Как рассчитать расход воздуха

Справочная информация по системам вентиляци и кондиционирования воздуха

Календарь

Калькуляторы

Расчет скорости воздуха в воздуховоде

В этом разделе представлены онлайн калькуляторы для подбора сечений прямоугольных и круглых воздуховодов.

Для определения скорости в на участке воздуховода, введите расход воздуха и сечения воздуховодов в ФОРМЫ ниже.

В разработке онлайн калькуляторы для проведения других быстрых вычислений по разделу ОВ (Id-диаграмма, подбор диаметров труб, Kvs и пр.).

Copyright © 2014. All Rights Reserved.
(При разработке сайта использован дизайн с сайта бесплатных шаблонов Free CSS Templates).

Артикул: articles10

Технические характеристики

Как определить расход сжатого воздуха? Как узнать расход сжатого воздуха?

Очень часто при расширении производства и планировании покупки компрессорного оборудования возникает вопрос, какая мощность компрессора необходима? Сколько воздуха нужно для подключения оборудования?

Предлагаю рассмотреть один из вариантов расчёта, который позволяет с максимальной точностью посчитать расход сжатого воздуха.

Сразу отмечу, что данный Вариант подходит не всегда, а только в том случае, когда у Вас есть уже какой-нибудь компрессор с ресивером и Вы планируете увеличить размеры производства и соответственно потребление сжатого воздуха.

Расчёт достаточно прост, для этого нужно:

Где:
Q – потребление сжатого воздуха системой, л/мин;
Pн – давление начала измерения, бар;
Pк – давление окончания измерения, бар;
Vр – объем ресивера, л;
t – Время, за которое давление опускается с Pн до Pк

В итоге мы получили точное потребление сжатого воздуха нашей системой. Конечно, замеры для такого расчёта, необходимо проводить во время максимальной загрузки производства. Это позволит избежать ошибок и недооценки потребления.

Если, по каким-либо причинам Вы не можете отключить компрессор, Вы тоже можете воспользоваться этой формулой. Для этого необходимо вычесть из полученного результата производительность компрессора. Не забудьте про размерности чисел, из л/мин вычитайте л/мин.

Когда Вы планируете, расширение производства, к полученному результату прибавляем потребление нового оборудования (как его посчитать читайте в статье) и получаем суммарный расход будущего производства.

После получения результата, можно высчитать необходимую производительность будущего компрессора. Для этого достаточно к рассчитанному потреблению прибавить запас. Обычно 10-15%.

Зачем делать запас?

Запас необходим, чтобы компенсировать неточности, допускаемые при замере производительности и для того, система регулирования компрессора обеспечивала оптимальное количество включений и выключений компрессора.

О системах регулирования компрессором мы расскажем в следующих статьях.

Следуя указанному методу, мы получим значение расхода воздуха, которое позволит оптимально подобрать компрессор в полном соответствии с требованиями производства.

Следует также отметить, что измеряя потребление, таким образом, мы получаем потребление системы вместе с потерями и часть из них мы можем оценить.

Почему часть? Дело в том, что потери можно разделить на две группы: постоянные, возникающие в результате утечек в соединениях трубопроводов и переменные, которые возникают по мере износа оборудования.

С помощью описанных выше измерений можно легко посчитать постоянные потери. Для этого накачиваем давление в ресивер и прекращаем работу всего оборудования. Как и в предыдущем случае засекаем время падения давления, в ресивере и, воспользовавшись формулой, получаем результат.

Чтобы получить полную картину не перекрывайте краны на входе в оборудование, это позволит оценить потери не только в трубопроводах, но и в пневмошлангах и соединениях на самом оборудовании.

Зачем нам оценивать потери?

Напомню, что компрессор – крайне не эффективная система и его КПД не превышает 10%. Это значит, что всего 10% энергии мы можем использовать в виде энергии сжатого воздуха. Всё остальное уходит на нагрев в результате работы по сжатию воздуха. Даже если в пневмомагистрали нет утечек и все соединители и быстросъёмные муфты исправны и меняются по мере необходимости, утечки всё равно возникнут и связаны они не с трубопроводами, а с пневмоинструментом. В процессе эксплуатации инструмента происходит его естественный износ, увеличение зазоров и старение прокладок и т.д., что влечёт за собой увеличение расхода воздуха при работе.

Произведя несложные расчеты, получим, что энергия сжатого воздуха примерно в 10 раз дороже электроэнергии. Т.е. энергия сжатого воздуха очень дорогая и, соответственно, потери в системе сжатого воздуха обходятся очень дорого.

Получив числовые данные о потерях, Вы сами можете оценить, стоит с ними бороться или потери не существенны и их стоимость не велика.

Пример из практики:

На одном из предприятий по выпуску ЖБИ мы проводили замену компрессоров для цеха по сварке сетчатых карт. В цехе стояло 6 аппаратов контактной сварки сетки с пневматическим прижимом электродов. Воспользовавшись приведённым в данном разделе расчётом, мы оценили расход цеха в процессе работы (для повышения точности проводили несколько замеров за смену). Расход оказался равным 11500 л/мин.

Затем мы произвели замеры по окончание смены, для того чтобы оценить потери в цеху. Потери оказались около 1200 л/мин, на уровне 11%. Многовато. Обследовав магистраль сжатого воздуха, оказалось, что эти потери легко устранимы. Травили воздух большинство соединений в системе. Подмотка, подтяжка и замена некоторых соединений дали отличные результаты. После проведённых работ потери составили 30 л/мин. Один день работ по устранению утечек и отличный результат. Сокращение расходов на электроэнергию компрессорной более чем на 10%.

Далее, устранив постоянные потери, мы сравнили полученный расход всего цеха с паспортным расходом стоящего в нём оборудования. В данном случае это было не сложно. В цехе было не много потребителей. Это сравнение дало впечатляющие цифры. Потери сжатого воздуха в пневмоцилиндрах составили 2300 л/мин, 23 % от общего потребления сжатого воздуха.

Для устранения этих потерь потребовался ремонт оборудования. Он был произведён собственными силами предприятия.

На этом примере чётко видно, сколько энергии предприятие тратило в пустую. Потери только в одном цеху составили 3500 л/мин. Это примерно 22 кВт. Т.е. предприятие теряло постоянно 22 кВт/час электроэнергии только в одном цеху.

В завершение нужно отметить, что данный метод достаточно точен, и позволяет обойтись без расходомера и вместе с тем, его применение не всегда возможно. Его сложно применять на больших предприятиях с разветвлённой пневмосистемой и неравномерным потреблением сжатого воздуха, хотя для отдельных цехов он вполне применим. Главное, чтобы у Вас был достаточного объёма ресивер.

При расчете и установке вентиляции большое внимание уделяется количеству свежего воздуха, поступающего по этим каналам. Для вычислений используются стандартные формулы, которые хорошо отражают зависимость между габаритами вытяжных устройств, скоростью движения и расходом воздуха. Некоторые нормы прописаны в СНиПах, но в большинстве своем имеют рекомендательный характер.

Общие принципы расчета

Воздуховоды могут быть изготовлены из различных материалов (пластик, металл) и иметь разные формы (круглые, прямоугольные). СНиП регулирует только габариты вытяжных устройств, но не нормирует количество притяжного воздуха, т. к. его потребление в зависимости от типа и назначения помещения может сильно различаться. Этот параметр высчитывается по специальным формулам, которые подбираются отдельно. Нормы установлены только для социальных объектов: больниц, школ, дошкольных учреждений. Они прописаны в СНиПах для таких зданий. При этом отсутствуют четкие правила по скорости движения воздуха в воздуховоде. Есть только рекомендуемые значения и нормы для принудительной и естественной вентиляции в зависимости от ее типа и назначения, их можно посмотреть в соответствующих СНиПах. Это отражено в таблице, приведенной ниже. Скорость движения воздуха измеряется в м/с.

Дополнить данные в таблице можно следующим образом: при естественной вентиляции скорость движения воздуха не может превышать 2 м/с независимо от ее назначения, минимальная допустимая – 0,2 м/с. В противном случае обновление газовой смеси в помещении будет недостаточным. При принудительной вытяжке максимально допустимым считается значение 8 -11 м/с для магистральных воздуховодов. Превышать данные нормы не следует, т. к. это создаст слишком большое давление и сопротивление в системе.

Формулы для расчета

Для проведения всех необходимых вычислений необходимо обладать некоторыми данными. Чтобы вычислить скорость воздуха, понадобится следующая формула:

ϑ= L / 3600*F, где

ϑ – скорость потока воздуха в трубопроводе вентиляционного устройства, измеряется в м/с;

L – расход воздушных масс (данная величина измеряется в м 3 /ч) на том участке вытяжной шахты, для которого производится вычисление;

F – площадь поперечного сечения трубопровода, измеряется в м 2 .

По данной формуле и производится расчет скорости воздуха в воздуховоде, причем его фактическое значение.

Из этой же формулы можно вывести и все остальные недостающие данные. Например, чтобы рассчитать расход воздуха, формулу необходимо преобразовать следующим образом:

L = 3600 x F x ϑ.

В некоторых случаях подобные вычисления производить сложно или не хватает времени. В этом случае можно использовать специальный калькулятор. Встречается множество подобных программ в интернете. Для инженерных бюро лучше установить специальные калькуляторы, которые обладают большей точностью (вычитают толщину стенки трубы при расчете ее площади поперечного сечения, ставят большее количество знаков в число пи, высчитывают более точный расход воздуха и т. д.).

Знать скорость движения воздуха необходимо для того, чтобы вычислить не только объем подачи газовой смеси, но и для определения динамического давления на стенки каналов, потерь на трение и сопротивление и т.д.

Несколько полезных советов и замечаний

Как можно понять из формулы (или при проведении практических расчетов на калькуляторах), скорость воздуха увеличивается при уменьшении размеров трубы. Их этого факта можно извлечь ряд преимуществ:

• не возникнет потерь или необходимости в прокладке дополнительного вентиляционного трубопровода для обеспечения необходимого расхода воздуха, если габариты помещения не позволяют провести каналы больших размеров;
• можно прокладывать трубопроводы меньших размеров, что в большинстве случаев проще и удобней;
• чем меньше диаметр канала, тем дешевле его стоимость, снизится цена и на доборные элементы (заслонки, клапаны);
• меньший размер труб расширяет возможности монтажа, их можно расположить так, как нужно, практически не подстраиваясь под внешние стесняющие факторы.

Однако при прокладке воздуховодов меньшего диаметра необходимо помнить, что при повышении скорости воздуха повышается динамическое давление на стенки труб, увеличивается и сопротивление системы, соответственно потребуется более мощный вентилятор и дополнительные расходы. Поэтому до монтажа необходимо тщательно провести все расчеты, чтобы экономия не обернулась большими затратами или даже убытками, т.к. постройку, не соответствующую нормам СНиП могут не допустить до эксплуатации.