Как найти скорость воздуха через давление

где W – скорость потока, м/час

Q – расход воздуха, м³/час

S – площадь сечения воздуховода, м²

* Примечание: для перевода скорости из м/час в м/с нужно полученный результат разделить на 3600

Формула расчета давления в воздуховоде:

где P – общее давление в воздуховоде, Па

P_st – статическое давление в воздуховоде, равное атмосферному давлению, Па

p – плотность воздуха, кг/м³

W – скорость потока, м/с

* Примечание: для перевода давления из Па в атм. полученный результат умножить на 10.197*10^-6 (техническая атмосфера) или на 9.8692*10^-6 (физическая атмосфера)

Расчет скорости воздуха в воздуховоде

В этой статье мы дадим ответ на вопрос — как правильно рассчитать скорости течения воздуха в воздуховодах различной формы.

Здесь приведены формулы расчета скорости воздуха и давления в воздуховоде (круглого или прямоугольного сечения) в зависимости от расхода воздуха и площади сечения. Для быстрого расчета можно воспользоваться онлайн-калькулятором.

Формула расчета скорости воздуха в метрической системе:

где W — скорость потока, м/час
Q — расход воздуха, м³/час
S — площадь сечения воздуховода, м²

Простой способ расчета скорости воздуха в воздуховоде

Для расчета величины скорости воздуха нужно объем перемещаемого воздуха в м3/ч разделить на 3600 (количество секунд в часе) и разделить на площадь сечения воздуховода, либо введите значения в поля ниже.

Примеры расчета скорости воздуха в квадратном воздуховоде

Пример № 1 расчета скорости воздуха:

• объем перемещаемого воздуха = 100 м3
• воздуховод квадратный 200 мм на 200 мм

Скорость воздуха равна 100 / 3600 / 0,2 / 0,2 = 0,69 м/с

Пример № 2 расчета скорости воздуха:

• объем перемещаемого воздуха = 500 м3
• воздуховод квадратный 200 мм на 200 мм

Скорость воздуха равна 500 / 3600 / 0,2 / 0,2 = 3,47 м/с

Примеры расчета скорости воздуха воздуховоде прямоугольного сечения

Пример № 3 расчета скорости воздуха:

• объем перемещаемого воздуха = 100 м3
• воздуховод прямоугольный  200 мм на 400 мм

Скорость воздуха равна 100 / 3600 / 0,2 / 0,4 = 0,35 м/с

Пример № 4 расчета скорости воздуха:

• объем перемещаемого воздуха = 500 м3
• воздуховод квадратный 200 мм на 400 мм

Скорость воздуха равна 500 / 3600 / 0,2 / 0,4 = 1,74 м/с

Пример № 5 расчета скорости воздуха:

• объем перемещаемого воздуха = 1000 м3
• воздуховод квадратный 200 мм на 400 мм

Скорость воздуха равна 500 / 3600 / 0,2 / 0,4 = 3,47 м/с

Примеры расчета скорости воздуха воздуховоде круглого сечения

Пример № 6 расчета скорости воздуха:

• объем перемещаемого воздуха = 100 м3
• воздуховод круглый диаметром  200 мм

Скорость воздуха равна 100 / 3600 / (3,14 * 0,2 * 0,2/4)  = 0,88 м/с

Пример № 7 расчета скорости воздуха:

• объем перемещаемого воздуха = 500 м3
• воздуховод круглый диаметром  300 мм

Скорость воздуха равна 500 / 3600 / (3,14 * 0,3 * 0,3/4)  = 1,96 м/с

Пример № 8 расчета скорости воздуха:

• объем перемещаемого воздуха = 1000 м3
• воздуховод круглый диаметром  400 мм

Скорость воздуха равна 1000 / 3600 / (3,14 * 0,4 * 0,4/4)  = 2,21 м/с

Готовые таблицы определения скорости воздуха в воздуховоде

Для определения расчетной скорости воздуха в воздуховодах можно использовать готовые таблицы. Такие таблицы не сложно найти в открытых источниках информации. Скоростные характеристики важны для расчета эффективности работы системы вентиляции.

Таблица расчета скорости течения воздуха в круглом воздуховоде.

Таблица расчета скорости течения воздуха в прямоугольном воздуховоде.

Рекомендуемая скорость воздуха в вентиляционных воздуховодах

Скорость движения воздушных масс в каналах не ограничивается и не нормируется, ее следует принимать по результатам расчета, руководствуясь соображениями экономической целесообразности.

Рекомендуемая скорость воздуха для различных систем вентиляции:

• для общеобменных систем вентиляции с сечением воздуховодов до 600×600 — менее 4 м/с;
• для систем вентиляции с сечением воздуховодов более 600×600 — менее 6 м/с;
• для систем дымоудаления и специфических систем вентиляции — менее 10 м/с..

Правильный расчет скорости воздуха позволяет построить эффективную систему вентиляции!

Нередко при строительстве дома можно столкнуться с системой воздуховода. Известно, что воздуховод – это одна из главных частей в вентиляционной системе. И, конечно, не маловажен при строительстве сам расчет скорости воздуха в воздуховоде. От правильного расчета будет зависеть распределение воздуха в помещении. На этот счет существуют различные формулы, и главное – выполнять расчет очень внимательно, в противном случае, систему придется переделывать.

Существуют некоторые строгоотведенные нормы по работе воздуховодной системы, которых нужно обязательно придерживаться. Итак, воздуховод должен:

• пропускать необходимый объем воздуха;
• быть минимум шумным;
• быть герметичным;
• иметь минимум потери напора;
• не превышать норму по скорости воздуха.

Для чего же нужны эти нормы? Конечно, для безопасности самих людей. А так же для нормальных условий на месте работы или отдыха. Важно, чтобы при работе вентиляционной системы никого не продуло или никому не стало плохо от духоты. Именно для безопасности следует соблюдать все установленные нормы и ни в коем случае не отклоняться от них.

Любая ошибка при установке данной системы может привести к негативным последствиям. Следует следить не только за расчетами, но и за техникой сборки системы. Стоит обратить внимание на закрепление системы, трубы достаточно тяжелые, и их падение может закончиться плачевно.

Формула расчета

Вообще, любой расчет воздуховодной системы производится на основе некоторых данных:

1. объем обрабатываемого воздуха;
2. скорость потока;
3. конфигурация воздухораспределительной сети.

Формула расчета скорости воздуха такова: p = ρU²/2, здесь под p понимается давление в Па., ρ – это плотность воздуха, а U – сама скорость. Конечно, это несовершенная формула, и ее нужно преобразить. Тогда получается вот так: U² = p/ρ/2. Как видно, здесь нет ничего сложного, нужно лишь большое внимание.

Расчет скорости воздуха в воздуховоде должен производиться крайне точно. Если обратиться в интернет, то можно найти специальный калькулятор расчетов. С помощью него можно рассчитать любые данные по системе или же проверить свои уже имеющиеся расчеты. Лишним этот калькулятор точно не будет.

При любом расчете следует учесть все мельчайшие подробности вентиляционной системы. Важно, какого типа трубы (жесткие, полугибкие или гибкие), важно так же сечение труб и в какой фигуре оно выполнено (круглое, прямоугольное или квадратное). Стоит обратить внимание и на то, какой стоит фильтр в данной системе. Так же важно знать саму длину системы и сколько в ней поворотов. Расчёт скорости потока воздуха – самый главный расчет. От скорости воздушного потока зависят все остальные данные. Для того, чтобы скорость была желаемой, нужно выбрать подходящие трубы с конкретным сечением и диаметром. Нужно правильно проложить эти трубы, правильно закрепить их.

Шумность воздуховода

Пожалуй, один из наиболее важных критериев данной системы – это шумность воздуховода. Вообще, чем ниже эта шумность, тем лучше. По санитарным нормам есть определенное разрешение, но лучше быть далеко от поставленной грани, чем на ней. На сегодняшний день существует немало различного рода способов, которые помогут снизить шумность вентиляционной системы.

Во-первых, нужно уменьшить количество переходов и соединений по системе. Во-вторых, нужно обратить внимание на вентиляторы. Если сечение большое, то через него может проходить достаточный поток воздуха при малой скорости, а это снижает сам шум. В-третьих, лучше, чтобы система была автоматической. При составлении программы учитывается рабочее время того или иного предприятия, и, конечно, в нерабочее время скорость и поток воздуха несколько уменьшаются, следовательно – уменьшается и шум. В-четвертых, при закладке данной системы должны применяться плавные переходы. Необходимо верно выбирать сечения, к примеру, для перехода из большого сечения в малое. Если на пути у воздуха не будет никаких препятствий, то и шума станет гораздо меньше. И в-пятых, следует применять исключительно гибкие распределители воздуха. Так как жесткие распределители могут переносить некую вибрацию на элементы крепежа, а это увеличивает шумы. Гибкие распределители отличаются тем, что минимально подвержены вибрациям.

Не маловажно для шума и то, каким способом скреплены между собой трубы. Так, например, при реечном способе некоторый процент воздуха выходит наружу, это создает некоторый шум плюсом к тому, что уже есть в самих трубах. А вот при фланцевом способе такого не происходит, и шумовых колебаний, поэтому меньше.

Сколько потребуется

Не редко при строительстве задается такой вопрос: сколько воздуховодов потребуется на данное здание? Вопрос этот хороший, от количества будет зависеть, правильно ли собрана вентиляционная система в целом. И, конечно, от этого зависит сама работоспособность этой системы.

Чаще всего встречаются случаи, когда требуется всего лишь один воздуховод. К примеру, многим предприятиям небольшого размера, вполне хватает одного. И это отвечает поставленным нормам. В детском саду воздуховод один, но большого сечения. В небольшом салоне красоты так же воздуховод один, но сечение уже гораздо меньше.

А вот если помещение внушительных размеров, например, завод или торговый центр. Здесь одним воздуховодом не ограничиться. То есть, количество зависит напрямую от площади помещения, в котором установлена данная система. В санитарных нормах четко прописано, на какую площадь сколько нужно воздуховодов.

Еще на число воздуховодов влияют денежные средства. Один большой воздуховод дороже нескольких маленьких. Нельзя не сказать и о том, что шума от двух воздуховодов гораздо больше, чем от одного, но большого. Кроме того, большой воздуховод издает гораздо меньше шума, чем маленький, так как в маленьком скорость потока воздуха больше, чем в большом.

Диаметр воздуховода

Еще одним важным фактором здесь является диаметр труб. Как правило, он зависит от площади помещения и скорости воздуха.

Выбрать диаметр воздуховода – дело так же не из легких. Для этого нужно опят же обратиться к расчетам. Важно знать количество необходимого воздуха. При этом нельзя забывать и про санитарные нормы. Если же данного диаметра недостаточно для вентиляции, то требуется еще один или несколько воздуховодов. Чаще всего применяются круглые и квадратные воздуховоды, именно они помогают добиться желаемого результата при работе воздуховодной системы.

Для расчета диаметра существует так же некая формула:

Здесь L – это некоторая нагрузка участка, а V – скорость потока воздуха. При выборе сечения большого диаметра можно снизить скорость потока воздуха, за счет чего и снижается шум. Поэтому и рекомендовано ставить один воздуховод, но с большим диаметром, чем два, но с маленькими диаметрами. Так же снижение скорости воздушного потока положительно влияет на энергосбережение, а, значит, помогает сэкономить денежные средства. Конечно, при этом стоимость большого воздуховода несколько выше, чем стоимость маленького.

Вот поэтому и нужно для начала все верно подсчитать, то есть, выделить для себя несколько вариантов. И уже из этих вариантов выбирать тот, который будет являться самым оптимальным.

Формы сечения

По форме сечения трубы для данной системы делятся на круглые и прямоугольные. Круглые применяются в основном на больших промышленных предприятиях. Так как для них требуется большая площадь помещения. Прямоугольные сечения хорошо подходят для жилых домов, детских садов, школ и поликлиник. По уровню шума трубы с круглым сечением находятся на первом месте, так как от них исходит минимум шумовых колебаний. От труб с прямоугольным сечением шумовых колебаний немного больше.

Изготавливаются трубы обоих сечений чаще всего из стали. Для труб круглого сечения сталь применяют менее твердую и упругую, для труб с прямоугольным сечением – наоборот, чем тверже сталь, тем прочнее труба.

В заключении хочется еще раз сказать о внимании к установке воздуховодов, к проводимым расчетам. Помните, насколько правильно вы все выполните, настолько желаемым будет функционирование системы в целом. И, конечно, нельзя забывать о безопасности. Детали для системы следует выбирать внимательно. Следует помнить главное правило: дешево – не значит качественно.

Как показывает уравнение (6), скорость
потока несжимаемой жидкости равна

(9)

и для её определения необходимо знать
полное и статическое давления и плотность
жидкости. Влияние температуры на
изменение плотности сильнее, чем влияние
давления. Поэтому необходимо тщательно
контролировать температуру во время
опыта. В условия повышенных температур
или при состоянии воздуха, близком к
насыщению водяными парами, необходимо
учитывать влияние влажности воздуха
на плотность.

Для измерения разности давлений
,
используется комбинированный насадок
Пито-Прандтля (рис.10). Разность давлений,
которую мы фактически измеряем приемником
давленияи регистрируем, зависит от формы и
размеров насадка и не равна истинной
разности давлений.
Чтобы учесть это отличие, в формулу (9)
вводится поправочный коэффициент(коэффициент насадка):

(10)

Коэффициент
получают путем тарировки насадка при
различных скоростях и углах его установки.
По опытным данным величина коэффициента=.

Наименьшая скорость, которую можно
измерить насадком Пито-Прандтля с
точностью до
1%, равна примерно 5 м/с, но на практике
его используют при измерении и меньших
скоростей (1…2 м/с), хотя ошибка при этом
будет больше.

5.3.2. Определение скорости потока по перепаду статического давления.

В аэродинамических
трубах как с закрытой, так и с открытой
рабочей частью скорость потока можно
определить по разности (перепаду)
статического давления между двумя
сечениями. Одно из сечений обычно
совпадает с входным сечением сопла,
второе – с выбранным сечением в рабочей
части или срезом сопла. В выбранных
сечениях 1 и 2 (рис.4) в стенках трубы
делают по 6…10 отверстий, которые, во
избежание случайных ошибок при измерении
давления, объединяют в самостоятельные
коллекторы. Штуцеры коллекторов при
помощи резиновых шлангов соединяют с
манометром. В случае открытой рабочей
части одно из колен манометра сообщается
с атмосферой.

Запишем для двух этих сечений уравнение
Бернулли для несжимаемой среды

(11)

и уравнение неразрывности . (12)

Здесь
– коэффициент гидравлических потерь
между сечениями 1 и 2. Из уравнений (11) и
(12) получаем уравнение,
решая которое относительноv₂
получим формулу для расчета скорости

, (13)

где
– коэффициент перепада, характеризующий
данную аэродинамическую трубу. Этот
коэффициент определяется тарировкой
для каждых конкретных условий.

Приведенные методы определения скорости
потока дают тождественные результаты.
Применение одного или другого метода
обуславливается конструкцией трубы.

6. Оптические методы исследований

Для получения
картины обтекания тел потоком жидкости
или газа (аэродинамического спектра)
применяют различные методы визуализации
течения, т.е. методы, делающие поток
видимым. Спектр обтекания при этом можно
сфотографировать. Для получения спектров
в потоке воздуха наибольшее распространение
получили методы дымовых спектров, метод
шелковинок и оптические методы.

В высокоскоростных
трубах градиенты плотности потока
вблизи модели очень велики. Для наблюдения
расположения и формы областей изменения
плотности применяют оптические методы
– прямой теневой и шлирен-теневой (метод
Теплера). В основу этих методов положена
зависимость коэффициента преломления
прозрачной среды от изменения плотности.
Плотность же изменяется за счет изменения
давления и температуры.

Связь коэффициента
преломления и плотность газа имеет вид

,

где ₀
– плотность, а n₀
– коэффициент преломления при стандартных
значениях температуры и давления.

Если в рабочей
части имеется градиент коэффициента
преломления, нормальный к световым
лучам, то световые лучи отклоняются,
так как свет распространяется медленнее
в той среде, в которой коэффициент
преломления больше:

,

здесь с^*
– скорость
света в пустоте; с
– скорость света в среде с плотностью
.

Отклонение световых
лучей пропорционально градиенту
плотности. В областях, где градиент
плотности изменяется, из-за отклонения
лучей освещенность соответствующих
мест на регистрационной поверхности
будет различной.

Оптическая
схема, применяемая в шлирен-теневом
приборе ИАБ-451 системы Д.Д.Максутова,
показана на рис.13. Прибор состоит из
двух основных частей: коллиматора 7,
предназначенного для формирования
параллельного пучка света и просвечивания
исследуемого поля в рабочей части, и
наблюдательной трубы 1, предназначенной
для визуального наблюдения и
фотографирования теневой картины.

Лучи света от источника света 5 проходят
через прямоугольную щель в диафрагме
4 и направляются на сферическое зеркало
8, отразившись от которого они параллельным
пучком проходят через менисковую линзу
4. Пройдя через исследуемое поле
неоднородности потока, лучи через
менисковую линзу 3 попадают на сферическое
зеркало 2, отражаясь от которого, они
отклоняются диагональным зеркалом 7 и,
проходя мимо кромки ножа 8, достигают
матового экрана 9 или окуляра зрительной
трубы.

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]

• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #