Швидкохідність пу і заокруглене п'ятикратне значення коефіцієнта повного тиску V) / вказуються в позначенні типу вентиляторів. Так, для радіального вентилятора з номером 6,3, коефіцієнтом повного тиску 0,86 і швидкохідністю 75 його тип записується так: В-Ц4-75-6.3 Для осьового вентилятора з коефіцієнтом повного тиску 0,12, швидкохідністю 300 і номером 6,3 тип позначається В-06-300-6,3.
Розрахунок вентиляційних установок
У виробничих приміщеннях, де утримуються тварини або птиця, у повітрі містяться надлишкові вуглекислий газ, волога, тепло. В овочесховищах виділяється також надлишкова волога і тепло внаслідок біологічних процесів.
Кількість шкідливих домішок у повітрі приміщення є вихідною величиною при визначенні подачі свіжого повітря вентиляційною системою. Залежно від виду шкідливих домішок розрізняють повітрообмін по видаленню надлишкових вуглекислого газу, вологи, тепла.
Обмін повітря по видаленню надлишкового вуглекислого газу Ьв г, м3/год, визначається залежністю
де 1,2 - коефіцієнт, який враховує виділення вуглекислого газу мікроорганізмами, підстилкою тощо; Ат - кількість вуглекислого газу, що виділяється однією твариною, м3/год; пт - кількість тварин у приміщенні, голів; кв - допустима концентрація вуглекислого газу в повітрі тваринницького приміщення за об'ємом у відносних одиницях, кв = 0,002 - 0,0025; Аа - концентрація вуглекислого газу в припливному атмосферному повітрі, ка = 0,0003. Обмін повітря по видаленню надлишкової вологи Ьв, м3/год, визначають за виразом:
де 1,1 - коефіцієнт, що враховує випаровування вологи з підлоги; Т^т - кількість водяної пари, що виділяється однією твариною або птицею, г/год; п - кількість тварин або птиці в приміщенні, голів; Т^д п - допустимий вміст водяної пари в приміщенні, де утримуються тварини або птиця, г/м; УГ3 - вміст водяної пари в атмосферному повітрі, г/м. Параметри 1УД п та 1У3 визначають залежностями:
Ввміст водяної пари при повному її насиченні відповідно при оптимальній температурі в приміщенні та при розрахунковій температурі зовнішнього повітря, г/м; фп, ф3 - відповідно відносна вологість повітря в приміщенні та зовнішнього повітря, % (наводиться в довідковій літературі).
Для визначення повітрообміну в приміщенні по видален-ню надлишкової теплоти, Ьт, м /год, користуються залежністю
де (? т - кількість вільного тепла, що виділяється однією твариною чи птицею, кДж/год; п - кількість тварин чи птиці в приміщенні, голів; фог - втрати теплоти через зовнішні огорожі (стіни, вікна, стелю тощо), кДж/год; а - температурний коефіцієнт розширення повітря, 1/С, а = 1/273°С *; Су - питома об'ємна теплоємність повітря при температурі 0°С і барометричному тиску 760 мм рт. ст., кДж/м3; Су =1,283; 6П,93 - відповідно температура повітря в приміщенні і зовнішнього,°С. Втрати теплоти <£ наближено можна визначити за залежністю
де V - об'єм приміщення за зовнішніми розмірами, м3; ^^ -
теплова характеристика приміщення, кДж/м°С год.
Для утеплених тваринницьких приміщень д0 = 2,1 - 2,9, для неутеплених о = 2,9 - 5,1 кДж/м·С·год.
Після розрахунків обміну повітря по видаленню надлишкових вуглекислого газу, вологи та теплоти визначають годинну кратність обміну повітря К за найбільшим значенням обміну повітря за виразом. Якщо кратність обміну повітря не більше 3, то приймають вентиляційну систему з природною тягою, а якщо більше 3 - з механічним спонукачем. Для кожного виду тварин і птиці нормами технологічного проектування передбачено мінімальну кількість свіжого повітря на одну тварину або на 1 кг живої маси птиці, за якою визначають мінімально допустиму кратність обміну повітря за годину:
Вираз (10) не повинен бути меншим за вираз (11).
Якщо припливна вентиляція здійснюється через один повітропровід круглого перерізу, то його діаметр І), м, визначають за формулою
де V - швидкість руху повітря в повітропроводі, м/с, V = = 5-10 м/с.
При виборі вентилятора, крім його подачі, необхідно знати повний напір Н, який визначають за виразом
У більшості випадків радіальні вентилятори працюють з приєднаним повітропроводом, в якому мають місце гідравлічні втрати тиску за рахунок тертя, та місцеві втрати тиску, зумовлені зміною конфігурації повітропроводу.
Втрати тиску на тертя АНТ визначають за залежністю:
де X. - коефіцієнт втрат на тертя; І - довжина прямої ділянки повітропроводу, м;
2) г - гідравлічний діаметр повітропроводу, м; р - густина повітря, кг/м3; V - швидкість руху повітря, м/с.
Коефіцієнт втрат на тертя А. залежить від числа Рейнольд-са Не та відносної шорсткості А повітропроводу. Число Рей-нольдса визначають за формулою
де V - кінематична в'язкість повітря. При температурі повітря + 20 С кінематична в'язкість повітря дорівнює 1,5 10 м /с.
Відносна шорсткість - це відношення її абсолютного значення до гідравлічного діаметра.
Абсолютна шорсткість повітропроводу з нової прооліфеної сталі становить ОДО - 0,15 мм, оцинкованих стальних труб - 0,10 - 0,15, оцинкованої листової сталі - 0,15 - 0,18, азбоцементних труб - 0,05 - 0,1, з труб, що виготовлені з дерев"яних струганих дощок - 0,15 - 0,3 мм.
Знаючи абсолютну шорсткість, гідравлічний діаметр повітропроводу і число Не, знаходять коефіцієнт втрат на тертя:
Гідравлічний діаметр повітропроводу £) г визначають так: Ог = 4. Р/П, де Р і П - відповідно площа, м, і периметр, м, поперечного перерізу повітропроводу. Для повітропроводів круглого поперечного перерізу гідравлічний діаметр дорівнює діаметру повітропроводу.
При малих значеннях Ее (ламінарний потік) вплив відносної шорсткості стає незначним. При цьому вираз (15) записують так:
При великих значеннях Ее (турбулентний потік) значення виразу 100/і? е дуже мале і ним нехтують. При цьому коефіцієнт втрат визначають за залежністю
Вираз (17) використовують при наближених розрахунках шорстких повітропроводів.
При температурі 20 С, барометричному тиску 760 мм рт. ст. і відносній вологості 50 % густина повітря р = 1,2 кг/м3.
Втрати тиску, зумовлені зміною конфігурації повітропроводу, визначають за формулою
Розрахунковий тиск вентиляційної установки визначають за виразом (13).
За розрахунковою максимальною подачею і розрахунковим тиском вибирають вентилятор, використовуючи аеродинамічні характеристики вентиляторів певної швидкохідності. При цьому розрахункові значення подачі і повного тиску повинні знаходитись у робочій зоні аеродинамічної характеристики вентилятора.
Для одержання робочої точки на характеристиці Н - Q необхідно розрахувати характеристику повітропроводу за виразом
де Н - сумарні втрати тиску в повітропроводі, Па;
К - параметр, що характеризує гідравлічний опір повітропроводу;
п - показник степеня.
Для ламінарного потоку п = 1, для турбулентного - п = 1,7'5 - 2.
Параметр К визначають за формулою:
де / - довжина повітропроводу одного діаметра, м;
X - коефіцієнт втрат на тертя;
І) г - гідравлічний діаметр повітропроводу, м;
£, - сума коефіцієнтів місцевих опорів; р - густина повітря, кг/м3.
Робочий режим вентилятора для даного повітропроводу визначається рівністю створюваного повного тиску Н повному гідравлічному опору (рис.11, точка А). Якщо точка А виходить за робочу зону або вентилятор не забезпечує необхідну подачу, потрібно зменшити гідравлічний опір повітропроводу. Для зменшення опору на кінці повітропроводу встановлюють дифузор, який зменшує швидкість витікання повітря і тим самим зменшуються гідравлічні втрати (рис.11, точка В). Зміна кутової швидкості вентилятора не призводить до зміни характеристики повітропроводу. При цьому зміняться лише подача і тиск вентилятора.
Рис.11. Режим роботи вентилятора: 1 - без дифузора; 2 - з дифузором
Регулювання параметрів вентилятора
У виробничих умовах іноді виникає необхідність за допомогою певних пристроїв без зупинки вентиляційної установки змінювати подачу вентилятора. При цьому зміняться тиск, що розвиває вентилятор, споживана привідним двигуном потужність та коефіцієнт корисної дії.
Досить поширеним способом регулювання параметрів вентиляційної установки є дроселювання, тобто встановлення перед вентилятором або за ним заслінки, що частково перекриває повітропровід. При цьому збільшується коефіцієнт місцевих втрат і, як наслідок, характеристика повітропроводу стає більш стрімкою (рис.12). Як видно з рисунка, регулювання вентиляційної установки за допомогою заслінки є неекономічним, тому що викликає зниження коефіцієнта корисної дії. При дроселюванні вентиляційних установок з радіальними вентиляторами потужність, споживана двигуном, зменшується. Отже, привідні двигуни радіальних вентиляторів запускають при закритій заслінці на повітропроводі (якщо вона є).
Осьові вентилятори при дроселюванні споживають більшу потужність, тому що характеристика Р = / (ф) у них є нисхідною залежністю (див. рис.9). Тому пуск установок з осьовими вентиляторами здійснюють при максимальній подачі.
Як уже відзначалось, встановлення дифузора призводить до зменшення опору повітропроводу і збільшення продуктивності вентилятора відносно розрахункового режиму (див. рис.11, точка В). При цьому збільшується розрахункова потужність для радіальних вентиляторів.
Регулювати тиск чи подачу вентиляторної установки можна вмиканням на один повітропровід двох вентиляторів меншої потужності. Вентилятори можна з'єднувати паралельно і послідовно. Для забезпечення стійкої паралельної роботи двох вентиляторів на робочій ділянці аеродинамічної характеристики повинна бути така ділянка, на якій при збільшенні продуктивності створюваний вентилятором тиск зменшується. Така вентиляційна установка більш надійна з точки зору резервування. При послідовному з'єднанні вентиляторів один із них може регулюватись дроселюванням аж до повного перекривання. Енергетичні показники установки будуть вищі, ніж при дроселюванні одного ізольованого вентилятора. Сумарні характеристики вентиляторів при їх послідовному та паралельному з'єднанні наведені на рис.13.
