Калькулятор аэродинамического расчёта вентиляции

Расчёт нужен при подборе сечений воздуховодов и вентилятора: потери основного направления складываются из потерь участков.

Что подготовить для каждого участка (постоянный расход и сечение):

• форму и размеры сечения - диаметр или две стороны прямоугольного сечения, мм;
• расход воздуха на участке, куб. м/ч, и длину участка, м;
• сумму коэффициентов местных сопротивлений суммадзета - отводы, тройники, решётки, переходы по справочнику; для тройников дзета относится к скорости в определённом сечении - смотрите указание в таблице дзета;
• шероховатость стенок: листовая сталь и винипласт 0,1 мм, асбестоцемент 0,11, фанера 0,12, шлакобетон 1,5, кирпич 4, штукатурка по сетке 10;
• плотность и вязкость воздуха - по умолчанию для +20 градусов Цельсия; для горячего или холодного воздуха подставьте свои.

Потери всей сети - сумма участков основного направления плюс потери в оборудовании: вентиляторе, фильтре, калорифере, клапанах. Увязку ответвлений (невязка до 10%) калькулятор не выполняет.

Формула Альтшуля верна для турбулентного течения; при очень малых скоростях (число Рейнольдса порядка 2300 и меньше) результат неверен - режим течения не проверяется. Шум, допустимые скорости и подбор вентилятора тоже не проверяются.

Расчёт предварительный; для проекта нужен расчёт специалиста по действующим нормам.

Скорость, диаметр, давление:

Площадь сечения = пи * Диаметр^2 / 4 или Сторона 1 * Сторона 2, кв. м
Скорость = Расход / (3600 * Площадь сечения)
Эквивалентный диаметр = 2 * Сторона 1 * Сторона 2 / (Сторона 1 + Сторона 2); для круглого - Диаметр
Динамическое давление = Плотность * Скорость^2 / 2

Трение и местные сопротивления:

Число Рейнольдса = Скорость * Эквивалентный диаметр / Вязкость
коэффициент трения = 0,11 * (Шероховатость / Эквивалентный диаметр + 68 / Число Рейнольдса) в степени 0,25
Удельные потери = коэффициент трения / Эквивалентный диаметр * Динамическое давление
Потери на участке = Удельные потери * Длина участка + суммадзета * Динамическое давление

где расход - куб. м/ч; диаметр и стороны сечения - мм, в формулах переводятся в м; плотность - 1,2 кг/куб. м; вязкость - кинематическая вязкость воздуха, 15,1 кв. мм/с; шероховатость - эквивалентная шероховатость, мм; коэффициент трения - коэффициент трения; суммадзета - сумма коэффициентов местных сопротивлений; длина участка - м; потери - Па.

Для прямоугольного сечения скорость берётся фактическая (расход / площадь сечения), а диаметр - эквивалентный по скорости: так пособие велит пользоваться таблицами круглых воздуховодов. Поправка на шероховатость из таблиц не нужна - шероховатость уже входит в формулу Альтшуля.

Источники: учебно-методическое пособие ННГАСУ "Аэродинамический расчёт механических и гравитационных систем вентиляции" (2015), формулы 1, 8, 11, 17, 25, 27, 29; параметры воздуха при +20 градусах Цельсия - журнал С.О.К., 2006, № 7.

Точность вывода: скорость и давления - 0,01, удельные потери - 0,001 Па/м, коэффициент трения - 0,0001.

Сверка с примером hvac-school.ru: 250 * 250 мм, 1030 куб. м/ч, 3 м, суммадзета = 0,4. Скорость 4,58 м/с, число Рейнольдса 75 791, коэффициент трения = 0,0209, потери 8,18 Па; в источнике 8,1 Па - разница около 1%, потому что там коэффициент трения по Блазиусу.