Как узнать давление вентилятора

Как определить давление вентилятора: способы измерить и рассчитать давление в вентиляционной системе

Если комфорту в доме вы уделяете достаточно внимания, то наверное, согласитесь, что качество воздуха должно стоять на одном из первых мест. Свежий воздух полезен для здоровья и мышления. В хорошо пахнущую комнату не стыдно пригласить гостей. Проветривать каждое помещение по десять раз в день — нелегкое занятие, неправда ли?

Многое зависит от выбора вентилятора и в первую очередь его давления. Но до того как определить давление вентилятора, нужно ознакомиться с некоторыми физическими параметрами. Прочитайте о них в нашей статье.

Благодаря нашему материалу вы изучите формулы, узнаете виды давления в вентиляционной системе. Мы привели для вас сведения о полном напоре вентилятора и двух способах, по которым его можно измерить. В итоге вы сможете самостоятельно измерить все параметры.

Давление в вентиляционной системе

Чтобы вентиляция была эффективной, нужно правильно подобрать давление вентилятора. Есть два варианта для самостоятельного измерения напора. Первый способ — прямой, при котором замеряют давление в разных местах. Второй вариант — рассчитать 2 вида давления из 3 и получить по ним неизвестную величину.

Давление (также — напор) бывает статическим, динамическим (скоростным) и полным. По последнему показателю выделяют три категории вентиляторов.

К первой относят приборы с напором
Аэродинамическая характеристика осевых вентиляторов на графике: Pv — полное давление, N — мощность, Q — расход воздуха, ƞ — КПД, u — скорость, n — частота вращения

В технической документации к вентилятору обычно указывают аэродинамические показатели, включая полное и статическое давление при определенной производительности. На практике «заводские» и реальные параметры часто не совпадают, и связано это с конструктивными особенностями вентиляционных систем.

Существуют международные и государственные стандарты, направленные на повышение точности измерений в лабораторных условиях.

В России обычно применяют методы A и C, при которых напор воздуха после вентилятора определяют косвенно, исходя из установленной производительности. В разных методиках в площадь выхода включают или не включают втулку рабочего колеса.

Термобарические условия природных резервуаров нефти и газа.

1) Пластовое давление – давление, под которым находятся флюиды в природных резервуарах

Значение величины пластового давления важно для научно обоснованного проектирования разведки и разработки нефтяных и газовых скоплений, а также при бурении глубоких скважин.

ПД определяет силу, движущую флюиды в пласте, и является важным параметром, характеризующим энергетическую емкость залежей нефти и газа в недрах.

2) Температурный режим. Геотермические условия недр отдельного региона определяются его геологическим строением, литологическими и петрографическими особенностями горных пород, слагающих его, магматической деятельностью и рядом других факторов. Изучение температурных условий земной коры ведется с помощью непосредственных замеров температуры в скважинах или горных выработках. При замерах применяются специальные термометры, которые опускаются в скважины после установления в них температурного равновесия. Для характеристики температурных условий недр используются 2 показателя- геотермическая ступень (интервал по вертикали в земной коре ниже постоянной температуры, на котором температура горных пород повышается на 1 градус, среднее- 33м) и геотермический градиент (прирост температуры на каждые 100 м углубления от зоны постоянной температуры; в среднем 3 градуса)

Формулы для расчета напора вентилятора

Напор представляет собой соотношение воздействующих сил и площади, на которую они направлены. В случае с вентканалом речь идет о воздухе и сечении.

Поток в канале распределяется неравномерно и не проходит под прямым углом к поперечному разрезу. Узнать точный напор по одному замеру не удастся, придется искать среднее значение по нескольким точкам. Сделать это нужно и для входа, и для выхода из вентилирующего прибора.

Осевые вентиляторы используют отдельно и в воздуховодах, они эффективно работают там, где нужно переносить большие массы воздуха при относительно низком давлении

Полное давление вентилятора определяют по формуле Pп = Pп (вых.) – Pп (вх.), где:

Для статического давления вентилятора формула отличается незначительно.

Ее записывают как Рст = Рст (вых.) – Pп (вх.), где:

Статический напор не отображает нужное количество энергии для ее передачи системе, а служит дополнительным параметром, по которому можно узнать полное давление. Последний показатель — основной критерий при выборе вентилятора: как домашнего, так и промышленного. Снижение полного напора отображает потерю энергии в системе.

Статическое давление в самом вентиляционном канале получают из разницы статического давления на входе и выходе из вентиляции: Рст = Pст 0 – Рст 1. Это второстепенный параметр.

Проектировщики подают параметры с учетом небольшого засорения или без такового: на изображении показано несоответствие статического давления одного и того же вентилятора в разных вентиляционных сетях

Правильный выбор вентилирующего устройства включает такие нюансы:

Для расчета места для замера напора ориентируются на гидравлический диаметр воздуховода. Его определяют формулой: D = 4F / П. F — это площадь сечения трубы, а П — ее периметр. Расстояние для определения места замера на входе и выходе измеряют количеством D.

Сила тяжести

Гравитация — одна из четырех сил природы. Мощь гравитационной силы между двумя объектами зависит от массы этих объектов. Чем массивнее объекты, тем сильнее гравитационное притяжение.

Когда выливается вода из контейнера, гравитация Земли притягивает воду к земной поверхности. Можно наблюдать тот же самый эффект, если на разных высотах разместить два ведра воды и соединить их трубкой.

Достаточно задать ход жидкости в трубке из одного ведра в другой, после чего сработает сила гравитации, и процесс перелива продолжится самопроизвольно.

Гравитация, приложенные силы и атмосферное давление являются статическими факторами, которые в равной степени относятся к жидкостям, находящимся в покое или в движении.

Силы инерции и трения являются динамическими факторами, которые действуют только на жидкости в движении. Математическая сумма силы тяжести, приложенной силы и атмосферного давления, представляет собой статическое давление, полученное в любой зоне жидкости и в любой момент времени.

Как вычислить давление в вентиляции?

Полный напор на входе измеряют в поперечном сечении вентиляционного канала, находящемся на расстоянии двух гидравлических диаметров воздуховода (2D). Перед местом измерения в идеале должен быть прямой фрагмент воздуховода с длиной от 4D и невозмущенным течением.

На практике вышеописанные условия встречаются редко, и тогда перед нужным местом устанавливают хонейкомб, который выпрямляет поток воздуха.

Потом в систему вентиляции вводят приемник полного давления: в несколько точек в сечении по очереди – минимум в 3. По полученным значениям высчитывают средний результат. У вентиляторов со свободным входом Pп входное соответствует давлению окружающей среды, а избыточный напор в таком случае равняется нулю.

Схема приемника полного давления: 1 — приемная трубка, 2 — преобразователь давления, 3 — камера торможения, 4 — держатель, 5 — кольцевой канал, 6 — передняя кромка, 7 — входная решетка, 8 — нормализатор, 9 — регистратор выходного сигнала, α — угол при вершинах, h — глубина впадин

Если измерять сильный поток воздуха, то по давлению следует определить скорость, а потом — сопоставить ее с размером сечения. Чем выше скорость на единицу площади и чем больше при этом сама площадь, тем производительнее вентилятор.

Полный напор на выходе — понятие сложное. Выходящий поток имеет неоднородную структуру, которая также зависит от режима работы и типа прибора. Воздух на выходе имеет зоны возвратного движения, что усложняет расчет напора и скорости.

Закономерность для времени появления такого движения установить не удастся. Неоднородность течения достигает 7—10 D, но показатель можно снизить выпрямляющими решетками.

Трубка Прандтля является усовершенствованным вариантом трубки Пито: приемники выпускают в 2 вариантах — для скоростей меньше и больше 5 м/с

Иногда на выходе из вентилирующего устройства стоит поворотное колено или отрывной диффузор. В таком случае течение будет еще более неоднородным.

Напор тогда измеряют по следующему методу:

От среднего полного давления на дополнительном сечении отнимают расчетные потери на отрезке после вентилятора. Получают полное давление на выходе.

Потом сравнивают производительность на входе, а также на первом и дополнительном сечениях на выходе. Правильными следует считать входной показатель и один из выходных — более близкий по значению.

Прямолинейного отрезка нужной длины может и не быть. Тогда выбирают сечение, которое разделяет участок для замера на части с соотношением 3 к 1. Ближе к вентилятору должна быть большая из этих частей. Замеры нельзя производить в диафрагмах, шиберах, отводах и других соединениях с возмущением воздуха.

Перепады давления можно регистрировать напоромерами, тягомерами по ГОСТ 2405-88 и дифманометрами по ГОСТ 18140-84 с классом точности 0,5—1,0

В случае с крышными вентиляторами Pп измеряют только на входе, а на выходе определяют статическое. Скоростной поток после вентилирующего устройства теряется почти полностью.

Также рекомендуем прочесть наш материал о выборе труб для вентиляции.

Особенности расчета напора

Измерение давления в воздушной среде усложняется из-за ее быстро меняющихся параметров. Манометры следует покупать электронные с функцией усреднения результатов, получаемых за единицу времени. Если напор резко скачет (пульсирует), пригодятся демпферы, которые сглаживают перепады.

Следует помнить такие закономерности:

Измерить статическое давление на выходе не составит труда. Для этого используют трубку для статического напора: один конец вставляют в дифманометр, а другой направляют в сечение на выходе из вентилятора. По статическому напору вычисляют скорость потока на выходе из вентилирующего прибора.

Динамический напор тоже измеряют дифманометром. К его соединениям подключают трубки Пито — Прандтля. К одному контакту — трубку для полного напора, а к другому — для статического. Полученный результат будет равняться динамическому давлению.

Чтобы узнать потери давления в воздуховоде, можно проконтролировать динамику потока: как только вырастает скорость движения воздуха, повышается сопротивление вентиляционной сети. Напор теряется из-за этого сопротивления.

Анемометры и термоанемометры измеряют скорость потока в воздуховоде при значениях до 5 м/с или больше, анемометр следует выбирать по ГОСТ 6376—74

При росте скорости вентилятора статический напор падает, а динамический растет пропорционально квадрату увеличения расхода воздуха. Полное давление не изменится.

С правильно подобранным устройством динамический напор изменяется прямо пропорционально квадрату расхода, а статический — обратно пропорционально. В таком случае количество используемого воздуха и нагрузка электродвигателя если и будут расти, то несущественно.

Некоторые требования к электродвижку:

Мощность вентилятора зависит от полного напора, а также от КПД и расхода воздуха. Последние два показателя коррелируют с пропускной способностью вентсистемы.

На стадии ее проектирования придется расставить приоритеты. Учесть затраты, потери полезного объема помещений, уровень шума.

Этап третий: увязка ответвлений

Когда проведены все необходимые расчёты необходимо произвести увязку нескольких ответвлений. Если система обслуживает один уровень, то увязывают ответвления не входящие в магистраль. Расчёт проводят в том же порядке, что и для основной линии. Результаты заносятся в таблицу. В многоэтажных зданиях для увязки используются поэтажные ответвления на промежуточных уровнях.

Критерии увязки

Здесь сопоставляются значения суммы потерь: давления по увязываемым отрезкам с параллельно присоединённой магистралью. Необходимо чтобы отклонение составляло не более 10 процентов. Если установлено, что расхождение больше, то увязку можно проводить:

Источник

ГОСТ 10616-90 (СТ СЭВ 4483-84) Вентиляторы радиальные и осевые. Размеры и параметры

Давление в вентиляционной системе

Мощность и производительность

Под производительностью понимают объем проходимого воздуха за единицу времени (куб.м/час). Производительность или воздухообмен зависит от типа вентилятора, размера лопастей, сопротивления воздуха и мощности двигателя (не путайте с мощностью вентилятора).

Небольшие бытовые приборы имеют мощность 15-20 Вт и при этом способны переместить от 100-200 м 3 /час. Модели посерьезней мощностью от 50 Вт работают с большими потоками и перегоняют более тысячи кубометров в час. Но для бытовых целей редко встречаются модели, превышающие мощность 150Вт. Для промышленных целей могут использоваться вентиляторы, мощность двигателя которых достигает 500 кВт, а производительность 1 000 000 м 3 /ч.

Коэффициенты воздухообмена в жилых помещениях:

Из расчётов видно, что для организации полноценного воздухообмена на кухне требуется приобретать модели с производительностью не менее 405 м 3 /ч.

А теперь разберемся, что же такое мощность вентилятора и чем она отличается от потребляемой мощности двигателя.

Мощность вентилятора – это количество энергии, которое требуется устройству на перемещение определенного объемы массы воздуха. Этот параметр получается из произведения производительности и давления делённого на КПД конкретного типа вентилятора умноженного на 1000.

(Производительность м 3 /с*давление Па)/(1000*КПД) = кВт

Полезная мощность всегда ниже подаваемой мощности, что связанно с потерями при передаче энергии (трение, сопротивление).

Формулы для расчета напора вентилятора

Полное давление вентилятора определяют по формуле Pп = Pп (вых.) – Pп (вх.), где:

Для статического давления вентилятора формула отличается незначительно.

Ее записывают как Рст = Рст (вых.) – Pп (вх.), где:

Правильный выбор вентилирующего устройства включает такие нюансы:

Характеристики вентиляторов по типу окружающей среды

Вентиляторы предназначенный на установку в вытяжку ванной нельзя применять в условиях высоких температур. Первоначально все устройства делятся на две группы: бытовые модели и приборы специального назначения.

Вентиляторы особого назначения предназначены для функционирования в неблагоприятных условиях. Они подразделяются на:

Как вычислить давление в вентиляции?

Напор тогда измеряют по следующему методу:

Также рекомендуем прочесть наш материал о выборе труб для вентиляции.

Типы вентиляторов для систем охлаждения и вентиляции

Вентилятор – электромеханическое устройство, предназначенное для перемещения воздуха по помещениям или воздуховодам. Работа основана на вращении лопастей электрическим двигателем. Воздух, сталкиваясь с лопастями, выбрасывается со скоростью под воздействием центробежной силы.

Особенности расчета напора

Следует помнить такие закономерности:

Некоторые требования к электродвижку:

Конструктивные особенности вентиляторов

Различаются по множеству параметров, начиная от конструктивных особенностей, типов крепления и заканчивая местом установки и уровнем шума. Рассмотрим подробней каждый тип вентиляторов по принципу работы и конструктивным особенностям.

Первоначально отметим, что по принципу работы все вентиляторы принято делить на два типа:

Все остальные типы вентиляторов: диагональный, диаметральный, безлопастной и т.д. — модификации радиальных и осевых конструкций.

Радиальный (центробежный)

Конструктивно состоит из кожуха в форме спирали (улитки) в котором находится крыльчатка – полый цилиндр с лопастями, расположенных параллельно стенкам кожуха. При вращении колеса воздух, через входное отверстие попадает в прорези между лопастями и благодаря центробежной силе движется по спирали корпуса, а затем выходит через выходное отверстие.

От расположения и наклона лопаток зависит уклон воздушного потока. При направлении лопаток назад, скорость потока уменьшается, но при этом уменьшается уровень шума и количество потребляемой энергии. Устройство характеризуется высокой мощностью.

Радиальный тип вентиляторов может вращаться в правую или левую сторону. Вращение крыльчатки осуществляется двигателем при помощи ременной передачи или напрямую от вала, но улитки предназначенные для производственных нужд никогда не имеют собственного двигателя.

Применяются радиальные модели для вытяжки или подачи воздуха в помещения с большой протяженностью воздуховодов и большим аэродинамическим сопротивлением. Например, в гостиничных комплексах с обширной системой вентиляции или в производственных цехах, где воздух содержит большое количество примесей (пыль, влага, дым).

Радиальные устройства носят другое название – центробежные вентиляторы, а в народе получили простое название «улитка».

Осевой (аксиальный)

Представляет собой цилиндрический корпус (наличие корпуса зависит от конструкции), в центре которого расположена крыльчатка с лопастями расположенных по диагонали — перпендикулярно относительно оси двигателя. Крыльчатка устанавливается на вращающуюся ось. При вращении лопастей воздух движется вдоль оси и отбрасывается усиленным потоком. Аксиальная конструкция имеет наиболее высокий КПД среди всех существующих конструкций и требует незначительных мощностей, если отсутствует встречное сопротивление воздуха.

Осевые вентиляторы применяются для установки в свободные проемы для вытяжки или подачи воздуха из помещения во внешнюю среду, в технике для охлаждения нагревающихся элементов и даже известные нам напольные модели так же относятся к одной из модификаций осевого типа.

Благодаря несложной конструкции, простоты в монтаже и низком потреблении энергии осевые модели чаще всего применяются в быту.

Уровень шума

Уровень шума вентилятора зависит от мощности устройства и материала, из которого он изготовлен — изготовленные из качественного пластика практически бесшумны, а лопасти из легких металлов (дюраль, алюминий) издают больше шума. Естественно, что у промышленных моделей уровень шума может быть очень высок и для его снижения применяются специальные виброизоляторы в виде пружин или гибких вставок, гасящих вибрацию и снижающих шум.

Бытовые модели не обладают достаточными мощностями, чтобы создать действительно сильный шум, однако, если модель выполнена из некачественных материалов или присутствуют проблемы с двигателем звук от работы механизма может стать раздражающим. Невозможно найти совершенно бесшумный вентилятор — конструкция подразумевает появление звука работающего мотора или вращения лопастей.

Уровень шума измеряется в децибелах (дБ) и может регулироваться скоростью переключения вращения лопастей, чем ниже вращения, там тише звуки. Средний показатель уровня шума для жилых помещений, в которых находятся люди 30 дБ.

В паспортах к изделию производители обычно указывают уровень шума, но это может быть усреднённый показатель, выявленный на малых мощностях. Поэтому перед приобретением бытовых вентиляторов рекомендуется включить устройство и послушать, как оно работает на разных скоростях.

Виды вентиляторов по месту установки

Исходя из того, где планируется установка, зависит тип вентилятора, мощность и способы монтажа. По месту и способу установки вентиляторы условно делятся на группы.

Стандартные

Стандартные модели – это обычные настольные и напольные модели. Общим признаком стандартных устройств служит крепление на опору, подставку, ножку, раму и т.д. Однако ошибочно считать, что все стандартные модели бытовые. Существует большое количество производственных вентиляторов со стандартным вариантом установки.

Разновидности вентиляции

В зависимости от того, как организован воздухообмен, системы вентиляции для производственных помещений могут быть разными. Оборудовать механическую вентиляцию можно в виде:

Если оборудована приточная система, то свежий воздух подается внутрь помещения вентилятором, то есть автоматически, регулируя давление и поток. Отработанный воздух выходит самостоятельно через различные отверстия и щели. В этом варианте имеется возможность регулировать количество поступающего воздуха, используя задвижки, их обычно устанавливают на вентиляционных трубах.

Приточная циркуляция обычно устанавливается в тех зонах производства, куда нежелательно поступление вредных веществ из смежных помещений или зон. Также она помогает не допустить приток остывшего воздуха с улицы, поэтому довольно часто ее можно видеть в помещениях на предприятии, где достаточно тепло.

Вытяжная вентиляция на производстве осуществляется с точность до наоборот. Грязный воздух выводится на улицу через вентиляционные отверстия с помощью вентилятора. Чистый воздух заходит естественным путем через оконные проемы, двери и из соседних помещений.

При совмещенной системе приток и отток воздуха происходит через разные воздухоотводы принудительным путем. При организации такого типа системы должны выполняться определенные требования. Объем выходящего и поступающего воздуха должен быть практически одинаковым.

Механическая вентиляция – это, конечно хорошо, она по сравнению с естественной:

Имеются, конечно, и свои недостатки:

Источник