Расчет площади круглого сечения

Залогом безупречной и эффективной работы вентиляции является грамотный расчет площади воздуховодов и фасонных изделий, от которого зависит подбор как отдельных элементов, так и оборудования. Цель расчета — обеспечение оптимальной кратности перемены воздуха в помещениях в соответствии с их назначением.

В статье мы подробно разобрали каждый из обязательных этапов вычислений: определение сечения и фактической площади воздуховодов, расчет скорости воздуха и подбор параметров фасонных изделий. Кроме того, мы обозначили главные требования, предъявляемые к величине вентканалов, а также привели пример расчета воздуховодов для частного дома.

Цель выполнения расчетов

Особенности расчета и выбора воздуховодов зависят от их типа и материала, из которого они изготовлены. Последняя характеристика обуславливает нюансы, возникающие при движении воздуха и особенности взаимодействия лавины воздуха со стенками.

  • металлическими – это может быть черная сталь, оцинкованная, нержавейка;
  • алюминиевыми гибкими гофрированными;
  • пластиковые вентканалы – гибкие и жесткие;
  • тканевыми.

По геометрии сечения изготавливают воздуховоды круглые, прямоугольные, овальные. Последние не столь популярны, как два первых.

Даже если имеется самый правильный проект вентиляционной системы, ошибка в подборе сечений воздуховодов может привести к нарушению циркуляции воздуха.

От этого параметра зависит:

  • скорость протекания воздушной массы и ее объем;
  • степень герметичности соединений;
  • шумность вентиляционной системы;
  • электропотребление.

Вычисления, выполненные правильно, дадут возможность сэкономить средства, поскольку количество материала будет определено точно. Но помимо экономических вопросов, главными являются все-таки параметры вентиляции, обеспечивающие комфортные условия жизнедеятельности людей.

Общие сведения для вычисления площади сечения

Площадь труб для воздуховода рассчитывают по разным значениям:

  1. На соответствие санитарно-гигиеническим параметрам (СанПиН).
  2. По количеству проживающих.
  3. По площади комнат.

Результат можно получить как для отдельного помещения, так и для дома в целом. Для расчета есть специальные программы с заложенными в них алгоритмами. Еще один вариант расчета — использование формул.

Площадь сечения воздуховодов при их проектировании выбирается так, чтобы воздух по всех длине двигался с примерно одинаковой скоростью. По всей протяженности системы количество воздуха разное, поэтому площадь сечения воздуховода должна изменяться в большую сторону с ростом объема воздушной массы.

С ростом круглого сечения уменьшается скорость потока воздуха. Снизится при этом и аэродинамический шум. Минус таких воздуховодов в громоздкости конструкции, из-за чего невозможна их установка в пространство между черновым и навесным потолком, а также в увеличенной стоимости.

Если такой возможности нет, можно отдать предпочтение прямоугольной геометрии, поскольку высота прямоугольного сечения меньше. С другой стороны круглые изделия легче устанавливать, да и свои эксплуатационные преимущества у них имеются.

Выбор того или иного варианта зависит от приоритетов пользователя. Если во главе угла экономия электроэнергии, минимальный шум и есть все возможности монтажа габаритной сети, лучший выбор — круглая форма воздуховода.

Этапы выполнения расчета

Расчетные работы состоят из нескольких этапов:

  1. Составления общей схемы системы вентиляции. Здесь должны быть отмечены длины прямых участков, поворотные части и их тип, места изменения сечения.
  2. Выбора кратности воздухообмена, идентичного санитарно-гигиеническим требованиям.
  3. Расчета скорости движения масс воздуха по трубопроводу. Зависит этот параметр от вида вентиляции, а она может быть естественной или принудительной.
  4. Расчета площади воздуховодов и других параметров.

Существует много программ для выполнения подобных расчетов.

Расчет сечения воздуховода

Выражение, используемое для расчета квадратуры фасонных элементов и воздуховодов, выглядит так:

Sc = (L х 2.778) : V,

  • Sc — площадь в поперечном разрезе;
  • L — расход потока воздуха, циркулирующего в системе;
  • 2.778 — коэффициент, согласовывающий различные размерности;
  • V — скорость воздушной лавины в конкретном месте, измеряется в метрах за секунду.
Читайте также:  Как клеить сырой резиной в домашних условиях

Итогом расчета будет величина, измеряющаяся в см².

Есть и альтернативная формула:

S = L : k × V,

Коэффициент К в этом случае равен 3600.

Определение фактической площади воздуховода

Регулярную площадь вентиляции для круглых вентканалов высчитывают по формуле:

S = (π x D2) : 400,

  • S — фактическая площадь;
  • D — диаметр.

Для трубопроводов прямоугольного сечения:

S = (А х В) : 100,

  • S — фактическая площадь;
  • D — диаметр;
  • А — высота воздуховода;
  • В — ширина конструкции.

Площадь сечения для трубы с овальным сечением высчитывают по формуле:

S = π × А × В : 4,

  • А — больший диаметр овала;
  • В — меньший диаметр соответственно.

Есть и другие формулы для высчитывания площади воздуховода.

Используя такой нормативный документ, как СНиП, можно сравнить размеры сечений воздуховодов с требуемыми показателями. Таким образом, подходящий размер воздушного трубопровода определяется еще проще.

Некоторые производители в описании воздуховодов дают номограммы. Есть они и в нормативной литературе.

Из номограмм можно взять значение площади сечения. Оно приблизительное, но для создания системы с минимальным уровнем шума подходят.

Чтобы найти размеры воздуховода для определенного ответвления трубопровода, по которому транспортируется заданный объем воздуха, нужно выполнить следующие действия:

  1. Определить на номограмме точку пересечения объема воздуха, перемещаемого за 1 час и линии наибольшей скорости для расчетного участка.
  2. Рядом с этой точкой найти значение наиболее подходящего диаметра.

Кроме этого, имея номограмму, можно не только облегчить расчет сечения воздуховодов и фасонных частей, но и конкретизировать потери давления на отрезке воздушной магистрали при установленной скорости.

Номограмму применять необязательно, можно определить нужную площадь сечения в зависимости от скорости воздушной массы.

Расчет скорости воздуха

Используя формулы или специальные таблицы, вычисляют скорость воздуховода. Ключевым параметром здесь является показатель кратности, определяющий объем воздуха, при котором происходит полноценное проветривание помещения объемом 1 м 3 в течение 1 часа.

Специалисты рекомендуют для определения показателя кратности исследовать конкретные условия на действующих промышленных объектах, по которым есть фактические данные о выделении газов, токсических паров и др. Лучше всего делать самостоятельный расчет с применением формул.

Формула для вычисления кратности выглядит так:

N = V : W,

  • N — искомая кратность;
  • V — объем свежей воздушной массы, поступающей в помещение в течение часа;
  • W — объем комнаты.

Единица кратности — число раз/час, V измеряется в мᶾ/ч, объем — в мᶾ.

Рассмотрим конкретный пример определения необходимого количества воздуха по кратности.

Имеется жилая комната объемом 22 мᶾ. Для нее потребуется воздуха: L = 22 х 6 = 132 м 3 , здесь 6 — кратность воздухообмена, взятая из таблицы.

Скорость перемещения массы (V) измеряют в м/с и определяют по формуле:

V=L : 3600 х S,

  • L — используемый воздух (мᶾ/ч);
  • S — площадь воздуховода в разрезе (мᶾ).

Дополнительно еще 2 параметра влияют на скорость перемещения воздуха: уровень шума, коэффициент вибрации. При проектировании системы их нужно обязательно учитывать.

Пример расчета для небольшого коттеджа

Для расчета взят коттедж с внутренней площадью 108,8 м 2 и высотой от пола до перекрытия 3 м. Внутри имеется гостиная, спальня, детская, кухня, санузел. Показатель кратности принимаем равным 1.

Сначала рассчитывают количество удаленного и поступаемого воздуха в целом на здание.

Применяют для этого методику СНиП:

  1. Поскольку спальня и гостиная одинаковые по площади, количество удаленного воздуха из них равно 21 х 3 х 1 = 63 мᶾ/ч.
  2. Для детской — 24 х 3 х 1 = 72 мᶾ/ч.
  3. Для кухни — 22 х 3 х 1 + 100 = 166 мᶾ/ч.
  4. Для санузла — 10 х 3 х 1 = 30 мᶾ/ч.
  5. В итоге: 63 х 2 + 48 + 166 + 30 = 394 мᶾ/ч.
Читайте также:  Удельный вес чугуна г см3

Коридор и прихожую в расчет не брали. 100 мᶾ — это тот объем, что уходит через вытяжку на кухне.

Правильное распределение потоков воздуха в доме также очень важный момент. В постройках такого типа обычно устраивают систему естественной вентиляции. Принудительный элемент здесь все-таки присутствует — кухонная вытяжка.

Далее определяют диаметры вентиляционных каналов. Так как 100 м 3 удаляет вытяжка принудительно, то остается распределить оставшиеся 294 м 3 . Они уйдут естественным образом через 2 шахты. На каждую придется: 294 : 2 = 147 мᶾ.

Поскольку в шахтах естественной вентиляции скорость воздуха колеблется в пределах от 0,5 до 1,5 м/с, обычно в расчетах берут среднее значение — 1 м/с. Подставив известные величины в формулу S = L : k × V, находят: S = 147 : 3600 х 1 = 0,0408 м².

Теперь появилась возможность определить диаметр воздуховода с кругом в сечении по формуле: S = (π x D2) : 400 или 0,0408 = (3,14 х D2) : 400.

Решив это уравнение с одним неизвестным, путем несложных вычислений, находят, что диаметр воздуховода равен 2,28 мм. Под это значение подбирают ближайший больший стандартный размер трубы.

Когда монтируют воздуховод прямоугольного сечения, выбирают его размер по таблице, ориентируясь на площадь. Ближайшее большее значение — 200 х 250 мм.

По такой же схеме определяют площадь сечения отвода под кухонную вытяжку с той разницей, что скорость воздуха здесь равна 3 м/с. S = 100 : 3600 х 3 = 0,083 м² или диаметр 107 мм.

Переводная таблица необходима тогда, когда нужно выполнить расчет воздуховодов с прямоугольным сечением и применить при этом таблицу для круглых изделий. Здесь представлены диаметры воздуховодов с кругом в сечении, в которых снижение давления за счет трения равно аналогичному значению в прямоугольной конструкции.

Существует три способа определения эквивалентного значения:

  • по скорости;
  • по поперечному разрезу;
  • по расходу.

Эти величины связаны с разными параметрами воздуховода. Для каждого из них есть индивидуальная методика использования таблиц. Главное, чтобы вне зависимости от примененной методики, величина утраты давления на трение получилась одинаковой.

В заключение проводится проверка скорости: V = 147 : (3600 х 0,0408) = 1,0 м/с. Это соответствует допустимому пределу.

Фасонные изделия и их расчет

При монтаже воздуховодов прямые участки различных размеров соединяют при помощи фасонных изделий.

К фасонным изделиям относятся:

  1. Отводы. Их используют для изменения направления воздушного трубопровода под всевозможным углом. Бывают как круглыми, так и прямоугольными, овальными.
  2. Переходы. С их помощью соединяют воздуховоды различного сечения. Геометрия любая — от круглой до комбинированной.
  3. Муфты, ниппели. Соединяют прямые отрезки магистрали.
  4. Тройники. Сочленяют разветвления или две ветки воздуховода.
  5. Заглушки. Перекрывают воздушный поток.
  6. Крестовины. Разделяют или соединяют воздушные потоки.
  7. Утки. Обеспечивают разноуровневый переход воздуховода.

Чтобы рассчитать нужные параметры фасонных изделий, необходимы математические навыки.

Ошибка, допущенная в одном показателе, повлечет за собой ухудшение эксплуатационных характеристик системы. Готовых формул для таких расчетов не существует.

Многие проектировщики пользуются специальными программами, онлайн-калькуляторами. Потребуется только ввести первичные величины и получить на выходе готовые параметры.

Программы позволяют не только определить нужные величины всех деталей, но и сделать их развертку. Такая развертка, отпечатанная на 3D-принтере, позволяет выполнить идеальную подгонку вентиляционных каналов.

Основные требования к расчету

При определении итоговых параметров воздуховодов необходимо учесть, что определение площади воздуховодов должно гарантировать, что:

  1. Обеспечивается температурный режим в помещении. Там, где существует избыток тепла, предусмотрено его удаление, а там, где наблюдается недостаток, сведены к минимуму его потери.
  2. Скорость перемещения воздуха никаким образом не снижает уровень комфорта людей, находящихся в помещении. В районах рабочих зон обязательно присутствует очистка воздуха.
  3. Вредные химсоединения и взвешенные частицы, присутствующие в воздухе, находятся в объеме, соответствующем ГОСТу 12.1.005-88.
Читайте также:  Оборудование сварочного поста для ручной дуговой сварки

Для отдельных помещений обязательным условием подбора площади воздуховодов является постоянное поддержание подпора и исключение подачи воздуха снаружи.

К категории помещений, где необходим подпор, относятся подвалы, а также помещения, в которых могут скапливаться вредные вещества.

Выводы и полезное видео по теме

Онлайн-программа в помощь инженеру-проектировщику:

Сюжет об организации вентиляции частного дома в целом:

Площадь сечения, форма, длина воздуховода — одни из параметров, определяющих производительность вентсистемы. Правильный расчет крайне важен, т.к. от него зависит воздухопропускная способность, а также скорость потока и эффективная работа конструкции в целом.

При использовании онлайн-калькулятора, степень точности расчета будет выше, чем при подсчете ручном. Такой результат объясняется тем, что программа автоматически сама округляет величины к более точным.

У вас есть личный опыт проектирования, обустройства и расчета системы воздуховодов? Хотите поделиться накопленными знаниями или задать вопросы по теме? Пожалуйста, оставляйте комментарии и участвуйте в обсуждениях – форма для отзывов расположена ниже.

С помощью онлайн-калькулятора вы можете найти площадь заготовок имеющих форму:

  • Круга,
  • Прямоугольника,
  • Поперечного сечения круглой трубы,
  • Поперечного сечения квадратной трубы,
  • Двутавра (балки),
  • Швеллера,
  • Уголка.

Для удобства работы, в каждом расчете присутствует графическое изображение с обозначениями. Для расчета нужно ввести данные в поля соответствующие обозначением на графическом изображении изделия.

Результатом расчета является площадь заготовки или сумма площадей нескольких заготовок с одинаковыми данными.

Обратите внимание, что вводные данные и результат расчета представлены в миллиметрах.

Также калькулятор автоматически подбирает станки для обработки, выбранной для расчета заготовки. Перейдя по ссылке, вы попадете на страницу с описанием и техническими характеристиками данного станка.

Полученные данные вы можете использовать для расчета времени реза заготовки.

Данный расчет вы можете произвести на странице с калькулятором «Расчет времени реза заготовки»

Калькулятор онлайн рассчитывает геометрические характеристики (площадь, моменты инерции, моменты сопротивления изгибу, радиусы инерции) плоского сечения в виде кольца (трубы) по известным линейным размерам и выводит подробное решение.

  • Исходные данные:
    Наружный диаметр d, мм
    Толщина стенки s, мм
    Определение вспомогательных данных:
    Внутренний диаметр d1, мм расчет внутреннего диаметра кольца
    Решение:
    Площадь сечения, мм 2 расчет площади сечения кольца
    Осевые моменты инерции относительно центральных осей, мм 4
  • расчет момента инерции кольца относительно оси ОХ

    расчет момента инерции кольца относительно оси ОY

    Моменты сопротивления изгибу, мм 3

    расчет момента сопротивления изгибу кольца относительно оси ОХ

    расчет момента сопротивления изгибу кольца относительно оси ОY

    Радиусы инерции сечения, мм

    расчет радиуса инерции кольца относительно оси ОХ

    расчет радиуса инерции кольца относительно оси ОY

    Помощь на развитие проекта CAE-CUBE.ru

    Уважаемый Посетитель сайта.
    Если Вам не удалось найти, то что Вы искали – обязательно напишите об этом в комментариях, чего не хватает сейчас сайту. Это поможет нам понять в каком направлении необходимо дальше двигаться, а другие посетители смогут в скором времени получить необходимый материал.
    Если же сайт оказался Ваме полезен – подари проекту CAE-CUBE.ru всего 2 ₽ и мы будем знать, что движемся в правильном направлении.

    Спасибо, что не прошели мимо!

    I. Порядок действий при расчете характеристик кольцевого сечения (трубы):

    1. Для проведения расчета требуется ввести наружный диаметр сечения d и толщину стенки s.
    2. По введенным данным программа автоматически вычисляет внутренний диаметр сечения d1.
    3. Результаты расчета площади, моментов сопротивления изгибу, моментов и радиусов инерции кольцевого сечения выводятся автоматически.
    4. На рисунке справа приведены необходимые размеры элементов сечения.
    1. Блок исходных данных выделен желтым цветом , блок промежуточных вычислений выделен голубым цветом , блок решения выделен зеленым цветом .
    Ссылка на основную публикацию
    Adblock detector