Kanal Basınç Kaybı Hesaplama Rehberi

Hızlı Cevap: Kanal Basınç Kaybı Nasıl Hesaplanır?

Kanal basınç kaybı, düz kanallardaki sürtünme kayıpları ve fittinglerden dinamik kayıpların toplamıdır:

Temel Bileşenler

Nerede:

• $f$ = sürtünme faktörü (tipik 0.015-0.025)
• $L$ = kanal uzunluğu (m)
• $D_h$ = hidrolik çap (m)
• $\rho$ = havalandırma havası akımı yoğunluğu (20°C'de 1.204 kg/m³)
• $V$ = atmosfer hızı (m/s)
• $C$ = fitting kayıp katsayısı (SMACNA değerleri)

Çözümlü Örnek

Tasarım Standartları ve Hedefler

Kanal basınç kaybı, HVAC sistem tasarımında kritik bir faktördür. Bu rehber, ASHRAE ve SMACNA standartlarına göre kanal sistemlerinde basınç düşüşünün nasıl hesaplanacağını açıklar.

Giriş

Kanal sistemlerinde basınç kaybı iki ana faktörden kaynaklanır:

1. Sürtünme kayıpları - Havalandırma havası ve kanal duvarları arasındaki viskoz kuvvetlerden kaynaklanan enerji kaybı
2. Dinamik kayıplar - Fitting, dirsek, geçişler ve diğer bileşenlerdeki enerji kaybı

Bu kayıpları anlamak ve doğru hesaplamak şunlar için gereklidir:

• Uygun fan seçimi ve boyutlandırma
• Sistem genelinde yeterli temiz atmosfer akışının sağlanması
• Enerji tüketiminin minimize edilmesi
• Tasarım spesifikasyonlarının karşılanması

Temel Kavramlar

Reynolds Sayısı

Reynolds sayısı (Re) akış rejimini belirler:

$Re = \frac{\rho V D_h}{\mu}$

Burada:

• $\rho$ = ortam havası elektrik akımıı yoğunluğu (kg/m³)
• $V$ = miktar (m/s)
• $D_h$ = hidrolik çap (m)
• μ = dinamik viskozite (Pa·s)

Akış Rejimleri:

• Re < 2,300: Laminer akış
• 2,300 < Re < 4,000: Geçiş akışı
• Re > 4,000: Türbülanslı akış

Hidrolik Çap

Dairesel olmayan kanallar için hidrolik çap kullanılır:

$D_h = \frac{4A}{P}$

Burada:

• $A$ = kesit alanı (m²)
• $P$ = ıslak çevre (m)

Dikdörtgen kanallar için:

$D_h = \frac{2WH}{W + H}$

Dairesel kanallar için:

$D_{h} = D$

Sürtünme Kaybı Hesaplaması

Darcy-Weisbach Denklemi

Düz kanallardaki sürtünme kaybı Darcy-Weisbach denklemi ile hesaplanır:

$\Delta P_{f} = f \frac{L}{D_h} \frac{\rho V^2}{2}$

Burada:

• $\Delta P_f$ = sürtünme basınç düşüşü (Pa)
• $f$ = Darcy sürtünme faktörü
• $L$ = kanal uzunluğu (m)
• $D_h$ = hidrolik çap (m)
• $\rho$ = atmosfer yoğunluğu (kg/m³)
• $V$ = değer değeri (m/s)

Sürtünme Faktörü

Sürtünme faktörü Reynolds sayısına ve bağıl pürüzlülüğe bağlıdır:

Laminer akış için (Re < 2,300):

$f = \frac{64}{Re}$

Türbülanslı akış için (Re > 4,000): Colebrook-White denklemi kullanılır:

$\frac{1}{\sqrt{f}} = -2\log_{10}\left(\frac{\epsilon/D_h}{3.7} + \frac{2.51}{Re\sqrt{f}}\right)$

Yaklaşım (Haaland denklemi):

$f = \left[-1.8\log_{10}\left(\left(\frac{\epsilon/D_h}{3.7}\right)^{1.11} + \frac{6.9}{Re}\right)\right]^{-2}$

Bağıl Pürüzlülük

Yaygın malzemeler için tipik pürüzlülük değerleri:

Dinamik Kayıp Hesaplaması

Dinamik kayıplar fittinglerde meydana gelir ve tipik olarak şu şekilde ifade edilir:

$\Delta P_{d} = C \frac{\rho V^2}{2}$

Burada:

• $\Delta P_d$ = dinamik basınç kaybı (Pa)
• $C$ = kayıp katsayısı (boyutsuz)
• $\rho$ = ortam havası yoğunluğu (kg/m³)
• $V$ = oran (m/s)

Yaygın Fitting Kayıp Katsayıları

90° Dirsek (köşeli):

• $C = 1.3$

90° Dirsek (yumuşak yarıçap):

• $C = 0.25 - 0.5$ (yarıçap oranına bağlı)

Geçiş (daralan):

• $C = 0.1 - 0.5$ (açıya bağlı)

Geçiş (genişleyen):

• $C = 0.5 - 1.5$ (açıya bağlı)

Tee (düz geçiş):

• $C = 0.2$

Tee (dal):

• $C = 1.0 - 2.0$

Çözümlü Örnek

Aşağıdaki parametrelere sahip 10m uzunluğundaki dairesel kanal için toplam basınç kaybını tespit edin:

• Çap: 0.5 m
• Ventilasyon havası akışı: 5,000 m³/h
• Malzeme: Galvanizli çelik
• 2 dirsek (90°)
• 1 geçiş

Adım 1: Temiz hava Seviyeını Hesaplayın

$V = \frac{Q}{A} = \frac{5000/3600}{\pi \times 0.25^2} = 7.07 \text{ m/s}$

Adım 2: Hidrolik Çapı Hesaplayın

Dairesel kanallar için $D_h = D = 0.5$ m

Adım 3: Reynolds Sayısını Hesaplayın

$Re = \frac{1.204 \times 7.07 \times 0.5}{1.825 \times 10^{-5}} = 233,000$

Akış türbülanslıdır.

Adım 4: Sürtünme Faktörünü Hesaplayın

$\epsilon = 0.09$ mm ile Haaland denklemini kullanarak:

$f = \left[-1.8\log_{10}\left(\left(\frac{0.09/500}{3.7}\right)^{1.11} + \frac{6.9}{233000}\right)\right]^{-2} = 0.018$

Adım 5: Sürtünme Kaybını Hesaplayın

$\Delta P_{f} = 0.018 \times \frac{10}{0.5} \times \frac{1.204 \times 7.07^2}{2} = 10.8 \text{ Pa}$

Adım 6: Dinamik Kaybı Hesaplayın

Dirsekler (her biri $C = 1.3$):

$\Delta P = 2 \times 1.3 \times \frac{1.204 \times 7.07^2}{2} = 78.4 \text{ Pa}$

Geçiş ($C = 0.3$):

$\Delta P = 0.3 \times \frac{1.204 \times 7.07^2}{2} = 9.0 \text{ Pa}$

Adım 7: Toplam Basınç Kaybını Hesaplayın

$\Delta P = 10.8 + 78.4 + 9.0 = 98.2 \text{ Pa}$

Tasarım Yönergeleri

Değer Limitleri

Basınç Kaybı Limitleri

• Sürtünme kaybı: Düşük yapı basıncılı sistemler için < 1.0 Pa/m
• Toplam tesisat kaybı: Tipik ticari sistemler için < 500 Pa

En İyi Uygulamalar

1. Fittingleri minimize edin - Yumuşak geçişler ve yumuşak dirsekler kullanın
2. Kanal boyutunu optimize edin - Miktar değeri ve basınç kaybı arasında denge kurun
3. Uygun malzemeleri kullanın - Pürüzlülük ve maliyeti göz önünde bulundurun
4. Rakımı hesaba katın - Yüksek rakımlı kurulumlar için havalandırma havası akışı yoğunluğunu ayarlayın
5. Sıcaklığı göz önünde bulundurun - Atmosfer özellikleri sıcaklıkla değişir

Yaygın Sorunlar ve Çözümler

Sorun: Aşırı Basınç Kaybı

Nedenleri:

• Yüksek oran
• Çok fazla fitting
• Küçük kanal boyutu
• Pürüzlü kanal malzemesi

Çözümler:

• Kanal boyutunu artırın
• Fitting sayısını azaltın
• Daha yumuşak malzemeler kullanın
• Kanal düzenini yeniden tasarlayın

Sorun: Yetersiz Ortam havası Akışı

Nedenleri:

• Yüksek kurulum direnci
• Yetersiz fan
• Tıkalı kanallar
• Sızıntı

Çözümler:

• Basınç kaybını azaltın
• Fanı yükseltin
• Tıkanmaları kontrol edin
• Kanal sistemini sızdırmaz hale getirin

Sonuç

Kanal basınç kaybının doğru hesaplanması, verimli HVAC sistem tasarımı için gereklidir. Sürtünme ve dinamik kayıpların prensiplerini anlayarak, mühendisler performans ve enerji verimliliği için kanal tasarımını optimize edebilir.

Temel çıkarımlar: Sürtünme kayıplarını Darcy-Weisbach denklemi ile hesaplayın, dinamik kayıpları fitting katsayıları ile belirleyin, toplam sistem kaybını optimize edin, uygun fan seçimi yapın ve düzenli bakım ile sistem performansını koruyun.

Temel Çıkarımlar

• Sürtünme kayıplarını Darcy-Weisbach denklemi ile hesaplayın—ΔP_f = f × (L/D_h) × (ρV²/2), sürtünme faktörü Reynolds sayısına ve bağıl pürüzlülüğe bağlıdır
• Dinamik kayıpları fitting katsayıları ile belirleyin—ΔP_d = K × (ρV²/2), dirsek, geçiş ve diğer bileşenler için K değerleri kullanın
• Toplam sistem kaybını optimize edin—düşük basınçlı sistemler için < 1.0 Pa/m sürtünme kaybı hedefi, ticari HVAC için < 500 Pa toplam kayıp
• Uygun fan seçimi yapın—toplam sistem kaybına göre fan basıncı seçin, güvenlik marjı ekleyin, enerji verimliliği için değişken hızlı fanlar düşünün
• Kanal boyutlandırmasını optimize edin—hız limitlerini takip edin (düşük basınçlı sistemler için 2-8 m/s), gereksiz kayıpları önleyin
• Düzenli bakım ile sistem performansını koruyun—kanalları temizleyin, tıkanmaları kontrol edin, kanal sistemini sızdırmaz hale getirin

İleri Öğrenme

• Kanal Boyutlandırma Rehberi - Kanal boyutlandırma prensipleri
• Taze Hava Akışı Rehberi - Havalandırma sistemi tasarımı
• Kanal Basınç Kaybı Hesaplayıcısı - Kanal basınç kaybı için interaktif hesaplayıcı

Referanslar ve Standartlar

Birincil Standartlar

ASHRAE Handbook - Fundamentals Bölüm 21: Kanal Tasarımı. Kanal basınç kaybı hesaplamaları, sürtünme faktörleri ve sistem tasarımı için kapsamlı rehberlik sağlar.

SMACNA HVAC Systems Duct Design Standart kanal tasarım prosedürleri. Kanal tasarımı, fitting katsayıları ve kurulum gereksinimleri için detaylı bilgi sağlar.

EN 1507 Binalar için hava değişimi - Sac metal hava kanalları. Kanal malzemeleri, kurulum ve test gereksinimlerini belirtir.

Destekleyici Standartlar ve Kılavuzlar

ISO 7231 Temiz hava işleme sistemleri için kanal. Kanal sistemleri için gereksinimleri belirtir.

SMACNA Kılavuzları Sac Metal ve İklimlendirme Müteahhitleri Ulusal Birliği teknik kılavuzları. HVAC sistem tasarımı ve kurulumu için rehberlik sağlar.

İleri Okuma

• ASHRAE Teknik Kaynakları - Amerikan Isıtma, Soğutma ve İklimlendirme Mühendisleri Derneği kaynakları
• ISO Standartları - Uluslararası Standardizasyon Örgütü HVAC standartları

Not: Standartlar ve kodlar düzenli olarak güncellenir. Her zaman projenizin konumuna uygun mevcut kabul edilmiş sürümü kullandığınızı doğrulayın. Özel gereksinimler için yargı yetkisine sahip yerel makamlara danışın.

Sorumluluk Reddi: Bu rehber, uluslararası HVAC standartlarına dayalı genel teknik bilgiler sağlar. Hesaplamaları her zaman geçerli yerel kodlarla doğrulayın ve gerçek kurulumlar için lisanslı profesyonellere danışın. HVAC sistemi tasarımı yalnızca kalifiye profesyoneller tarafından yapılmalıdır. Bileşen derecelendirmeleri ve özellikleri üreticiye göre değişebilir.