- Воздуховоды систем жилых и общественных зданий
- Воздуховоды систем складов и производственных зданий
- Воздуховоды местных систем и аспирации
- Воздуховоды систем противодымной вентиляции
- Вывод
- Литература
- Расчет естественной вентиляции — все формулы и примеры расчетов
- Вычисление аэрации
- Естественная вентиляция формула
- Расчет естественной вытяжной вентиляции
- Скорость естественной вентиляции
- Вычисление и расчет вентиляционных каналов
- Естественная вентиляция расчет воздуховодов
- Естественная вентиляция пример расчета
- Первые и вторые режимы горизонтального полета
- Предпочтения относительно скорости воздуха
- Распространение шума по воздуховодам
Воздуховоды систем жилых и общественных зданий
При выборе скорости воздуха в воздуховодах определяющей становится величина скорости, которая принимается исходя из акустических ограничений. При расчете уровней шума систем вентиляции, кондиционирования воздуха и воздушного отопления в помещении учитывается не только шум от скорости движения воздуха в воздуховодах, но и возможное снижение уровня звуковой мощности в элементах сети.
Скорость воздуха в воздуховодах – основная причина аэродинамического шума, возникающего на линейных участках, ответвлениях, регулирующих устройствах и других компонентах систем. Уровень аэродинамического шума в воздуховоде пропорционально зависит от скорости воздуха и вычисляется по формуле:
где Lw – уровень звуковой мощности, дБ;
v – скорость воздуха, м/с;
A – площадь поперечного сечения воздуховода, м 2 .
Техническая задача проектировщика – выбрать скорость в воздуховодах таким образом, чтобы соблюдались как оптимальные скорости, так и предельно допустимые уровни шума для соответствующих помещений, т. е. найти компромисс между уровнем шума и скоростью воздуха в воздуховоде.
Диапазон скоростей с допустимым уровнем шума в помещениях находится в пределах 3–5 м/с, в воздуховодах шахт и технических помещений – 6–9 м/с. В табл. 2 приведены скорости движения воздуха в воздуховодах с учетом особенностей установки и назначения помещения.
ОТ РЕДАКЦИИ |
Первые и вторые режимы горизонтального полета
В установившемся горизонтальном полете тяга силовой установки должна уравновешивать лобовое сопротивление. Это значит, что в любом режиме полета, кроме Умакс, летчику необходимо задросселировать двигатель (уменьшить обороты коленчатого вала), то есть уменьшить мощность до такой степени, чтобы она сравнялась с потребной мощностью.
Если после уравновешивания самолета в одном из режимов установившегося горизонтального полета скорость по какой-либо причине изменится, то поведение самолета в большей степени будет зависеть от соотношения приращения потребной мощности и располагаемой мощности задросселированного двигателя Nдр.
Интервал первых режимов – это все скорости от Vмакс до Vэк, для которых производные мощности от скорости полета больше производной мощности задросселированного двигателя от скорости:
Интервал вторых режимов – это все скорости от Vэк до Vмин, для которых:
Это значит, что увеличение скорости горизонтального полета на первых режимах сопровождается уменьшением избытка мощности, а на вторых режимах – увеличением избытка мощности. Границей первых и вторых режимов горизонтального полета является экономическая скорость горизонтального полета, при которой устанавливается равенство:
Полет самолета на первых режимах выполняется на малых углах атаки, когда крыло обтекается установившимся ламинарным воздушным потоком, самолет хорошо устойчив и управляем. Поэтому обычно пользуются первыми режимами. Для установившегося горизонтального полета на некоторой скорости V1 в области первых режимов (Рис. 6) двигатель должен быть задросселирован до характеристики Мдр1.
При случайном увеличении скорости горизонтального полета возникает отрицательный избыток мощности, самолет будет двигаться с торможением и вернется к исходной скорости. При уменьшении скорости избыток мощности будет направлен вперед и самолет также восстановит скорость исходного режима.
Для сохранения скорости на первых режимах от летчика требуется одно – выдерживать горизонтальный полет при помощи руля высоты. Если летчику по условиям полета необходимо перейти на новую, большую скорость, в пределах первых режимов на той же высоте, то, сохраняя горизонтальный полет, он должен увеличить мощность двигателя, а для перехода на меньшую скорость горизонтального полета – уменьшить мощность силовой установки (уменьшить частоту вращения коленчатого вала).
Рис. 6 – Первые и вторые режимы и диапазоны скоростей горизонтального полета:
Полет на вторых режимах горизонтального полета происходит на больших углах атаки и на скоростях горизонтального полета, меньших, чем экономическая скорость, что связано с ухудшением обтекания крыла и понижением эффективности рулей, и тем самым ухудшением устойчивости и управляемости самолета, особенно поперечной.
Рассмотрим влияние изменения скорости на выполнение горизонтального полета на вторых режимах. Пусть самолет выполняет горизонтальный полет на скорости V2. С увеличением скорости возникает положительный избыток мощности, и если летчик не изменит режим работы двигателя и будет выдерживать горизонтальный полет, то увеличение скорости будет продолжаться, пока не наступит равновесие на новой скорости Vi, лежащей в области первых режимов.
Таким образом, на вторых режимах выдерживание постоянства высоты полета не обеспечивает сохранение скорости.
При выполнении длительного полета на вторых режимах для восстановления исходной скорости летчику необходимо либо изменением режима работы двигателя (при увеличении скорости тягу необходимо уменьшить, а при уменьшении скорости – увеличить), либо изменением угла наклона траектории полета восстановить заданную скорость горизонтального полета.
Во втором случае траектория полета будет не прямолинейной, а волнообразной. В области вторых режимов для увеличения скорости горизонтального полета необходимо сначала увеличить мощность двигателя, а затем, когда скорость начнет возрастать, уменьшить ее.
То есть на вторых режимах горизонтального полета требуется двойное движение рычагом управления дроссельной заслонкой карбюратора.
Исходя из вышесказанного, можно сделать вывод, что допускать уменьшение скорости ниже экономической не следует. Иначе говоря, для самолетов Як-52 и Як-55 экономическая скорость является практически минимальной скоростью горизонтального полета.
В полете на малой высоте рекомендуется иметь запас скорости (для самолета Як-52 Vмин=170 км/ч), равный примерно 20…30% экономической скорости горизонтального полета.
Из сказанного ясно, что в летной практике запас скорости имеет большое значение. Имея достаточный запас скорости, летчик гарантирован от неожиданного попадания в интервал вторых режимов, следовательно, и от опасности потери скорости.
Предпочтения относительно скорости воздуха
В рамках исследований ASHRAE, проводившихся по всему миру, людям задавались прямые вопросы об их предпочтениях, касающихся скорости воздуха. Все здания, в которых проводились исследования, за исключением двух школ с естественной вентиляцией и одного офиса в Сиднее, были полностью кондиционированы.
Таблица 1 содержит данные о предпочтениях относительно скорости воздуха и температурных ощущениях. Данные собирались для двух диапазонов скорости воздуха: менее 0,2 м/c, что соответствует стандарту 55–2004, и более 0,2 м/c (конкретнее — 0,32 м/c). Очевидно, что, если температура в помещении казалась испытуемым нормальной или выше нормы, лишь малая часть (меньше 7 %) хотела бы уменьшить скорость перемещения воздуха. Это справедливо даже для скорости выше 0,2 м/c.
Только если людям в помещении становится очень холодно, желающих, чтобы скорость воздуха была поменьше, становится больше.
Также в таблице приведены значения «действующей температуры». Эта величина учитывает температуру воздуха, воздействующую на тело путем конвекции, и поверхностную температуру окружающих предметов, воздействующую путем излучения. Для одного и того же субъективного ощущения действующая температура при более высокой скорости воздуха на 1,5–2 °C выше, чем при меньшей.
Таблица 1. Предпочтения, касающиеся движения воздуха | ||||||
Температурное ощущение | Диапазон, скоростей воздуха, м/с | Процент опрошенных, которым хотелось бы: | № | Действующая температура (стандартное отклонение), С° | ||
уменьшить воздушный поток | оставить все изменений | увеличить воздушный поток | ||||
Холодно (<2,5) | 0 до 0,2 | 33,33 | 46,85 | 19,82 | 111 | 22,66 (0,91) |
>=0,2 | 50,00 | 42,3 | 7,69 | 26 | 23,50(1,45) | |
Прохладно (-2,5 до 1,5) | 0 до 0,2 | 13,07 | 60,47 | 26,47 | 597 | 22,92 (1,08) |
>=0,2 | 11,55 | 72,51 | 15,94 | 251 | 24,28 (2,0) | |
Немного прохладно | 0 до 0,2 | 10,75 | 53,08 | 36,17 | 1153 | 23,05 (1,23) |
>=0,2 | 11,35 | 62,23 | 26,42 | 458 | 24,59 (2,16) | |
Нормально (±0,5) | 0 до 0,2 | 2,62 | 51,46 | 45,92 | 1407 | 23,30 (1,23) |
>=0,2 | 4,62 | 57,26 | 38,12 | 585 | 24,86 (2,03) | |
Тепло (0,5 до 1,5) | 0 до 0,2 | 2,31 | 27,73 | 69,95 | 822 | 23,65 (1,41) |
>=0,2 | 3,36 | 30,87 | 65,77 | 298 | 25,46 (1,85) | |
Очень тепло (1,5 до 2,5) | 0 до 0,2 | 4,24 | 18,37 | 77,39 | 283 | 23,75 (1,58) |
>=0,2 | 4,96 | 28,93 | 66,12 | 121 | 25,79 (2,08) | |
Жарко >2,5 | 0 до 0,2 | 4,55 | 0 | 95,45 | 22 | 24,96 (1,28) |
>=0,2 | 7,14 | 14,29 | 78,57 | 14 | 26,23 (2,04) |
Распространение шума по воздуховодам
На распространение шума по воздуховодам влияют разные фасонные элементы, различные местные сопротивления, раздающие и приемные решетки и т.п. При этом необходимо помнить, что для аэродинамических источников шума в системе воздуховодов, таких, например, как гибкие воздуховоды и решетки (источники сильной турбулентности), тройники, отводы, повороты, шиберы (источники отрывных течений), излучаемая звуковая мощность пропорциональна потерянной аэродинамической мощности.
Поэтому для исключения возможности дополнительного генерирования шума самим потоком в системе воздуховодов скорость воздуха по воздуховодам должна быть не более 6—8 м/с. Так, например, глушитель шума с перфорированными стенками и со звукопоглощающим материалом по скорости потока более 10—12 м/с может являться источником дополнительного шума на частотах выше 1—2 кГц.
Всевозможные фасонные элементы, шиберы, решетки и т. п. являются некоторой акустической неоднородностью и, в общем случае, при правильном проектировании вентиляционной системы могут способствовать уменьшению звуковой мощности, распространяющейся по системе.
В прямолинейных воздуховодах (или с незначительной кривизной) постоянного сечения происходит некоторое снижение звуковой мощности, которое приведено в таблице на 1 м погонной длины.
Снижение уровней звуковой мощности на 1 м длины в прямолинейных воздуховодах
для октавных частотных полос, дБ/м
Форма проходного сечения | Гидравлический диаметр, мм | Центральный частоты октавных полос, Гц | |||
125 | 250 | 500 | 1000 и выше | ||
Круглая | 75 – 200 | 0,1 | 0,15 | 0,15 | 0,3 |
200 – 400 | 0,1 | 0,1 | 0,15 | 0,2 | |
400 – 800 | 0,06 | 0,06 | 0,1 | 0,15 | |
800 – 1600 | 0,03 | 0,03 | 0.06 | 0,06 | |
Прямоугольная | 75 – 200 | 0,6 | 0,45 | 0,3 | 0,3 |
200 – 400 | 0,6 | 0,45 | 0,3 | 0,2 | |
400 – 800 | 0,6 | 0,3 | 0,15 | 0,15 | |
800 – 1600 | 0,3 | 0,15 | 0,1 | 0,06 |
Открытый конец воздуховода частично отражает распространяющиеся по воздуховоду звуковые волны назад в воздуховод. Отражение зависит от соотношения длины волны и диаметра воздуховода, геометрии фланца, но для оценки в первом приближении можно воспользоваться таблицей.
Снижение уровней звуковой мощности, выходящей из воздуховода, в октавных полосах частот
в результате отражения от открытого конца воздуховода, дБ.
Гидравлический диаметр, мм | Центральные частоты октавных полос, Гц. | ||||||
125 | 250 | 500 | 1000 | 2000 | 4000 | 8000 | |
25 | 22 | 19 | 15 | 10 | 6 | 2 | 0 |
50 | 19 | 15 | 10 | 5 | 2 | 0 | 0 |
80 | 16 | 11 | 7 | 3 | 0 | 0 | 0 |
100 | 14 | 10 | 5 | 2 | 0 | 0 | 0 |
125 | 13 | 8 | 4 | 1 | 0 | 0 | 0 |
140 | 12 | 8 | 4 | 1 | 0 | 0 | 0 |
160 | 11 | 7 | 3 | 0 | 0 | 0 | 0 |
180 | 11 | 6 | 2 | 0 | 0 | 0 | 0 |
200 | 10 | 6 | 2 | 0 | 0 | 0 | 0 |
225 | 9 | 5 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 |
250 | 8 | 4 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 |
280 | 8 | 3 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 |
315 | 7 | 3 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
350 | 6 | 2 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
400 | 5 | 2 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
450 | 5 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
500 | 4 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
560 | 3 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
630 | 3 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
710 | 2 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
800 | 2 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
1000 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
1250 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
Плавные повороты и прямые колена также снижают звуковую мощность. При этом прямые колена без скругления дают большее снижение, чем колена с плавными скруглениями. В нижеприведенных таблицах приведены данные снижения звуковой мощности в 90-градусных коленах без звукопоглощающей облицовки.
Снижение уровней звуковой мощности в прямых коленах
без скругления для октавных полос частот, дБ
Ширина канала в плоскости поворота. мм | Центральные частоты октавных полос, Гц | ||||||
125 | 250 | 500 | 1000 | 2000 | 4000 | 8000 | |
125 | 0 | 0 | 1 | 5 | 7 | 5 | 3 |
250 | 0 | 1 | 5 | 7 | 5 | 3 | 3 |
500 | 1 | 5 | 7 | 5 | 3 | 3 | 3 |
1000 | 5 | 7 | 5 | 3 | 3 | 3 | 3 |
2000 | 7 | 5 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 |
Снижение уровней звуковой мощности в прямых коленах
со скруглением для октавных полос частот, дБ
Ширина канала в плоскости поворота. мм | Центральные частоты октавных полос, Гц | ||||||
125 | 250 | 500 | 1000 | 2000 | 4000 | 8000 | |
125 – 250 | 0 | 0 | 0 | 1 | 2 | 3 | 3 |
250 – 500 | 0 | 0 | 1 | 2 | 3 | 3 | 3 |
500 – 1000 | 0 | 1 | 2 | 3 | 3 | 3 | 3 |
1000 – 2000 | 1 | 2 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 |
Как правило, для вентиляторов приводятся уровни звуковой мощности на всасывании и нагнетании в указанных октавных полосах частот в линейной шкале (без учета поправок по шкале А). По мере распространения по системе воздуховодов эти уровни будут снижаться с учетом тех поправок, которые были приведены выше для разных элементов воздуховодов (аналогичные поправки можно взять из каталогов фирм, поставляющих элементы вентиляционных систем).