Tính toán
Kỹ thuậtMáy Tính Áp Suất Ống Gió & Ống Nước
Máy tính sụt áp ASHRAE Darcy-Weisbach cho ống gió HVAC và ống nước. Tổn thất ma sát, hệ số K phụ kiện, đường kính tương đương, kiểm tra vận tốc.
Tính toán sụt áp tĩnh, tổn thất ma sát và tổn thất phụ kiện cho ống gió (HVAC) hoặc ống nước (cấp thoát nước). Hỗ trợ hệ số K chi tiết và hiển thị kết quả ở cả đơn vị Imperial và SI.
Có góp ý? Báo lỗi, đề xuất tính năng, hoặc chia sẻ suy nghĩ — chúng tôi đọc tất cảSụt Áp Ống Gió Là Gì?
Sụt áp ống gió, còn gọi là tổn thất áp suất tĩnh, là sự giảm áp suất không khí khi không khí chảy qua ống dẫn do ma sát và sức cản. Nó được đo bằng inch cột nước (in. w.c.) hoặc Pascal (Pa). Hiểu về sụt áp rất quan trọng cho thiết kế HVAC vì quạt phải vượt qua sức cản này để di chuyển không khí hiệu quả.
Công Thức Tính Sụt Áp
- Tổn Thất Ma Sát: ΔP = f × (L/D) × (ρ × V²/2)
- Áp Suất Vận Tốc: Pv = (V/4005)²
- Tổng Áp Suất: ΔP_tổng = Tổn Thất Ma Sát + Tổn Thất Phụ Kiện
Các Yếu Tố Ảnh Hưởng Sụt Áp
- Kích thước ống gió: Ống nhỏ hơn tăng sụt áp
- Vận tốc gió: Vận tốc cao hơn gây tăng theo cấp số mũ
- Chiều dài ống gió: Đường dài hơn tích lũy tổn thất ma sát nhiều hơn
- Độ nhám vật liệu: Bề mặt nhám tăng ma sát
- Phụ kiện: Mỗi khuỷu/chuyển tiếp thêm sức cản
Mẹo Thiết Kế
- Dùng ống lớn hơn để giảm vận tốc và ma sát
- Giảm thiểu số chỗ cong và phụ kiện trong đường ống
- Chọn vật liệu nhẵn thay vì ống mềm
- Giữ tổng áp suất hệ thống dưới định mức quạt
- Thêm biên độ an toàn 10-20% vào tính toán
Ứng Dụng
- Lựa chọn và định cỡ quạt
- Tối ưu hóa thiết kế hệ thống HVAC
- Khắc phục sự cố lưu lượng gió
- Phân tích hiệu suất năng lượng
- Lập kế hoạch hệ thống thông gió
Câu Hỏi Thường Gặp
Áp suất tĩnh trong ống là lực trên đơn vị diện tích mà không khí tác động vuông góc lên thành ống, đo bằng inch cột nước (in. WG) hoặc pascal. Nó biểu thị sức cản mà quạt phải vượt qua để đẩy không khí qua ống, phụ kiện, lọc và dàn. ASHRAE Handbook of Fundamentals định nghĩa áp suất tổng là tổng áp suất tĩnh và động (Pt = Ps + Pv). Hệ thống HVAC dân dụng điển hình vận hành ở 0,5–0,8 in. WG áp suất tĩnh ngoài, còn hệ thống thương mại áp thấp lên đến 2 in. WG. Áp tĩnh quá cao làm hệ thống thiếu lưu lượng, giảm công suất và đẩy nhanh hao mòn thiết bị.
Vận tốc là phép kiểm tra thiết kế phổ biến nhất vì nó quyết định cả tiếng ồn lẫn tiêu thụ năng lượng. Hướng dẫn áp thấp của ASHRAE và SMACNA cho không khí: ống cấp dân dụng tới khoảng 900 fpm, nhánh cấp tới 1.200 fpm, gió hồi tới 800 fpm và ống chính thương mại tới khoảng 1.500 fpm. Vượt các giá trị này làm tăng tiếng ồn tái sinh và năng lượng quạt. Với ống nước lạnh hoặc nóng, dải phục vụ chung là 4–8 fps: dưới 2 fps gây lắng cặn và cuốn khí, còn trên 8–10 fps gây xói mòn-ăn mòn (nhất là với đồng) và tiếng ồn dòng chảy. Máy tính này nay phân loại vận tốc tính được so với các giới hạn đó bằng kết luận xanh (đạt), hổ phách (gần giới hạn) hoặc đỏ (vượt), để bạn thấy ngay thiết kế có đạt hay không.
Dùng phương trình ma sát Darcy-Weisbach hoặc biểu đồ ma sát của ASHRAE: ΔP = f × (L/Dh) × (ρ × V²/2), với f là hệ số ma sát, L chiều dài, Dh đường kính thủy lực, ρ mật độ không khí và V vận tốc. Trong thực hành nhà thiết kế dùng biểu đồ ASHRAE vẽ tổn thất áp suất trên 100 ft (hoặc 100 m) theo lưu lượng cho nhiều kích thước ống. Tôn tráng kẽm với độ nhám tuyệt đối 0,0003 ft cho khoảng 0,08–0,1 in. WG mỗi 100 ft ở vận tốc điển hình. Ống mềm có ma sát gấp khoảng ba lần ống cứng nên SMACNA giới hạn chiều dài 5 ft căng hết.
Áp suất động (Pv) là động năng của không khí chuyển động, biểu thị Pv = ρ × V² / (2 × g), hoặc theo đơn vị Mỹ Pv = (V/4005)² cho không khí tiêu chuẩn mật độ 0,075 lb/ft³. Có thể chuyển trực tiếp thành vận tốc: V = 4005 × √Pv. Ở 1.000 fpm, Pv bằng 0,062 in. WG; ở 2.000 fpm, 0,25 in. WG. Phép quét bằng ống Pitot đo áp suất động để xác định lưu lượng thực theo ASHRAE 111 và tiêu chuẩn AABC. Khác với áp tĩnh, áp suất động có hướng và luôn dương theo chiều dòng chảy.
Mỗi phụ kiện — co, tê, chuyển tiếp, van — thêm một tổn thất cục bộ biểu thị qua hệ số tổn thất C nhân với áp suất động: ΔP = C × Pv. ASHRAE Duct Fitting Database (DFDB) và SMACNA HVAC Systems Duct Design công bố giá trị C: co 90° bán kính trơn có C ≈ 0,15, co cắt góc không cánh dẫn có C ≈ 1,3 (gần mười lần tệ hơn). Tê, nhánh rẽ và chuyển tiếp có thể chiếm phần lớn tổn thất tổng trong hệ thống nhiều phụ kiện. Thiết kế chính xác cộng chiều dài tương đương của từng phụ kiện vào ma sát ống thẳng, tổng cho từng tuyến từ quạt tới miệng xa nhất.
TESP là áp suất tĩnh mà quạt thiết bị phải tạo ra để vượt qua mọi thứ bên ngoài thiết bị xử lý — ống cấp, ống hồi, phụ kiện, miệng gió, van và lọc ngoài cùng các dàn. Đo TESP bằng cách khoan các cổng đo nhỏ ở đầu ra cấp và đầu vào hồi của thiết bị, rồi đọc chênh lệch bằng manometer kỹ thuật số (Magnehelic, Testo hoặc tương tự). Cộng giá trị tuyệt đối: |Ps_cấp| + |Ps_hồi| = TESP. Hầu hết lò sưởi dân dụng được đánh giá cho 0,5 in. WG TESP ở lưu lượng định mức; đọc cao hơn báo hiệu ống bị hạn chế, lọc bẩn hoặc ống mềm bị gấp.
Ống tròn có tỉ số ma sát/lưu lượng nhỏ nhất vì giảm tối thiểu diện tích bề mặt với một tiết diện cho trước. Ống chữ nhật có nhiều diện tích thành hơn và bị tách dòng ở góc, làm ma sát tăng 5–30 phần trăm so với ống tròn tương đương. Oval phẳng nằm ở giữa. Đường kính thủy lực Dh = 4A/P (diện tích nhân bốn chia chu vi) chuyển hình chữ nhật sang ống tròn tương đương để tính ma sát. Bảng ASHRAE liệt kê đường kính tròn tương đương trực tiếp: 12×8 in. xấp xỉ ống tròn 10,7 in. Tỉ lệ hình thể trên 4:1 không khuyến nghị vì ma sát tăng nhanh trong khi chi phí kết cấu cũng tăng.
SMACNA phân loại hệ thống theo vận tốc và áp suất tĩnh: áp thấp (dưới 2 in. WG, vận tốc dưới 2.000 fpm, dân dụng và thương mại nhỏ), áp trung bình (2–6 in. WG, 2.000–4.000 fpm, văn phòng lớn VAV) và áp cao (trên 6 in. WG, cảm ứng đầu cuối hoặc thải công nghệ). Cấp cao hơn cần tôn dày hơn, mối nối gia cường và thử kín theo cấp áp SMACNA. Chi phí tăng mạnh theo cấp áp nên nhà thiết kế ưu tiên cấp thấp nhất phù hợp với tòa nhà. Hệ thống VAV đôi khi dùng áp trung bình trên ống chính và áp thấp sau hộp đầu cuối để tiết kiệm năng lượng.
IECC và ASHRAE 90.1 yêu cầu thử rò rỉ ống: 4 CFM mỗi 100 ft² sàn được điều hòa ở 25 Pa (khoảng 0,1 in. WG) cho rò tổng trong nhà mới, và 8 CFM mỗi 100 ft² cho cải tạo. SMACNA HVAC Air Duct Leakage Test Manual định nghĩa các cấp áp và rò cho phép theo cấp. Mastic kín mọi mối, băng nhôm (chứng nhận UL 181) ở đầu nối ống mềm và tấm tiếp cận có gioăng là thiết yếu. Rò vượt giới hạn buộc quạt phải đẩy nhiều không khí hơn để cấp đủ CFM thiết kế tại miệng, lãng phí năng lượng và quá tải động cơ.
MáY TíNH Kỹ THUậT39
WUTOOLS