Давление в текстильных воздуховодах: статическое и динамическое
Технические особенности
Давление – важный параметр, влияющий на работу текстильных воздуховодов. Вентилятор, функционирующий в приточной системе, способствует появлению избытка подаваемого воздуха. Чтобы преодолеть имеющееся сопротивление в рукаве, вентилятор должен создать полное давление (Рп), которое вычисляется по формуле:
Рп= Рст + Рд
В данной формуле Рст представляет собой статическое давление, а Рд – динамическое.
Для полноценного функционирования тканевый воздуховод должен находиться в расправленном состоянии. При этом ему необходимо проталкивать воздух сквозь отверстия и перфорацию– в противном случае воздушный рукав будет неэффективен.
СТАТИЧЕСКОЕ ДАВЛЕНИЕ
Чтобы определить способы достижения максимальной эффективности системы, необходимо рассчитать статическое давление, воздействующее на внутренние «стенки» конструкции.
Стабильность работы круглых воздушных рукавов достигается при статическом давлении от 100 до 500 Па. Если такого показателя не удается достичь, рекомендуется использовать воздуховоды из более легких тканей – они исключат возникновение складок.
ДИНАМИЧЕСКОЕ ДАВЛЕНИЕ
Показатель динамического давления напрямую зависит от скорости движения воздушных потоков в системе. Этот параметр рассчитывается по такой формуле:
Pд = 1/2 · ρ · ʋ²
В данной формуле ρ означает плотность воздуха, равную 1,2 кг/м³. Такой показатель обусловлен тем, что в системах вентиляции отсутствуют условия для такого сжатия воздуха, которое могло бы изменить его плотность.
Скорость воздуха в системе обозначается буквой ʋ. При этом давление в тканевых диффузорах высчитывается согласно следующей схеме.
Особенность перфорированных тканевых диффузоров заключается в том, что с прохождением через систему воздух теряет динамическое давление и наращивает постоянное. В данном случае объем воздуха уменьшается, поэтому потерями давления вследствие трения можно пренебречь.
ПОТЕРИ ДАВЛЕНИЯ
Потери давления в воздуховоде имеют сходство с потерями в классических системах распределения воздуха. Для расчета показателя, необходимого для компенсации потерь, можно пользоваться методами, которые используются для проведения аналогичных вычислений с жестяными рукавами.
От массы ткани, из которой был изготовлен воздуховод для вентиляции, зависит показатель минимального статического давления в системе. Так, например, для легких материалов будет достаточно 20-30 Па. Для более плотной и тяжелой ткани этот показатель должен превышать 50 Па.
Текстильные воздуховоды могут работать совместно с металлической сетью, выступая в качестве конечной воздухораспределительной зоны.
В данном случае могут образовываться вихревые зоны, возникающие вблизи местного сопротивления. Здесь потери давления зависят от показателя общего сопротивления ξ и вычисляются по формуле:
ΔP = ξ · Pд₂
Pд₂ — динамическое давление воздуха, преодолевшего фасонный элемент системы.
КОЛЕБАНИЯ В ТЕКСТИЛЬНЫХ ВОЗДУХОВОДАХ
Возникновение вихревых зон, описанных ранее, может приводить к колебаниям поверхностей воздушных диффузоров. Турбулентность в системе может возникать:
· после преодоления воздухом дросселей или вентилятора;
· вследствие преодоления потоком отводов, поворотов и других фасонных деталей;
· при крайне низком статическом давлении, неспособном повлиять на компенсацию потерь;
· в случае несоответствия показателей динамического и статического давления в текстильном воздуховоде.
Чтобы получить ламинарный воздушный поток, его необходимо создать при помощи стабилизаторов.
Важно помнить, что применение эквалайзеров уменьшает вибрацию рукава, однако создает потери давления, которые необходимо учитывать при проектировании системы.
ДРОССЕЛЬНАЯ ЗАСЛОНКА
Для регулирования давления, скорости и других параметров воздушного потока используется дроссельная заслонка, или демпфер. Этот элемент изготавливается из перфорированной ткани. Его диаметр может изменяться благодаря вшитому в материал зажиму.
Диаметр максимально открытой заслонки равен диаметру тканевого воздуховода, и в таком виде демпфер не создает потерь давления. Если же конструкция закрыта частично, потери усиливаются, однако динамика возрастает пропорционально скорости воздушного потока.
Демпферная заслонка – удобное приспособление, при помощи которого можно в любой момент откорректировать показатель статического давления. Этот элемент монтируется после проведения расчета прямо перед регулируемой областью.
В заключение стоит отметить, что от статического давления зависит дальнобойность потоков – важный показатель в системах отопления и охлаждения. Правильные расчеты предусматривают разработку воздуховода на базе внешнего кулера.
Также стоит помнить, что потери давления могут быть связаны с загрязнением воздушного рукава, и поэтому его необходимо подвергать стирке. Это правило остается актуальным даже при использовании систем фильтрации.
Также в разделе FAQ вы можете найти ответы на интересующие Вас вопросы, такие как:
- Что представляет собой текстильный воздуховод при выключенном вентиляторе?
- Можно ли использовать текстильные воздуховоды для вытяжки воздуха?
- Каков срок службы текстильных воздуховодов?
- Что делать с воздуховодом, когда он закупорится в результате загрязнения?
- Могут ли текстильные воздуховоды покрыться плесенью?
- Почему PRIHODA не использует более воздухопроницаемые ткани?
- Какие сертификаты имеют текстильные воздуховоды Prihoda
- Соответствуют ли текстильные воздуховоды требованиям пожарной безопасности?
вернуться к списку
Гидравлический расчет, устойчивость и режим сети
В гидравлический расчет сети теплопроводов входит определение диаметров трубопроводов, потерь давления в них, давлений в различных точках сети и выбор оборудования обеспечивающего нормальную эксплуатацию и транспортировку теплоносителя.
Давление
В гидравлических расчетах применяется понятие о давлении газа (воздуха), жидкости, как о силе, приходящейся на единицу площади. Различают давление статическое, динамическое и суммарное, или полное.
- Статическое давление характеризует степень сжатия газа или жидкости. Давление газа, как правило, измеряется в килограммах на 1 м2 или в миллиметрах водяного столба. Давление жидкости, а иногда и газа измеряют в килограммах на 1 см2.Давление отсчитывают от абсолютного вакуума. Абсолютное статическое давление всегда положительное, тогда как избыточное может быть отрицательным.
- Динамическое давление представляет собой кинетическую энергию 1 м3 газа или 1 л жидкости; оно пропорционально квадрату скорости и плотности. Динамическое давление всегда положительное и измеряется в тех же единицах, что и статическое.
- Суммарное (полное) давление, так же как его составляющие, отсчитывается от абсолютного нуля или от а атмосферного давления.При определенных условиях статическое и динамическое давления могут взаимно преобразовываться одно в другое,
Потери в трубопроводах
При движении теплоносителя по трубам на стенках возникает трение, на преодоление которого затрачивается энергия.
Этот вид потерь в прямых участках труб нарывают линейными потерями. Существуют два режима течения жидкости: ламинарный и турбулентный. Ламинарным называется режим струйного течения, характеризующийся отсутствием пересечения траекторий отдельных частиц жидкости (газа). Турбулентное течение протекает беспорядочно.
При ламинарном движении потери на трение обусловливаются исключительно вязкостью жидкости или газа. При турбулентном движении потери давления пропорциональны приблизительно второй степени скорости движения.
Потери давления на трение при турбулентном движении во много раз превосходят потери, имеющие место при ламинарном движении. Коэффициент трения при ламинарном движении обратно пропорционален числу Rе.
При больших значениях Re следует пользоваться формулой сопротивления для шероховатых труб (приводится в любой справочной литературе). Вопрос состоит в определении шероховатости трубопроводов.Значения выступов шероховатости рекомендуется принимать:
Потери на трение для квадратных и прямоугольны каналов определяют по данным для круглых труб путей замены прямоугольных каналов круглыми трубами с эквивалентными диаметрами (по трению).
Местные потери
При движении теплоносителя в кривых участка труб, в арматуре, фасонных частях и компенсаторах потери давления происходят в основном из-за вихреобразования и удара. Суммарные потери давления в теплопроводах складываются из линейных и местных. При расчете диаметров сети исходят из того, что напор системе должен преодолеть гидравлические сопротивления, возникающие при перемещении по ним расчетного количества теплоносителя: Коэффициенты местных сопротивлений для различных видов оборудования и арматуры тепловых сетей приведены в справочниках По величине давления и потерь выбирают сечение трубопроводов
Рекомендации по выбору труб
При расчете получающиеся диаметры труб следует округлять до стандартных по ГОСТ.
Выполняя расчеты трубопроводов, необходимо стремиться к тому, чтобы на вводах или у отдельных потребителей не было больших избытков давления, так как это может привести к разрегулировке сетей в процессе эксплуатации и отставанию снабжения теплом дальних потребителей вследствие излишнего поступления его в ближайшие участки системы.
Кроме того, избыточное поступление тепла в ближние участки приведет к уменьшению перепада температуры между прямой и обратной магистралью.
Под гидравлической устойчивостью сети, по которой транспортируется жидкость или газ, следует понимать способность ее поддерживать стабильность распределения жидкости или газов по отдельным участкам сети, установленного начальной или эксплуатационной регулировкой.
Гидравлическая устойчивость сети определяется отношением гидравлических потерь в отдельных ответвлениях к гидравлическим потерям в трубопроводе (воздуховоде). Чем больше это отношение, тем выше гидравлическая устойчивость сети (системы).
Расход газов или жидкости в сети или в каждом отдельном участке — ветви системы отопления или вентиляции зависит от проводимости последнего (включая регулировочные органы) и напора перед ними. Под проводимостью следует понимать расход газов (жидкости) па данном участке при потере напора 1 кгс/м2.
Устойчивость и конфигурация сети
Все участки-ветви системы связаны между собой магистральным трубопроводом.
Если в какой-либо ветви изменится расход, то произойдет изменение давления, а, следовательно, и напора на всех участках системы. В соответствии с этим изменятся и расходы среды, транспортируемой на всех участках.
Если выключить из системы одного потребителя, то напор в целом уменьшится, уменьшится также и давление на магистраль, а свободный напор перед потребителями воздуха увеличится, что будет способствовать некоторому возрастанию расхода воздуха у всех потребителей. При дополнительном расходе воздуха в какой-либо ветвью системы произойдет обратное явление, т. е. у всех ОСТАЛЬНЫХ потребителей расход уменьшится.
Наибольшая разрегулировка потребителей систем произойдет в том случае, когда останется включении только один потребитель. В этом случае падение давления в магистральной сети будет минимальным, а напор перед ветвью приблизится к напору, развиваемому вентилятором.
При этом режиме будет достигнут максимальный расход и устойчивость для одного работающего потребителя, а в целом система будет предельно разрегулированной.
Исходя из этих соображений, определяется критерий гидравлической устойчивости сети. Его величина, равная 0,5 условно может быть принята границей между зонами устойчивости и неустойчивости сети.
Что такое статическое давление в гидродинамике?
Чтобы лучше понять, что такое статическое давление, нам сначала нужны некоторые сведения и разъяснения по другим терминам. Термин «давление» широко используется во многих приложениях гидродинамики и термодинамики, от аэродинамики до проектирования установок. Однако мы должны делать выводы из контекста, идет ли речь о статическом, полном или динамическом давлении.
Большинство приведенных здесь определений взяты из книги Mechanics of Fluids Мерла С. Поттера, Дэвида С. Виггерта и Бассема Х. Рамадана.
Вопросы давления
Важные соображения перед началом вычислительного моделирования ветроэнергетики В гидромеханике давление определяется как нормальная сила, действующая на площадь.
Математически давление p в точке определяется как:
Метрическими единицами измерения давления являются ньютоны на квадратный метр (Н/м²) или, чаще всего, килопаскаль (кПа). Атмосферное давление на уровне моря, например, составляет 101,3 кПа. Английскими единицами давления являются фунты на квадратный дюйм (psi) или фунты на квадратный фут (psf).
Моделирование давления воздуха
Абсолютное давлениеТак же, как и температура, давление может быть измерено по разным шкалам, и для обоих свойств существуют абсолютные шкалы. В идеальном вакууме абсолютное давление достигает нуля. Таким образом, в пространстве нет молекул, оказывающих давление. Поэтому добиться отрицательного абсолютного давления невозможно.
Все становится намного сложнее, когда мы рассматриваем относительные измерения давления. Когда дело доходит до терминологии, возникает большая путаница. Различные программы также часто рекомендуют интерпретацию своих измерений давления разными способами.
Мы немного поговорим о том, как это работает с SimScale.
Моделирование давления воздуха
Относительное давлениеСуществует множество различных измерений относительного давления. Первый и наиболее распространенный пример называется манометрическим давлением , которое достигается при измерении давления относительно атмосферного давления. Его также часто называют барометрическим давлением. Отсюда следует, что преобразование манометрического давления в абсолютное достигается путем прибавления его к атмосферному давлению.
Давайте теперь рассмотрим другие измерения давления, которые используются в области гидромеханики.
Моделирование давления воздуха
Статическое давлениеЧтобы проиллюстрировать, что такое общее давление, давайте начнем с проверки знаменитого уравнения Бернулли:
, которое измеряет разницу в скорости и давлении между двумя точками потока.
Давление p в этом уравнении является статическим давлением .
При измерении относительно атмосферного давления статическое давление равно манометрическому давлению. Однако можно измерить статическое давление, используя в качестве эталона вакуум, чтобы измеренное значение равнялось абсолютному давлению.
Статическое давление измеряется, когда жидкость находится в состоянии покоя относительно измерения. Его можно измерить пьезометром, прикрепленным к стенке трубы, по которой течет жидкость.
Моделирование давления воздуха
Динамическое давлениеОбратите внимание, что при измерении статического давления ранее мы не учитывали влияние скорости. Если не пренебрегать этими эффектами, то будет происходить увеличение измеряемого давления. Это увеличение называется динамическим давлением . Динамическое давление является функцией скорости и плотности жидкости:
Моделирование давления воздуха
Полное давлениеОбщее давление , также называемое давлением застоя, измеряется путем добавления статического давления к динамическому давлению:
Общее давление обычно измеряется с помощью устройства, называемого трубкой Пито.
Вы можете увидеть трубки Пито на самолетах, например, в виде маленьких отверстий или металлических трубок, висящих в крыльях, как показано ниже:
Скорость внутри трубки Пито равна нулю, что делает ее точкой торможения. Другое устройство, называемое статической трубкой Пито, можно использовать для непосредственного измерения динамического давления. Он в основном состоит из трубки Пито с отверстием статического давления.
В большинстве повседневных случаев общее давление очень близко к статическому давлению. Это происходит потому, что большинство систем предназначены для обеспечения низких скоростей жидкости, как правило, чтобы избежать потери напора из-за трения, которое пропорционально кинетической энергии жидкости. В этих случаях различие между полным давлением и статическим давлением может не иметь значения.
Статическое давление.
Давление в SimScale.
Теперь, когда мы выводим уравнения Навье-Стокса для несжимаемых жидкостей, член давления имеет только математическое значение. Физический смысл имеет только градиент давления, отвечающий за движение жидкости. Другими словами, измерения давления используются в основном для проверки работоспособности решения.Следуя этой логике, если бы мы изменили фиксированные граничные условия давления в нашем моделировании, например, суммируя постоянное значение, результирующий расход не изменился бы, поскольку градиент давления остался бы тем же.
Точнее, для несжимаемых потоков SimScale использует удельное давление, которое определяется нормированием давления по плотности.
SimScale также позволяет использовать широкий набор граничных условий. Для получения дополнительной информации о настройке и использовании граничных условий на платформе облачного моделирования SimScale вы можете обратиться к этой странице документации. Для граничных условий на входе давления используется полное давление, тогда как для условий на выходе давления используется статическое или манометрическое давление.
Если вы хотите узнать больше об облачной платформе SimScale и ее возможностях, загрузите этот обзор функций.
Чтобы узнать больше о моделировании атмосферного давления, посетите этот блог.
Зарегистрируйтесь и читайте наш блог SimScale, чтобы узнать больше!
Узнать больше
Ссылки
- Мерл С. Поттер, Дэвид С. Виггерт и Бассем Х. Рамадан, «Механика жидкостей»
7 Давление. (с картинками)`;
Наука
Адам ХиллСтатическое давление — это давление, создаваемое жидкостью или газом, например водой или воздухом. В частности, это давление, измеряемое, когда жидкость или газ неподвижны или находятся в состоянии покоя. Для этого термина существует несколько различных промышленных и научных применений, но большинство из них связано с давлением воздуха, а не давлением воды. В авиации, например, система статического давления — это то, как работают высотомер и индикатор воздушной скорости самолета. В строительстве это относится к давлению, которое должен оказывать вентилятор в системе вентиляции, чтобы обеспечить движение воздуха.
Эта концепция также является важной в науке о механике жидкости.
С научной точки зрения статическое давление отличается от динамического давления, оба из которых являются компонентами общего давления в системе. Эта связь определяется уравнением Бернулли и относится к изучению потока и движения жидкостей. Принцип уравнения Бернулли заключается в том, что статическое давление и динамическое давление могут сильно различаться в разных областях движущейся жидкости, но общее давление остается постоянным.Одной из наиболее важных областей, где важно точное понимание этого типа давления, является авиация. Задача высотомера самолета — измерить давление воздуха на высоте, на которой он летит, для определения высоты.
Это делается через небольшое отверстие снаружи самолета, называемое статическим портом.К сожалению, независимо от того, где находится статический порт, он всегда будет показывать атмосферное давление, которое хотя бы немного отличается от местного статического атмосферного давления на этой высоте. Это верно всякий раз, когда самолет находится в движении в воздухе. Чтобы попытаться преодолеть эту ошибку, конструктор самолета должен очень тщательно разместить статический порт. Хорошо расположенный статический порт сведет к минимуму несоответствие, известное как ошибка позиционирования.
С научной точки зрения статическое давление отличается от динамического давления, оба из которых являются компонентами общего давления в системе. Эта связь определяется уравнением Бернулли и относится к изучению потока и движения жидкостей. Принцип уравнения Бернулли заключается в том, что статическое давление и динамическое давление могут сильно различаться в разных областях движущейся жидкости, но общее давление остается постоянным.
Это делается через небольшое отверстие снаружи самолета, называемое статическим портом.