что такое динамическое давление воздуха

Полное, статическое и динамическое давление. Измерение давления в воздуховодах систем вентиляции

Полное, статическое и динамическое давление

При движении воздуха по ВВ в любом поперечном сечении различают 3 вида давления:

Статическое давление определяет потенциальную энергию 1 м 3 воздуха в рассматриваемом сечении. Оно равно давлению на стенки воздуховода. .

Динамическое давление – кинетическаяя энергия потока, отнесенная к 1 м 3 воздуха.

– плотность воздуха,

— скорость воздуха, м/с.

Полное давление равно сумме статического и динамического давления.

Принято пользоваться значением избыточного давления, принимая за условный ноль атмосферное давление на уровне системы. В нагнетательных воздуховодах полное и статическое избыточное давление всегда «+», т.е. давление > . Во всасывающих воздуховодах полное и статическое избыточное давление «-».

Измерение давления в воздуховодах систем вентиляции

Давление в ВВ измеряется при помощи пневмометрической трубки и какого-либо измерительного прибора: микроманометра либо др.прибора.

Для нагнетательного воздуховода:

статическое давление – трубку статического давления к бачку микроманометра;

полное давление – трубку полного давления к бачку микроманометра;

динамическое давление – трубку полного давления к бачку, а статического – к капилляру микроманометра.

Для всасывающего воздуховода:

статическое давление – трубку статического давления к капилляру манометра;

полное давление – трубку полного давления к капилляру микроманометра;

динамическое давление – трубку полного давления к бачку, а статического – к капилляру микроманометра.

Схемы измерения давления в воздуховодах.

Билет №10

Потери давления в системах вентиляции

При движении по ВВ воздух теряет свою энергию на преодоление различных сопротивлений, т.е. происходят потери давления.

Потери давления на трение

– коэффициент сопротивления трения. Зависит от режима движения жидкости по воздуховоду.

— кинематическая вязкость, зависит от температуры.

При ламинарном режиме:

при турбулентном движении зависит от шероховатости поверхности трубы. Применяются различные формулы и широко известна формула Альтшуля:

– абсолютная эквивалентная шероховатость материала внутренней поверхности воздуховода, мм.

Для листовой стали 0,1мм; силикатобетонные плиты 1,5 мм; кирпич 4 мм, штукатурка по сетке 10 мм

Удельные потери давления

В инженерных расчетах пользуются специальными таблицами, в которых приводят значения для круглого воздуховода. Для воздуховодов из других материалов вводится поправочный коэффициент и равно:

.

Значение поправочного коэффициента приводится к справочнике в зависимости от вида материала и от скорости перемещения воздуха по воздуховоду.

Для прямоугольных воздуховодов за расчетную величину d принимают эквивалентныйdэк, при которой потери давления в круглом воздуховоде при той же скорости будут равны потерям давления в прямоугольном воздуховоде:

— стороны прямоугольного воздуховода.

Следует иметь в виду: расход воздуха прямоугольного и круглого воздуховодов с при равенстве скоростей не совпадает.

Дата добавления: 2018-02-18 ; просмотров: 25061 ; Мы поможем в написании вашей работы!

Источник

Определение динамического давления в воздуховоде

Основой проектирования любых инженерных сетей является расчет. Для того чтобы правильно сконструировать сеть приточных или вытяжных воздуховодов, необходимо знать параметры воздушного потока. В частности, требуется рассчитать скорость потока и потери давления в канале для правильного подбора мощности вентилятора.

Схема устройства и принципа работы воздуховода.

В этом расчете немаловажную роль играет такой параметр, как динамическое давление на стенки воздуховода.

Поведение среды внутри воздухопровода

Вентилятор, создающий воздушный поток в приточном или вытяжном воздуховоде, сообщает этому потоку потенциальную энергию. В процессе движения в ограниченном пространстве трубы потенциальная энергия воздуха частично переходит в кинетическую. Этот процесс происходит в результате воздействия потока на стенки канала и называется динамическим давлением.

Формулы для аэродинамического расчета систем естественной вентиляции.

Кроме него существует и статическое давление, это воздействие молекул воздуха друг на друга в потоке, оно отражает его потенциальную энергию. Кинетическую энергию потока отражает показатель динамического воздействия, именно поэтому данный параметр участвует в расчетах аэродинамики вентиляции.

При постоянном расходе воздуха сумма этих двух параметров постоянна и называется полным давлением. Оно может выражаться в абсолютных и относительных единицах. Точкой отсчета для абсолютного давления является полный вакуум, в то время как относительное считается начиная от атмосферного, то есть разница между ними – 1 Атм. Как правило, при расчете всех трубопроводов используется величина относительного (избыточного) воздействия.

Физический смысл параметра

Таблица расчета вентиляции.

Если рассмотреть прямые отрезки воздуховодов, сечения которых уменьшаются при постоянном расходе воздуха, то будет наблюдаться увеличение скорости потока. При этом динамическое давление в воздуховодах будет расти, а статическое – снижаться, величина полного воздействия останется неизменной. Соответственно, для прохождения потока через такое сужение (конфузор) ему следует изначально сообщить необходимое количество энергии, в противном случае может уменьшиться расход, что недопустимо. Рассчитав величину динамического воздействия, можно узнать количество потерь в этом конфузоре и правильно подобрать мощность вентиляционной установки.

Обратный процесс произойдет в случае увеличения сечения канала при постоянном расходе (диффузор). Скорость и динамическое воздействие начнут уменьшаться, кинетическая энергия потока перейдет в потенциальную. Если напор, развиваемый вентилятором, слишком велик, расход на участке и во всей системе может вырасти.

В зависимости от сложности схемы, вентиляционные системы имеют множество поворотов, тройников, сужений, клапанов и прочих элементов, называемых местными сопротивлениями. Динамическое воздействие в этих элементах возрастает в зависимости от угла атаки потока на внутреннюю стенку трубы. Некоторые детали систем вызывают значительное увеличение этого параметра, например, противопожарные клапаны, в которых на пути потока установлены одна или несколько заслонок. Это создает повышенное сопротивление потоку на участке, которое необходимо учитывать в расчете. Поэтому во всех вышеперечисленных случаях нужно знать величину динамического давления в канале.

Расчеты параметра по формулам

На прямом участке скорость движения воздуха в воздуховоде неизменна, постоянной остается и величина динамического воздействия. Последняя рассчитывается по формуле:

Схема организации воздухообмена при общеобменной вентиляции.

Получить значение динамического давления можно и в других единицах, в Паскалях. Для этого существует другая разновидность этой формулы:

Здесь ρ – плотность воздуха, кг/м3. Поскольку в вентиляционных системах нет условий для сжатия воздушной среды до такой степени, чтобы изменилась ее плотность, она принимается постоянной – 1.2 кг/м3.

Далее, следует рассмотреть, как участвует величина динамического воздействия в расчете каналов. Смысл этого расчета – определить потери во всей системе приточной либо вытяжной вентиляции для подбора напора вентилятора, его конструкции и мощности двигателя. Расчет потерь происходит в два этапа: сначала определяются потери на трение о стенки канала, потом высчитывается падение мощности воздушного потока в местных сопротивлениях. Параметр динамического давления участвует в расчете на обоих этапах.

Сопротивление трению на 1 м круглого канала рассчитывается по формуле:

Нюансы монтажа воздуховода.

Потери на трение определяются отдельно для каждого участка с различными диаметрами и расходами. Полученное значение R умножают на общую длину каналов расчетного диаметра, прибавляют потери на местных сопротивлениях и получают общее значение для всей системы:

Определение параметров местных сопротивлений вентиляционной системы

В определении параметра Z также принимает участие величина динамического воздействия. Разница с прямым участком заключается в том, что в разных элементах системы поток меняет свое направление, разветвляется, сходится. При этом среда взаимодействует с внутренними стенками канала не по касательной, а под разными углами. Чтобы это учесть, в расчетную формулу можно ввести тригонометрическую функцию, но тут есть масса сложностей. Например, при прохождении простого отвода 90⁰ воздух поворачивает и нажимает на внутреннюю стенку как минимум под тремя разными углами (зависит от конструкции отвода). В системе воздуховодов присутствует масса более сложных элементов, как рассчитать потери в них? Для этого существует формула:

Для упрощения процесса вычисления потерь вентиляционных воздуховодов все значения динамического воздействия для разных скоростей также просчитаны и сведены в таблицы, из которых их можно просто выбирать и вставлять в формулы. В Таблице 1 приведены некоторые значения при самых применяемых на практике скоростях движения воздуха в воздуховодах.

Из расчетных формул и данной таблицы хорошо видно, что значения не растут пропорционально возрастанию скорости воздуха.

Динамическое воздействие, оказываемое потоком воздуха на стенки воздуховодов, фасонных и прочих элементов, определяет потери давления на участке и является важным параметром, который необходимо учитывать в расчетах.

Источник

Что такое динамическое давление и как его измерить

Давление в динамических системах.

Динами­ческие системы более сложны для анализа, чем стати­ческие системы и соответственно более сложной является методика проведения измерений в них. В динамической системе давление обычно определяется с помощью трех различных терминов. Kак и в статических системах, динамическое давление действует одинаково во всех направлениях. Во-вторых, динамическое давление, связанно со скоростью потока в среде. И, наконец, в-третьих, полное давление, являющееся просто сум­мой статического и динамического давлений.
Установившиеся процессы в динамических системах. При измерениях давления в динамичес­ких системах должны быть приняты некоторые меры предосторожности. Для динамической системы в ус­тановившихся состояниях точное динамическое давле­ние может быть измерено в направлении, перпенди­кулярном к потоку среды. Установившимся считается состояние динамической системы, при котором не изменяются такие параметры, как давление, ско­рость потока и т. п. На Рис.5 показана динамическая система с веществом, текущим через трубу.

В этом примере статическое давление измеря­ется у стенки трубки в точке A. Трубка, вставленная в середину потока, называется трубкой Пито-Прандтля (в дальнейшем, для простоты, будем на­зывать ее трубкой Пито). Она измеряет полное давление в точке В системы. Полное давление, из­меренное в этой точке, называется стагнационным давлением. Стагнационное давление — это значе­ние давления, полученное, когда поток среды за­медляется до нулевой скорости, в изентропическом (без трения) процессе. Этот процесс преобразует всю энергию среды в давление, которое может быть измерено. Стагнационное, или полное давление, — сумма статического и динамического давлений. Очень трудно точно измерить собственно динами­ческие давления. И когда необходимость такого из­мерения все же возникает, то измеряют общее и статическое давление и затем вычисляется их раз­ность, чтобы получить динамическое давление. Ди­намическое давление может использоваться для определения скорости среды и скорости изменения потока в динамических системах. При измерении давлений в динамических системах необходимо за­ботиться о расположении датчика. Для измерения статического давления расположение датчика дав­ления должно быть выбрано так, чтобы на измере­ние не повлиял поток в среде. Обычно, датчики располагаются перпендикулярно к направлению по­тока. На Рис.5, датчик статического давления рас­положен в стенке трубы перпендикулярно потоку. На Рис.6a, 6б и 6в датчики статического давления (в точке A) также перпендикулярны потоку.

Для измерения общего или стагнационного дав­ления важно направить трубку Пито параллельно по­току с отверстием, направленным непосредственно в поток (Рис.6б и 6в). В то время как статическое дав­ление не зависит от направления, динамическое дав­ление является вектором и зависит от величины и направления общего давления. Если трубка Пито не направлена по потоку, погрешность измерения полно­го давления может возрасти. Kроме того, для точных измерений давления отверстия датчиков и измери­тельные трубки не должны вносить турбулентности в поток. Расположение датчиков для измерения стати­ческого и полного давления должно быть также тща­тельно подобрано. Не следует располагать датчик в любой точке системы, где может быть нарушена ламинарность потока, как до датчика, так и после него. K таким точкам относятся любые преграды типа клапа­нов, разветвителей потока, насосов, крыльчаток и т. п. Чтобы увеличивать точность измерения давления в динамической системе, следует отступить по крайней мере на 10 диаметров трубы вниз по течению от пре­грады и по крайней мере на 2 диаметра трубы вверх по течению. Kроме того, диаметр трубки Пито должен быть намного (по крайней мере в 30 раз) меньше диа­метра трубы, проводящей измеряемый поток. Могут также использоваться спрямители потока, чтобы ми­нимизировать любые изменения в направлении пото­ка. При использовании трубки Пито рекомендуется также измерять статическое давление на том же уров­не, что и полное давление.

Воздух и его свойства

Воздух состоит из смеси различных газов. В основном там преобладает кислород и азот, чья доля около 99% от всего содержания воздуха. Остальные 1-2% приходятся на углекислый газ, водород и другие вещества, содержание которых значительно ниже.
Кислород является одним из самых главных компонентов, обеспечивающих жизнь на земле. Без него невозможно существование аэробных живых организмов, которые непосредственно дышат кислородом. Этот элемент является важным сопоставляющим воздуха и при дыхании попадает в живые организмы, позволяя им осуществлять свою работу.

Сама формула воздуха представляет собой большое количество различных примесей газов. Основой являются азот и кислород. Причем большее содержание именно у азота — 78%. Кислород же составляет 21%, а все остальное это различные примеси. Такой состав не является постоянным и может меняться в зависимости от места взятия пробы. Близость промышленных объектов или автомобильных дорог могут привести к значительным отклонениям от нормы в результате значительных выбросов вредных веществ. Также на результаты анализов может повлиять сезон, погодные условия на момент пробы или отдаленность от моря.

К свойствам можно отнести:

Но на этом функции воздуха не заканчиваются. Человек стал широко применять его в своей деятельности и сейчас он необходим в промышленности. Также для получения тепла он используется в процессе сжигания. И таких примеров очень много. Поэтому без этой важной составляющей жизнь человека невозможна. Но следует следить и за тем, чтобы качественные характеристики воздуха соответствовали нормам. Проводить измерения в помещении намного легче, нежели на улице. Также помимо формул такие измерения проводятся при помощи различных инструментов. Так атмосферное давление измеряется при помощи специального барометра. Поэтому если вы хотите провести химический анализ воздуха, который покажет содержание различных газов и соответствуют ли эти показатели норме, вы можете обратиться в нашу лабораторию. Независимая лаборатория «ЭкоТестЭкспресс» также проводит различные виды исследований, такие как измерения уровня радиации. Это позволит своевременно выявить окружающие вас проблемы и ликвидировать их до того, как они скажутся на вашем здоровье.

Давление в движущейся жидкости

В текущей жидкости различают статическое давление

и
динамическое давление
. Причиной статического давления, как и в случае неподвижной жидкости, является сжатие жидкости. Статическое давление проявляется в напоре на стенку трубы, по которой течёт жидкость.

Динамическое давление обусловливается скоростью течения жидкости. Чтобы обнаружить это давление, надо затормозить жидкость, и тогда оно, как и статическое давление, проявится в виде напора.

Сумма статического и динамического давлений называется полным давлением.

В покоящейся жидкости динамическое давление равно нулю, следовательно, статическое давление равно полному давлению и может быть измерено любым манометром.

Измерение давления в движущейся жидкости сопряжено с целым рядом трудностей. Дело в том, что манометр, погружённый в движущуюся жидкость, изменяет скорость движения жидкости в том месте, где он находится. При этом, конечно, изменяется и величина измеряемого давления. Чтобы манометр, погружённый в жидкость, совсем не изменял скорости жидкости, он должен двигаться вместе с жидкостью. Однако измерять таким путём давление внутри жидкости крайне неудобно. Это затруднение обходят, придавая трубке, соединённой с манометром, обтекаемую форму, при которой она почти не изменяет скорости движения жидкости. Практически для измерения давлений внутри движущейся жидкости или газа применяют узкие манометрические трубки.

Статическое давление измеряется с помощью манометрической трубки, плоскость отверстия которой расположена параллельно линиям тока. Если жидкость в трубе находится под давлением, то в манометрической трубке жидкость поднимается на некоторую высоту, соответствующую статическому давлению в данном месте трубы.

Полное давление измеряют трубкой, плоскость отверстия которой расположена перпендикулярно линиям тока. Такой прибор называется трубкой Пито. Попав в отверстие трубки Пито, жидкость останавливается. Высота столба жидкости (h

полн) в манометрической трубке будет соответствовать полному давлению жидкости в данном месте трубы.

В дальнейшем нас будет интересовать только статическое давление, которое мы будем называть просто давлением внутри движущейся жидкости или газа.?

Если измерить статическое давление в движущейся жидкости в различных частях трубы переменного сечения, то окажется, что в узкой части трубы оно меньше, чем в широкой её части.

Но скорости течения жидкости обратно пропорциональны площадям сечения трубы; следовательно, давление в движущейся жидкости зависит от скорости её течения.

В местах, где жидкость движется быстрее (узкие места трубы), давление меньше, чем там, где эта жидкость движется медленнее (широкие места трубы).

Этот факт можно объяснить на основе общих законов механики.

Допустим, что жидкость переходит из широкой части трубки в узкую. При этом частицы жидкости увеличивают скорости, т. е. движутся с ускорениями в направлении движения. Пренебрегая трением, на основе второго закона Ньютона можно утверждать, что равнодействующая сил, действующих на каждую частицу жидкости, также направлена в сторону движения жидкости. Но эта равнодействующая сила создаётся силами давления, которые действуют на каждую данную частицу со стороны окружающих её частиц жидкости, и направлена вперёд, по направлению движения жидкости. Значит, сзади на частицу действует большее давление, чем спереди. Следовательно, как показывает и опыт, давление в широкой части трубки больше, чем в узкой.

Если жидкость течёт из узкой в широкую часть трубки, то, очевидно, в этом случае частицы жидкости тормозятся. Равнодействующая сил, действующих на каждую частицу жидкости со стороны окружающих её частиц, направлена в сторону, противоположную движению. Эта равнодействующая определяется разностью давлений в узком и широком каналах. Следовательно, частица жидкости, переходя из узкой в широкую часть трубки, движется из мест с меньшим давлением в места с большим давлением.

Формула объема воздуха

Как же вычислить объем воздуха? Для этого тоже существуют свои методы и формулы. Для этого следует вычислить объем помещения, если вас интересуют показатели воздуха именно в нем. Это производится путем измерения длинны, высоты и ширины и перемножения всех величин. Этот способ подходит для помещений с правильной геометрической формой. Если же планировка не является симметричной, то следует это учесть при вычислениях.

Формула расчета объема воздуха V = A*В*Н, где A – длина, B – ширина, а H, собственно, высота является основной для помещений. Таким образом можно рассчитать объем, который находится внутри помещения.

Сам же воздух собой представляет смесь большого количества самых разнообразных газов. Азот составляет большую часть, равную 78,08 %. После этого идет кислород, содержание которого равно 20,945%. Все остальные газы содержатся уже в намного меньшем объеме. Но это состав воздуха в идеале. Сейчас, в результате деятельности человека, все эти показатели могут очень сильно отличаться от нормальных. Постоянные выбросы в атмосферу приводят к тому, что процентный состав воздуха может меняться и содержание примесей оказывается зачастую очень сильно завышенным. Особенно хорошо это можно наблюдать в местах различных производств, также автострады тоже могут нанести большой урон качеству состава воздуха в атмосфере Земли.

Наши специалисты могут провести для вас все необходимые вычисления и помочь там, где простая формула объема воздуха помочь не в силах. К примеру, для помещений со сложной планировкой необходимо использовать тот способ вычислений, который будет учитывать все особенности планировки. Мы не только проводим замеры и вычисления, но и выполняем целый спектр различных услуг. У нас можно заказать исследование почвы, которое способно сказать вам о составе и качестве вашего грунта.

Виды давления

Статическое давление

— это давление неподвижной жидкости. Статическое давление = уровень выше соответствующей точки измерения + начальное давление в расширительном баке.

Динамическое давление

— это давление движущегося потока жидкости.

Давление нагнетания насоса

Это давление на выходе центробежного насоса во время его работы.

Перепад давления

Давление, развиваемое центробежным насосом для преодоления общего сопротивления системы. Оно измеряется между входом и выходом центробежного насоса.

Рабочее давление

Давление, имеющееся в системе при работе насоса.

Допустимое рабочее давление

Максимальное значение рабочего давления, допускаемого из условий безопасности работы насоса и системы.

— физическая величина, характеризующая интенсивность нормальных (перпендикулярных к поверхности) сил, с которыми одно тело действует на поверхность другого (например, фундамент здания на грунт, жидкость на стенки сосуда, газ в цилиндре двигателя на поршень и т. п.). Если силы распределены вдоль поверхности равномерно, то Давление
р
на любую часть поверхности равно
р = f/s
, где
S
— площадь этой части,
F
— сумма приложенных перпендикулярно к ней сил. При неравномерном распределении сил это равенство определяет среднее давление на данную площадку, а в пределе, при стремлении величины
S
к нулю, — давление в данной точке. В случае равномерного распределения сил давление во всех точках поверхности одинаково, а в случае неравномерного — изменяется от точки к точке.

Для непрерывной среды аналогично вводится понятие давление в каждой точке среды, играющее важную роль в механике жидкостей и газов. Давление в любой точке покоящейся жидкости по всем направлениям одинаково; это справедливо и для движущейся жидкости или газа, если их можно считать идеальными (лишёнными трения). В вязкой жидкости под давление в данной точке понимают среднее значение давление по трём взаимно перпендикулярным направлениям.

Давление играет важную роль в физических, химических, механических, биологических и др. явлениях.

Источник