2.1. Расчет системы дымоудаления начинается с определения сопротивления дымового клапана и воздуховодов, по которым дым подводится к клапану по формуле, Па:
DР1 = KT · Sz · (V · r)2/2 · r + Ктр · Н · Кс · l. (15)
где: КТ - поправочный коэффициент для коэффициентов местных сопротивлений z, являющийся отношением плотности газа (дыма) к плотности стандартного воздуха, в данном случае равный 0,51/1,2 = 0,425; для дыма при пожаре принимается дополнительная поправка на загрязненность дыма - 1,3, тогда:
КТ = 0,425 · 1,3 = 0,55;
Sz - сумма коэффициентов местных сопротивлений на участке сети от первого резервуара дыма до соединения с ответвлением к второму резервуару дыма с закрытым дымовым клапаном (допускается непосредственно до вентилятора); местное сопротивление открытого дымового клапана на прямом участке допускается принять 0,4;
Vr - массовая скорость дыма в открытом сечении клапана кг/(с·м2) принимается не более 10 кг/(с·м2);
r - плотность дыма, 0,51 кг/м3;
Ктр- для дыма с температурой 450 °С, с учетом перевода давлений в Па, принимать 8,0;
Н - потери давления на трение принимаются по справочнику [8] кг/м2 по соответствующей величине скоростного давления в воздуховоде кг/м2 или по таблице 1, при скоростном давлении Па;
Кс - коэффициент для воздуховодов из строительных материалов: - 1,7 для бетона; 2,1 - для кирпича; 2,7 - для шахт оштукатуренных по стальной сетке; для других материалов - по справочнику [8];
l - длина участков воздуховода, м, до соединения с ответвлением ко второму резервуару дыма, (или до вентилятора).
2.2. Определяется расход воздуха, подсасываемый через неплотности закрытого дымового клапана, кг/с:
GВ = 0,005 · (П · DР1) 0,5, (16)
где: П - периметр притвора дымовых клапанов, м, по приложениям 1-3;
DР1 - потери давления на участке от первого резервуара дыма до ответвления ко второму резервуару или до вентилятора, Па.
2.3. Определяется плотность смеси газов, кг/м3, по формуле:
r = (GД,1 + GВ) / (GД,1/0,51 + GВ/1,2), (17)
где: GД,1, GВ - расход дыма и расход воздуха, кг/с.
2.4. По общему расходу дыма к воздуха Go = GД,1 + GВ, кг/ч по формуле (15) определяется потеря давления на общем участке от обоих резервуаров и находится разрежение перед вентилятором DР1 Па.
2.5. Определяется подсос воздуха через неплотности всей сети воздуховодов от дымовых клапанов до вентилятора на основании разрежения перед вентилятором DР0, по формуле:
GВ,1 = GП.С S(n, 1), (18)
где: - GП.С удельный подсос воздуха через неплотности воздуховодов по таблице 2, по классу П;
S(n, 1) - развернутая площадь всех всасывающих воздуховодов, м2, как произведение периметра каждого участка системы на его длину, кроме участков, находящихся внутри резервуаров дыма.
2.6. Общий расход газов перед вентилятором, кг/с
GСУМ = GД,1 + GВ + GВ.1, (19)
и их плотность
rСУМ = GСУМ / [GД,1 / 0,51 + (GВ + GВ.1) / 1,2] (20)
По сравнению с ранее рассчитанным, расход возрос в К = GСУМ / GД,1 раз, следовательно потери давления возрастут и будут равны:
DРСУМ = DР1 · (l + К2)/2 + DРC, (21)
где: DP1 - по формуле (15);
DРC - потери давления при выбросе газов наружу, рассчитываемые по аналогии с формулой (15), при плотности газов, рассчитанной по формуле (20).
2.7. Естественное давление за счет разности удельных весов наружного воздуха и газов Па, определяется для теплого периода года (параметры Б) по формуле (22) и учитывается, со знаком минус:
DРес = h · (gH - gC) + hB · (gH - gГ), (22)
где h - высота от оси открытого дымового клапана на первом этаже до оси вентилятора, м:
hB - расстояние по вертикали от оси вентилятора до выпуска газов в атмосферу, м;
gH = 3463 / (273 + tH) - удельный вес наружного воздуха, Н/м3;
tН - температура наружного воздуха в теплый период года (параметры Б) °С;
gС = 4,9 · (rВ + 0,51) - средний удельный вес газов до вентилятора, Н/м3;
gГ = 9,81 · rСУМ - удельный вес газов до вентилятора, Н/м3,
2.8. Потери давления, на которые должна быть рассчитана мощность, потребляемая вентилятором, Па:
DРВ = DРСУМ - DРес (23)
где: DРСУМ и DРес - по формулам (21) и (22).
2.9. Выбор вентилятора по производительности. м3/ч, и скорости его вращения определяются расходом по формуле:
LB = 3600 - GСУМ / rСУМ (24)
и по условиям потери давления, приведенным к плотности стандартного воздуха по формуле:
DРУС = 1,2 · DРВ / rВ (25)
2.10. Удаление дыма должно производится радиальными вентиляторами, пригодными для работы в течение времени, необходимого для эвакуации людей, но не менее 1 часа. Специальных вентиляторов для дымоудаления, работающих при температуре газов 600°С, промышленность нашей страны не производит. Поэтому пока рекомендуется пользоваться вентиляторами фирмы "Deutsche Babkok, A.G." [11], или осевые вентиляторы фирмы " WOODS" (Англия), способные работать 1,5 ч при t = 600 °С, [15] или другими зарубежными фирмами. Следует предусматривать жесткое соединение вентиляторов с воздуховодами, или заказывать мягкое соединение из несгораемого материала.
Потеря давления на трение
|
Скоростное давление в воздуховоде или шахте, Па |
Удельные потери давления на трение Н кг/м2 в воздуховодах поперечным сечениям, м2 |
|||
|
0,26 |
0,35 |
0,5 |
0,7 |
|
|
30 |
0,1 |
0,09 |
0,06 |
0,06 |
|
40 |
0,13 |
0,11 |
0,08 |
0,07 |
|
50 |
0,16 |
0,14 |
0,10 |
0,09 |
|
60 |
0,19 |
0,17 |
0,12 |
0,11 |
|
70 |
0,22 |
0,19 |
0,16 |
0,12 |
|
80 |
0,25 |
0,22 |
0,17 |
0,14 |
|
90 |
0,28 |
0,24 |
0,18 |
0,16 |
|
100 |
0,31 |
0,27 |
0,20 |
0,17 |
|
110 |
0,34 |
0,29 |
0,22 |
0,19 |
|
120 |
0,37 |
0,32 |
0,24 |
0,20 |
|
130 |
0,39 |
0,34 |
0,26 |
0,21 |
|
140 |
0,42 |
0,37 |
0,27 |
0,23 |
|
150 |
0,45 |
0,39 |
0,29 |
0,25 |
|
160 |
0,48 |
0,41 |
0,31 |
0,26 |
|
170 |
0,51 |
0,45 |
0,33 |
0,28 |
|
180 |
0,54 |
0,47 |
0,35 |
0,30 |
|
190 |
0,57 |
0,49 |
0,37 |
0,31 |
|
200 |
0,62 |
0,54 |
0,40 |
0,33 |
Поступление воздуха через неплотности стальных воздуховодов систем дымоудаления
|
Класс воздуховода |
Отрицательное статическое давление в месте присоединения воздуховодов к вентилятору, Па |
|||||||||||
|
200 |
400 |
600 |
800 |
1000 |
1200 |
1400 |
1600 |
1800 |
2000 |
2200 |
||
|
Удельный расход воздуха, GпУД · 103 кг/(с·м2) внутренней поверхности воздуховода |
||||||||||||
|
П |
0,4 |
0,6 |
0,8 |
1,0 |
1,2 |
1,3 |
1,5 |
l,6 |
1,8 |
1,9 |
2,0 |
|
Примечание- для прямоугольных воздуховодов вводится коэффициент 1,1.
Пример 2. Расчет сети воздуховодов (рис. 2 и 3) удаления дыма из стоянки легковых автомобилей при пожаре в первом этаже.
1. Расход дыма по первому примеру равен 22970 кг/ч или 6,38 кг/с. Удаление дыма из резервуара P1. К установке принято два дымовых клапана КДМ-2 с общей площадью свободного прохода 2 · 0,33 = 0,66 м2.
Массовая скорость дыма в клапане равняется:
Vr = 6,38 / 0,66 = 9,87 кг/(с·м2).
2. Дымоприемный воздуховод поперечным сечением 0,5·1,4 м прокладывается внутри резервуара дыма. В воздуховоде предусматривается пять отверстий размером 0,7/5 = 0,14 м2 каждое. Массовая скорость дыма в приемных отверстиях и корне дымоприемного воздуховода равна:
Vr = 6,38 / 0,7 = 9,1 кг/(с·м2).
3. Сумма местных сопротивлений от крайнего дымоприемного отверстия до вентилятора слагается из следующих величин: вход в отверстие [8] с поворотом - 2,28; клапан - 0,4; сужение и расширение при проходе клапана - 0,2; 3 отвода - 0,45; тройник - 0,15.
Всего с поправочным коэффициентом на дым:
Sz = 0,55 · (2,28 + 0,4 + 0,2 + 0,45 + 0,15) = 1,9
4. Общие потери на трение в сети до вентилятора рассчитываем по формуле (15) с поправкой на дым в (п.3 по Sz).
Длина воздуховода по рассчитываемому участку:
1 = 30 + 10 + 10,5 + 20 = 70,5 м.
Поперечное сечение постоянно и равно 0,7 м2; массовая скорость равна 9,1 кг/(с·м2), скоростное давление равно Рск = 81,2 Па. Удельные потери на трение по таблице 1 равны:
DРУ = 0,15 · 1,1 = 0,165 кг/м2,
тогда:
DР1 = 1,9 · 81,2 + 8 · 0,165 · 1 · 70,5 = 250 Па.
5. Определяем подсос воздуха через два дымовых клапана, установленные на втором резервуаре, принимая разность давлений на его сторонах (с небольшим запасом) - 250 Па. Тогда по формуле (16) расход воздуха будет равен:
GВ = 0,005 · (2 · 2,34 · 250)0,5 = 0,17 кг/с или 612 кг/ч.
6. По формуле (l7) определяем плотность газов после смешения дыма с воздухом:
r = (6,38 + 0,17) / (6,38 / 0,51 + 0,17 / 1,2) = 0,52 кг/м3.
7. Общая развернутая площадь воздуховодов до вентилятора при периметре 3,35 м и длине (без воздуховодов внутри резервуаров дыма) равна:
Snl = (70,5 - 35 + 20,5) · 3,35 = 184,8 м2
Удельный подсос воздуха через неплотности воздуховодов при разрежении в корне 250 Па принимаем по таблице 2:
GП.С = 0,45 / 1000 = 0,00045 кг/(с·м2) или всего по формуле (18):
GВ.1 = 0,00045 · 184,8 = 0,083 кг/с,
Суммарный расход газов по формуле (19) равен:
GСУМ = 6,38 + 0,17 + 0,083 = 6,633 кг/с или 23879 кг/ч.
8. Расход газов увеличился по сравнению с ранее рассчитанным:
К = 6,633/6,38 = 1,04 раза; при этом, по формуле (21) суммарное давление будет равно:
DРСУМ = 250 · (1 + 1,042) / 2 + 40 · 0,15 · 1,1 · 8 + 87 · 1,1 · 0,55 = 366 Па,
где потери давления на выброс посчитаны по формуле (15).
Плотность газов перед вентилятором по формуле (20)
rСУМ = 6,633 / (6,38 / 0,51 + 0,253 / 1,2) = 0,524 кг/м3.
9. Естественное давление при температуре наружного воздуха в Москве в теплый период года составляет 28,5 °С и плотности воздуха
r = 353 / (273 + 28,5) = 1,17 кг/м3,
по формуле (22) после преобразования плотностей газов и воздуха в удельные веса, получим:
DРес = 2 · (11,48 - 5,1) + 40 · (11,48 - 5,1) = 258 Па.
10. Потери давления, на которые должна быть рассчитана мощность, потребляемая вентилятором, по формуле (23) равны:
DРВ = 366 - 268 » 100 Па.
11. Выбор вентилятора по производительности м3/ч и скорости вращения определяется расходом по формуле (24):
LB = 3600 · 6,633/0,524 = 45570 м3/ч
и по условным потерям давления, приведенным к плотности стандартного воздуха по формуле (25):
DРУС = 1,2 · 100 / 0,524 = 230 Па.
Установочную мощность электродвигателя необходимо принять, ориентируясь на начальный момент пожара, когда вентилятор будет засасывать и транспортировать воздух параметров помещения.