty pro každý úsek a pro celou síť. Pro usnadnění to provedeme tabulkovou metodou.

Výpočtová tabulka.

Součet všech tlaků bude pro tuto potrubní síť přijatelný a ztráty ve větvích by měly být v rozmezí 10 % celkového dostupného tlaku. Pokud je rozdíl větší, je třeba na výstupech instalovat klapky nebo membrány. Požadovanou tlakovou ztrátu vypočtěte podle vzorce:

ζ = 2Pisb/V2,

kde Risb je rozdíl mezi dostupným tlakem a ztrátami ve větvích. Průměr membrány zvolte podle tabulky.

Požadovaný průměr membrány pro potrubí.

Správné dimenzování větracího potrubí nám umožní vybrat správný ventilátor podle vlastních kritérií. Pomocí zjištěného dostupného tlaku a celkového průtoku vzduchu v síti je to snadné.

Vzorce pro výpočet

K provedení výpočtů je zapotřebí několik informací. Pro výpočet průtoku vzduchu v potrubí se použije vzorec ϑ = L / 3600 × F, kde:

• ϑ je rychlost proudění vzduchu v potrubí;
• L je průtok vzduchu ve vymezeném prostoru, pro který se výpočty provádějí (měří se v m³ \h);
• F je plocha vzduchovodu (měřená v m²).

Pro výpočet průtoku vzduchu lze výše uvedený vzorec upravit tak, že dostaneme L = 3600 × F × ϑ.

Existují však okolnosti, kdy jsou takové výpočty obtížné nebo na ně jednoduše není čas. V takových situacích vám může pomoci kalkulačka rychlosti v potrubí.

Technické kanceláře nejčastěji používají kalkulačky, které jsou nejpřesnější. Například přidávají více číslic k číslu pí, přesněji počítají průtok vzduchu, počítají tloušťku stěn uličky atd.

Pomocí kalkulátorů rychlosti v potrubí můžeme přesně vypočítat nejen množství přiváděného vzduchu, ale také dynamický tlak na stěny potrubí, ztráty třením, dynamický odpor atd.

Výpočet aerodynamického potrubí

Aerodynamický výpočet potrubí je základní součástí procesu návrhu větrání, protože se při něm vypočítá průřez potrubí (průměr u kruhového potrubí a výška a šířka u obdélníkového potrubí).

Plocha průřezu potrubí se volí podle doporučené rychlosti pro daný případ (v závislosti na rychlosti proudění vzduchu a umístění počítaného úseku).

F = G/(ρ-v), m²

kde G - průtok vzduchu ve vypočteném úseku potrubí, kg/sρ - hustota vzduchu, kg/m³v - doporučená rychlost vzduchu, m/s (viz tabulka 1).

Tabulka 1: Navrhovaná rychlost proudění vzduchu v mechanickém větracím systému.

V přirozeně nasávaném větracím systému je rychlost vzduchu 0,2-1 m/s. V některých případech může rychlost dosahovat až 2 m/s.

Vzorec pro výpočet tlakové ztráty vzduchu proudícího potrubím:

ΔP = ΔPtr + ΔPm.s. = λ-(l/d)-(v²/2)-ρ + Σξ-(v²/2)-ρ,

Zjednodušený vzorec pro tlakovou ztrátu vzduchu v potrubí je následující:

ΔP = Rl +Z,

Měrnou tlakovou ztrátu způsobenou třením lze vypočítat podle vzorce: R = λ-(l/d)-(v²/2)-ρ, [Pa/M].

l - délka potrubí, m
Z - tlaková ztráta na místních odporech, PaZ = Σξ-(v²/2)-ρ,

Měrnou tlakovou ztrátu třením R lze rovněž určit z tabulky. Stačí znát průtok v daném úseku a průměr potrubí.

Tabulka třecích ztrát pro potrubí.

Horní údaj v tabulce je průtok vzduchu a dolní údaj je třecí ztráta (R).
Pokud je potrubí obdélníkové, hodnoty v tabulce vycházejí z ekvivalentního průměru. Ekvivalentní průměr lze zjistit podle následujícího vzorce:

dEQ = 2ab/(a+b)

kde a a b jsou šířka a výška potrubí.

V této tabulce jsou uvedeny hodnoty měrné tlakové ztráty s ekvivalentním součinitelem drsnosti 0,1 mm (koeficient pro ocelové potrubí). Pokud není potrubí vyrobeno ze stejného materiálu, je třeba tabulkové hodnoty upravit podle vzorce:

ΔP = Rlβ + Z,

kde R je třecí ztrátal - délka potrubí, mZ - místní tlaková ztráta, Paβ - korekční faktor pro drsnost potrubí. Korekční faktor pro drsnost potrubí naleznete v tabulce níže.

V úvahu je třeba vzít také tlakové ztráty způsobené místními odpory. Koeficienty místních odporů a způsob výpočtu tlakových ztrát lze převzít z tabulky v článku Výpočet tlakových ztrát v místních odporech větracího systému. Místní koeficienty odporu". Dynamický tlak se určí z tabulky měrných tlakových ztrát třením (tabulka 1).

Pro určení rozměrů potrubí s přirozeným tahem se používá dostupný tlak. Dostupný tlak je tlak vytvořený rozdílem teplot mezi přiváděným a odváděným vzduchem, jinými slovy gravitační tlak.

Rozměry potrubí v systému přirozeného větrání se stanoví podle rovnice:

kde ΔP_rašple - dostupný tlak, Pa
0,9 - zvyšující se koeficient pro rezervu výkonu
n je počet úseků potrubí v návrhové větvi.

U ventilačního systému s mechanickým pohonem se potrubí dimenzuje na doporučenou rychlost. Poté vypočítáme tlakovou ztrátu v síti a na základě výsledných údajů (průtok vzduchu a tlaková ztráta) vybereme ventilátor.

Výpočtové vzorce

K provedení všech potřebných výpočtů je nutné mít k dispozici určité údaje. Pro výpočet rychlosti proudění vzduchu je třeba použít následující vzorec:

ϑ= L / 3600*F, kde

ϑ je rychlost vzduchu ve ventilačním potrubí, měřená v m/s;

L je hmotnostní průtok vzduchu (tato hodnota se měří v m3/h) v úseku výfukového potrubí, pro který se provádí výpočet;

F - plocha průřezu potrubí měřená v m2.

Tento vzorec slouží k výpočtu rychlosti proudění vzduchu v potrubí s jeho skutečnou hodnotou.

Ze stejného vzorce lze odvodit i všechny ostatní chybějící údaje. Například pro výpočet průtoku vzduchu je třeba vzorec převést takto:

L = 3600 x F x ϑ.

V některých případech jsou takové výpočty obtížné nebo časově náročné. V takovém případě lze použít kalkulačku. Takových programů je na internetu celá řada. Pro inženýrské kanceláře je lepší instalovat speciální kalkulačky, které jsou přesnější (při výpočtu průřezu odečtou tloušťku stěny potrubí, dají více číslic do pí, vypočítají přesnější průtok vzduchu atd.).

Rychlost proudění vzduchu

4 Stanovení rychlosti proudění vzduchu

Při znalosti hmotnostního poměru vzduchu není obtížné vypočítat rychlost proudění vzduchu v potrubí při přirozeném větrání. Prvním krokem je zjištění průřezu potrubí. K tomu je třeba vynásobit čtverec průřezu potrubí číslem "pí".

Kanály musí mít určitou velikost a tvar. Po určení průřezu vzduchovodu můžete vypočítat průměr potrubí potřebný pro danou místnost. Pomáhá výraz D = 1000*√(4*S/π). V něm:

• D je průměr průřezu potrubí.
• S - plocha průřezu vzduchovodu.
• π je matematická konstanta rovná 3,14.

Podle norem je minimální velikost obdélníkového potrubí 100 mm x 150 mm a maximální velikost 2000 mm x 2000 mm. Tato provedení jsou ergonomičtěji tvarovaná, snadněji se instalují těsně u stěny a zakrývají potrubí na stropě nebo nad kuchyňským mezipatrem.

Kruhové výrobky se od obdélníkových liší tím, že kladou menší odpor vzduchu. Proto mají nízkou hladinu hluku.

Pomocí vzorce V = L/3600*S a parametrů, jako je průtok vzduchu (L) a plocha potrubí, lze vypočítat přirozené větrání. Příkladem výpočtu je:

• D = 400 mm.
• W = 20 m³.
• N = 6 m3/h.
• L = 120 m³.

Uvádí se, že tato hodnota by neměla překročit 0,3 m/s. Výjimku tvoří pouze dočasné opravy nebo instalace stavebních strojů. V této době lze normy zvýšit maximálně o 30 %.

Pokud jsou v místnosti dva větrací systémy, musí být rychlost každého z nich vypočtena tak, aby stačila k zajištění čistého vzduchu pro polovinu prostoru.

V případě mimořádné události (např. požadavek požární bezpečnosti) je třeba prudce změnit rychlost proudění vzduchu nebo ventilační systém zastavit. Za tímto účelem jsou v kanálech a přechodových oblastech instalovány speciální ventily a uzavírací klapky.

Několik užitečných tipů pro správné používání zařízení

Pokud je proudění vzduchu v potrubí velmi prašné, je třeba se anemometru a Pitotově trubici vyhnout. Menší průměr otvoru v trubici, kterým proudí celkový tlak, je takový, že se může rychle ucpat znečištěným vzduchem.

Tepelné anemometry nejsou vhodné pro vysoké rychlosti proudění vzduchu (více než 20 m/s). Jde o to, že hlavní teplotní čidlo, které se vyznačuje vysokou citlivostí, může při vysokém tlaku vzduchu jednoduše zkolabovat.

Použití přístrojů pro měření průtoku musí být přísně omezeno na jmenovité teplotní rozsahy uvedené v technických listech přístrojů.

V plynových kanálech (kanálech, ve kterých proudí převážně ohřátý vzduch) se doporučuje používat pneumometrické trubky s pláštěm z nerezové oceli. Použití zařízení s plastovými součástmi v těchto kanálech je nežádoucí z důvodu možné deformace pláště způsobené vysokými teplotami.

Při měření rychlosti a průtoku vzduchu dbejte na to, aby byl citlivý senzor sondy vždy orientován přesně proti proudu vzduchu. V opačném případě budou výsledky měření chybné. Čím více se senzor odchyluje od své ideální polohy, tím větší je zkreslení a nepřesnost.

Správný výběr měřicích zařízení pro stanovení hmotnostního průtoku vzduchu potrubí a jeho správné použití během provozu umožňují odborníkům vytvořit si objektivní představu o větrání.

To je důležité zejména v případě obydlí.

Výpočet přívodního a odvodního potrubí v systémech mechanického a přirozeného větrání

Aerodynamické
je obvykle omezena na
se obvykle omezuje na rozměry průřezu.
průřezové plochy,
a tlaková ztráta jednotlivých úseků potrubí
sekce
a v systému jako celku. Je možné identifikovat
náklady
pro danou velikost potrubí a známou tlakovou ztrátu
a známý pokles tlaku v systému.

Na adrese
Aerodynamický výpočet potrubí
při aerodynamickém výpočtu potrubí pro větrací systémy se obvykle zanedbává stlačitelnost.
stlačitelnost
pohybujícího se vzduchu a používat
hodnoty přetlaku, přičemž
jako podmíněný
nula.

Na adrese
vzduch proudí potrubím v libovolném
průřez
rozlišujeme tři různé tlaky.
tlaky:Statické,
dynamický
и celkem.

Statické
tlak
definuje potenciál
energie 1 m3
vzduchu v daném průřezu (p_st
se rovná tlaku působícímu na stěny potrubí).

Dynamické
tlak
- je kinetická energie proudění
vztaženo na 1 m3
m3 vzduchu a určuje se podle vzorce
podle vzorce:

(1)

kde
- hustota
hustota vzduchu, kg/m3;
- rychlost
pohybu vzduchu v průřezu, m/s.

Úplný
tlak
je součet statických a dynamických
tlaky.

(2)

Tradičně
při výpočtu kanálové sítě se používá termín "ztráty".
termín "pokles tlaku
ztráta tlaku"
("ztráta energie proudění").
ztráta energie").

Ztráty
tlaková ztráta (celková tlaková ztráta) ve větracím systému
se skládají ze ztrát třením a
ztráty třením a ztráty místním odporem (viz: Vytápění, větrání a klimatizace).
(viz: Vytápění a
Ventilace, část. 2.1 Větrání.
Ed. V.N. Bogoslovsky, M., 1976).

Ztráty
ztráty třením se vypočítají podle vzorce
vzorec
Darcy:

(3)

kde
- koeficient
je součinitel třecího odporu, který
se vypočítá podle univerzálního vzorce
A.D. Altschul:

(4)

kde
- Reynoldsovo kritérium; K - výška
výška drsnostní římsy (absolutní hodnota)
při technických výpočtech se tlaková ztráta počítá podle Reynoldsova kritéria.
technické výpočty tlakové ztráty
tření
,
Pa (kg/m2),
v délce potrubí /, m, se určují
podle výrazu

(5)

kde
- tlakové ztráty
tlaková ztráta na 1 mm délky potrubí,
Pa/m [kg/(m2
* м)].

Pro
k určení Rse vypočítá z
tabulky a nomogramy. Nomogramy (obr.
1 a 2) jsou vykresleny pro podmínky: tvar sekce
tvar průřezu potrubí kruhový o průměru,
tlak vzduchu 98 kPa (1 atm), teplota
20 °C, drsnost = 0,1 mm.

Pro
Drsnost = 1 mm.
obdélníkové potrubí se vypočítá pomocí
Grafy a nomogramy
pro kruhové potrubí, vstupující do
na adrese
ekvivalentní průměr obdélníkového potrubí
potrubí, při kterém ztráty třením
ztráty třením v
kruhový
a obdélníkový
~
kruhového potrubí je stejný.

В
V návrhářské praxi se prosadily tyto postupy
rozšířené v designérské praxi
V projekční praxi se používají tři typy ekvivalentních průměrů:

■ rychlost

na adrese
rovnost rychlostí

na základě
průtok

na adrese
při stejných průtocích ■ při stejných rychlostech

z hlediska ■ plochy průřezu
plocha průřezu

v případě rovnosti
průřezové plochy

na adrese
dimenzování potrubí s drsností
drsnost stěn
se liší od rozměrů uvedených v tabulkách nebo nomogramech (K = OD mm).
Pokud se drsnost stěn odchyluje od hodnot uvedených v tabulkách nebo nomogramech (K = OD mm),
korekční faktor se musí použít na
k hodnotám uvedeným v tabulkách pro měrnou tlakovou ztrátu.
tření
tření:

(6)

kde
- v tabulkách
je tabulková hodnota měrné tlakové ztráty
pro tření;
- koeficient
Zohledňuje se drsnost stěn (tabulka 8.6).

Ztráty
tlakové ztráty v místních odporech. В
na ohybu, rozdvojení a sloučení potrubí.
a sloučení
V ohybech potrubí dochází k rozdělování a spojování proudění.
rozměry
změna velikosti potrubí (rozšíření na difuzoru, smrštění na konfuzoru).
zúžení na konfuzoru), na přívodu do
kanálu nebo v
vstupu a výstupu z potrubí nebo kabelovodu a v místech, kde se nachází
terminály na
ovládací zařízení (klapky,
clonové desky, membrány) dochází k poklesu tlaku
tlaková ztráta v průtoku
proudícího vzduchu. V těchto bodech
rychlostní pole
rychlostní pole v kanálu.
a tvorba vírových zón
na stěnách, který je doprovázen
energetické ztráty. Vyrovnání
v určité vzdálenosti
po průchodu
na těchto místech. Obvykle se pro usnadnění provádění
aerodynamického výpočtu, tlaková ztráta
v místních odporech
odpory jsou považovány za soustředěné.

Ztráty
v místním odporu
jsou určeny
podle vzorce

(7)

kde
–
koeficient místního odporu
(obvykle,
v některých případech je
záporná hodnota při výpočtu
musí být
znamení).

Koeficient souvisí s
na nejvyšší rychlost
v kuželovém průřezu úseku nebo rychlosti.
na průřezu
v úseku s nižším průtokem (v T-kusu).
Tabulky
koeficienty místního odporu
označte, na kterou rychlost se vztahuje.

Ztráty
tlakové ztráty v místních odporech
úseku, z,
se vypočítá podle vzorce

(8)

kde

- součet
koeficient místních odporů
v sekci.

Celkem
tlaková ztráta v úseku potrubí
v délce,
v přítomnosti místních odporů:

(9)

kde
- pokles tlaku
tlaková ztráta na 1 m délky potrubí;

- tlakové ztráty
tlakové ztráty v
sekce potrubí.

Rychlost v kanálech

Rychlost vzduchu v potrubí

Zde jsou uvedeny vzorce pro výpočet rychlosti a tlaku vzduchu v potrubí (kruhovém nebo obdélníkovém) v závislosti na průtoku vzduchu a ploše průřezu. Pro rychlý výpočet lze použít online kalkulačku.

Vzorec pro výpočet rychlosti proudění vzduchu:

Kde W - rychlost proudění, m/h Q - průtok vzduchu, m3/h S - plocha průřezu potrubí, m2* Poznámka: pro přepočet rychlosti z m/h na m/s je třeba získaný výsledek vydělit 3600.

Vzorec pro výpočet tlaku v difuzoru:

kde P - celkový tlak v potrubí, Pa_st - statický tlak v potrubí, rovný atmosférickému tlaku, Pa - hustota vzduchu, kg/m3W - rychlost proudění vzduchu, m/s * Poznámka: pro přepočet tlaku z Pa na atm. je třeba výsledek vynásobit 10,197*10-6 (technická atmosféra) nebo 9,8692*10-6 (fyzikální atmosféra).

rychlost vzduchu 88,4194 m/s

tlak v potrubí 102 855 0204 Pa (1,0488 atm)

Další kalkulačky

Kalkulátor objemu a plochy krychleKalkulátor objemu a plochy válceKalkulátor objemu potrubí

Zdroj:

Pravidla pro používání měřicích zařízení

Při měření rychlosti proudění vzduchu a průtoku vzduchu ve větracím nebo klimatizačním systému je důležité zvolit správný přístroj a dodržovat následující pravidla.

Ty umožní přesné výsledky výpočtu potrubí a také objektivní pohled na větrací systém.

Dodržujte teploty uvedené v technickém listu jednotky. Sledujte také polohu senzoru sondy. Musí být vždy orientován přesně proti proudu vzduchu.

Pokud toto pravidlo nedodržíte, budou výsledky měření zkreslené. Čím větší je odchylka od ideální polohy, tím větší je chyba.

Výpočet průtoku

Je důležité správně vypočítat plochu průřezu všech tvarů, kruhových i obdélníkových. Pokud je velikost nevhodná, není možné dosáhnout správné rovnováhy vzduchu.

Příliš velký kanál zabírá mnoho místa. Zmenšuje prostor v místnosti, což způsobuje nepohodlí obyvatel. Nesprávný výpočet a volba velmi malé velikosti potrubí vede k silnému průvanu. To je způsobeno silným zvýšením tlaku proudícího vzduchu.

Průřezový výpočet

Při přeměně kruhového potrubí na čtvercové se změní rychlost.

Pro výpočet rychlosti proudění vzduchu potrubím musíme určit plochu průřezu. Použijte vzorec S=L/3600*V, kde:

• S - plocha průřezu;
• L - průtok vzduchu v metrech krychlových za hodinu;
• V - rychlost v metrech za sekundu.

U kruhových potrubí se průměr určí podle vzorce: D = 1000*√(4*S/π).

Pokud bude potrubí spíše obdélníkové než kruhové, určete místo průměru délku a šířku. Při instalaci takového potrubí se bere v úvahu přibližný průřez. Vypočítá se podle vzorce: a*b=S, (a - délka, b - šířka).

Existují schválené normy, podle nichž poměr šířky a délky nesmí překročit 1:3. Doporučuje se také použít tabulky velikostí potrubí od výrobce.

Úroveň vibrací

Vibrace jsou jevem, který je spolu s hlukem vždy přítomen v potrubí s nuceným větráním.

Jeho velikost závisí na následujících faktorech

• velikost průřezu vzduchovodu;
• materiál použitý na větrací potrubí
• složení a kvalita těsnění mezi trubkami potrubí.
• rychlost pohybu vzduchu ve ventilačním potrubí.

Maximální hodnota vibrací úzce souvisí s výkonem ventilátoru.

Hodnoty, které je třeba zohlednit při dimenzování vzduchovodů a výběru typu větrací jednotky, jsou uvedeny v následující tabulce:

Maximální přípustné hodnoty místních vibrací	Maximální přípustné hodnoty místních vibrací
	V hodnotách zrychlení vibrací	V hodnotách rychlosti vibrací
v m/s	dB	m/s x 10-2	dB
8	1.4	73	2.8	115
16	1.4	73	1.4	109
31.5	2.7	79	1.4	109
63	5.4	85	1.4	109
125	10.7	91	1.4	109
250	21.3	97	1.4	109
500	42.5	103	1.4	109
1000	85.0	109	1.4	109
Opravené a ekvivalentně opravené hodnoty a jejich úrovně	2.0	76	2.0	112

Pokud je návrh větrání správný, neměla by rychlost vzduchu ve vzduchovodech ovlivňovat úroveň hluku a vibrací v systému.

Závěr

Tento jednoduchý výpočet je součástí aerodynamického návrhu větracího a klimatizačního systému. Takové výpočty lze provádět pomocí specializovaných programů nebo například v programu Excel.