Cálculo de dutos de ar por velocidade e fluxo + formas de medir o fluxo de ar nos quartos

Taxas de troca de ar recomendadas

Conforme já mencionado, a vazão de ar através dos dutos de ventilação não é padronizada. Mas o SNiP prescreve os valores recomendados da velocidade de movimento das massas de ar, que devem ser guiados ao projetar a ventilação.

A velocidade do ar permitida nos dutos é dada na tabela:

Tipo de duto de ar e grade de ventilação	Tipo de esquema de ventilação
	Natural	Forçado
	EM
Fornecimento de grades (persianas)	0.5-1.0	2.0-4.0
Fornecimento de canais de mina	1.0-2.0	2.0-2.6
Canais compostos horizontais (pré-fabricados)	0.5-1.0	2.0-2.5
Canais verticais	0.5-1.0	2.0-2.5
Treliças perto do chão	0.2-0.5	2.0-2.5
Treliças no teto	0.5-1.0	1.0-3.0
Grelhas de escape	0.5-1.0	1.5-3.0
Canais de escape	1.0-1.5	3.0-6.0

Taxa de fluxo de ar máxima recomendada em instalações residenciais não deve exceder 0,3 m/s. Seu excesso de curto prazo de até 30% é permitido, por exemplo, durante trabalhos de reparo.

Elementos de rede e resistências locais

Perdas nos elementos da rede (treliças, difusores, tees, curvas, mudanças de seção, etc.) também são importantes. Para treliças e alguns elementos, esses valores são especificados na documentação. Eles também podem ser calculados multiplicando o coeficiente de resistência local (c.m.s.) pela pressão dinâmica nele:

Rm. s.=ζ Rd.

Onde Rd=V2 ρ/2 (ρ é a densidade do ar).

K.m.s. determinado a partir de livros de referência e características de fábrica dos produtos. Resumimos todos os tipos de perdas de pressão para cada seção e para toda a rede. Por conveniência, faremos isso de forma tabular.

Tabela de cálculo.

A soma de todas as pressões será aceitável para esta rede de dutos e as perdas nos ramais devem estar dentro de 10% da pressão total disponível. Se a diferença for maior, é necessário montar amortecedores ou diafragmas nas saídas. Para fazer isso, calculamos o c.m.s necessário. de acordo com a fórmula:

ζ= 2Rizb/V2,

onde Pizb é a diferença entre a pressão disponível e as perdas de ramal. De acordo com a tabela, selecione o diâmetro do diafragma.

O diâmetro necessário do diafragma para dutos de ar.

O cálculo correto dos dutos de ventilação permitirá que você escolha o ventilador certo, escolhendo os fabricantes de acordo com seus critérios. Usando a pressão disponível encontrada e o fluxo de ar total na rede, isso será fácil de fazer.

Fórmulas para cálculos

Para realizar cálculos, você precisa ter algumas informações.Para calcular a vazão de ar em um duto, é necessária a fórmula ϑ = L / 3600 × F, onde:

• ϑ é a velocidade das massas de ar no duto;
• L - fluxo de ar em uma determinada área para a qual os cálculos são feitos (medido em m³ \ h);
• F é a área do canal de passagem de ar (medida em m²).

Para calcular o fluxo de ar, a fórmula acima pode ser modificada para fornecer L = 3600 × F × ϑ.

Mas há circunstâncias em que é difícil ou simplesmente não há tempo para fazer esses cálculos. Em tais situações, uma calculadora especial para calcular a velocidade do ar no duto vem em socorro.

Os escritórios de engenharia costumam usar calculadoras, que são as mais precisas. Por exemplo, eles adicionam mais dígitos ao número pi, calculam o fluxo de ar com mais precisão, calculam a espessura das paredes da passagem etc.

Graças ao cálculo da velocidade no duto de ar, poderemos calcular com precisão não apenas a quantidade de ar fornecida, mas também descobrir a pressão dinâmica nas paredes dos canais, os custos por atrito, resistência dinâmica, etc.

Cálculo aerodinâmico de dutos de ar

O cálculo aerodinâmico de dutos de ar é uma das principais etapas no projeto de um sistema de ventilação, pois permite calcular a seção transversal do duto (diâmetro - para redondo e altura com largura para retangular).

A área da seção transversal do duto é selecionada de acordo com a velocidade recomendada para este caso (depende do fluxo de ar e da localização da seção calculada).

F = G/(ρv), m²

onde G é a vazão de ar na seção calculada do duto, kg/сρ é a densidade do ar, kg/m³v é a velocidade do ar recomendada, m/s (consulte a Tabela 1)

Tabela 1. Determinação da velocidade do ar recomendada em um sistema de ventilação mecânica.

Com um sistema de ventilação com impulso natural, a velocidade do ar é considerada de 0,2 a 1 m / s. Em alguns casos, a velocidade pode chegar a 2 m/s.

A fórmula para calcular a perda de pressão quando o ar se move através do duto:

ΔP = ΔPtr + ΔPm.s. = λ (l/d) (v²/2) ρ + Σξ (v²/2) ρ,

De forma simplificada, a fórmula para perda de pressão do ar no duto se parece com isso:

∆P = Rl + Z,

A perda de pressão de atrito específica pode ser calculada pela fórmula: R = λ (l/d) (v²/2) ρ, [Pa/M]

l - comprimento do duto de ar, m
Z é a perda de pressão nas resistências locais, PaZ = Σξ (v²/2) ρ,

A perda de pressão de atrito específica R também pode ser determinada usando a tabela. Basta conhecer o fluxo de ar na área e o diâmetro do duto.

Tabela de perdas de pressão específicas por atrito no duto.

O número superior na tabela é a taxa de fluxo de ar e o número inferior é a perda de pressão de atrito específica (R).
Se o duto for retangular, os valores na tabela serão pesquisados ​​com base no diâmetro equivalente. O diâmetro equivalente pode ser determinado usando a seguinte fórmula:

deq = 2ab/(a+b)

onde a e b são a largura e a altura do duto.

Esta tabela mostra os valores de perdas de pressão específicas em um coeficiente de rugosidade equivalente de 0,1 mm (coeficiente para dutos de ar de aço). Se o duto de ar for feito de outro material, os valores tabulares devem ser ajustados de acordo com a fórmula:

∆P = Rlβ + Z,

onde R é a perda de pressão específica devido ao atrito, l é o comprimento do duto, mZ é a perda de pressão devido a resistências locais, Paβ é um fator de correção que leva em consideração a rugosidade do duto. Seu valor pode ser obtido na tabela abaixo.

Também é necessário levar em consideração as perdas de pressão devido a resistências locais.Os coeficientes de resistências locais, bem como o método para calcular as perdas de pressão, podem ser obtidos na tabela do artigo “Cálculo de perdas de pressão nas resistências locais do sistema de ventilação. Coeficientes de resistências locais.» E a pressão dinâmica é determinada a partir da tabela de perdas de pressão de atrito específicas (tabela 1).

Para determinar o tamanho dos dutos de ar sob tiragem natural, use a quantidade de pressão disponível. A pressão disponível é a pressão que é criada devido à diferença de temperatura entre o ar de entrada e de saída, ou seja, a pressão gravitacional.

As dimensões dos dutos de ar em um sistema de ventilação natural são determinadas usando a equação:

onde ∆P_grosa — pressão disponível, Pa
0,9 - fator de aumento para reserva de energia
n é o número de seções de dutos de ar no ramo calculado

Com um sistema de ventilação com indução de ar mecânica, os dutos de ar são selecionados de acordo com a velocidade recomendada. Em seguida, as perdas de pressão são calculadas de acordo com o ramal calculado e, de acordo com os dados prontos (vazão de ar e perdas de pressão), um ventilador é selecionado.

Fórmulas para cálculo

Para realizar todos os cálculos necessários, você precisa ter alguns dados. Para calcular a velocidade do ar, você precisa da seguinte fórmula:

ϑ= L / 3600*F, onde

ϑ - velocidade do fluxo de ar na tubulação do dispositivo de ventilação, medida em m/s;

L é o caudal das massas de ar (este valor é medido em m3/h) na secção do poço de escape para a qual é efectuado o cálculo;

F é a área da seção transversal da tubulação, medida em m2.

De acordo com esta fórmula, a velocidade do ar no duto é calculada e seu valor real.

Todos os outros dados ausentes podem ser deduzidos da mesma fórmula.Por exemplo, para calcular o fluxo de ar, a fórmula precisa ser convertida da seguinte forma:

L = 3600 x F x ϑ.

Em alguns casos, esses cálculos são difíceis de realizar ou não há tempo suficiente. Nesse caso, você pode usar uma calculadora especial. Existem muitos programas semelhantes na Internet. Para escritórios de engenharia, é melhor instalar calculadoras especiais que sejam mais precisas (elas subtraem a espessura da parede do tubo ao calcular sua área de seção transversal, colocam mais caracteres em pi, calculam o fluxo de ar mais preciso etc.).

Fluxo de ar

4 Determinação da velocidade do ar

Conhecendo a multiplicidade de massas de ar, é fácil calcular a velocidade do ar no duto durante a ventilação natural. Primeiro você precisa descobrir a área da seção transversal dos dutos. Para fazer isso, o quadrado do raio da seção do duto deve ser multiplicado pelo número "pi".

Os dutos de ar devem ter um certo tamanho e forma. Tendo determinado a seção transversal do duto de ar, é possível calcular o diâmetro do duto de ar necessário para uma sala específica. A expressão D = 1000*√(4*S/π) ajudará nisso. Nele:

• D é o diâmetro da seção do duto.
• S é a área da seção transversal dos canais de ar.
• π é uma constante matemática igual a 3,14.

De acordo com as normas, o tamanho mínimo de um duto retangular é 100 mm x 150 mm, o máximo é 2000 mm x 2000 mm. Esses projetos têm uma forma mais ergonômica, é mais fácil instalá-los firmemente contra a parede e mascarar os tubos no teto ou acima dos mezaninos da cozinha.

Os produtos redondos diferem dos retangulares, pois criam menos resistência ao ar. Portanto, eles têm um nível mínimo de ruído.

Usando a fórmula V = L / 3600 * S e parâmetros como fluxo de ar (L) e área do duto, você pode calcular a ventilação natural. Um exemplo de cálculo seria:

• D = 400 milímetros.
• W = 20 m³.
• N = 6 m3/h.
• L = 120 m³.

Fica estabelecido que este indicador não deve ultrapassar 0,3 m/s. Uma exceção é feita apenas para o período de reparo temporário ou instalação de equipamentos de construção. Neste momento, os padrões podem ser aumentados em um máximo de 30%.

Se houver dois sistemas de ventilação na sala, a velocidade de cada um deles é calculada de forma que seja suficiente fornecer ar limpo à metade da área.

No caso de situações imprevistas (por exemplo, devido a requisitos de segurança contra incêndio), é necessário alterar abruptamente a velocidade do ar ou interromper o funcionamento do sistema de ventilação. Para fazer isso, válvulas especiais e válvulas de corte são instaladas nos canais e nas seções de transição.

Algumas dicas úteis para o uso correto dos dispositivos

Se o fluxo de ar no duto for caracterizado por um nível aumentado de teor de poeira, é melhor não usar um anemômetro de fio quente e tubo de Pitot neste caso. Como o orifício do tubo que recebe a pressão total do fluxo tem um diâmetro pequeno, ele pode rapidamente entupir quando exposto ao ar poluído.

Os anemômetros de fio quente não são adequados para operação em condições de altas velocidades de fluxo de ar (mais de 20 m/s). O fato é que o sensor principal de temperatura, caracterizado por maior sensibilidade, pode simplesmente entrar em colapso sob forte pressão do ar.

O uso de dispositivos de controle e medição para determinar o fluxo de ar deve ser realizado estritamente nas faixas de temperatura nominais especificadas nos passaportes dos dispositivos.

Nos dutos de gás (dutos de ar nos quais circula principalmente ar aquecido), recomenda-se o uso de tubos pneumométricos, cujo corpo é feito de aço inoxidável. A utilização de equipamentos com componentes plásticos nestas tubulações é indesejável devido à possível deformação do corpo sob influência de altas temperaturas.

Ao medir a velocidade e o fluxo de ar, é necessário garantir que o sensor sensível da sonda esteja sempre orientado exatamente para o fluxo de ar. O não cumprimento deste requisito leva à distorção dos resultados da medição. Além disso, distorções e imprecisões serão tanto maiores quanto maior for o grau de desvio do sensor da posição ideal.

Assim, a escolha certa da instrumentação determinar o fluxo de massas de ar no duto de ar e seu uso adequado durante o trabalho permitirá que os especialistas formem uma imagem objetiva da ventilação das instalações

Este aspecto é de particular importância quando se trata de instalações residenciais.

Cálculo de dutos de ar para sistemas de alimentação e exaustão de ventilação mecânica e natural

Aerodinâmico
cálculo de dutos de ar é geralmente reduzido
para determinar as dimensões de suas transversais
seção,
bem como as perdas de pressão sobre os indivíduos
parcelas
e no sistema como um todo. Pode ser determinado
despesas
ar para determinadas dimensões de dutos de ar
e pressão diferencial conhecida no sistema.

No
cálculo aerodinâmico de dutos de ar
Os sistemas de ventilação são geralmente negligenciados
compressibilidade
ar em movimento e divirta-se
valores de sobrepressão, assumindo
para um condicional
pressão atmosférica zero.

No
movimento do ar através do duto em qualquer
transversal
seção transversal do fluxo existem três tipos
pressão:estático,
dinâmico
e completo.

estático
pressão
determina o potencial
energia 1 m3
ar na seção em consideração (p._rua
igual à pressão nas paredes do duto).

dinâmico
pressão
é a energia cinética do escoamento,
relativo a 1 m3
ar, determinado
de acordo com a fórmula:

(1)

Onde
- densidade
ar, kg/m3;
- Rapidez
movimento do ar na seção, m/s.

Completo
pressão
igual à soma de estática e dinâmica
pressão.

(2)

Tradicionalmente
ao calcular a rede de dutos, é usado
o termo "perda
pressão"
("perdas
energia de fluxo”).

Perdas
pressão (cheia) no sistema de ventilação
são formados por perdas por atrito e
perdas no local
resistências (ver: Aquecimento e
ventilação, parte 2.1 “Ventilação”
ed. V.N. Bogoslovsky, M., 1976).

Perdas
As pressões de atrito são determinadas por
Fórmula
Darcy:

(3)

Onde
- coeficiente
resistência ao atrito, que
calculado pela fórmula universal
INFERNO. Altshulya:

(4)

Onde
– critério de Reynolds; K - altura
projeções de rugosidade (absoluta
rugosidade).
cálculos de perda de pressão de engenharia
atrito
,
Pa (kg/m2),
em um duto de ar com um comprimento /, m, são determinados
por expressão

(5)

Onde
– perdas
pressão por 1 mm de comprimento do duto,
Pa/m [kg/(m2
*m)].

Por
definições Relaborado
tabelas e nomogramas. Nomogramas (Fig.
1 e 2) são construídos para as condições: formulário Seções
diâmetro do círculo do duto,
pressão do ar 98 kPa (1 atm), temperatura
20°C, rugosidade = 0,1 mm.

Por
cálculo de dutos e canais de ar
seções retangulares são usadas
tabelas e nomogramas
para dutos redondos, introduzindo em
isto
diâmetro equivalente de um retângulo
duto, no qual a perda de pressão
para atrito em
redondo
e retangular
~
dutos de ar são iguais.

NO
prática de design recebida
Espalhar
três tipos de diâmetros equivalentes:

■ por velocidade

no
paridade de velocidades

■ por
consumo

no
equidade de custos

■ por
área de seção transversal

se for igual
áreas de seção transversal

No
cálculo de dutos de ar com rugosidade
paredes,
diferente do previsto no
tabelas ou nomogramas (K = OD mm),
fazer uma correção para
valor tabular de perdas específicas
Pressão ligada
atrito:

(6)

Onde
- tabular
valor específico de perda de pressão
para atrito;
- coeficiente
tendo em conta a rugosidade das paredes (Tabela 8.6).

Perdas
pressão nas resistências locais. NO
locais de rotação do duto, ao dividir
e fusão
flui em tees, ao mudar
tamanhos
duto de ar (expansão - no difusor,
constrição - no confundidor), na entrada
duto de ar ou
canal e saída dele, bem como em locais
instalações
dispositivos de controle (aceleradores,
portas, diafragmas) há uma queda
pressão de fluxo
ar em movimento. No especificado
lugares acontecendo
reestruturação dos campos de velocidade do ar em
duto de ar e a formação de zonas de vórtice
nas paredes, que é acompanhado
perda de energia de fluxo. alinhamento
o fluxo ocorre a alguma distância
depois de passar
estes lugares. Condicionalmente, por conveniência
cálculo aerodinâmico, perda
pressão no local
resistências são consideradas concentradas.

Perdas
pressão na resistência local
determinado
de acordo com a fórmula

(7)

Onde
–
coeficiente de resistência local
(usualmente,
em alguns casos existe
valor negativo, ao calcular
deve
ter em conta o sinal).

A proporção refere-se a
para velocidade máxima
na seção estreita da seção ou velocidade
na seção
seção com uma taxa de fluxo mais baixa (em um tee).
Nas tabelas
coeficientes de resistência locais
indica a que velocidade se refere.

Perdas
pressão em resistências locais
enredo, z,
calculado pela fórmula

(8)

Onde

- soma
coeficientes de resistência locais
Localização ativada.

Em geral
perda de pressão na seção do duto
comprimento,
m, na presença de resistências locais:

(9)

Onde
– perdas
pressão por 1 m de comprimento do duto;

– perdas
pressão em resistências locais
local.

Velocidade no duto

Velocidade do ar no duto

Aqui estão as fórmulas para calcular a velocidade e a pressão do ar no duto (seção redonda ou retangular), dependendo do fluxo de ar e da área da seção transversal. Para um cálculo rápido, você pode usar a calculadora online.

Fórmula para calcular a velocidade do ar:

onde W é a vazão, m/h Q é o consumo de ar, m3/h S é a área da seção transversal do duto, m2* Nota: para converter a velocidade de m/h para m/s, o resultado deve ser dividido por 3600

A fórmula para calcular a pressão no duto:

onde P é a pressão total no duto, Pa P_rua — pressão estática no duto de ar, igual à pressão atmosférica, Pa p — densidade do ar, kg/m3W — velocidade de fluxo, m/s * Nota: para converter a pressão de Pa para atm.multiplique o resultado por 10,197*10-6 (atmosfera técnica) ou 9,8692*10-6 (atmosfera física)

velocidade do fluxo de ar 88,4194 m/s

pressão do duto de ar 102 855,0204 Pa (1,0488 atm)

Outras calculadoras

Calculadora de Volume de Cubo e Área de SuperfícieCalculadora de Volume de Cilindro e de Área de SuperfícieCalculadora de Volume de Tubo

Fonte

Regras para o uso de dispositivos de medição

Ao medir a vazão de ar e sua vazão no sistema de ventilação e ar condicionado, é necessária a seleção correta dos dispositivos e o cumprimento das seguintes regras para sua operação.

Isso permitirá que você obtenha resultados precisos do cálculo do duto, bem como faça uma imagem objetiva do sistema de ventilação.

Siga o regime de temperatura indicado no passaporte do dispositivo. Fique de olho também na posição do sensor da sonda. Deve estar sempre orientado exatamente para o fluxo de ar.

Se você não seguir esta regra, os resultados da medição serão distorcidos. Quanto maior o desvio do sensor da posição ideal, maior será o erro.

Cálculo do fluxo de ar

É importante calcular corretamente a área da seção transversal de qualquer forma, redonda e retangular. Se o tamanho não for adequado, não será possível atingir o equilíbrio de ar desejado.

Muito duto de ar vai ocupar muito espaço. Isso reduzirá a área da sala, causando desconforto aos moradores. Se o cálculo estiver incorreto e for escolhido um tamanho de canal muito pequeno, serão observadas correntes de ar fortes. Isto é devido a um forte aumento na pressão do fluxo de ar.

Cálculo da seção

Quando um duto redondo se transforma em um duto quadrado, a velocidade mudará

Para calcular a velocidade com que o ar passará pelo tubo, você precisa determinar a área da seção transversal.A seguinte fórmula é usada para o cálculo S=L/3600*V, onde:

• S é a área da seção transversal;
• L - consumo de ar em metros cúbicos por hora;
• V é a velocidade em metros por segundo.

Para dutos de ar redondos, é necessário determinar o diâmetro usando a fórmula: D = 1000*√(4*S/π).

Se o duto for retangular em vez de redondo, o comprimento e a largura devem ser determinados em vez do diâmetro. Ao instalar esse duto de ar, uma seção transversal aproximada é levada em consideração. É calculado pela fórmula: a * b \u003d S, (a - comprimento, b - largura).

Existem padrões aprovados segundo os quais a proporção de largura e comprimento não deve exceder 1: 3. Recomenda-se também a utilização de mesas com dimensões típicas oferecidas pelos fabricantes de dutos.

Nível de vibração

A vibração é um fenômeno que, juntamente com o ruído, está sempre presente nos dutos se for utilizado um esquema de ventilação forçada.

Seu valor depende dos seguintes fatores:

• dimensões da seção transversal dos canais de ar;
• o material que foi usado para fazer os tubos de ventilação;
• composição e qualidade das juntas entre tubos de dutos;
• a velocidade do movimento do ar nos canais do sistema de ventilação.

A potência do ventilador está intimamente relacionada ao valor máximo de vibração.

Os indicadores regulatórios que devem ser levados em consideração ao calcular os parâmetros dos dutos de ar e escolher o tipo de dispositivos de ventilação são mostrados na tabela:

Valores máximos permitidos de vibração local	Valores máximos permitidos de vibração local
	Em termos de aceleração de vibração	Em termos de velocidade de vibração
EM	dB	m/s x 10-2	dB
8	1.4	73	2.8	115
16	1.4	73	1.4	109
31.5	2.7	79	1.4	109
63	5.4	85	1.4	109
125	10.7	91	1.4	109
250	21.3	97	1.4	109
500	42.5	103	1.4	109
1000	85.0	109	1.4	109
Valores ajustados e ajustados de forma equivalente e seus níveis	2.0	76	2.0	112

Se o projeto de ventilação for feito corretamente, a velocidade do fluxo de ar nas passagens de ar não deve afetar a mudança nos níveis de ruído e vibração no sistema.

Conclusão

Este cálculo simples faz parte do cálculo aerodinâmico do sistema de ventilação e ar condicionado. Tais cálculos são realizados em programas especializados ou, por exemplo, no Excel.