коментарів:

• Поведінка середовища всередині воздухопровода
  • Фізичний сенс параметра
  • Розрахунки параметра за формулами
  • Визначення параметрів місцевих опорів вентиляційної системи

Основою проектування будь-яких інженерних мереж є розрахунок. Для того щоб правильно сконструювати мережу припливних або витяжних повітропроводів, необхідно знати параметри повітряного потоку. Зокрема, потрібно розрахувати швидкість потоку і втрати тиску в каналі для правильного підбору потужності вентилятора.

У цьому розрахунку важливу роль відіграє такий параметр, як динамічний тиск на стінки воздуховода.

Поведінка середовища всередині воздухопровода

Вентилятор, що створює повітряний потік в припливно або витяжному повітроводі, повідомляє цього потоку потенційну енергію. У процесі руху в обмеженому просторі труби потенційна енергія повітря частково переходить в кінетичну. Цей процес відбувається в результаті дії потоку на стінки каналу і називається динамічним тиском.

Крім нього існує і статичний тиск, це вплив молекул повітря один на одного в потоці, воно відображає його потенційну енергію. Кінетичну енергію потоку відображає показник динамічного впливу, саме тому даний параметр бере участь в розрахунках.

При постійній витраті повітря сума цих двох параметрів постійна і називається повним тиском. Воно може виражатися в абсолютних і відносних одиницях. Точкою відліку для абсолютного тиску є повний вакуум, в той час як відносне вважається починаючи від атмосферного, тобто різниця між ними - 1 Атм. Як правило, при розрахунку всіх трубопроводів використовується величина відносного (надлишкового) впливу.

Повернутися до списку

Фізичний сенс параметра

Якщо розглянути прямі відрізки повітропроводів, перетину яких зменшуються при постійній витраті повітря, то буде спостерігатися збільшення швидкості потоку. При цьому динамічний тиск в повітроводах буде рости, а статичне - знижуватися, величина повного впливу залишиться незмінною. Відповідно, для проходження потоку через таке звуження (конфузор) йому слід спочатку повідомити необхідну кількість енергії, в іншому випадку може зменшитися витрата, що неприпустимо. Розрахувавши величину динамічного впливу, можна дізнатися кількість втрат в цьому конфузорі і правильно підібрати потужність вентиляційної установки.

Зворотний процес відбудеться в разі збільшення перетину каналу при постійній витраті (дифузор). Швидкість і динамічний вплив почнуть зменшуватися, кінетична енергія потоку перейде в потенційну. Якщо напір, що розвивається вентилятором, занадто великий, витрата на ділянці і в усій системі може вирости.

Залежно від складності схеми, вентиляційні системи мають безліч поворотів, трійників, звужень, клапанів та інших елементів, які називаються місцевими опорами. Динамічний вплив в цих елементах зростає в залежності від кута атаки потоку на внутрішню стінку труби. Деякі деталі систем викликають значне збільшення цього параметра, наприклад, протипожежні клапани, в яких на шляху потоку встановлені одна або кілька заслінок. Це створює підвищений опір потоку на ділянці, яке необхідно враховувати в розрахунку. Тому у всіх перерахованих вище випадках потрібно знати величину динамічного тиску в каналі.

Повернутися до списку

Розрахунки параметра за формулами

На прямій ділянці швидкість руху повітря в повітроводі незмінна, постійної залишається і величина динамічного впливу. Остання розраховується за формулою:

Рд \u003d v2γ / 2g

У цій формулі:

• Рд - динамічний тиск в кгс / м2;
• V - швидкість руху повітря в м / с;
• γ - питома маса повітря на цій ділянці, кг / м3;
• g - прискорення сили тяжіння, рівне 9.81 м / с2.

Отримати значення динамічного тиску можна і в інших одиницях, в Паскалях. Для цього існує інший різновид цієї формули:

Рд \u003d ρ (v2 / 2)

Тут ρ - щільність повітря, кг / м3. Оскільки в вентиляційних системах немає умов для стиснення повітряного середовища до такої міри, щоб змінилася її щільність, вона приймається постійною - 1.2 кг / м3.

Далі, слід розглянути, як бере участь величина динамічного впливу в розрахунку каналів. Сенс цього розрахунку - визначити втрати в усій системі припливної або витяжної вентиляції для підбору напору вентилятора, його конструкції і потужності двигуна. Розрахунок втрат відбувається в два етапи: спочатку визначаються втрати на тертя об стінки каналу, потім вираховується падіння потужності повітряного потоку в місцевих опорах. Параметр динамічного тиску бере участь в розрахунку на обох етапах.

Опір тертю на 1 м круглого каналу розраховується за формулою:

R \u003d (λ / d) Рд, де:

• Рд - динамічний тиск в кгс / м2 або Па;
• λ - коефіцієнт опору тертю;
• d - діаметр воздуховода в метрах.

Втрати на тертя визначаються окремо для кожної ділянки з різними діаметрами і витратами. Отримане значення R множать на загальну довжину каналів розрахункового діаметра, додають втрати на місцевих опорах і отримують загальне значення для всієї системи:

HB \u003d Σ (Rl + Z)

Тут параметри:

1. HB (кгс / м2) - загальні втрати у вентиляційній системі.
2. R - втрати на тертя на 1 м каналу круглого перерізу.
3. l (м) - довжина ділянки.
4. Z (кгс / м2) - втрати в місцевих опорах (відводах, хрестовинах, клапанах і так далі).

Повернутися до списку

Визначення параметрів місцевих опорів вентиляційної системи

У визначенні параметра Z також бере участь величина динамічного впливу. Різниця з прямим ділянкою полягає в тому, що в різних елементах системи потік змінює свій напрямок, розгалужується, сходиться. При цьому середовище взаємодіє з внутрішніми стінками каналу не по дотичній, а під різними кутами. Щоб це врахувати, в розрахункову формулу можна ввести тригонометричну функцію, але тут є маса складнощів. Наприклад, при проходженні простого відведення 90⁰ повітря повертає і натискає на внутрішню стінку як мінімум під трьома різними кутами (залежить від конструкції відводу). В системі повітропроводів присутній маса більш складних елементів, як розрахувати втрати в них? Для цього існує формула:

1. Z \u003d Σξ Рд.

Для того щоб спростити процес розрахунку, в формулу введений безрозмірний коефіцієнт місцевого опору. Для кожного елемента вентиляційної системи він різний і є довідковою величиною. Значення коефіцієнтів були отримані розрахунками або досвідченим шляхом. Багато заводів-виробників, що випускають вентиляційне обладнання, проводять власні аеродинамічні дослідження і розрахунки виробів. Їх результати, в тому числі і коефіцієнт місцевого опору елемента (наприклад, протипожежного клапана), вносять в паспорт виробу або розміщують в технічній документації на своєму сайті.

Після великотрудних розрахунків ми нарешті наблизилися до апофеозу нашого «повітряного» оповідання. Джерело стисненого повітря придбаний, залишилася справа за малим - перемістити повітря з пункту А в пункт Б. Простіше кажучи, від компресора до пневмоінструменту.

Здавалося б, навіщо ускладнювати? Під'єднують шланги, включай компресор - і працюй. Що ж, багато хто так і надходять. І гроблять техніку. Як же організувати пневмосети «по уму»?

Якщо ви маєте в своєму розпорядженні зайвими засобами, можете скористатися послугами досвідчених фахівців, які влаштували за своє життя не одну пневмолинию. Тим же, хто змушений розраховувати на власні сили, повинні стати в нагоді рекомендації з нашої сьогоднішньої статті.

Сьогодні ви дізнаєтеся

Система постачання стисненим повітрям: складові якості

Основні завдання системи стисненого повітря такі:

• вироблення стисненого повітря в необхідній кількості при високому тиску;
• забезпечення стабільності підтримки тиску і витрати при можливості їх вимірювання і регулювання;
• виняток змісту в повітрі шкідливих сторонніх включень, таких, як пил, волога і пари масла;
• доставка стисненого повітря від компресора до пневмоінструменту.

Термін «система» тут використаний не випадково, оскільки це сукупність ряду технічних пристроїв і елементів.

Ключовим елементом цієї системи, безумовно, є компресор. Минулого разу ми з'ясували, що його продуктивність і загальний обсяг ресиверів повинні дозволяти безперебійно працювати всьому встановленому на сервісі пневмоінструменту: щоб при включенні, наприклад, шліфувальної машинки краскопульт не розпочинав «плюватися» фарбою через брак повітря.

Одним з важливих моментів, які необхідно продумати відразу після покупки компресора, є, як не дивно, місце його установки.

Місце для установки компресора

Звичайно, якщо зайвого місця немає і компресора відводиться «єдиний вільний кут», то діватися нікуди - туди його і ставимо. Але якщо у вас є бажання і можливість встановити компресор правильно - встановіть його в окремому приміщенні.

Це приміщення повинно бути сухим і опалювальним (більшість компресорів випускаються для експлуатації в діапазоні температур від +5 до + 40 ° C). Зі зрозумілих причин не можна допускати впливу на компресор атмосферних опадів. Приміщення повинно добре провітрюватися, усмоктуване повітря не повинен містити парів токсичних речовин, вибухонебезпечних газів і розчинників. З цієї причини компресор не можна встановлювати безпосередньо в зоні підготовки та фарбування автомобіля.

Вкрай важливо забезпечити низький рівень запиленості в приміщенні. Постарайтеся по можливості мінімізувати кількість різних «пилоуловлювальні» поверхонь - вся ця пил в кінцевому підсумку кинеться в компресор і далеко не вся буде затримана фільтром.

Приклад класичної пилить поверхні - бетонну підлогу. Така підлога слід хоча б пофарбувати.

Якщо забезпечити низьку запиленість в компресорній неможливо, доведеться частіше звертати увагу на стан повітряного фільтра. Засмічений фільтр не тільки знижує вихідну продуктивність компресора, але і призводить до поломок клапанів.

Місце для установки компресора повинно бути горизонтальною і рівною. Для зручності технічне обслуговування компресор бажано встановити на деякій відстані від стін (0,8 - 1 м).

Компресор - серце пневмосистеми. У той же час, без повітряної магістралі (її можна порівняти з артеріями), він так і залишиться лише частиною загального «організму».

пневмомагистраль

З чого почати?

Перша порада тим, хто вирішив налагодити хорошу пневмолинию - забудьте про всякого роду кустарщину типу водопровідних кранів в магістралях і саморобних фільтрів-вологовіддільників. Тільки високоякісне додаткове обладнання, запірна і регулююча арматура зможуть забезпечити довговічність роботи інструменту і компресора, і високу якість робіт (особливо малярних). А дріб'язкова економія в цій справі неминуче виллється в додаткові витрати. Перевірено життям.

З цих же причин вкрай небажана розводка з гнучких шлангів (з урахуванням їх низької механічної надійності і, як наслідок, - витоків повітря). звичайного гнучкого шланга може бути досить тільки для побутових умов, коли пневмоінструмент підключається рідко, та й то, щоб «продути-накачати».

А в умовах навіть невеликого виробництва не обійтися без стаціонарно закріпленої магістралі, зібраної із спеціально призначених для стисненого повітря труб. А вже до трубопроводу, за допомогою гнучкого шланга (мінімально можливої \u200b\u200bдовжини) можна підключати різний пневмоінструмент.

Отже, трубопровід. З яких матеріалів він повинен бути виготовлений?

матеріал трубопроводу

Сталь і оцинковка

Здавалося б, що поганого в тому, що в якості матеріалу для трубопроводів використовуються стандартні сталеві водопровідні труби. Вигода очевидна: «чорні» труби (як і всілякі вентилі і куточки до них) можна знайти на будь-якому будівельному ринку, витрати на їх покупку і монтаж мінімальні.

Однак не все так просто. Як ми знаємо, головний ворог пневмомережі - конденсат, що викликає внутрішню корозію трубопроводів. А оксид заліза, що виникає в результаті корозії - це найсильніший абразив, здатний стерти в порошок що завгодно, навіть азотований або насичений вуглецем поверхневий шар металу механізмів приводу пневмоінструменту.

Саме тому пневматична магістраль повинна бути зібрана з матеріалів, стійких до корозії. Застосовують, як правило, оцинкування, пластик або алюміній.

Хоча, як показує практика, до труб з оцинковки теж потрібно ставитися з обережністю. Справа в тому, що оцинковка може бути нанесена тільки з однієї, зовнішньої сторони. А якщо й ні, і труби оцинковані повністю, з часом в них все-одно будуть з'являтися продукти корозії. В умовах подачі стисненого повітря стійкість гальванічного цинкового покриття не так вже й висока, нехай і вище, ніж у звичайної сталі.

пластик

Головна перевага пластику (використовуються різні його види) - мобільність і легкість монтажу. Пневмолинию з пластикових труб можна зібрати буквально «на коліні», будь-які геометричні форми трубопроводах надаються за лічені хвилини. Такий трубопровід легко наростити або пересунути (зручно для мобільних пневмоліній). До того ж пластикові труби не схильні до корозії, їх опір потоку повітря значно нижче, ніж у сталі.

Разом з тим, пластик має низьку міцність і теплостійкість, з часом такі труби сильно деформуються. Звідси - витоки повітря.

Крім того, велика ймовірність їх випадкового пошкодження. На практиці бували випадки необережного дотику «болгаркою» або проведення зварювальних робіт поблизу труби, з усіма наслідками, що випливають (і видувають) наслідками.

алюміній

Мабуть, кращий матеріал для пневмомагистралей на сьогоднішній день - алюмінієва труба з полімерним покриттям. Такі не схильні до корозії, герметичні, прості в монтажі і обслуговуванні. Алюмінієві труби володіють найменшим газодинамічних опором у порівнянні з будь-якими іншими матеріалами трубопроводів. Їх внутрішня поверхня відшліфована до рівня дзеркала, тому ніщо не перешкоджає руху потоку повітря.

Витрати на такі труби з лишком окупаються високою якістю повітря, довговічністю служби пневмоінструменту і фільтрів, відсутністю витоків і, як наслідок, заощадженням електроенергії.

На відео нижче продемонстрований процес монтажу пневмолініі з алюмінієвих труб. Що може бути простіше?

Всі інші елементи пневмосети, такі як муфти, згони, трійники, запірна і регулювальна арматура також повинні бути виготовлені з не схильних до корозії матеріалів. Такі випускаються провідними виробниками компресорного устаткування.

Діаметр труб

З матеріалом труб визначилися. Наступний критично важливий момент - вибір діаметра цих труб. Середня пневматична магістраль - система досить протяжна, а ми пам'ятаємо, що з віддаленням від джерела нагнітання стисненого повітря відбувається падіння тиску в лінії. І чим менше діаметр трубопроводів, тим більші втрати тиску будуть спостерігатися.

Наприклад, при використанні десятиметрового шланга з внутрішнім діаметром 9 мм при тиску 6 бар, падіння тиску складе 1,7 бар (на вході в пістолет тиск буде вже не 6, а 4,3 бар). А в разі використання шланга діаметром 6 мм падіння складе цілих 3,5 бар.

Те ж саме стосується і всіх інших «вузьких місць» пневмостістеми. Адже іноді навіть потужний компресор і великі ресивери не в змозі забезпечити повітрям краскопульт через те, що десь в місцях з'єднання труб або на вході в пістолет коштує перехідник з завужені внутрішнім діаметром. Повітря просто не в силах пройти через нього в потрібному обсязі.

Є універсальне правило, яким слід керуватися при виборі діаметра основного трубопроводу: внутрішній діаметр труб повинен бути не менше внутрішнього діаметра вихідного штуцера компресора або ресивера. Тобто, якщо на компресорі стоїть кран з внутрішнім діаметром в 1 дюйм (25 міліметрів), то і трубопроводи повинні мати внутрішній діаметр мінімум 1 дюйм.

Поширеною помилкою в зв'язку з цим є неправильне розуміння різниці між зовнішнім і внутрішнім діаметром труб. Найчастіше такі помилки допускаються при монтажі пластикових труб: закуповується труба того ж зовнішнього діаметра, що і кран на компресорі.

пластикова труба, Як і всі труби, маркується виходячи зі свого зовнішнього діаметра, але тут є підступ: товщина стінки. Наприклад, у труби ПВХ вона становить 4 мм (а у армованої - ще більше). Отже, сумарна товщина стінок складе: 4 + 4 \u003d 8 мм. А значить, ПВХ труба з маркуванням 25 мм буде мати діаметр прохідного перетину всього 17 мм.

Правильніше підбирати діаметр труб наступним чином: на компресорі стоїть штуцер з внутрішнім діаметром в 1 дюйм (25 міліметрів), значить труби також повинні мати прохідний діаметр трохи менше дюйма. Тепер беремо сумарну товщину стінок труби (в нашому випадку з ПВХ трубою вона становить 8 мм) і додаємо 25 міліметрів. Таким чином, нам необхідна труба із зовнішнім діаметром не менше 33 мм.

Якщо ви вже експлуатуєте пневмолинию із пластику, інтересу заради можете пройти до обладнання і подивитися, як у вас підібрана труба. У більшості випадків зовнішній діаметр труби виявиться рівним діаметру крана компресора.

А ось використовуючи алюмінієву трубу ви позбавляєте себе від таких помилок, користуєтеся основним правилом і відразу отримуєте те, що вам потрібно.

Точний розрахунок діаметра трубопроводу

Точний розрахунок діаметра основного трубопроводу - досить складне завдання, яке зводиться до обчислення швидкостей і витрат повітря на різних ділянках трубопроводу, а також величин падіння тиску. В силу того, що повітря має високу сжимаемостью, цей розрахунок набагато складніше, ніж, наприклад, розрахунок гідравлічних систем. Як правило, він виконується тільки в найбільш відповідальних випадках, а на практиці для розрахунку пневмосистеми частіше використовуються спеціальні номограми або таблиці.

Є ще один, відносно простий спосіб розрахунку діаметра основного трубопроводу. В основі цього розрахунку лежить метод еквівалентної довжини труби, що показує, скільки метрів необхідно додатково додати до довжини прямолінійного ділянки трубопроводу при установці кожного «місцевого опору» (фитинга, крана і т.д.).

Розрахунок проводиться так: по довжині трубопроводу і продуктивності компресора зі спеціальної таблиці вибирається початковий діаметр труби. Далі підраховується кількість всіх фітингів і за допомогою таблиці переведення вираховується довжина запасу, яку необхідно додати до довжини основного трубопроводу для компенсації втрат. На останньому етапі повторно, з використанням уже нової довжини перевіряємо, чи підходить спочатку обраний діаметр. Якщо немає - збільшуємо.

При цьому важливо пам'ятати, що:

• за основу розрахунку параметрів кільцевого трубопроводу береться половина його номінальної довжини;
• за основу розрахунку параметрів тупикового трубопроводу береться його повна номінальна довжина.

приклад розрахунку

• продуктивність компресора: 800 л / м;
• 1/2 довжини кільцевого трубопроводу: 100 м.

З таблиці, наведеної нижче бачимо, що шуканий діаметр дорівнює 1 дюйму (25 мм).

Припустимо, для монтажу цієї пневмосети нам буде потрібно наступна арматура:

• 4 кульових крана;
• 12 куточків 90 °;
• 8 трійників.

Користуючись наступною таблицею, співвідносимо діаметр з відповідними значеннями еквівалентних довжин труби (різні виробники труб можуть давати свої значення еквівалентних довжин).

отримуємо:

Таким чином, довжина основного трубопроводу з урахуванням всіх фітингів і запірної арматури становить:

100 + 31,6 \u003d 131,6 м

Повторна перевірка по першій таблиці показує, що використання основної труби з діаметром 25 мм допустимо. В іншому випадку діаметр трубопроводу слід було б збільшити.

Така ось нехитра арифметика.

Шланги і роз'єми

Найчастіше саме шланги (і їх сполуки), в силу неправильного вибору і обслуговування, стають «найслабшою ланкою» пневмосистеми і основним місцем витоків. Тому звичайні гумові шланги для води або газозварювання тут недоречні. Потрібні спеціальні шланги для стисненого повітря: гнучкі і міцні, виконані з матеріалу, стійкого до агресивних середовищ. Підійдуть популярні нині спіральні шланги або армовані поліуретанові.

Хоча спіральні шланги, все ж, - продукт на любителя. Їх дешеві моделі не відрізняються стійкістю до низьких температур, не переносять великих розтягувань і «закушування». Крім того, спіральні шланги - своєрідні «пожирачі» енергії. Часто винуватцем нестачі повітря при роботі пневмоінструменту буває саме спіральний шланг недостатнього діаметра. В такому випадку слід використовувати спіральний шланг більшого діаметра, або підібрати гладкий шланг.

Сказане проілюстровано нижче.

При використанні спірального шланга при тиску 6 бар падіння тиску складе 2 бар

Падіння тиску в гладких шлангах мінімально

Щоб звести втрати тиску до мінімуму, все шланги і роз'єми повинні бути достатнього внутрішнього діаметра (не менше 9 мм), а при довжині шлангів понад 7 метрів - не менше 10 мм. Щоб звести втрати тиску до мінімуму намагайтеся не використовувати шланги довжиною понад 10 метрів. Оптимально - 3-5 метрів.

Що стосується сполук, то для зручності роботи слід використовувати швидкоз'ємні штуцери і перехідники, в достатку що випускаються виробниками компресорного устаткування.

Правила монтажу: ухили, замкнутий контур, «гусяча шия»

Зводячи всі елементи пневмосети воєдино, намагайтеся дотримуватися наступних рекомендацій.

1. Магістралі необхідно надати невеликий ухил - 1-2%. Це потрібно для того, щоб конденсат, що скупчується в основній лінії, не попадав до споживачів, а стікав в нижню точку пневмолініі, обладнану клапаном зливу.

2. З тією ж метою відводів від основної лінії до споживачів слід надати кільцеподібну форму у вигляді арок (так звана «гусяча шия»). Тобто відведення повинен не просто опускатися вниз, а спочатку підніматися нагору, а потім - вниз. Завдяки цьому конденсат, знову ж таки, буде проходити по ухилу вниз, не потрапляючи на пости споживання.

3. Найбільш низькі точки магістралі і все тупикові закінчення трубопроводів (нижні частини вертикальних ділянок) повинні бути обладнані конденсатовідвідники. Бажано об'єднати їх загальної дренажної лінією, підключеною до сепаратора конденсату (такі пристрої продаються).

4. пневмомагістралей по можливості повинна утворювати загальний замкнутий контур, щоб тиск у всіх її точках було однаковим. В іншому випадку тиск в найдальшій точці магістралі буде мінімальним. І чим довше магістраль - тим менше тиск в її далекій точці.

5. Відгалуження до споживачів бажано розподіляти згідно їх робочому тиску: чим вище тиск - тим ближче до компресора. Кожен пост споживання слід обладнати редуктором з манометром (в продажу є редуктори, суміщені з фільтром-влагоотделителем і лубрикатори), а також запірним вентилем.

6. Запірні крани повинні бути і на окремих ділянках магістралі - щоб мати можливість відсікати від мережі будь-яку ділянку для місцевого ремонту, не відключаючи всіх споживачів.

7. Розведення пневмосети виконується, як правило, по стінах або по стелі. Тут головне зберегти зручність контролю, обслуговування і зливу конденсату. Перед установкою не зайве розмітити місця на стіні, де буде проходити магістраль.

8. Для ущільнення різьбових з'єднань не можна застосовувати звичну для сантехніків клоччя. Замість цього використовуйте спеціальні герметики, що містять тефлон, або тефлонову стрічку. При складанні стежте, щоб частинки ущільнювального матеріалу не потрапляли всередину трубопроводів.

9. Намагайтеся рятувати магістраль від перешкод для потоку повітря. Не слід врізати в неї різні сантехнічні елементи (наприклад, водопровідні крани) - їх гідравлічний опір величезне.

10. Маршрути трубопроводів повинні бути простими, наскільки це можливо, мати мінімальну кількість вигинів, пересічний, врізок або з'єднань.

Наостанок ще одне відео - для закріплення знань.

Отже, всі професійні вимоги до пневмосети дотримані: правильно обраний матеріал і діаметр трубопроводів, підібрані шланги та швидкороз'ємні з'єднання. Начебто нічого не забули ... А ось і забули: очистити повітря від пилу, масла і вологи. Тільки так ми зможемо продовжити термін служби пневмоінструменту і уникнути при фарбуванні таких дефектів як бульбашки, масляні кратери і засміченість. Про обладнання для підготовки повітря - в наступний раз.