Расчет диффузора

Исходные данные:

· Рабочий диапазон частот 5000…10000 Гц;

· Номинальное давление Рн = 0.33 Па;

· Максимальная амплитуда смещения xm = 0.3410-3 м.;

· Частота механического резонанса fp = 3000Гц;

· Масса звуковой катушки mзк 0.0003 кг.

Выбираем материал для изготовления диффузора.

В качестве материала для изготовления диффузора используется композиция бумажной массы с плотностью д 0.9103 и значение модуля упругости такой композиции равно Е = 9109 .

Вычисляем радиус диффузора таким образом, чтобы обеспечить заданное номинальное давление Рн при заданном уровне нелинейных искажений (который определяется максимальной амплитудой xm).

rд = = 0.017 м.

Определим массу диффузора:

А= 0.000138 м.

Расчет гибкой подвески

Исходные данные:

· Частота резонанса подвижной системы fр = 3000 Гц;

· Масса звуковой катушки mзк 0.0003 кг;

· Масса диффузора 0.00015 кг;

· Радиус диффузора rд = 0.017 м.

Определим массу подвижной системы:

m = mд + mзк + mc = 0.00047 кг.,

mc = 50 = 0.00002 кг.

Определим общую гибкость подвески при помощи известного значения частоты механического резонанса:

Распределяем гибкость между элементами подвески - воротом и центрирующей шайбой сш. для широкополосного громкоговорителя выполняется следующее условие:

Считая, что гибкость и сш соединены последовательно, получаем:

свом = c(1+) = 1,810-5 ,

сш = = 910-6 .

Для изготовления гофра будем использовать Целюлоза сулфатная беленая 30-70%

Профиль гофра - плоский

Находим ширину гибкого ворота по формуле:

bвом = ?вор= 0.0016м.,

Вом = 0.7= 9.6310-5 м.,

k3 - коэффициент, который выбирается в зависимости от профиля гофра k3 = 1,

k4 - коэффициент, который определяется отношением k4 = 1.

Задаем число гофров равным 2 и вычисляем шаг гофра:

lвом = = 0.00052 м.

Тогда можно выбрать тип центрирующей шайбы и материал для её изготовления, профиль шайбы и соотношение между высотой шайбы и её шагом:

материал для изготовления центрирующей шайбы - креп-шифон,

профиль центрирующей шайбы - трапециевидный,

отношение высоты шайбы к её шагу =0.

Определим ширину центрирующей шайбы bш:

Общая формула имеет вид:

Ш = 1= 0.000138 м.,

Производя все расчеты с данной методикой, получаем:

bш1 = 0.0012 м.,

bш2 = 0.0012 м.

Значение bш возьмем как среднее между bш1 и bш2, тогда

Определим число шагов шайбы (nш) и определим этот шаг (lш):

Расчет магнитной системы

Исходные данные:

· Номинальное звуковое давление Рн = 0.33 Па;

· Масса подвижной системы m = 0.00047 кг,

· Длина провода звуковой катушки lп= 2.34 м;

· Ширина магнитного зазора bз = 0.001 м;

· Высота магнитного зазора hмз = 0.0028 м;

· Диаметр керна dk = 0.01 м;

· Радиус диффузора rд = 0.017м;

· Номинальная электрическая мощность Р = 1.2 Вт;

· Электрическое сопротивление катушки z = 4 Ом.

Расчет магнитной системы производят в три этапа, но перед началом расчетов определим основной входной параметр системы - значение магнитной индукции в зазоре Вз.

Вз = = 0.67 Тл,

0 - плотность воздуха 0 = 1.29 .

Первый этап расчета магнитной системы:

1. Выбираем тип магнитной системы.

2. В качестве материала, из которого изготавливается магнит, выберем прессованный магнит ЗБА. Зададимся значениями индукции Вр и напряженности Нр для данного материала магнита:

Вр = 0.95 Тл;

3. Найдем объем магнита:

Vм = = 1.310-6 м3.

4. Определим магнитную проводимость зазора, пользуясь формулой:

gз = = 9.93710-7 См.

5. Определим высоту магнита:

hм = = 0.0149 м.

6. Определяем площадь сечения и диаметр магнитов:

Sм = = 0.00009 м2,

Внутренний диаметр для кольцевого магнита:

dм2 = dk + = 0.0157м.

7. Задаем размеры магнитопровода. Внутренний размер

Толщину верхнего и нижнего фланцев принимаем такой, что равняется высоте зазора hмз.

Второй этап расчета магнитной системы:

1. Рассчитаем проводимость всех зон рассеивания и определим полную проводимость магнитной системы:

g = gз + g1 + g2 + g3 + g4 + g5.

g1 = 2.5 9.3810-8 См;

Пм - периметр сечения магнита, который включает в себя длину внутреннего и внешнего окружностей Пм = 2(0.5 dм1 + 0.5 dм2) 0.584 м;

hм - высота магнита.

g2 = 0.26 dk= 1.0310-8 См;

dk - диаметр керна.

g3 = dk= 3.5310-8 См;

Внешний диаметр фланца,

Ширина воздушного зазора.

g4 = 2 dkln() = 5,9110-8 См;

Внутренний диаметр кернового магнита,

Высота магнита.

Тогда g = 3.0010-7 См.

2. Пользуясь кривой размагничивания В(Н), строим отношение как функцию Н (рис.6).

3. Исходя из магнитного закона Ома (Ф = gFм), рассчитаем фактическое значение отношения:

4. Пользуясь графиками = f(H) и В(Н), находим фактическую рабочую точку на кривой размагничивания и соответствующее ей значение магнитной индукции:

Нрф = 24103 ,

Врф = 1.1 Тл.

5. Используя магнитный закон Ома, находим:

Вф = Врф Sм= 0.438Тл.

Третий этап расчета магнитной системы:

Сравним фактическую магнитную индукцию в зазоре Вф с необходимым значением индукции Вз и фактическое значение удельной энергии 0.5 Нрф Врф с максимальным для данного материала 0.5 Нр Вр. Отклонение от этих значений не больше, чем на 10, т.е. Вф = (0.8…1.1) Вз и Нрф Врф = (0.9…1) Нр Вр, является допустимым.

8.3.1. Степень расширения диффузора на безотрывном участке:

где L д – длина безотрывной части диффузора; рекомендуемые значения относительной длины безотрывной части диффузора L д /h к = 1,5  2,5.

8.3.2. Площадь на выходе из безотрывного участка диффузора, м 2:

F 1 = F к n д,

где F к – площадь проточной части последней ступени компрессора.

8.3.3. Средний диаметр на выходе из безотрывного участка диффузора, м:

,

где  д =10  12 – угол раскрытия безотрывного участка диффузора.

8.3.4. Высота выходного сечения безотрывного участка диффузора, м:

.

8.3.5. Наружный и внутренний диаметры выходного сечения диффузора, м:

D н = d д + h 1 ;D вн = d д – h 1 .

8.3.6. Площадь поперечного сечения участка внезапного расширения, м 2:

,

где k р = 1,15  1,25 – относительная площадь участка внезапного расширения.

8.3.7. Высота сечения участка внезапного расширения, м:

.

8.3.8. Наружный и внутренний диаметры внезапного расширения, м:

;
.

8.3.9. Расстояние от плоскости внезапного расширения до жаровой трубы, м:

l = (1,5  2,0)h к.

8.3.10. Коэффициент потерь давления в диффузоре:

где  д = 0,45 – коэффициент потерь полного давления для диффузоров с внезапным расширением. Если отнести к скоростному напору q = ρw к /2 в камере, то
.

8.4. Расчет проточной части камеры сгорания

8.4.1. Площадь миделевого сечения камеры сгорания, м 2

,

где R = 293 Дж/кгК – газовая постоянная; P к /P к – падение давления в камере; P к /q к – коэффициент потерь в камере, рекомендуемые значения которых приведены в табл.8.1.Здесь q = ρw к /2 --- скоростной напор в камере сгорания

Таблица 8.1

Необходимо отметить, что приведенные в таблице данные соответствуют условиям работы камеры на взлетном режиме. Для обеспечения работы КС в высотных условиях и высотного запуска необходимо увеличить площадь (F m высот  1,5F взл). Это следует из зависимости =0,0046(для кольцевых камер сгорания).Вследствие уменьшения Tk , Pk в высотных условиях, увеличенные размеры КС являются исходными и для расчетного режима.

8.4.2. Средний диаметр КС определяется в зависимости от средних диаметров компрессора и турбины, м:

где l с p – относительное расстояние от входа в жаровую трубу до расчетного сечения (следует принять l с p = 0,5).

8.4.3. Для кольцевой КС, определяющей величиной, является высота (расстояние между наружной и внутренней стенками), м:

.

8.4.4. Диаметры наружной и внутренней обечаек кольцевой КС, м:

;
.

8.4.5. Площадь миделевого сечения жаровой трубы, м 2:

,

где k opt – относительная площадь жаровой трубы (для кольцевой камеры сгорания
).

8.4.6. Высота кольцевой жаровой трубы, м:

.

8.4.7 . Диаметры наружной и внутренней обечаек жаровой трубы в расчетном сечении, м:

D ж.н = d cp + H ж; D ж.вн = d cp – H ж.

8.4.8. Длина жаровой трубы, м, определяется из условия обеспечения заданной неравномерности температурного поля :

,

где  = 0,2  0,4; А – коэффициент пропорциональности; для кольцевых камер сгорания А = 0,06;

относительное падение давления в жаровой трубе определяется по формуле:

, где

– относительные падения давления в камере и диффузоре задается согласно (табл. 7.1).

относительное падение давления в диффузоре

8.4.9. Общая длина КС, м, складывается из длины диффузора L д, жаровой трубы L ж и расстояния между ними l(см. п.п8.39) :

L к = L к + l + L к.

Для создания действительно эффективной вентиляционной системы следует решить массу задач, одной из которых является грамотное воздухораспределение. Не акцентируя внимания на этом аспекте при проектировании систем вентиляции и кондиционирования в итоге можно получить повышенную шумность, сквозняки, наличие застойных зон даже в вентиляционных системах с высокими характеристиками эффективности. Важнейшим устройством, влияющим на правильное распределение воздушных потоков по помещению, является воздухораспределитель. В зависимости от монтажа и конструктивных особенностей , эти устройства называют решетками или диффузорами.

Классификация воздухораспределителей

Все воздухораспределители классифицируются:

• По назначению. Они могут быть приточными, вытяжными и переточными.
• По степени воздействия на воздушные массы. Эти устройства могут быть перемешивающими и вытесняющими.
• По монтажу. Воздухораспределители могут применяться для внутренней или наружной установки.

Внутренние диффузоры подразделяются на потолочные, напольные или настенные.

Приточные, в свою очередь, классифицируются по форме исходящей воздушной струи, которая может быть:

• Вертикальными компактными воздушными струями.
• Коническими струями.
• Полными и неполными веерными потоками воздуха.

В этой публикации мы рассмотрим наиболее распространенные диффузоры: потолочные, щелевые, сопловые и низкоскоростные.

Требования, предъявляемые к современным воздухораспределителям

Для многих слово вентиляция является синонимом постоянного фонового шума. Последствия этого хроническая усталость, раздражительность и головная боль. Исходя из этого, воздухораспределитель должен быть тихим.

Кроме этого, не совсем приятно находиться в помещении, если постоянно на себе ощущаешь охлажденные воздушные потоки. Это не только неприятно, но и может привести к болезни, поэтому требование второе: диффузор не должен создавать сквозняков.

Различные обстоятельства часто требуют смены обстановки. Можно поменять мебель или переставить местами офисную технику. Также несложно заказать новый оригинальный дизайн помещения, но сменить воздухораспределители, которые рассчитывались еще на этапе проектирования, достаточно трудно. Из этого «вытекает» требование третье: воздухораспределитель должен быть малозаметен, или как говорят дизайнеры «растворен в интерьере помещения».

Щелевые распределители воздушных потоков

Методика расчета КВУ аналогична расчету воздухозаборной решетки.

Ориентировочную площадь живого сечения принимаем аналогично (18)

По техническим характеристикам с сайта производителя принимаем клапан КВУ 1600х1000 , с площадью живого сечения = 1,48 м 2 .

Принят аналогично сопротивлению дроссельного клапана при угле поворота лопаток 15⁰ .

3.3. Аэродинамический расчет неразветвленного воздуховода

Задачей аэродинамического расчета неразветвленного воздуховода является выявление угла установки регулируемого устройства в каждом приточном отверстии, обеспечивающее истечение в помещение заданного расхода воздуха. При этом определяется: потери давления в воздухораспределителе и максимальное аэродинамическое сопротивление воздуховода и вентиляционной сети в целом.

При установке многостворчатого регулятора расхода на ответвлении (решетка АДН-К ), за пределами магистрального воздуховода практически исключается влияние положения лопаток регулятора расхода на потери давления в транзитном потоке. Для расчета воздуховодов существуют аэродинамические характеристики, учитывающие положение (угол установки) лопаток регуляторов: расхода, направления, и формы струи.

Воздуховод разбивают на отдельные участки с неизменным расходом воздуха по длине. Нумерацию участков начинают с конца воздуховода. Так как в концевой решетке регулятор расхода не устанавливается (устанавливается решетка АДН-К 400х800 ), давление перед второй (или каждой последующей) решеткой известно. С учетом этого определяются расчетные потери давления для нахождения по аэродинамичекой характеристике угла поворота (положени) регулятора расхода.

3.3.1. Методика расчета неразветвленного воздуховода П1

Исходные данные

– 22980 м 3 /ч;

– 3830 м 3 /ч;

Расстояние между решетками – 2,93 м;

Угол наклона приточной неполной веерной струи – 27⁰;

Определяем размеры начального сечения воздуховода концевого участка 1-2 (см. графическую часть), стремясь сохранить постоянной его высоту.

Подбирая диффузоры надо учитывать, что они должны быть не просто эффективными устройствами, позволяющими регулировать расход воздуха, они еще выполняют и эстетическую функцию, позволяя вентиляционной системе гармонично вписаться в интерьер любого помещения.

Типы диффузоров LESSAR

В каталоге вентиляционного оборудования LESSAR в разделе «Аксессуары» представлена информация о диффузорах нашей торговой марки. Помимо того, что диффузоры являются достаточно эффективными устройствами, позволяющими регулировать расход воздуха, они еще выполняют и эстетическую функцию: позволяют вентиляционной системе гармонично вписаться в интерьер любого помещения.

LESSAR выпускает диффузоры следующих типов:

• приточные LV-DCP — применяются в приточных системах вентиляции и кондиционирования воздуха;
• вытяжные LV-DCV — применяются в вытяжных системах вентиляции и кондиционирования воздуха;
• перфорированные LV-DQH — применяются как в приточных, так и вытяжных системах вентиляции и кондиционирования воздуха.

Параметры для подбора диффузора

Как правильно подбирать диффузор? Какими параметрами нужно руководствоваться при выборе диффузора? Об этом и пойдет речь в этой статье.

Для облегчения процесса подбора диффузора в каталоге Lessar Vent приведены специальные диаграммы.

Значение потери давления напрямую зависит от расхода воздуха и закладывается по факту, при расчете сети воздуховодов. Что же касается степени открытия, то для удобства принято проводить все расчеты для диффузора открытого наполовину, иными словами, расчеты ведутся при степени открытия диффузора «½». Благодаря этому, упрощается процесс регулировки диффузора при пусконаладочных работах.
По осям координат обозначены расход воздуха и потеря давления на диффузоре. На самой диаграмме показана степень открытия диффузора (красные линии) и уровень шума, создаваемого диффузором (дБ). Все эти параметры напрямую зависят друг от друга. Основными параметрами, на которые нужно опираться при подборе диффузоров, являются расход воздуха и уровень шума.

Уровень шума регламентируется санитарными нормами СН2.2.4/2.1.8.562-96. Этот параметр, как известно, измеряется в децибелах (дБ), его значение складывается из всех источников шума, поскольку системы вентиляции и кондиционирования воздуха — далеко не единственный источник звуковых колебаний в помещениях.

Для офиса, при подборе диффузора, лучше ориентироваться на 35 дБ. Если речь идет о квартире, уровень шума, генерируемый диффузором не должен превышать 30 дБ. Для сравнения, обычный разговор — это шум в 40-50 дБ, а шелест листьев и шепот — 20 дБ.

Пример подбора диффузора

На горизонтальной оси координат расхода воздуха находим точку 150 м³/ч. По перпендикуляру к оси поднимаемся до косой черты красного цвета, которая отображает параметры диффузора при степени открытия «½». В точке ① получаем расчетную рабочую точку с максимальными параметрами по сопротивлению и уровню шума (56 Па и 37 дБ соответственно), которые полностью удовлетворяют необходимым требованиям.

Затем, для уменьшения уровня шумовых колебаний, генерируемых диффузором, опускаемся по вертикали до пересечения с кривыми соответствующего уровня шума. Точки ② и ③ с уровнем шума в 35 дБ и 30 дБ находятся в диапазоне степени открытия диффузора между ½ и ¾.

Это значит, что при эксплуатации не возникнет проблем с шумом и дискомфортом от высокой скорости воздушного потока. Это прямая зависимость от показателей сопротивления диффузора.

Вытяжные диффузоры подбираются аналогично.

Диаграммы технических характеристик диффузоров LESSAR, приведенные в каталоге нашего вентиляционного оборудования, позволяют, благодаря методике описанной выше, избегать проблем при подборе таких устройств, как диффузоры.