A ventilátor nyomásának meghatározása: a nyomás mérésének és kiszámításának módszerei a szellőzőrendszerben

Ha Ön kellő figyelmet fordít a ház kényelmére, akkor valószínűleg egyetért azzal, hogy a levegő minőségének az egyik legfontosabb helyen kell állnia. A friss levegő jót tesz az egészségnek és a gondolkodásnak. Egy jól illatozó szobába nem szégyen vendégeket hívni. Minden helyiséget naponta tízszer kiszellőztetni nem könnyű feladat, igaz?

Sok múlik a ventilátor kiválasztásán, és elsősorban a nyomásán. De mielőtt meghatároznánk a ventilátor nyomását, meg kell ismerkednünk néhány fizikai paraméterrel. Olvasson róluk a cikkünkben.

A mi anyagunknak köszönhetően Ön megtanulja a képleteket, megismeri a szellőzőrendszerben lévő nyomásfajtákat. Önnek összegyűjtöttük a ventilátor teljes nyomására vonatkozó információkat és azt a két módszert, amellyel mérhető. Végül Ön képes lesz önállóan megmérni az összes paramétert.

Nyomás a szellőzőrendszerben

Ahhoz, hogy a szellőzés hatékony legyen, helyesen kell kiválasztani a ventilátor nyomását. Két lehetőség van a nyomás önálló mérésére. Az első módszer a közvetlen, amikor különböző helyeken mérik a nyomást. A második lehetőség, hogy kiszámítanak 2 nyomásfajtát a 3-ból, és ezekből megkapják az ismeretlen értéket.

A nyomás (más néven nyomómagasság) lehet statikus, dinamikus (sebesség-) és teljes. Az utolsó mutató alapján három kategóriába sorolják a ventilátorokat.

Az első csoportba a < 1 kPa nyomású készülékek tartoznak, a másodikba az 1–3 kPa nyomásúak és annál nagyobbak, a harmadikba a 3–12 kPa felettiek. Lakóépületekben az első és második kategória eszközeit használják.

Az axiális ventilátorok aerodinamikai jellemzői a grafikonon: Pv – teljes nyomás, N – teljesítmény, Q – levegőáramlás, ƞ – hatásfok, u – sebesség, n – fordulatszám

A ventilátor műszaki dokumentációjában általában feltüntetik az aerodinamikai mutatókat, beleértve a teljes és statikus nyomást adott teljesítmény mellett. A gyakorlatban a „gyári” és a valós paraméterek gyakran nem egyeznek, és ez a szellőzőrendszerek szerkezeti sajátosságaival függ össze.

Léteznek nemzetközi és állami szabványok, amelyek a laboratóriumi mérések pontosságának növelését szolgálják.

Oroszországban általában az A és C módszereket alkalmazzák, amelyeknél a ventilátor utáni légnyomást közvetetten, a beállított teljesítmény alapján határozzák meg. A különböző módszerekben a kilépési területbe a járókerék agyát vagy beleszámítják, vagy nem.

Képletek a ventilátor nyomásának kiszámításához

A nyomás a ható erők és az általuk érintett terület aránya. A szellőzőcsatorna esetében a levegőről és a keresztmetszetről van szó.

A csatornában az áramlás egyenetlenül oszlik el, és nem a keresztmetszetre merőlegesen halad. A pontos nyomás egyetlen mérésből nem határozható meg, több pont átlagértékét kell keresni. Ezt meg kell tenni a szellőzőberendezés bemeneténél és kimeneténél is.

Az axiális ventilátorokat önállóan és légcsatornákban is használják, hatékonyan működnek ott, ahol nagy levegőtömegeket kell viszonylag alacsony nyomáson szállítani.

A ventilátor teljes nyomását a Pp = Pp (kilépés) – Pp (belépés) képlettel határozzák meg, ahol:

• Pp (kilépés) — teljes nyomás a készülék kilépésénél;
• Pp (belépés) — teljes nyomás a készülék belépésénél.

A ventilátor statikus nyomásának képlete kissé eltér.

Ezt így írják fel: Pst = Pst (kilépés) – Pp (belépés), ahol:

• Pst (kilépés) — statikus nyomás a készülék kilépésénél;
• Pp (belépés) — teljes nyomás a készülék belépésénél.

A statikus nyomás nem tükrözi a rendszer átviteléhez szükséges energia mennyiségét, hanem egy kiegészítő paraméter, amelyből a teljes nyomás megtudható. Ez utóbbi mutató a fő kritérium a ventilátor kiválasztásakor: mind az otthoni, mind az ipari ventilátorok esetében. A teljes nyomás csökkenése az energiaveszteséget tükrözi a rendszerben.

A szellőzőcsatornán belüli statikus nyomást a szellőzés be- és kilépésénél mért statikus nyomás különbségéből kapjuk: Pst = Pst 0 – Pst 1. Ez másodlagos paraméter.

A tervezők a paramétereket kis eltömődéssel vagy anélkül adják meg: a képen ugyanazon ventilátor statikus nyomásának eltérése látható a különböző szellőzőhálózatokban.

A szellőzőberendezés helyes kiválasztása a következő részleteket foglalja magában:

• a levegő térfogatáramának kiszámítása a rendszerben (m³/s);
• a berendezés kiválasztása e számítás alapján;
• a kilépési sebesség meghatározása a kiválasztott ventilátor alapján (m/s);
• a berendezés Pp-jének kiszámítása;
• a statikus és dinamikus nyomás mérése a teljes nyomással való összehasonlításhoz.

A nyomásmérés helyének kiszámításához a légcsatorna hidraulikus átmérőjét használják. Ezt a D = 4F / P képlettel határozzák meg. F a cső keresztmetszeti területe, P pedig a kerülete. A bemeneti és kimeneti mérési hely meghatározásához szükséges távolságot a D számával mérik.

Hogyan számítsuk ki a nyomást a szellőzőrendszerben?

A teljes nyomást a bemenetnél a szellőzőcsatorna keresztmetszetében mérik, amely a légcsatorna két hidraulikus átmérőjének (2D) távolságában található. A mérési hely előtt ideális esetben egy legalább 4D hosszúságú, egyenes légcsatorna-szakasznak kell lennie, zavartalan áramlással.

A gyakorlatban a fent leírt feltételek ritkán fordulnak elő, és ilyenkor a szükséges hely elé egy honeycomb-ot szerelnek, amely kiegyenesíti a légáramlást.

Ezután a szellőzőrendszerbe bevezetik a teljes nyomás vevőjét: a keresztmetszet több pontjába, egymás után – legalább 3 pontba. A kapott értékek alapján kiszámítják az átlagos eredményt. A szabad belépésű ventilátoroknál a Pp bemeneti nyomás megfelel a környezeti nyomásnak, a túlnyomás pedig ebben az esetben nullával egyenlő.

Teljes nyomású vevő vázlata: 1 – vevőcső, 2 – nyomásátalakító, 3 – torlókamra, 4 – tartó, 5 – gyűrűs csatorna, 6 – elülső él, 7 – bemeneti rács, 8 – normalizáló, 9 – kimeneti jel regisztrátor, α – csúcsszög, h – bemélyedések mélysége

Ha erős légáramlást mérünk, akkor a nyomás alapján meg kell határozni a sebességet, majd össze kell vetni azt a keresztmetszet méretével. Minél nagyobb a sebesség egységnyi területre vetítve, és minél nagyobb maga a terület, annál hatékonyabb a ventilátor.

A kimeneti teljes nyomás összetett fogalom. A kilépő áramlás inhomogén szerkezettel rendelkezik, amely a működési módtól és a készülék típusától is függ. A kimenő levegőben visszaáramlási zónák vannak, ami megnehezíti a nyomás és a sebesség számítását.

Az ilyen mozgás megjelenésének időbeli törvényszerűségét nem lehet megállapítani. Az áramlás egyenetlensége eléri a 7–10 D-t, de a mutató csökkenthető egyenirányító rácsokkal.

A Prandtl-cső a Pitot-cső továbbfejlesztett változata: a vevőket 2 változatban gyártják – 5 m/s-nál kisebb és nagyobb sebességekhez.

Néha a szellőztető berendezés kimeneténél forgatható könyök vagy leváló diffúzor található. Ebben az esetben az áramlás még heterogénebb lesz.

A nyomást akkor a következő módszerrel mérik:

1. A ventilátor mögött kiválasztják az első keresztmetszetet, és szondával letapogatják. Több ponton mérik az átlagos össznyomást és a teljesítményt. Az utóbbit aztán összehasonlítják a bemeneti teljesítménnyel.
2. Ezután kiválasztanak egy kiegészítő keresztmetszetet – a szellőzőberendezésből való kilépés utáni legközelebbi egyenes szakaszon. Az ilyen szakasz kezdetétől 4–6 D-t mérnek le, és ha a szakasz hossza kisebb, akkor a legtávolabbi pontban választják ki a keresztmetszetet. Ezután vesznek egy szondát, és meghatározzák a teljesítményt és az átlagos össznyomást.

A járulékos szakasz közepes össznyomásából kivonjuk a ventilátor utáni szakaszon számított veszteségeket, így megkapjuk a kimeneti össznyomást.

Majd összehasonlítják a bemeneti teljesítményt, valamint a kimeneti első és kiegészítő szelvényeket. Helyesnek a bemeneti mutatót és az egyik kimeneti mutatót – az értékében közelebbit – kell tekinteni.

Előfordulhat, hogy nem áll rendelkezésre a kívánt hosszúságú egyenes szakasz. Ilyenkor olyan keresztmetszetet kell választani, amely a mérési szakaszt 3:1 arányban osztja fel. A nagyobbik résznek a ventilátorhoz közelebb kell lennie. Méréseket nem szabad végezni rekeszekben, tolózárakban, elvezető csövekben és más légáramlást zavaró csatlakozásoknál.

A nyomáskülönbségek regisztrálhatók nyomásmérőkkel, vákuummérőkkel a GOSZT 2405-88 szerint, valamint diffmanométerekkel a GOSZT 18140-84 szerint, 0,5—1,0 pontossági osztállyal.

A tetőventilátorok esetében a Pp-t csak a bemeneten mérik, a kimeneten pedig a statikus nyomást határozzák meg. A szellőzőberendezés utáni sebességáramlás szinte teljesen elvész.

Ezenkívül javasoljuk, hogy olvassa el a szellőzőcsövek kiválasztásáról szóló anyagunkat.

A nyomásszámítás sajátosságai

A légnyomás mérése a levegő gyorsan változó paraméterei miatt bonyolult. Az elektronikus nyomásmérőket érdemes olyanokkal vásárolni, amelyek rendelkeznek az időegységenként kapott eredmények átlagolásának funkciójával. Ha a nyomás hirtelen ingadozik (pulzál), akkor hasznosak lehetnek a csillapítók, amelyek kisimítják a kilengéseket.

Önnek emlékeznie kell az ilyen törvényszerűségekre:

• A teljes nyomás a statikus és dinamikus nyomás összege.
• A ventilátor teljes nyomásának meg kell egyeznie a szellőzőhálózat nyomásveszteségével.

Nem lesz nehéz megmérni a kimeneti statikus nyomást. Ehhez egy statikus nyomásmérő csövet használnak: az egyik végét a differenciálmanométerbe dugják, a másikat pedig a ventilátor kimeneténél lévő keresztmetszetbe irányítják. A statikus nyomásból kiszámítják a ventilátor kimeneténél lévő áramlási sebességet.

A dinamikus nyomást is differenciál nyomásmérővel mérik. A csatlakozásaihoz Pitot–Prandtl csöveket kapcsolnak. Az egyik csatlakozóhoz a teljes nyomás csövét, a másikhoz pedig a statikus nyomásét. A kapott eredmény egyenlő lesz a dinamikus nyomással.

A légcsatornában fellépő nyomásveszteség megállapításához ellenőrizheti az áramlás dinamikáját: amint a levegő sebessége növekszik, a szellőzőhálózat ellenállása is nő. A nyomásveszteség ezen ellenállás miatt következik be.

Az anemométerek és termoanemométerek a légcsatornában mérik az áramlási sebességet 5 m/s-ig vagy nagyobb értékek esetén, az anemométert a GOST 6376—74 szerint kell kiválasztani.

Ahogy a ventilátor fordulatszáma nő, a statikus nyomás csökken, míg a dinamikus nyomás a levegőáramlás növekedésének négyzetével arányosan nő. A teljes nyomás nem változik.

Egy megfelelően kiválasztott berendezéssel a dinamikus nyomás egyenesen arányos az áramlás négyzetével, a statikus pedig fordítottan arányos. Ilyen esetben a felhasznált levegő mennyisége és a villanymotor terhelése, ha növekszik is, csak jelentéktelen mértékben.

Néhány követelmény az elektromos motorral szemben:

• kis indítónyomaték – mivel a teljesítményfelvétel a kockához juttatott fordulatszám változásának megfelelően változik;
• Nagy készlet;
• Munka maximális teljesítményen a nagyobb gazdaságosság érdekében.

A ventilátor teljesítménye függ a teljes nyomástól, valamint a hatásfoktól és a levegőáramlástól. Az utóbbi két mutató korrelál a szellőzőrendszer áteresztőképességével.

A tervezés szakaszában priorizálni kell. Figyelembe kell venni a költségeket, a helyiségek hasznos térfogatának veszteségét, a zajszintet.

Következtetések és hasznos vidéó a témából

A mérésekhez szükséges fizikai mutatók áttekintése:

A nyomás szerepe a szellőzőhálózatban:

A ventilátor egyszerű szerkezet, amely egy lapátokkal ellátott kerék formájú. Ugyanakkor ez a szellőzőrendszer fő része. A mechanikus eszköz befolyásolja a légcsatornában a nyomást, és meghatározza a szellőzés hatékonyságát.

Ha ki szeretné számolni a ventilátor nyomását, ismerkedjen meg olyan mennyiségekkel, mint a sebesség, a levegőáramlás, a teljesítmény. Jobban meg fogja érteni a mérések lényegét. A fő mutatót, a teljes nyomást az általunk leírt sémák szerint mérje.

Ha kérdései vannak, tegye fel azokat a cikk alatti űrlapon. Írjon hozzászólásokat, és ossza meg értékes ismereteit más olvasókkal. Lehet, hogy van tapasztalata a szellőzőrendszerek tervezésében – az hasznos lehet valaki konkrét helyzetében.