Как да се определи налягането на вентилатора: начини за измерване и изчисляване на налягането във вентилационната система

Ако обръщате достатъчно внимание на комфорта в дома, вероятно ще се съгласите, че качеството на въздуха трябва да бъде на едно от първите места. Пресният въздух е полезен за здравето и мисленето. В добре ухаеща стая не е срамно да поканите гости. Да проветрявате всяко помещение по десет пъти на ден — не е лесно, нали?

Много зависи от избора на вентилатор и преди всичко от неговото налягане. Но преди да определите налягането на вентилатора, трябва да се запознаете с някои физически параметри. Прочетете за тях в нашата статия.

Благодарение на нашия материал ще научите формулите, ще се запознаете с видовете налягане във вентилационната система. Предоставили сме ви информация за пълния напор на вентилатора и два начина, по които може да се измери. В крайна сметка ще можете самостоятелно да измерите всички параметри.

Налягане във вентилационната система

За да бъде вентилацията ефективна, трябва правилно да подберете налягането на вентилатора. Има два варианта за самостоятелно измерване на напора. Първият начин е директен, при който се измерва налягането на различни места. Вторият вариант е да се изчислят 2 вида налягане от 3 и да се получи неизвестната величина.

Налягането (също — напор) бива статично, динамично (скоростно) и пълно. По последния показател се разграничават три категории вентилатори.

Към първата се отнасят уреди с напор < 1 kPa, към втората — 1–3 kPa и повече, към третата — повече от 3–12 kPa и нагоре. В жилищни сгради се използват устройства от първа и втора категория.

Аеродинамична характеристика на осови вентилатори на графика: Pv — пълно налягане, N — мощност, Q — въздушен поток, ƞ — КПД, u — скорост, n — честота на въртене

В техническата документация на вентилатора обикновено се посочват аеродинамични показатели, включително пълно и статично налягане при определена производителност. На практика „заводските“ и реалните параметри често не съвпадат и това е свързано с конструктивните особености на вентилационните системи.

Съществуват международни и държавни стандарти, насочени към повишаване на точността на измерванията в лабораторни условия.

В Русия обикновено се прилагат методи A и C, при които налягането на въздуха след вентилатора се определя индиректно, въз основа на зададената производителност. В различните методи в изходящата площ се включва или не се включва втулката на работното колело.

Формули за изчисляване на напора на вентилатора

Налягането представлява съотношение между действащите сили и площта, върху която те са насочени. В случая с вентилационния канал става въпрос за въздух и сечение.

Потокът в канала се разпределя неравномерно и не преминава под прав ъгъл спрямо напречното сечение. Няма да успеете да разберете точното налягане само от едно измерване, ще трябва да търсите средна стойност от няколко точки. Това трябва да се направи както за входа, така и за изхода на вентилиращото устройство.

Осевите вентилатори се използват отделно и във въздуховоди, те работят ефективно там, където трябва да се пренасят големи маси въздух при относително ниско налягане.

Пълното налягане на вентилатора се определя по формулата Pп = Pп (изх.) – Pп (вх.), където:

• Pп (изх.) — пълно налягане на изхода на устройството;
• Pп (вх.) — пълно налягане на входа на устройството.

За статичното налягане на вентилатора формулата се различава незначително.

Тя се записва като Рст = Рст (изх.) – Pп (вх.), където:

• Рст (изх.) — статично налягане на изхода на устройството;
• Pп (вх.) — пълно налягане на входа на устройството.

Статичното налягане не показва необходимото количество енергия за предаването ѝ на системата, а служи като допълнителен параметър, по който може да се разбере пълното налягане. Последният показател е основен критерий при избора на вентилатор: както за домашен, така и за промишлен. Намаляването на пълното налягане отразява загуба на енергия в системата.

Статичното налягане в самия вентилационен канал се получава от разликата на статичното налягане на входа и изхода на вентилацията: Рст = Pст 0 – Рст 1. Това е второстепенен параметър.

Проектантите подават параметрите, като отчитат леко запушване или без такова: на изображението е показано несъответствие на статичното налягане на един и същ вентилатор в различни вентилационни мрежи.

Правилният избор на вентилиращо устройство включва следните нюанси:

• изчисляване на разхода на въздух в системата (м³/с);
• подбор на устройство на базата на такова изчисление;
• определяне на скоростта на изхода според избрания вентилатор (м/с);
• изчисляване на Pп на устройството;
• измерване на статичното и динамичното налягане за сравнение с пълното.

За изчисляване на мястото за измерване на налягането се ориентират по хидравличния диаметър на въздуховода. Той се определя по формулата: D = 4F / П. F е площта на напречното сечение на тръбата, а П е нейният периметър. Разстоянието за определяне на мястото за измерване на входа и изхода се измерва в брой D.

Как да изчислим налягането във вентилацията?

Пълното налягане на входа се измерва в напречно сечение на вентилационния канал, намиращо се на разстояние два хидравлични диаметъра на въздуховода (2D). Преди мястото на измерване в идеалния случай трябва да има прав фрагмент от въздуховода с дължина от 4D и необезпокоен поток.

На практика гореописаните условия се срещат рядко и тогава пред необходимото място се инсталира хонейкомб, който изправя въздушния поток.

След това в системата за вентилация се въвежда приемник за пълно налягане: в няколко точки от сечението последователно – минимум 3. По получените стойности се изчислява средният резултат. При вентилатори със свободен вход Pп входно съответства на налягането на околната среда, а излишното налягане в такъв случай е равно на нула.

Схема на приемника за пълно налягане: 1 — приемна тръба, 2 — преобразувател на налягане, 3 — спирачна камера, 4 — държач, 5 — пръстеновиден канал, 6 — преден ръб, 7 — входна решетка, 8 — нормализатор, 9 — регистратор на изходния сигнал, α — ъгъл при върховете, h — дълбочина на вдлъбнатините

Ако се измерва силен въздушен поток, то по налягането трябва да се определи скоростта, а след това – да се сравни с размера на сечението. Колкото по-висока е скоростта на единица площ и колкото по-голяма е самата площ, толкова по-производителен е вентилаторът.

Пълното налягане на изхода е сложно понятие. Изходящият поток има нееднородна структура, която също зависи от режима на работа и вида на устройството. Въздухът на изхода има зони на обратно движение, което усложнява изчислението на налягането и скоростта.

Закономерност за времето на поява на такова движение не може да се установи. Нееднородността на потока достига 7—10 D, но показателят може да се намали чрез изправителни решетки.

Тръбата на Прандтл е усъвършенстван вариант на тръбата на Пито: приемниците се произвеждат в 2 варианта – за скорости под и над 5 m/s

Понякога на изхода от вентилационното устройство има завойно коляно или откъсващ дифузьор. В такъв случай потокът ще бъде още по-нееднороден.

Тогава налягането се измерва по следния метод:

1. Зад вентилатора се избира първото сечение и то се сканира със сонда. По няколко точки се измерват средното пълно налягане и производителността. Последната след това се сравнява с производителността на входа.
2. След това се избира допълнително сечение – на най-близкия прав участък след изхода от вентилационния уред. От началото на такъв фрагмент се отмерват 4—6 D, а ако дължината на участъка е по-малка, тогава се избира сечение в най-отдалечената точка. След това се взема сонда и се определят производителността и средното пълно налягане.

От средното пълно налягане на допълнителното сечение се изваждат изчислените загуби на отсечката след вентилатора. Получава се пълното налягане на изхода.

След това се сравняват производителността на входа, както и на първото и допълнителното сечение на изхода. За правилни следва да се считат входният показател и един от изходните – по-близкият по стойност.

Може и да няма праволинеен участък с нужната дължина. Тогава се избира сечение, което разделя участъка за измерване на части със съотношение 3 към 1. По-близо до вентилатора трябва да е по-голямата от тези части. Измервания не могат да се извършват в диафрагми, шибери, отклонения и други съединения с възмущение на въздуха.

Разликите в налягането могат да се регистрират с манометри, тягомери по ГОСТ 2405-88 и диференциални манометри по ГОСТ 18140-84 с клас на точност 0,5—1,0.

В случай на покривни вентилатори Pп се измерва само на входа, а на изхода се определя статичното. Скоростният поток след вентилиращото устройство се губи почти напълно.

Също така препоръчваме да прочетете нашия материал за избор на тръби за вентилация.

Особености при изчисляване на напора

Измерването на налягане във въздушна среда се усложнява поради бързо променящите се параметри. Манометрите трябва да се купуват електронни с функция за осредняване на резултатите, получени за единица време. Ако напорът рязко скача (пулсира), ще са полезни демпфери, които изглаждат разликите.

Трябва да се запомнят следните закономерности:

• пълното налягане е сума от статичното и динамичното;
• пълният напор на вентилатора трябва да е равен на загубите на налягане във вентилационната мрежа.

Измерването на статичното налягане на изхода няма да представлява трудност. За целта се използва тръба за статичен напор: единият край се вкарва в диференциален манометър, а другият се насочва в сечението на изхода от вентилатора. По статичния напор се изчислява скоростта на потока на изхода от вентилиращия уред.

Динамичният напор също се измерва с диференциален манометър. Към неговите съединения се свързват тръби на Пито-Прандтл. Към единия контакт — тръба за пълен напор, а към другия — за статичен. Полученият резултат ще бъде равен на динамичното налягане.

За да се разберат загубите на налягане във въздуховода, може да се контролира динамиката на потока: щом скоростта на движение на въздуха се увеличи, съпротивлението на вентилационната мрежа се повишава. Напорът се губи поради това съпротивление.

Анемометрите и термоанемометрите измерват скоростта на потока във въздуховода при стойности до 5 m/s или повече, анемометърът трябва да се избира по ГОСТ 6376—74.

При увеличаване на скоростта на вентилатора статичният напор спада, а динамичният нараства пропорционално на квадрата на увеличението на въздушния поток. Пълното налягане няма да се промени.

С правилно подбрано устройство динамичният напор се променя право пропорционално на квадрата на дебита, а статичният — обратно пропорционално. В такъв случай количеството на използвания въздух и натоварването на електродвигателя ако и да растат, то незначително.

Някои изисквания към електродвигателя:

• малък пусков момент — поради това, че консумацията на мощност се променя в съответствие с промяната на броя обороти, повдигнат на куб;
• голям запас;
• работа на максимална мощност за по-голяма икономия.

Мощността на вентилатора зависи от пълния напор, както и от КПД и дебита на въздуха. Последните два показателя корелират с пропускателната способност на вентилационната система.

На етапа на нейното проектиране ще трябва да се поставят приоритети. Да се вземат предвид разходите, загубите на полезен обем на помещенията, нивото на шум.

Изводи и полезно видео по темата

Преглед на физическите показатели, които са необходими за измерванията:

Роля на налягането във вентилационната мрежа:

Вентилаторът представлява проста конструкция под формата на колело с лопатки. В същото време това е основната част на вентилационната система. Механичният уред влияе на напора във въздуховода и определя ефективността на вентилацията.

Ако искате да изчислите налягането на вентилатора, запознайте се с величини като скорост, дебит на въздуха, мощност. Ще разбирате по-добре същността на измерванията. Главният показател, пълният напор, измервайте по описаните от нас схеми.

Ако имате въпроси, задайте ги във формата под статията. Пишете коментари и споделяйте ценни знания с другите читатели. Възможно е да имате опит в проектирането на вентилационни системи – той ще бъде полезен в нечия конкретна ситуация.