Kako določiti tlak ventilatorja: načini za merjenje in izračun tlaka v prezračevalnem sistemu

Če udobju v hiši posvečate dovolj pozornosti, potem se boste verjetno strinjali, da mora biti kakovost zraka na prvem mestu. Svež zrak je koristen za zdravje in razmišljanje. V sobo, ki lepo diši, ni sramota povabiti gostov. Vsak prostor prezračevati desetkrat na dan – ni lahka naloga, kajne?

Marsikaj je odvisno od izbire ventilatorja in predvsem njegovega tlaka. Toda preden določite tlak ventilatorja, se morate seznaniti z nekaterimi fizikalnimi parametri. Preberite o njih v našem članku.

Zahvaljujoč našemu gradivu boste preučili formule, spoznali vrste tlaka v prezračevalnem sistemu. Za vas smo navedli podatke o polnem tlaku ventilatorja in dveh načinih, s katerima ga je mogoče izmeriti. Na koncu boste lahko samostojno izmerili vse parametre.

Tlak v prezračevalnem sistemu

Da bi bilo prezračevanje učinkovito, je treba pravilno izbrati tlak ventilatorja. Obstajata dve možnosti za samostojno merjenje tlaka. Prvi način je neposreden, pri katerem merijo tlak na različnih mestih. Druga možnost je izračunati 2 vrsti tlaka od 3 in na podlagi njiju dobiti neznano vrednost.

Tlak (tudi – tlačna višina) je lahko statičen, dinamičen (hitrostni) in poln. Po zadnjem kazalniku ločimo tri kategorije ventilatorjev.

V prvo kategorijo uvrščamo naprave s tlakom < 1 kPa, v drugo — 1–3 kPa in več, v tretjo — več kot 3–12 kPa in višje. V stanovanjskih stavbah uporabljajo naprave prve in druge kategorije.

Aerodinamična karakteristika aksialnih ventilatorjev na grafu: Pv — polni tlak, N — moč, Q — pretok zraka, ƞ — izkoristek, u — hitrost, n — vrtilna frekvenca

V tehnični dokumentaciji ventilatorja običajno navajajo aerodinamične kazalnike, vključno s polnim in statičnim tlakom pri določeni zmogljivosti. V praksi se »tovarniški« in dejanski parametri pogosto ne ujemajo, kar je povezano s konstrukcijskimi posebnostmi prezračevalnih sistemov.

Obstajajo mednarodni in državni standardi, namenjeni povečanju natančnosti meritev v laboratorijskih pogojih.

V Rusiji se običajno uporabljata metodi A in C, pri katerih se tlak zraka za ventilatorjem določa posredno, na podlagi nastavljene zmogljivosti. V različnih metodah se v izhodno površino vključuje ali ne vključuje puša rotorja.

Formule za izračun tlaka ventilatorja

Tlak predstavlja razmerje med delujočimi silami in površino, na katero so usmerjene. Pri prezračevalnem kanalu gre za zrak in presek.

Tok v kanalu se porazdeljuje neenakomerno in ne poteka pod pravim kotom na prečni prerez. Natančnega tlaka z eno meritvijo ne boste mogli ugotoviti, poiskati boste morali povprečno vrednost na več točkah. To je treba storiti tako za vhod kot za izhod iz prezračevalne naprave.

Aksialni ventilatorji se uporabljajo ločeno in v zračnih kanalih, učinkovito delujejo tam, kjer je treba prenašati velike mase zraka pri relativno nizkem tlaku.

Skupni tlak ventilatorja se določi po formuli Pp = Pp (izh.) – Pp (vh.), kjer je:

• Pp (izh.) — skupni tlak na izhodu iz naprave;
• Pp (vh.) — skupni tlak na vhodu v napravo.

Za statični tlak ventilatorja se formula nekoliko razlikuje.

Zapiše se kot Pst = Pst (izh.) – Pp (vh.), kjer je:

• Pst (izh.) — statični tlak na izhodu iz naprave;
• Pp (vh.) — skupni tlak na vhodu v napravo.

Statični tlak ne prikazuje potrebne količine energije za prenos v sistem, temveč služi kot dodatni parameter, iz katerega je mogoče ugotoviti skupni tlak. Slednji kazalnik je glavno merilo pri izbiri ventilatorja: tako domačega kot industrijskega. Zmanjšanje skupnega tlaka odraža izgubo energije v sistemu.

Statični tlak v samem prezračevalnem kanalu se dobi iz razlike statičnega tlaka na vhodu in izhodu iz prezračevanja: Pst = Pst 0 – Pst 1. To je sekundarni parameter.

Projektanti podajajo parametre z upoštevanjem rahle zamašitve ali brez nje: na sliki je prikazano neskladje statičnega tlaka istega ventilatorja v različnih prezračevalnih omrežjih.

Pravilna izbira prezračevalne naprave vključuje naslednje podrobnosti:

• izračun pretoka zraka v sistemu (m³/s);
• izbira naprave na podlagi tega izračuna;
• določitev hitrosti na izhodu glede na izbrani ventilator (m/s);
• izračun Pp naprave;
• merjenje statičnega in dinamičnega tlaka za primerjavo s skupnim.

Za izračun mesta merjenja tlaka se orientirajo na hidravlični premer zračnega kanala. Določi se s formulo: D = 4F / P. F je površina preseka cevi, P pa njen obseg. Razdalja za določitev merilnega mesta na vhodu in izhodu se meri v številu D.

Kako izračunati tlak v prezračevanju?

Celotni tlak na vhodu se meri v prečnem prerezu prezračevalnega kanala, ki se nahaja na razdalji dveh hidravličnih premerov zračnega kanala (2D). Pred merilnim mestom bi moral biti idealno raven del zračnega kanala z dolžino od 4D in nemotenim tokom.

V praksi so zgoraj opisani pogoji redki, in takrat pred potrebnim mestom namestijo satje, ki poravna tok zraka.

Nato v prezračevalni sistem uvedejo sprejemnik celotnega tlaka: v več točk v prerezu po vrsti – najmanj v 3. Na podlagi dobljenih vrednosti izračunajo povprečen rezultat. Pri ventilatorjih s prostim vhodom vhodni Pp ustreza tlaku okolice, nadtlak pa je v tem primeru enak nič.

Shema sprejemnika celotnega tlaka: 1 — sprejemna cev, 2 — pretvornik tlaka, 3 — stagnacijska komora, 4 — držalo, 5 — obročni kanal, 6 — sprednji rob, 7 — vhodna rešetka, 8 — normalizator, 9 — registrator izhodnega signala, α — kot na konicah, h — globina vdolbin.

Če merimo močan zračni tok, je treba iz tlaka določiti hitrost, nato pa jo primerjati z velikostjo preseka. Višja kot je hitrost na enoto površine in večja kot je površina, tem učinkovitejši je ventilator.

Celotni tlak na izhodu je zapleten pojem. Izhodni tok ima nehomogeno strukturo, ki je odvisna tudi od načina delovanja in vrste naprave. Zrak na izhodu ima cone povratnega gibanja, kar oteži izračun tlaka in hitrosti.

Pravilnosti za čas pojava takega gibanja ni mogoče določiti. Nehomogenost toka doseže 7–10 D, vendar je vrednost mogoče zmanjšati z izravnalnimi rešetkami.

Prandtlova cev je izboljšana različica Pitotove cevi: sprejemniki se proizvajajo v dveh različicah – za hitrosti manjše in večje od 5 m/s.

Včasih je na izhodu iz prezračevalne naprave nameščeno koleno ali difuzor z odtrgom toka. V takem primeru bo tok še bolj nehomogen.

Tlak se nato meri po naslednji metodi:

1. Za ventilatorjem izberejo prvi prerez in ga skenirajo s sondo. V več točkah izmerijo povprečni celotni tlak in prostorninski pretok. Slednjega nato primerjajo s pretokom na vhodu.
2. Nato izberejo dodatni prerez – na najbližjem ravnem odseku po izhodu iz prezračevalne naprave. Od začetka takega odseka odmerijo 4–6 D, in če je dolžina odseka manjša, izberejo prerez na najbolj oddaljeni točki. Nato vzamejo sondo in določijo pretok ter povprečni celotni tlak.

Od povprečnega celotnega tlaka na dodatnem prerezu odštejejo izračunane izgube na odseku za ventilatorjem. Tako dobijo celotni tlak na izhodu.

Nato primerjajo pretok na vhodu ter na prvem in dodatnem prerezu na izhodu. Za pravilnega je treba šteti vhodni kazalnik in enega od izhodnih – tistega, ki je po vrednosti bližji.

Ravnega odseka zahtevane dolžine morda ni. Nato izberite prerez, ki merilni odsek razdeli na dele v razmerju 3:1. Večji od teh delov naj bo bližje ventilatorju. Meritev ni dovoljeno izvajati v diafragmah, loputah, odvodih in drugih spojih z motnjami zraka.

Padce tlaka je mogoče registrirati z manometri, merilniki vleka po GOST 2405-88 in diferencialnimi manometri po GOST 18140-84 z razredom točnosti 0,5–1,0

Pri strešnih ventilatorjih se Pp meri samo na vstopu, na izstopu pa se določi statični tlak. Hitrostni tok za prezračevalno napravo se skoraj v celoti izgubi.

Prav tako vam priporočamo, da preberete naš članek o izbiri cevi za prezračevanje.

Posebnosti izračuna tlaka

Merjenje tlaka v zračnem okolju je oteženo zaradi njegovih hitro spreminjajočih se parametrov. Elektronske manometre je treba kupiti s funkcijo povprečenja rezultatov, pridobljenih na enoto časa. Če tlak močno niha (pulzira), bodo prišli prav dušilci, ki zmanjšujejo nihanja.

Upoštevati je treba naslednje zakonitosti:

• polni tlak je vsota statičnega in dinamičnega;
• Polni tlak ventilatorja mora biti enak izgubam tlaka v prezračevalnem omrežju.

Merjenje statičnega tlaka na izhodu ne bo težavno. Za to se uporablja cevka za statični tlak: en konec se vstavi v diferencialni manometer, drugi pa se usmeri v presek na izhodu iz ventilatorja. Po statičnem tlaku se izračuna hitrost toka na izhodu iz prezračevalne naprave.

Dinamični tlak se prav tako meri z diferencialnim manometrom. Na njegove priključke se priključi Pitot-Prandtlova cev. Na en priključek cev za celotni tlak, na drugega pa cev za statični tlak. Dobljeni rezultat bo enak dinamičnemu tlaku.

Da bi ugotovili izgube tlaka v zračnem vodu, lahko nadzorujete dinamiko toka: takoj ko se poveča hitrost gibanja zraka, se poveča upor prezračevalnega omrežja. Tlak se izgubi zaradi tega upora.

Anemometri in termoanemometri merijo hitrost pretoka v zračnem kanalu pri vrednostih do 5 m/s ali več, anemometer je treba izbrati v skladu z GOST 6376—74.

Pri povečanju hitrosti ventilatorja statični tlak pada, dinamični pa narašča sorazmerno s kvadratom povečanja pretoka zraka. Skupni tlak se ne bo spremenil.

S pravilno izbrano napravo se dinamični tlak spreminja premo sorazmerno s kvadratom pretoka, statični pa obratno sorazmerno. V tem primeru se količina uporabljenega zraka in obremenitev elektromotorja, če že, povečujeta le neznatno.

Nekatere zahteve za elektromotor:

• majhen zagonski navor — ker se poraba moči spreminja v skladu s spremembo števila vrtljajev, dovedenih do kocke;
• velika zaloga;
• delovanje pri največji moči za večjo ekonomičnost.

Moč ventilatorja je odvisna od skupnega tlaka ter od izkoristka in pretoka zraka. Zadnja dva parametra sta povezana s prepustnostjo prezračevalnega sistema.

V fazi načrtovanja bo treba določiti prednostne naloge. Upoštevati stroške, izgubo uporabnega volumna prostorov in raven hrupa.

Zaključki in koristen video na to temo

Pregled fizikalnih parametrov, potrebnih za meritve:

Vloga tlaka v prezračevalnem omrežju:

Ventilator je preprosta konstrukcija v obliki kolesa z lopaticami. Hkrati je glavni del prezračevalnega sistema. Mehanska naprava vpliva na tlak v zračnem kanalu in določa učinkovitost prezračevanja.

Če želite izračunati tlak ventilatorja, se seznanite s količinami, kot so hitrost, pretok zraka in moč. Tako boste bolje razumeli bistvo meritev. Glavni parameter, skupni tlak, merite po shemah, ki smo jih opisali.

Če imate vprašanja, jih postavite v obrazcu pod člankom. Pišite komentarje in delite dragoceno znanje z drugimi bralci. Morda imate izkušnje z načrtovanjem prezračevalnih sistemov – te bodo koristne v neki konkretni situaciji.