Аэродинамические параметры вентиляционных трубопроводов

Важнейшими аэродинамическими параметрами вентиляционных трубопроводов являются их аэродинамическое сопротивление, воздухопроницаемость и депрессия.
Под аэродинамическим сопротивлением трубопровода понимают сопротивление, которое преодолевает воздух при его движении по трубопроводу. В основном его величина определяется силой трения воздуха о внутреннюю поверхность трубопровода.
В общем случае аэродинамическое сопротивление трубопровода (Н∙св2/мв8) может быть рассчитано по формуле

где β — безразмерный коэффициент, учитывающий шероховатость стенки трубы; γ — удельный вес воздуха, Н/м3; g — ускорение свободного падения, м/с2; L — длина трубопровода, м; Р — периметр поперечного сечения трубопровода, м; S — площадь поперечного сечения трубопровода, м2.
Параметр α=βγ/(2g), Н∙св2/мв4, называется коэффициентом аэродинамического сопротивления. Величина его принимается по приведенным в табл. 12.2 данным, откуда следует, что наименьшим аэродинамическим сопротивлением обладают трубы на тканевой основе с полихлорвиниловым покрытием (текстовинитовые).

Для труб круглого поперечного сечения формулу (12.2) можно переписать в виде

где d — диаметр трубопровода, м.
Воздухопроницаемость зависит в первую очередь от числа стыков между отдельными звеньями в трубопроводе и воздухопроницаемости стыка.
Воздухопроницаемость трубопровода, работающего под. избыточным внутренним давлением, оценивается коэффициентом утечек и потерь, а работающего при разрежении — коэффициентом подсосов воздуха. В обоих случаях численно этот коэффициент означает отношение расхода воздуха по трубопроводу в его начале Qв к расходу в его конце (у забоя) Qз:

На величину воздухопроницаемости влияет также аэродинамическое сопротивление трубопровода. Коэффициент воздухопроницаемости жесткого трубопровода можно определить по формуле

где Кп — коэффициент, характеризующий плотность соединения звеньев трубопровода; d — диаметр трубопровода, м; L — длина трубопровода, м; l — длина одного звена трубопровода, м; R — аэродинамическое сопротивление трубопровода, Н∙св2/мв8.
Для труб типа М коэффициент воздухопроницаемости зависит от числа стыков в трубопроводе, воздухопроницаемости одного стыка и диаметра трубопровода и имеет следующие значения:

Под депрессией вентиляционного трубопровода понимают потери напора. Общая депрессия, которую должен преодолеть вентилятор, состоит из трех слагаемых:

где hcт — статическая депрессия; hм — депрессия за счет преодоления местных сопротивлений; hд — динамическая депрессия.
Статическая депрессия (Па) рассчитывается по формуле

где Q — расчетный расход воздуха, м3/с;

Депрессия на преодоление местных сопротивлений в гибком трубопроводе (Па) зависит от степени турбулентности воздушного потока (числа Рейнольдса) и числа стыков между отдельными звеньями в трубопроводе и может быть определена по формуле

где n — число стыков по всей длине трубопровода; ξ — коэффициент местного сопротивления одного стыка ξ=0,21÷0,08
при Rе=10м5÷10в6; Vтр — скорость движения воздуха в трубопроводе, м/с; ρ — плотность воздуха, кг/м3.
Приближенно депрессия на преодоление местных сопротивлений в гибком трубопроводе может приниматься равной 20% от hст, т. е. hм=0,2hст.
В металлическом трубопроводе депрессия на преодоление сопротивлений на стыках невелика и ею можно пренебречь.
Динамическая депрессия и для жестких, и для гибких трубопроводов рассчитывается по формуле

---