Характеристика сети
Системы трубопроводов (воздуховодов) и агрегатов (калориферов, фильтров и т.д.), присоединяемых к нагнетателю, называется сетью. С точки зрения гидравлики, сеть характеризуется потерями давления.
Потери давления ΔРс складываются из потерь на трение ΔРтр, возникающих при движении на прямых участках сети, и потерь на местные сопротивления ΔРмс (в тройниках, отводах, нагревательных приборах и т.д.). Потери на трение определяются по формуле Дарси-Вейсбаха:
,(4.1)
где λ, l, d, υ – соответственно коэффициент трения, длина, диаметр, скорость движения на i-м участке сети;
n – число последовательно соединенных участков сети.
Потери на местные сопротивления равны
(4.2)
где ζ – коэффициент j - го местного сопротивления;
m – число сопротивлений.
.(4.3)
Так как скорость υ = L/F, где F – площадь, то из формулы (4.3) можно получить
(4.4)
где K – коэффициент, являющийся константой сети при условии, если в процессе эксплуатации не изменяются степень открытия регулирующих органов (задвижек, вентилей, кранов) и плотность (температура) перемещаемой среды. Иными словами, для конкретной сети К ∼ ρ и K = f(ζр). Здесь ζр – коэффициент местного сопротивления регулирующего органа, зависящей от степени его открытия.
Выражение (4.4) называется характеристикой сети. Оно справедливо для турбулентного движения, которое является доминирующим в сетях систем обеспечения микроклимата (отопления, вентиляции, теплогазоснабжения). Однако в отдельных элементах сети, например в фильтрах, течение может носить переходный и даже ламинарный характер. Поэтому в общем случае
, (4.5)
где .
Рассмотрим теперь специфику определения необходимого давления (напора) для насосов и вентиляторов.
Определение требуемого напора насоса. Пусть насос (3) подает воду из приемного бака (1) в напорный бак (2) (рис. 4.1). Давления в баках не равны атмосферному и имеют соответственно значения P1 и P2. Кроме того, в данном случае затрачивается энергия на подъем жидкости на высоту H.
Рис.4.1.Схема работы насосной установки
Таким образом, необходимый напор идет на преодоление геометрического напора HГ, разности пьезометрических напоров и потерь напора в сети, т.е.
, (4.6)
, (4.7)
где = . Статический напор
. (4.8)
Иногда бак устанавливается на всасывании выше насоса, и тогда геометрический напор становится отрицательным. Следовательно, в общем случае
. (4.9)
Определение требуемого давления вентилятора. В некоторых случаях вентиляторам также приходится преодолевать дополнительное давление ΔРh, например при продуве воздуха через слой жидкости, при подаче воздуха в камеру с избыточным давлением или отсосе из камеры с разрежением. И наоборот, при отсосе воздуха из аппарата, находящегося под давлением, или при подаче в камеру с разрежением, величина ΔРh способствует увеличению производительности вентилятора.
Так как ΔРh является статическим давлением РS, то с учетом формул (4.8) (4.9) можно записать следующую зависимость между потерями давления в системе и производительностью нагнетателя:
. (4.10)
Графическая интерпретация этой формулы представлена на рис. 4.2.
Рис.4.2.Характеристика сети