Доброго времени суток!

Прошу помощи в решения задачки.

Существует помещение, в котором при определенных условиях создается давление 15 кПа. Из помещения по воздуховодам удаляется воздух 300 куб.м/час, потери в сети 3400 Па. Необходимо рассчитать за какое время (при стравливании 300 кубов\час), произойдет выравнивания давления, до допустимого (возможность открыть дверь в смежное помещение). Температура воздуха в помещении 60 С

Сам предполагаю, что так как помещение(по сети) сообщается с атмосферным давлением, то скорость будет такая, что все снесет, но этим пока пренебрегаю.

Если у кого-нибудь есть хоть какая-нибудь информация, то буду весьма признателен.


С уважением…

Первое, что в голову приходит - это уравнение Клапейрона-Менделеева. Решаете систему уравнений для начального и конечного состояния, там четыре константы для вашего случая, есть к чему приравнять. Получите массу воздуха, которую необходимо стравить, делите на свои 300 куб.м/час, получаете время.

Спасибо, Елена

Т.е. получается...
р1V1=p2V2, где р1\р2-давление 15кПа(0.15ат)\1ат(барометрич.); V1\V2 - объем помещения.

тогда V2=p1V1\p2,
а необходимый объем стравливания дельтаV=V2-V1=p1V2\p2 - V1 = 1.15x60\1-60=9куб.м (мне кажется маловато)

следовательно, t=9x3600\300 = 108 сек.

Похоже на правду?

Поправка. V1 и V2 - это молярные объёмы воздуха до и после стравливания. Объём помещения в вашем случае - константа.

Ну Вы блин даете. Начали с применения УМК к разомкнутой системе - договорились до того, что у одного и того же газа (воздуха) разные молярные объемы. Софизмы - в практике вентиляции.
Это, что за барокамеры такие, где может образоваться избыточное давление 15 кПа. Там в течение дня сознание можно потерять. Нужно не считать время, а что-то делать срочно.

Это Вы . Какой вопрос - такой ответ. Про "что делать" разговора не было. Про молярный объём даже обсуждать не собираюсь.

15% давление дает 15% объема
объем помещения? 60кубов?
тогда, утрировано, 9/0,083333=108секунд
в реальной жизни с уменьшением давления в помещении скорость выравнивания будет уменьшаться, а потому я бы советовал поставить датчик дифф.давления и запитать от него лампу "выход разрешен"
плюс к этому можно еще и замок блокировать

Повышение давления - это аварийная ситуация.

Да, все так.

Не совсем понятно, как будет влиять вентиляционная сеть на время стравливания!!?(С учетом фильтров, потери составят 4700 Па). По логике время должно увеличиться... Но как это можно рассчитать?

Если нужны дополнительные данные, то отвечу на любые вопросы.

Вопрос не теоретический, система уже смонтирована. Необходимо рассчитать и возможно внести корректировку.

Я в ауте от таких расчетов и оперирования такими параметрами. Дык ко всем этим изысканным расчетам у Вас еще и 15 кПа - абсолютная величина давления в помещении, а не избыточное давление!?А температура 60 С.
Я уклонюсь от комментирования - что это такое, но особенно захотелось прокомментировать гипотезу выравнивания давления с 0,15 до 1 атм методом открывания двери. Грубая прикидка - усилие "испытателя" должно быть на уровне 1 тонны. Гарри Поттер со своей таинственной дверью - отдыхай.

нужно составить и решить дифф.уравнение...
решением скорей всего д.б. функция вида A*exp(-tau*t)

задача похожа на задачу про бассейн и две трубы..

Избыточное 15кПа .абсолютное 1,15 атм.

Так а почему не испытаете? Это будет гораздо надёжней.

Испытывать не получиться, аварийная ситуация может произойти один раз. Потом система монтируется заново.

Ну в общем такая задача решается установкой аварийного клапана ибо 15кПа даст к примеру на дверь усилие в 3 тонны.
Расход в первый момент будет больше штатного раза в 3.
Соответственно для прикидки на пальцах нужные вам 9 кубов выйдут примерно в 2 раза быстрее чем штатно то есть за 3 минуты
А так конечно экспонента...

Клапан не подойдет. Воздух должен пройти очистку на фильтрах. повторюсь. Система сконструирована и смонтирована.

Не соображу как потери сети (фильтры, трасса), буду оказывать влияние на время?!

Ну тогда действительно проводите тестирование - цепляете два баллона по 40л 150атм азота к эм клапанам и издалека активируете. Ошметки вентсистемы сметаете в совочек.

При росте перепада давлений в системе в 9 раз поток растет в 3 раза. Пока не порвет все нафиг

Да, но как найти расход воздуха при таком перепаде перепаде давления? По скорости? р=0,5рV. Воздуховод - труба 219х4.
Скорость получается 151 м/с, но она быстро падает, за счет потерь на трение.

Cтавите клапан постоянного расхода CAV и устанавливаете на лимбе допустимый расход!

В настоящее время, система работает по принципу описанному в первых двух постах. а именно, вентилятор рассчитанный на преодоление сети с расходом 300 куб.м/ч, за 108 сек (по расчету во в втором посте) выравнивает давление, до состояния, при котором возможно открыть дверь для эвакуации людей.

Но возник вопрос, а зачем вообще включать вентилятор, когда избыточное давление само по сети выйдет наружу.

Предположим, что в помещении установлен вентилятор с напором 15 кПа работающий на сеть с известными потерями и сечением 219 мм. Возможно ли при таких условиях найти расход воздуха или скорость в канале?

Прошу прощения.
Дверь /"часть двери" можно открыть не обязательно руками (привод)... или редуктор (есть куча "заводских" видов таких "дверей").
Но обычно похожие задачи решаются шлюзованием/второй дверью (если это не сам шлюз) ... , а то и выходить будет некому..

и что то сомнение берет в плане создания избыточного давления, ибо вытяжка врубается, а не приток. Решаемо шлюзованием. и последующим выравниванием давления в шлюзе при закрытии двери. У амеров в кино постоянно мелькают подобные помещения- типа лабораторий особоопасных инфекций и подобное. Срабатывает аварийная вентиляция и сосет хороший расход, шлюз открываем во внуть и там тоже будет разряжение, затем шлюз закрывают и выравнивают давление в нем(притоком в шлюз). Но чел в шлюзе и никуда оттуда не денется- чем он там мог "обработаться" при такой аварии еще пока не звучит,но гадость может быть изумительной.

Да, прямо как в кино. Именно избыточное давление. Первоначальный удар гасят спец.конструкции стен, а остаточное избыточное давление стравливается.

Но, повторюсь, вопрос не в принципе действия(хотя дверь с приводом, может и пригодиться, спасибо), а в том как это математически посчитать. Скорость или расход. Накидал расчет, жду замечаний.

Расчет

Дано:
Избыточное давление в помещении Р1=15кПа;
Сечение канала S1=219 мм.
Длина канала l=50 м.

Определить время выравнивания давления между помещениями.

Решение

Определяем скорость воздуха на начальном участке при L0=0 м:

P1=ρxV1хV1/2 => V1=√2хР1/ρ = √2х15000/1,21 = 157 м/с

При скорости V1=151м/с, определяем расход воздуха на начальном участке:
L1= F*V1*3600 = 0,038*157*3600 = 21 478 м3/ч

Принимаем следующую точку L2=1м:

В связи с отсутствием местных сопротивлений, потеря давления происходит за счет потерь на трение:
находим число Рейнольдса:
Re = 157х0,219/1,51х10-5 = 6,61х10+5
По формуле Альтшуля определяем коэффициент сопротивления трения:
лямда = 0,11х(0,0001/0,219 + 68/6,61х10+5)х(степень)1/4 = 0,017
определяем потери на трение участка воздуховода длиной 1,0 м:

Р=(0,5х353х0,017х157х157х1,0)/25*0,219 = 134962 Па

Вывод: гашения избыточного давления, за счет силы трения, произойдет на участке менее 1,0 м за время 0,006 с.

Собственно , что с людьми в момент взрывного повышения давления происходит находится вне задачи.
Что то безоболочковое повышает давление видно. Не, не нравится расчет.

Может поделить чем именно не нравится? Хотя признаться и мне тоже.

Нашел информацию...

В подавляющем большинстве случаев стены производственных помещений и корпуса оборудования выдерживают допустимое внутреннее избыточное давление, величина которого не превышает 10 и 50 кПа соответственно. Поэтому более употребимым методом Вз является аварийная разгерметизация. Данный метод предполагает использование на корпусе оборудования или ограждении помещения ослабленных элементов (вышибных проемов, предохранительных клапанов, разрывных мембран и т.п.), которые при взрыве вскрываются или разрушаются, создавая проемы, обеспечивающие достаточно высокие скорости выхода продуктов горения, чтобы ограничить рост давления внутри защищаемого объема допустимыми значениями. Метод является наиболее распространенным по своей эффективности и стоимости реализации. Основной недостаток рассматриваемого метода Вз состоит в следующем. Подавляющее большинство продуктов горения содержит токсические газы, выброс которых в объем производственного помещения запрещается действующим законодательством. В этих случаях необходимо отводить продукты сгорания специальным сбросным газоходом за пределы производственного помещения в атмосферу. Если имеется запрет на загрязнение атмосферы продуктами сгорания, сбросной газоход должен вести к буферной емкости, объем которой значительно превосходит объем исходного аппарата. Обеспечение безопасности тракта газохода и буферной емкости (которые конструируются с учетом возможности проникновения пламени) становится достаточно сложной инженерной задачей.


Устройства для сброса давления В
Достаточно надежным и одним из наиболее распространенных способов Вз технологического оборудования и зданий является применение устройств сброса давления В:
- предохранительных мембран;
- взрывных клапанов;
- вышибных проемов;
- легкосбрасываемой кровли.

Расчет предохранительных мембранных устройств

Расход рабочей среды через МПК после разрушения мембраны определяется в соответствии с правилами Госгортехнадзора по формуле

G = лямда х Fмпк х Е х Р1 х корень((1-б)х2gM/848M)), кг/с, где

Fмпк - площадь проходного сечения, см2;
лямба - коэффициент расхода проходного сечения,определяется по данным работы 3 (Ольховский, Н.Е. Предохранительные мембраны / Н.Е. Ольховский. - М. : Химия, 1976.- 149, с.)
Е - коэффициент, учитывающий расширение газов, определяется по данным работы 3
М - молекулярный вес газов или паров, проходящих через МПК;

Не нашел книги - Ольховский, Н.Е. Предохранительные мембраны / Н.Е. Ольховский. - М. : Химия, 1976.- 149, с.

Так как будет через 0.006 секунд, то собственно и не волнует - оно сперва наступить должно. А вот первоначальное изменение давления в помещении -вот это проблема. Вы уже откопали о разных мероприятиях по снижению риска нежелательных воздействий- и собственно большие площади остекления в котельных тому пример, да и заряд в корпусе РГД тоже пример. Взрыв большего колва тротила ,но без оболочки и на поверхности(без прикапывания) оскорбительно невпечатляющая вещь, даже восхищения не вызывает. А маленькая тротиловая шашка 70 гр. перешибает ствол дерева ф100 мм.и просто привязанная к дереву,без всяких преград и замкнутых объемов. Да и РГД эффектней взрывается, а и там весу не так много.
И вот в этот начальный момент все наши прикидки с циферками и значениями(а они достаточно практические,Но для других режимов и скоростей роста давления) получаются не совсем корректны. Контузию чел и на открытом пространстве может получить при взрыве рядом, где даже и стенок никаких нет и рейнольс вообще чуть ли не нулевой. Какова цель всех предохранений этих? Само помещение и оборудование в нем или чел находящийся там?или и то и другое? Просто что после тех 0.006 секунд(вернеее до их окончания) будет совсем другое уже и даже самой трубы ф216 не будет

Цель - эвакуация людей. В здании несколько таких помещений-кабин, объединенные общим коридором.


Вот фрагмент практического примера, несколько схожей ситуации:
"Квартира не подверглась непосредственному воздействию В, но входная дверь в нее была разбита в щепки волной сжатия, которая ворвалась из лифтового коридора. В это время в квартире находилась женщина. Повышение давления не причинило ей вреда и не вызвало болезненного ощущения в ушах. Это позволяет сделать вывод, что ворвавшаяся в квартиру волна была именно волной сжатия, в которой давление нарастает плавно, а не ударной волной. Барабанные перепонки способны выдерживать большое давление при его постепенном росте (ныряльщики за жемчугом испытывают давление до 300 кПа), но при воздействии ударной волны барабанные перепонки начинают рваться уже при 10-15 кПа."

Полная версия текста http://www.pirotek.info/Start/deflagracion.htm

Именно о том и пишу. Просто нейтрализация внезапного( с высоким ростом скорости давления) повышения Р требует , как видится, такого устройства с высокой способностью резко скинуть давление. И тут вентилятор с его темпом запуска скорее будет местным сопротивлением, а не помощником. Собственно гасители взрывной волны представляют собой ряды стенок с чередованием( то слева торчат в корридоре, то справа) и взрывная волна неплохо теряет свою мощность по пути через них(при подземных взрывах так делают). Но ведь и вы как то так обходите вниманием что ж это за помещения , д и собственно писать как то не совсем хорошо размышления, это специнфа и она есть в спецлитературе,но гриф с неё не снимают, хотя она и типа просто сопутствующая неким "не для широкого круга" разделам знаний. Даже если это и просто пиротехника.

Инж323, абсолютно с Вами согласен. Поэтому повторю вопрос.

Как рассчитать скорость (или расход) воздуха, при прохождении его через воздуховод Ду 219 мм, при перепаде давления 15 кПа. Потери в сети условно принимаем равные 0 Па.

В 20 посте Jota предложил поставить клапан CAV, в этом случае расходом воздуха можно было бы задаться, но как я уже говорил система смонтирована, да и дросселировать систему из-за того чтобы выйти на расчетный режим?...

LordN «нужно составить и решить дифф.уравнение... решением скорей всего д.б. функция вида A*exp(-tau*t)», не могли бы Вы дать ссылку на методику?

нас в институте учили мембрану ставить или окно, чтобы при превышении давления сбросить его.
По расчету - 21740 кубов в час по идее будет, скорость 160м/с. Может быть я не прав, но мне кажется, что это бред через такую дырочку - у вас полстены вывернет.
Нашел тут в интернете, но мы подобное тоже считали-посмотрите раздел про взрыворазрядители. Может чем-то поможет. По крайней мере взрыворазрядитель это дешево, удобно и практично и время срабатывания минимальное.Нажмите для просмотра прикрепленного файла