Аэродинамический расчет газового тракта
Для расчета сопротивления сети разбиваем ее на участки, а участки нумеруем. В результате аэродинамического расчета определяются размеры поперечных сечений газоходов и суммарные потери давления в сети. При этом принимается, что скорость движения газового потока в газоходах не должна быть ниже 20 м/с, во избежание осаждения частиц пыли в газоходе.
Определяются общие потери давления на расчетном участке
газохода:
, (3.1)
где – потери давления на трение на расчетном участке, Па;
– потери давления в местных сопротивлениях на расчетном участке, Па.
Потери давления на трение на расчетном участке определяются по формуле Дарси-Вейсбаха:
, (3.2)
где – коэффициент сопротивления;
l – длина расчетного участка, м;
d – диаметр расчетного участка, м;
– плотность газа при рабочих условиях, кг/м3;
– скорость газового потока при рабочих условиях, м/с.
Коэффициент сопротивления определяется по формуле Альтшуля:
, (3.3)
где Re – значение критерия Рейнольдса;
кэ – коэффициент абсолютной эквивалентной шероховатости внутренней поверхности газохода, м, (для стальных газоходов – 0,001 м; для асбоцементных – 0,0011 м; для кирпичных – 0,004 м);
d – диаметр газохода, м. Если сечение газохода отличается от круглого, то необходимо произвести расчет эквивалентного диаметра по следующей формуле:
Dэ = 2АВ/А + В, (3.4)
где А и В – длина и ширина сечения газохода соответственно, м.
Значение критерия Рейнольдса определяется по следующей формуле:
, (3.5)
где – скорость газового потока в газоходе при рабочих условиях, м/с;
d – диаметр газохода, м;
– коэффициент кинематической вязкости газа при рабочих условиях, м2/с 
Потери давления в местных сопротивлениях на расчетном участке определяются по следующей формуле:
, (3.6)
где 
– сумма коэффициентов местных сопротивлений на расчетном участке
Рд – динамическое давление газа, Па;
и – те же, что и в уравнении.
Значения коэффициентов местных сопротивлений на расчетных участках сети заносим в таблице 11.
Таблица. Значения коэффициентов местных сопротивлений сети
| Номер расчетного участка | Вид местных сопротивлений | Значение коэффициента |
| Вытяжная шахта с зонтом Три перехода Один тройник 6 отводов 90º | =3,3 | |
| Один тройник Три отвода 90º Три перехода | =2,05 | |
| два перехода 3 отвода 90º | =1,25 |
Найдем диаметр воздуховода, с условием что скорость движения газового потока в газоходах 20 м/с:
,
где F – площадь сечения газохода, м3/ч;
Qр – расход газа при рабочих условиях, м3/c;
vтр – требуемая скорость движения газа в газоходах, м/с;
F=5000/3600/20=0,07м3/ч
,
где d – диаметр газохода, м.
d= 
=0,48 м
Re=20 
105 =6,5 
105
105 +0,001/0,5)0,25=0,023
Ртр1 = 0,023 
65/0,5* 0,858 202/2=513 Па
Ртр2 = 0,023*(15/0,5)*(0,858*202/2 =118Па
Ртр3= 0,023*10/0,5*0,858*202/2=79 Па
Найдем потери в местных сопротивлениях :
Рмс1= 3,3 171,6=566 Па
Рмс2=2,05 
Рмс3=1,25 
Суммарные потери:
Р=710+1132,5=1276 Па
| № участка | l, м | d, м | F, м2 | , м/с | Pтр, Па | Кэ, м | Re 
| Pмс, Па | Pуч, Па | Pс, Па | ||
| 0,5 | 0,09 | 20,0 | 0,001 | 6,5 105
| 0,023 | 3,2 | ||||||
| 0,5 | 0,09 | 20,0 | 0,001 | 6,5 105
| 0,023 | 2,05 | ||||||
| 0,5 | 0,09 | 20,0 | 0,001 | 6,5 105
| 0,023 | 1,25 | 214,5 | 293,5 |
Подбор вентилятора
Подбор вентилятора осуществляется по двум параметрам: общим потерям давления в сети Робщ, Па. и объемному расходу газа Qp, м3/ч.
Общие потери давления в сети определяют по следующей формуле
Робщ = Рв.с.+ Рц.у.+ Рг – hc, (3.7)
где Рв.с.=1800 Па – потери давления в вентиляционной системе до пылеулавливающей установки (по заданию);
Рц.у.=(800+2000)=2800 Па – потери давления в циклонной установке и рукавном фильтре;
Рг=1836,2Па – потери давления в газоходе;
hc – самотяга в сети, Па.
Величина самотяги в сети определяется по следующей формуле:
, (3.8)
где Н=2– расстояние по вертикали между серединами начального и конечного сечения (высота трубы), м;
0=1,293 кг/м3– плотность газа при нормальных условиях;
tcp – средняя температура газа на выходе из устья трубы, °С.
Средняя температура газового потока на выходе из устья трубы определяется по следующей формуле:
tcp = tух.г.+ tcp.м./2 , (3.9)
где tух.г.=23 ° –температура уходящих газов из устья трубы (по заданию);
tср.м. =29°С – средняя максимальная температура окружающего воздуха самого жаркого месяца .
tcp = 23+29/2=37,5 °С,
h c =9,8 2(1,2-1,293 0,9)=0,784
Робщ =1800+2800+1836,2-0,784=6435,4Па
Для подбора вентилятора используем два параметра:
- Робщ =6435,4 Па – общие потери давления в сети;
- Qр=13500 м3/ч.
С учетом вышеперечисленных параметров принимаем вентилятор марки АИР 100S2.
со следующими техническими характеристиками:
- частота вращения - 2850 мин-1
- производительность – 120000-15000 м3/мин
- полное давление – 1790-1150 Па
- масса без электродвигателя 38 кг
