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| Grille de ventilation Kms. Calcul aérodynamique des conduits d'air. Élaboration d'un schéma de système de ventilation |
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La création de conditions confortables pour rester dans les locaux est impossible sans calcul aérodynamique des conduits d'air. Sur la base des données obtenues, le diamètre de la section de tuyau, la puissance des ventilateurs, le nombre et les caractéristiques des branches sont déterminés. De plus, la puissance des appareils de chauffage, les paramètres des ouvertures d'entrée et de sortie peuvent être calculés. En fonction de la destination spécifique des pièces, le niveau sonore maximal admissible, la fréquence des renouvellements d'air, la direction et la vitesse des flux dans la pièce sont pris en compte. Les exigences modernes pour sont énoncées dans le code de pratique 60.13330.2012. Paramètres normalisés des indicateurs de microclimat intérieur à des fins diverses sont donnés dans GOST 30494, SanPiN 2.1.3.2630, SanPiN 2.4.1.1249 et SanPiN 2.1.2.2645. Lors du calcul des indicateurs systèmes de ventilation toutes les dispositions doivent être prises en compte sans faute. Calcul aérodynamique des conduits d'air - un algorithme d'actionsLe travail comprend plusieurs étapes séquentielles, dont chacune résout des problèmes locaux. Les données reçues sont formatées sous forme de tableaux, à partir desquels des schémas et des graphiques sont établis. Le travail se divise en les étapes suivantes :
Élaboration d'un schéma de système de ventilationEn fonction des paramètres linéaires du schéma, une échelle est sélectionnée, la position spatiale des conduits d'air, les points de connexion des appareils techniques, les branchements existants, les points d'alimentation et d'admission d'air.
Le schéma indique l'autoroute principale, son emplacement et ses paramètres, les points de connexion et Caractéristiques branches. Les particularités de l'emplacement des conduits d'air tiennent compte des caractéristiques architecturales du local et du bâtiment dans son ensemble. Lors de l'établissement du circuit d'alimentation, la procédure de calcul commence à partir du point le plus éloigné du ventilateur ou de la pièce pour laquelle il est nécessaire d'assurer le taux de renouvellement d'air maximal. Au moment de la compilation ventilation d'échappement le critère principal est les valeurs maximales pour le débit d'air. Lors des calculs, la ligne commune est divisée en sections distinctes, tandis que chaque section doit avoir les mêmes sections de conduit, une consommation d'air stable, les mêmes matériaux de fabrication et la même géométrie de tuyau.
Les sections sont numérotées dans l'ordre de la section avec le débit le plus faible et dans l'ordre croissant jusqu'au plus élevé. Ensuite, la longueur réelle de chaque section individuelle est déterminée, les sections individuelles sont additionnées et longueur totale systèmes de ventilation.
Lors de la planification du schéma de ventilation, il est permis de les prendre en commun pour de tels locaux:
S'il n'y a aucune possibilité de ventilation naturelle dans les systèmes de ventilation, le schéma doit prévoir la connexion obligatoire des équipements d'urgence. Les capacités et l'emplacement des ventilateurs supplémentaires sont calculés en fonction règles générales... Pour les locaux dont les ouvertures sont constamment ouvertes ou qui s'ouvrent si nécessaire, le schéma peut être établi sans possibilité de raccordement de secours de secours. Les systèmes d'aspiration d'air contaminé directement des zones technologiques ou de travail doivent avoir un ventilateur de secours, l'appareil peut être allumé automatiquement ou manuellement. Les exigences s'appliquent aux zones de travail des 1re et 2e classes de danger. Il est permis de ne pas prévoir de ventilateur de secours sur le schéma d'installation uniquement dans les cas suivants :
Le système de ventilation devrait prévoir une possibilité séparée de se doucher sur lieu de travail avec des indicateurs accrus de pollution de l'air. Tous les tronçons et points de raccordement sont indiqués sur le schéma et inclus dans l'algorithme général de calcul. Il est interdit de placer des dispositifs de réception d'air à moins de huit mètres horizontalement des décharges, des parkings, des routes à fort trafic, des tuyaux d'échappement et cheminées. Accueil appareils à air font l'objet d'une protection appareils spéciaux du côté au vent. Indicateurs de résistance dispositifs de protection pris en compte lors des calculs aérodynamiques de l'ensemble du système de ventilation.
R yd est la valeur des pertes de charge spécifiques dans toutes les sections du conduit d'air ; P gr - pression atmosphérique gravitationnelle dans les canaux verticaux; l - la somme des sections individuelles du système de ventilation. La perte de charge est obtenue en Pa, la longueur des tronçons est déterminée en mètres. Si le mouvement des flux d'air dans les systèmes de ventilation se produit en raison de la différence de pression naturelle, alors déclin estimé pression = (Rln + Z) pour chaque section distincte. Pour calculer la tête gravitationnelle, vous devez utiliser la formule : P gr - tête gravitationnelle, Pa; h est la hauteur de la colonne d'air, m; ρ n - densité de l'air à l'extérieur de la pièce, kg / m 3; ρ in - la densité de l'air à l'intérieur de la pièce, kg / m 3. Autres calculs pour les systèmes aération naturelle sont effectués selon les formules : Définition la Coupe transversale conduits d'air Détermination de la vitesse de déplacement des masses d'air dans les conduits de gaz Calcul des pertes par résistances locales du système de ventilation Détermination de la perte de charge Détermination du débit d'air dans les canaux Le calcul commence par la section la plus longue et la plus éloignée du système de ventilation. À la suite des calculs aérodynamiques des conduits d'air, le mode de ventilation requis dans la pièce doit être fourni.
La section transversale est déterminée par la formule : F P = L P / V T. F P - section transversale du canal d'air; L P est la consommation d'air réelle dans la section calculée du système de ventilation ; V T est la vitesse de déplacement des flux d'air pour assurer le taux d'échange d'air requis dans le volume requis. Compte tenu des résultats obtenus, la perte de charge est déterminée lors du mouvement forcé des masses d'air à travers les conduits d'air.
Pour chaque matériau pour la fabrication des conduits d'air, des facteurs de correction sont appliqués, en fonction des indicateurs de rugosité de surface et de la vitesse de déplacement des flux d'air. Pour faciliter les calculs aérodynamiques des conduits d'air, des tableaux peuvent être utilisés. Languette. # 1. Calcul des conduits d'air ronds métalliques.
Tableau 2. Les valeurs des facteurs de correction prenant en compte le matériau de fabrication des conduits d'air et la vitesse du flux d'air.
Les coefficients de rugosité utilisés pour les calculs de chaque matériau dépendent non seulement de sa caractéristiques physiques, mais aussi sur la vitesse de déplacement des courants d'air. Plus l'air se déplace rapidement, plus il éprouve de résistance. Cette caractéristique doit être prise en compte lors de la sélection d'un coefficient spécifique. Le calcul aérodynamique du débit d'air dans les conduits carrés et ronds montre différents indicateurs du débit pour la même section nominale. Cela s'explique par des différences dans la nature des tourbillons, leur signification et leur capacité à résister au mouvement. La principale condition de calcul est que la vitesse de l'air augmente constamment à mesure que le site s'approche du ventilateur. Dans cette optique, des exigences sont imposées sur les diamètres des canaux. Dans ce cas, les paramètres de l'échange d'air dans les locaux doivent être pris en compte. Les emplacements d'entrée et de sortie des cours d'eau sont choisis de manière à ce que les personnes présentes dans la pièce ne sentent pas les courants d'air. S'il n'est pas possible d'obtenir le résultat régulé avec une section droite, alors les diaphragmes avec à travers des trous... En modifiant le diamètre des trous, une régulation optimale du débit d'air est obtenue. La résistance de la membrane est calculée à l'aide de la formule :
Le calcul général des systèmes de ventilation doit prendre en compte :
Pour faciliter la production des calculs, il est permis d'utiliser un schéma simplifié ; il est appliqué à toutes les pièces ayant des exigences non critiques. Pour garantir les paramètres requis, la sélection des ventilateurs en termes de puissance et de quantité se fait avec une marge pouvant aller jusqu'à 15 %. Le calcul aérodynamique simplifié des systèmes de ventilation est effectué selon l'algorithme suivant :
La tâche du calcul aérodynamique des conduits d'air est d'assurer les taux de ventilation prévus des locaux avec une perte minimale de ressources financières. Dans le même temps, il est nécessaire de réduire l'intensité de la main-d'œuvre et la consommation de métal des travaux de construction et d'installation, afin de garantir la fiabilité des équipements installés fonctionnant dans différents modes. L'équipement spécial doit être monté dans des endroits accessibles, il est fourni avec un accès sans entrave pour la production de routine contrôles techniques et d'autres travaux pour maintenir le système en état de fonctionnement. Selon les dispositions de GOST R EN 13779-2007 pour le calcul de l'efficacité de la ventilation ε v vous devez appliquer la formule :
avec l'ENA- des indicateurs de concentration de composés nocifs et de matières en suspension dans l'air extrait ; avec IDA- concentration de substances nocives composants chimiques et les solides en suspension dans la pièce ou la zone de travail ; c sup- des indicateurs de pollution venant avec l'air soufflé. L'efficacité des systèmes de ventilation dépend non seulement de la puissance des dispositifs d'évacuation ou de soufflage connectés, mais également de l'emplacement des sources de pollution de l'air. Lors du calcul aérodynamique, les indicateurs de performance minimum du système doivent être pris en compte. La puissance spécifique (P Sfp > W s / m 3) des ventilateurs est calculée par la formule :
de R - puissance moteur électrique installé sur le ventilateur, W; q v est le débit d'air fourni par les ventilateurs en fonctionnement optimal, m 3 / s ; ∆ p est l'indicateur de la perte de charge à l'entrée et à la sortie de l'air du ventilateur ; η tot est le rendement global du moteur électrique, du ventilateur et des conduits d'air. Lors des calculs, on entend les types de flux d'air suivants selon la numérotation dans le schéma : Schéma 1. Types de flux d'air dans le système de ventilation.
Chaque type d'air a son propre normes de l'état... Tous les calculs des systèmes de ventilation doivent en tenir compte. Les programmes peuvent être utiles pour les concepteurs, les gestionnaires, les ingénieurs. Fondamentalement, Microsoft Excel suffit pour utiliser les programmes. De nombreux auteurs de programmes sont inconnus. Je voudrais souligner le travail de ces personnes qui, sur la base d'Excel, ont pu préparer des programmes de calcul si utiles. Les programmes de calcul pour la ventilation et la climatisation sont téléchargeables gratuitement. Mais n'oubliez pas ! Vous ne pouvez pas absolument faire confiance au programme, vérifiez ses données. Bien cordialement, administration du site
Le calcul aérodynamique des conduits d'air commence par dessiner un schéma axonométrique M 1: 100, en apposant le nombre de sections, leurs charges L m / h et les longueurs 1, m. La direction du calcul aérodynamique est déterminée - du plus éloigné et chargé section au ventilateur. En cas de doute, toutes les options possibles sont calculées lors de la détermination de la direction. Le calcul commence à partir d'une zone éloignée, son diamètre est calculé D, m, ou Section carrée d'un conduit rectangulaire P, m : Le système démarre au niveau du ventilateur Bâtiments administratifs 4-5 m/s 8-12 m/s Bâtiments industriels 5-6 m/s 10-16 m/s, Augmente à mesure que vous vous approchez du ventilateur. À l'aide de l'annexe 21, nous prenons les valeurs standard les plus proches de Dst ou (a x b) st Ensuite, nous calculons la vitesse réelle : Ou ———————— ———— -, m / s. FAIT 3660 * (a * 6) st Pour d'autres calculs, nous déterminons le rayon hydraulique des conduits rectangulaires : £> 1 = -, m. a + b Pour éviter d'utiliser des tableaux et d'interpoler les valeurs de pertes par frottement spécifiques, on utilise une solution directe au problème : On définit le critère de Reynolds : Re = 64 100 * Ost * Ufact (pour rectangulaire Ost = Ob) (14,6) Et le coefficient de frottement hydraulique : 0,3164 * Re 0 25 à Re< 60 ООО (14.7) 0,1266 * Ne 0167 pour Re > 60 000. (14,8) La perte de charge dans la zone calculée sera : Où KMS est la somme des coefficients des résistances locales dans la section du conduit. Les résistances locales situées en bordure de deux sections (tés, croix) doivent être attribuées à une section avec un débit plus faible. Les coefficients de résistance locale sont donnés en annexes. Donnée initiale: Matériau du conduit - tôle d'acier galvanisée, épaisseur et dimensions conformément à l'App. 21. Le matériau de l'arbre d'admission d'air est la brique. Comme diffuseurs d'air, on utilise des grilles réglables de type PP avec des sections possibles : 100x200 ; 200x200 ; 400 x 200 et 600 x 200 mm, coefficient d'ombrage 0,8 et vitesse d'air de sortie maximale jusqu'à 3 m/s. La résistance de la soupape isolée d'admission avec les lames complètement ouvertes est de 10 Pa. La résistance hydraulique du réchauffeur d'air est de 132 Pa (selon un calcul séparé). Résistance du filtre 0-4 250 Pa. La résistance hydraulique du silencieux est de 36 Pa (selon conception acoustique). Sur la base des exigences architecturales, les conduits d'air sont conçus avec des sections transversales rectangulaires.
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doctorat SB Gorunovich, ingénieur de PTO, branche "Ust-Ilimskaya CHPP" de JSC "Irkutskenergo", Ust-Ilimsk, région d'Irkoutsk.
Énoncé d'une question
On sait que dans de nombreuses entreprises qui, dans un passé récent, disposaient de réserves de chaleur et énergie électrique, une attention insuffisante a été accordée à ses pertes pendant le transport. Par exemple, diverses pompes ont été mis dans le projet, en règle générale, avec une grande marge de puissance, les pertes de pression dans les canalisations ont été compensées par une augmentation du débit. Les principales lignes de vapeur ont été conçues avec des cloisons et de longues lignes, permettant, si nécessaire, de transférer l'excès de vapeur vers les unités de turbines voisines. Lors de la reconstruction et de la réparation des réseaux de transport, la préférence a été donnée à la polyvalence des schémas, ce qui a conduit à des raccordements (raccords) et des cavaliers supplémentaires, à l'installation de tés supplémentaires et, par conséquent, à des pertes de charge totales locales supplémentaires. Dans le même temps, il est connu que dans les canalisations longues à des vitesses moyennes importantes, les pertes locales de pression totale (résistances locales) peuvent entraîner des pertes de coûts importantes pour les consommateurs.
Actuellement, les exigences d'efficacité, d'économie d'énergie, d'optimisation totale de la production nous obligent à porter un regard neuf sur de nombreux problèmes et aspects de la conception, de la reconstruction et de l'exploitation des canalisations et des conduites de vapeur, prenant donc en compte les résistances locales dans les tés, les fourches et les buses dans les calculs hydrauliques des pipelines devient une tâche urgente.
Le but de ce travail est de décrire les tés et raccords les plus souvent utilisés dans les entreprises énergétiques, d'échanger des expériences dans le domaine des moyens de réduire les coefficients de résistance locale, des méthodes d'évaluation comparative de l'efficacité de telles mesures.
Pour évaluer les résistances locales dans les calculs hydrauliques modernes, ils fonctionnent avec un coefficient de résistance hydraulique sans dimension, ce qui est très pratique car dans des écoulements dynamiquement similaires, auxquels la similitude géométrique des sections et l'égalité des nombres de Reynolds sont observées, il a le même valeur, quel que soit le type de liquide (gaz), ainsi que sur le débit et les dimensions transversales des sections calculées.
Le coefficient de résistance hydraulique est le rapport de l'énergie totale (puissance) perdue dans une section donnée à l'énergie cinétique (puissance) dans la section acceptée ou le rapport de la pression totale perdue dans la même section à la pression dynamique dans le section:
où p total est la pression totale perdue (dans cette zone); p est la densité du liquide (gaz); w, est la vitesse dans la ième section.
La valeur du coefficient de traînée dépend de la vitesse de conception et, par conséquent, de la section à laquelle il est réduit.
Tés d'échappement et d'alimentation
Il est connu qu'une partie importante des pertes locales dans les canalisations ramifiées sont des résistances locales dans les tés. En tant qu'objet représentant une résistance locale, le té est caractérisé par l'angle de branche a et les rapports des sections des branches (latérales et droites) F b / F q, Fh / Fq et F B / Fn. Dans le té, le rapport de débit Q b / Q q, Q n / Q c et, par conséquent, le rapport de débit w B / w Q, w n / w Q peuvent changer. Des tés peuvent être installés aussi bien dans les sections d'aspiration (té d'échappement) que dans les sections de refoulement (té d'entrée) lors de la séparation du flux (Fig. 1).
Les coefficients de résistance des tés d'échappement dépendent des paramètres énumérés ci-dessus, et pour les tés d'alimentation de forme habituelle, pratiquement uniquement de l'angle de dérivation et du rapport des vitesses w n / w Q et w n / w Q, respectivement.
Les coefficients de résistance des tés d'échappement de forme normale (sans arrondi ni dilatation ou rétrécissement de la branche latérale, ou passage rectiligne) peuvent être calculés à l'aide des formules suivantes.
Résistance dans la branche latérale (dans la section B) :
où Q B = F B w B, Q q = F q w q - débits volumétriques dans les sections B et C, respectivement.
Pour les tés de type F n = F c et pour tout a, les valeurs de A sont données dans le tableau. 1.
Lorsque le rapport Q b / Q q passe de 0 à 1, le coefficient de résistance change dans la plage de -0,9 à 1,1 (F q = F b, a = 90 O). Les valeurs négatives s'expliquent par l'effet d'aspiration dans la ligne à faible Q B.
De la structure de la formule (1), il s'ensuit que le coefficient de résistance augmentera rapidement avec une diminution de la section transversale du starter (avec une augmentation de F c / F b). Par exemple, lorsque Q b / Q c = 1, F q / F b = 2 et = 90 O, le coefficient est de 2,75.
Evidemment, une diminution de la résistance peut être obtenue en diminuant l'angle de la branche latérale (choke). Par exemple, lorsque F c = F b, = 45 O, lorsque le rapport Q b / Q c passe de 0 à 1, le coefficient passe de -0,9 à 0,322, soit le sien valeurs positives diminuer de près de 3 fois.
La résistance dans le passage rectiligne doit être déterminée par la formule :
Pour les tés de type Fn = F c, les valeurs de K P sont données dans le tableau. 2.
Il est facile de vérifier que la plage de variation du coefficient de traînée dans le passage direct
de lors du changement du rapport Q b / Q c de 0 à 1 est dans la plage de 0 à 0,6 (F c = F b, = 90 O).
La réduction de l'angle de la branche latérale (choke) entraîne également une diminution significative de la résistance. Par exemple, lorsque F c = F b, = 45 O, lorsque le rapport Q b / Q c passe de 0 à 1, le coefficient passe de 0 à -0,414, soit avec une augmentation de Q B, une "aspiration" apparaît dans le passage direct, ce qui réduit encore la résistance. Il est à noter que la dépendance (2) a un maximum prononcé, c'est-à-dire valeur maximum le coefficient de résistance tombe sur la valeur de Q b / Q c = 0,41 et est égal à 0,244 (avec F c = F b, = 45 O).
Les coefficients de traînée des tés d'alimentation de forme normale en écoulement turbulent peuvent être calculés à l'aide des formules.
Résistance de branche latérale :
où K B est le taux de compression du débit.
Pour les tés de type Fn = F c, les valeurs de A 1 sont données dans le tableau. 3, K B = 0.
Si nous prenons F c = F b, a = 90 O, alors lorsque le rapport Q b / Q c passe de 0 à 1, nous obtenons des valeurs de coefficient comprises entre 1 et 1,2.
Il est à noter que la source fournit d'autres données pour le coefficient A 1. Selon les données, vous devriez prendre A 1 = 1 avec w B / w c<0,8 и А 1 =0,9 при w B /w c >0.8. Si nous utilisons les données de, alors lorsque le rapport Q B / Q C passe de 0 à 1, nous obtenons des valeurs de coefficient comprises entre 1 et 1,8 (F c = F b). En général, nous recevrons des valeurs légèrement plus élevées pour les coefficients de résistance dans toutes les gammes.
L'influence décisive sur la croissance du coefficient de traînée, comme dans la formule (1), est exercée par la section transversale B (étranglement) - avec une augmentation de F g / F b, le coefficient de traînée augmente rapidement.
Résistance dans le passage rectiligne pour les tés d'alimentation type Fn = Fc à l'intérieur
Les valeurs de t P sont indiquées dans le tableau. 4.
Lorsque le rapport Q B / Qc change (3 de 0 à 1 (Fc = F B, α = 90 O), on obtient des valeurs de coefficient comprises entre 0 et 0,3.
La résistance des tés classiques peut également être considérablement réduite en arrondissant la jonction de la branche latérale avec le manchon collecteur. Dans ce cas, pour les tés d'échappement, l'angle de rotation du flux doit être arrondi (R 1 sur la Fig. 16). Pour les tés d'alimentation, l'arrondi doit également être effectué sur le bord de séparation (R 2 dans la Fig. 16); il rend le flux plus stable et réduit la possibilité de sa séparation de ce bord.
En pratique, l'arrondi des bords de l'accouplement des génératrices de la branche latérale et de la canalisation principale est suffisant à R/D (3 = 0,2-0,3.
Les formules ci-dessus pour le calcul des coefficients de résistance des tés et les données tabulaires correspondantes se réfèrent à des tés (tournés) soigneusement fabriqués. Défauts de fabrication dans les tés réalisés lors de leur fabrication ("creux" de la branche latérale et "chevauchement" de sa section par une coupe incorrecte du mur dans une section droite - la canalisation principale), deviennent une source d'une forte augmentation de la résistance hydraulique. En pratique, cela se produit lorsqu'il y a un raccordement de mauvaise qualité dans la canalisation principale du starter, ce qui se produit assez souvent, car Les tees d'usine sont relativement chers.
L'expansion progressive (diffuseur) de la branche latérale réduit efficacement la résistance des tés d'échappement et d'alimentation. La combinaison de l'arrondi, du chanfrein et de l'élargissement des branches latérales réduit encore la résistance du té. Les coefficients de résistance des tés améliorés peuvent être déterminés à partir des formules et des diagrammes fournis dans la source. Les tés avec des branches latérales sous forme de branches lisses ont également la résistance la plus faible et, dans la mesure du possible, des tés avec de petits angles de branche (jusqu'à 60 O) doivent être utilisés.
Dans un écoulement turbulent (Re> 4.10 3), les coefficients de traînée des tés dépendent peu des nombres de Reynolds. Lors de la transition de turbulent à laminaire, le coefficient de résistance de la branche latérale augmente brusquement à la fois dans les tés d'échappement et d'alimentation (d'environ 2 à 3 fois).
Dans les calculs, il est important de prendre en compte dans quelle section il est réduit à la vitesse moyenne. Il y a un lien dans la source à ce sujet avant chaque formule. Les sources fournissent une formule générale, qui indique le taux de réduction avec l'indice correspondant.
Té symétrique pour fusionner et diviser
Le coefficient de résistance de chaque branche d'un té symétrique à la fusion (Fig.2a) peut être calculé par la formule :
Lorsque le rapport Q b / Q c passe de 0 à 0,5, le coefficient évolue dans la plage de 2 à 1,25, puis, avec une augmentation de Q b / Q c de 0,5 à 1, le coefficient acquiert des valeurs à partir de 1,25 à 2 (pour le cas F c = F b). Évidemment, la dépendance (5) a la forme d'une parabole inversée avec un minimum au point Q b / Q c = 0,5.
Le coefficient de traînée d'un té symétrique (Fig.2a) situé dans la section d'injection (séparation) peut également être calculé à l'aide de la formule :
où K 1 = 0,3 - pour les tés soudés.
Lorsque le rapport w B / w c passe de 0 à 1, le coefficient change dans la plage de 1 à 1,3 (F c = F b).
En analysant la structure des formules (5, 6) (ainsi que (1) et (3)), on peut s'assurer qu'une diminution de la section (diamètre) des branches latérales (sections B) affecte négativement la résistance du tee.
La résistance à l'écoulement peut être réduite de 2 à 3 fois lors de l'utilisation de tés à fourche (Fig. 26, 2c).
Le coefficient de résistance du té fendu lors de la séparation du flux (Fig.2b) peut être calculé à l'aide des formules :
Lorsque le rapport Q 2 / Q 1 passe de 0 à 1, le coefficient change dans la plage de 0,32 à 0,6.
Le coefficient de résistance de la fourche en T à la fusion (Fig.2b) peut être calculé à l'aide des formules :
Lorsque le rapport Q 2 / Q 1 passe de 0 à 1, le coefficient change dans la plage de 0,33 à -0,4.
Un té symétrique peut être réalisé avec des branches lisses (Fig. 2c), puis sa résistance peut être encore réduite.
Fabrication. Normes
Les normes de l'industrie de l'énergie prescrivent pour les pipelines dans les centrales thermiques basse pression(à la pression de service P travail.<22 кгс/см 2 и температуре среды t<425 О С) использовать тройники сварные по ОСТ34-42-762
OST34-42-765-85. Pour des paramètres plus élevés de l'environnement (R ra b.<40 кгс/см 2) изготавливают тройники из углеродистых и кремнемарганцовистых сталей: штампованные по ОСТ108.720.01, ОСТ108.720.02-82; сварные по ОСТ108.104.01 - ОСТ108.104.03-82; с обжатием (с вытянутой горловиной) по ОСТ108.104.04, ОСТ108.104.05-82. Из хромомолибденованадиевых сталей изготавливают тройники: штампованные по ОСТ108.720.05, ОСТ108.720.06-82; сварные по ОСТ108.104.10 - ОСТ108.104.12-82; с обжатием (с вытянутой горловиной) по ОСТ108.104.13 - ОСТ108.104.15-82 для паропроводов высокого давления (с параметрами Р раб. до 255 кгс/см 2 и температурой t до 560 О С). Существуют соответствующие нормативы и для штуцеров.
La conception des tés réalisés selon les normes existantes (ci-dessus) est loin d'être toujours optimale en termes de pertes hydrauliques. La réduction du coefficient de résistance locale n'est facilitée que par la forme de tés emboutis à col allongé, où un rayon d'arrondi est prévu dans la branche latérale du type illustré à la Fig. 1b et fig. 3c, ainsi qu'avec la compression des extrémités, lorsque le diamètre de la canalisation principale est légèrement inférieur au diamètre du té (du type illustré à la Fig. 3b). Les tés fendus sont évidemment fabriqués sur mesure selon les normes « usine ». Dans le RD 10-249-98 il y a un paragraphe consacré au calcul de la résistance des tés-fourches et des raccords.
Lors de la conception et de la reconstruction des réseaux, il est important de prendre en compte le sens de déplacement du média et les plages de variation possibles des débits dans les tés. Si la direction du milieu transporté est déterminée de manière unique, il est conseillé d'utiliser des raccords inclinés (branches latérales) et des tés-bifurcations. Reste néanmoins le problème des pertes hydrauliques importantes dans le cas d'un té universel, qui combine les propriétés d'alimentation et d'échappement, dans lequel à la fois la fusion et la séparation des flux sont possibles dans des modes de fonctionnement associés à des changements importants de débits. Les qualités susmentionnées sont typiques, par exemple, pour la commutation de nœuds de conduites d'eau d'alimentation ou de conduites de vapeur principales aux TPP avec des "cavaliers".
Il convient de garder à l'esprit que pour les canalisations de vapeur et d'eau chaude, la conception et les dimensions géométriques des tés soudés des tuyaux, ainsi que des raccords (tuyaux, buses) soudés sur des sections droites de canalisations, doivent répondre aux exigences des normes de l'industrie, normes et conditions techniques. En d'autres termes, pour les canalisations critiques, il est nécessaire de commander des tés réalisés conformément aux conditions techniques auprès de fabricants certifiés. Dans la pratique, en raison du coût relativement élevé des tés « d'usine », le taraudage est souvent effectué par des entrepreneurs locaux en utilisant les codes de l'industrie ou de l'usine.
En général, il est conseillé de prendre la décision finale sur la méthode d'insertion après une analyse technico-économique comparative. Si la décision est prise d'effectuer l'insertion « seul », le personnel d'ingénierie et technique doit préparer un gabarit pour la buse, faire un calcul de résistance (si nécessaire), contrôler la qualité de l'insertion (éviter les « échecs » de la buse et « chevauchement » de sa section par une coupe incorrecte du mur dans une section droite) ... Il est conseillé de réaliser le joint interne entre le métal du raccord et la canalisation principale avec un arrondi (Fig. 3c).
Il existe un certain nombre de solutions de conception pour réduire la résistance hydraulique dans les tés standard et les ensembles de commutation de ligne. L'une des plus simples consiste à augmenter la taille des tés eux-mêmes pour réduire les vitesses relatives du milieu qu'ils contiennent (Fig. 3a, 3b). Dans ce cas, les tés doivent être complétés par des transitions dont il est également conseillé de choisir les angles de dilatation (contraction) parmi un certain nombre d'angles hydrauliquement optimaux. Un té fendu avec un cavalier peut également être utilisé comme té universel avec des pertes hydrauliques réduites (Fig. 3d). L'utilisation de tés-fourches pour les nœuds de commutation des lignes principales compliquera également légèrement la conception de l'unité, mais aura un effet positif sur les pertes hydrauliques (Fig. 3d, 3f).
Il est important de noter qu'avec un arrangement relativement proche de résistances locales (L = (10-20) d) de divers types, le phénomène d'interférence des résistances locales a lieu. Selon certains chercheurs, avec la convergence maximale des résistances locales, il est possible d'obtenir une diminution de leur somme, tandis qu'à une certaine distance (L = (5-7) d), la résistance totale a un maximum (supérieur de 3 -7% qu'un simple montant) ... L'effet de réduction pourrait intéresser les grands fabricants désireux de fabriquer et de fournir des ensembles de commutation avec des résistances locales réduites, mais des recherches appliquées en laboratoire sont nécessaires pour obtenir un bon résultat.
Étude de faisabilité
Lorsqu'on prend une décision constructive, il est important de prêter attention à l'aspect économique du problème. Comme mentionné ci-dessus, les tés "usine" de conception conventionnelle, et encore plus sur mesure (hydrauliquement optimaux), coûteront beaucoup plus cher que le taraudage d'un raccord. Dans le même temps, il est important d'estimer approximativement les avantages en cas de réduction des pertes hydrauliques dans le nouveau té et sa période de récupération.
Il est connu que la perte de charge dans les canalisations des stations avec des vitesses normales de mouvement des médias (pour Re> 2.10 5) peut être estimée par la formule suivante :
où p est la perte de charge, kgf / cm 2; w est la vitesse du milieu, m/s ; L est la longueur élargie du pipeline, m; g - accélération de la gravité, m / s 2; d est le diamètre estimé du pipeline, m; k - coefficient de résistance au frottement; ∑ἐ m - la somme des coefficients de résistances locales; v - volume spécifique du milieu, m 3 / kg
La dépendance (7) est généralement appelée la caractéristique hydraulique de la canalisation.
Si l'on prend en compte la dépendance : w = 10Gv/9nd 2, où G est le débit, t/h.
Alors (7) peut être représenté par :
S'il est possible de réduire la résistance locale (té, union, unité de commutation), alors, évidemment, la formule (9) peut être représentée comme :
Ici ∑ἐ m est la différence entre les coefficients de résistance locale des anciens et des nouveaux nœuds.
Supposons que le système hydraulique "pompe-canalisation" fonctionne en mode nominal (ou en mode proche du nominal). Puis:
où R n est la pression nominale (selon la caractéristique de débit de la pompe/chaudière), kgf/cm 2 ; G h - débit nominal (selon les caractéristiques de débit de la pompe / chaudière), t / h.
Si l'on suppose qu'après remplacement des anciennes résistances, le système "pompe - canalisation" restera opérationnel (Р "Р n), alors à partir de (10), à l'aide de (12), on peut déterminer un nouveau débit (après réduction de la résistance ):
Le fonctionnement du système "pompe-pipeline", le changement de ses caractéristiques peut être représenté graphiquement sur la Fig. 4.
Évidemment, G 1> G M. Si nous parlons de la canalisation principale de vapeur transportant la vapeur de la chaudière à la turbine, alors la différence de débits LG = G 1 -G n peut être utilisée pour déterminer le gain en quantité de chaleur (à partir de la sélection de la turbine ) et/ou en quantité d'énergie électrique générée selon les caractéristiques de fonctionnement de cette turbine.
En comparant le coût d'une nouvelle unité et la quantité de chaleur (électricité), vous pouvez estimer approximativement la rentabilité de son installation.
Exemple de calcul
Par exemple, il est nécessaire d'évaluer la rentabilité du remplacement d'un té égal de la ligne de vapeur principale au confluent des flux (Fig.2a) par un té fourchu avec un cavalier du type illustré à la Fig. 3d. Consommateur de vapeur - turbine de chauffage PO TMZ type Т-100 / 120-130. La vapeur entre par un filetage de la conduite de vapeur (par le té, sections B, C).
Nous avons les données initiales suivantes :
■ diamètre de conception de la ligne vapeur d = 0,287 m ;
■ consommation nominale de vapeur G h = Q (3 = Q ^ 420 t/h ;
■ pression nominale chaudière P n = 140 kgf / cm 2 ;
■ volume spécifique de vapeur (à P ra b = 140 kgf / cm 2 , t = 560 О С) n = 0,026 m 3 / kg.
Calculons le coefficient de résistance d'un té standard au confluent des flux (Fig.2a) selon la formule (5) - ^ СБ1 = 2.
Pour calculer le coefficient de résistance d'un té fendu avec un cavalier, supposons :
■ la répartition des flux dans les branches se fait dans la proportion Q b / Q c « 0,5 ;
■ le coefficient de résistance total est égal à la somme des résistances du té d'alimentation (avec une sortie 45 O, voir Fig. 1a) et du té fendu à la jonction (Fig. 2b), soit nous négligeons l'interférence.
On utilise les formules (11, 13) et on obtient l'augmentation attendue de la consommation de G = G 1 -G n = 0,789 t/h.
Selon le schéma de régime de la turbine T-100/120-130, un débit de 420 t/h peut correspondre à une charge électrique de 100 MW et une charge thermique de 400 GJ/h. La relation entre la consommation et la charge électrique est proche de la proportionnelle directe.
Le gain en charge électrique peut être : P e = 100AG / Q n = 0,188 MW.
Le gain en charge thermique peut être : T e = 400AG/4,19Q n = 0,179 Gcal/h.
Les prix des produits en acier au chrome-molybdène-vanadium (pour les fourches en té 377x50) peuvent varier considérablement de 200 à 600 000 roubles. Par conséquent, la période de récupération ne peut être évaluée qu'après une étude de marché approfondie au moment de prendre une décision.
1. Cet article décrit les différents types de tés et de raccords, donne une brève description des tés utilisés dans les canalisations des centrales électriques. Des formules pour déterminer les coefficients de résistance hydraulique sont données, les moyens et les méthodes de leur réduction sont indiqués.
2. Des conceptions prospectives de fourches en T, une unité de commutation de conduites principales avec des coefficients de résistance locale réduits sont proposées.
3. Des formules, un exemple sont donnés, et la faisabilité d'une analyse technico-économique est montrée lors du choix ou du remplacement des tés, lors de la reconstruction des nœuds de commutation.
Littérature
1. Idelchik I.E. Ouvrage de référence sur la résistance hydraulique. Moscou : Génie mécanique, 1992.
2. Nikitina I.K. Ouvrage de référence sur les canalisations des centrales thermiques. M. : Energoatomizdat, 1983.
3. Manuel de calculs des systèmes hydrauliques et de ventilation / Ed. COMME. Yuriev. S.-Pb. : ANO ASBL "Paix et Famille", 2001.
4. Rabinovich E.Z. Hydraulique. Moscou : Nedra, 1978.
5. Benenson E.I., Ioffe L.S. Turbines à vapeur de chauffage / Éd. D.P. Aîné. M : Energoizdat, 1986.
Vous pouvez également utiliser une formule approximative :
0, 195 contre 1, 8
Rf. (10) d 100 1, 2
Son erreur ne dépasse pas 3 - 5%, ce qui est suffisant pour les calculs d'ingénierie.
Les pertes de charge totales par frottement pour toute la section sont obtenues en multipliant les pertes spécifiques R par la longueur de section l, Rl, Pa. Si des conduits d'air ou des canaux en d'autres matériaux sont utilisés, il est nécessaire d'introduire une correction pour la rugosité βsh selon le tableau. 2. Elle dépend de la rugosité équivalente absolue du matériau du conduit d'air K e (tableau 3) et de la valeur de v f.
Tableau 2 |
|||||
Valeurs de correction βsh |
|||||
v f, m / s |
βsh aux valeurs de K e, mm |
||||
Tableau 3 Rugosité équivalente absolue du matériau du conduit
Plâtrier- |
||||||
ka sur la grille |
||||||
K euh, mm |
Pour les conduits d'air en acier sh = 1. Des valeurs plus détaillées de βsh peuvent être trouvées dans le tableau. 22.12. Compte tenu de cette correction, la perte de charge de friction raffinée Rl βsh, Pa, est obtenue en multipliant Rl par la valeur de βsh. Ensuite, la pression dynamique sur le site est déterminée
conditions standard w = 1,2 kg / m3.
De plus, les résistances locales sont identifiées sur le site, les coefficients de résistance locale (LRR) sont déterminés et la somme des LRR dans cette zone (Σξ) est calculée. Toutes les résistances locales sont enregistrées dans la liste sous la forme suivante.
DÉCLARATION KMS DU SYSTÈME DE VENTILATION
Etc.
V dans la colonne "résistances locales" notez les noms des résistances (branche, té, croix, coude, grille, répartiteur d'air, parapluie, etc.) disponibles dans cette zone. De plus, leur nombre et leurs caractéristiques sont notés, selon lesquels les valeurs du CMR sont déterminées pour ces éléments. Par exemple, pour un coude rond, il s'agit de l'angle de rotation et du rapport du rayon de rotation au diamètre du conduit. r / d, pour une sortie rectangulaire - l'angle de rotation et les dimensions des côtés du conduit a et b. Pour les ouvertures latérales dans un conduit d'air ou un conduit (par exemple, à l'endroit où la grille d'admission d'air est installée) - le rapport entre la surface de l'ouverture et la section transversale du conduit d'air
f trou / f o. Pour les tés et les croix sur le passage, tenir compte du rapport de la section transversale du passage et du tronc fp/fs et du débit dans la branche et dans le tronc L o/L s, pour les tés et croix sur la branche - le rapport de la section transversale de la branche et du tronc fp / fs et encore, la valeur de L environ / L s. Il convient de garder à l'esprit que chaque té ou croix relie deux sections adjacentes, mais elles appartiennent à celle de ces sections, qui a un débit d'air L plus faible. La différence entre les tees et les croix sur le passage et sur la branche est liée à la façon dont la direction calculée s'exécute. Ceci est montré dans la Fig. 11. Ici, la direction calculée est indiquée par une ligne en gras et les directions des flux d'air sont indiquées par de fines flèches. De plus, il est signé où exactement dans chaque version se trouve le tronc, le passage et le départ-
branchement du té pour le bon choix des rapports fп / fс, fо / fс et L о / L с. Notez que dans les systèmes de ventilation d'alimentation, le calcul est généralement effectué contre le mouvement de l'air et dans les systèmes de ventilation par aspiration - le long de ce mouvement. Les sections auxquelles appartiennent les tees considérés sont indiquées par des coches. Il en va de même pour les traverses. En règle générale, mais pas toujours, des tés et des croix sur un passage apparaissent lors du calcul de la direction principale, et sur une branche, ils apparaissent lors de la liaison aérodynamique des sections secondaires (voir ci-dessous). Dans ce cas, le même té dans le sens principal peut être pris en compte comme té par passage, et dans le sens secondaire
– comme une branche avec un ratio différent. CCM pour traverses
prendre la même taille que pour les tees correspondants.
Riz. 11. Schéma de calcul des tees
Les valeurs approximatives de pour les résistances courantes sont données dans le tableau. 4.
Tableau 4 |
||||
valeurs de certaines résistances locales |
||||
Nom |
Nom |
|||
la résistance |
la résistance |
|||
Coude rond 90o, |
La grille n'est pas réglable |
|||
r / d = 1 |
Peut RS-G (échappement ou |
|||
Coude rectangulaire 90° |
prise d'air) |
|||
Un tee dans le passage (sur- |
Expansion soudaine |
|||
oppression) |
||||
T-shirt de branche |
rétrécissement soudain |
|||
Un tee dans le passage (su- |
Premier trou latéral |
|||
étable (entrée à l'air |
||||
T-shirt de branche |
–0.5* … |
mine de bore) |
||
Plafond (anémostat) ST-KR, |
Genou rectangulaire |
|||
90o |
||||
Grille réglable RS- |
Parapluie au dessus de l'échappement |
|||
VG (alimentation) |
||||
*) Une CMR négative peut se produire à faible Lo/Lc en raison de l'éjection (aspiration) de l'air de la branche par le flux principal.
Des données plus détaillées pour le CCM sont présentées dans le tableau. 22.16 - 22.43. Pour les résistances locales les plus courantes -
tees sur le passage - KMS peut également être calculé approximativement à l'aide des formules suivantes :
0,41 f "25 L" 0,2 4 |
0,25 à |
0,7 et |
f "0,5 (11) |
|||||||
- pour les tés au refoulement (alimentation) ; |
||||||||||
à L" |
0.4 vous pouvez utiliser une formule simplifiée |
|||||||||
prox pr 0,425 0,25 f p " ; |
||||||||||
0. 2 1. 7 f " |
0,35 0,25 f " |
2,4 L " |
0. 2 2 |
|||||||
- pour les tés d'aspiration (échappement).
Ici L" |
f à propos |
et f" |
f p |
|||||||
f avec |
||||||||||
Après avoir déterminé la valeur de , la perte de charge aux résistances locales Z P d, Pa et la perte de charge totale sont calculées.
voie dans la section Rl βsh + Z, Pa.
Les résultats du calcul sont inscrits dans le tableau sous la forme suivante.
CALCUL AÉRODYNAMIQUE DU SYSTÈME DE VENTILATION
Estimé |
|||||||||||||||
Dimensions du conduit |
pression |
||||||||||||||
sur le frottement |
Rlβ w |
DR, |
|||||||||||||
sh |
|||||||||||||||
d ou |
f op, |
ff, |
Vph, |
d éq |
|||||||||||
je, m |
a × b, |
||||||||||||||
Lorsque le calcul de toutes les sections de la direction principale est terminé, les valeurs de Rl βsh + Z pour elles sont additionnées et la résistance totale est déterminée.
pression du réseau de ventilation P réseau = (Rl βsh + Z).
Après avoir calculé la direction principale, une ou deux branches sont liées. Si le système dessert plusieurs étages, vous pouvez sélectionner des branches d'étage sur des étages intermédiaires pour la liaison. Si le système dessert un étage, les branches de la ligne principale qui ne sont pas incluses dans la direction principale sont liées (voir exemple dans la section 4.3). Le calcul des surfaces à relier est effectué dans la même séquence que pour la direction principale, et enregistré dans le tableau sous la même forme. Le lien est considéré comme complet si le montant
la perte de charge Σ (Rl βsh + Z) le long des sections connectées ne s'écarte pas de plus de 10 % de la somme Σ (Rl βsh + Z) le long des sections connectées parallèles de la direction principale. Les sections connectées en parallèle sont considérées comme des sections le long des directions principales et liées depuis le point de leur branchement jusqu'aux distributeurs d'air terminaux. Si le circuit ressemble à celui illustré à la fig. 12 (la direction principale est mise en évidence par un trait gras), alors l'enchaînement de la direction 2 nécessite que la valeur de Rl βsh + Z pour la section 2 soit égale à Rl βsh + Z pour la section 1, obtenue à partir du calcul de la direction principale, avec une précision de 10 %. Le ligature s'effectue en sélectionnant les diamètres des ronds ou des sections de gaines rectangulaires dans les zones à ligaturer, et si cela n'est pas possible, en installant des vannes d'étranglement ou des diaphragmes sur les dérivations.
La sélection du ventilateur doit être effectuée selon les catalogues du fabricant ou selon les données. La pression du ventilateur est égale à la somme des pertes de charge dans le réseau de ventilation dans le sens principal, déterminées lors du calcul aérodynamique du système de ventilation, et à la somme des pertes de charge dans les éléments de l'unité de ventilation (vanne d'air, filtre , aérotherme, amortisseur de bruit, etc.).
Riz. 12. Fragment du schéma du système de ventilation avec choix d'une branche à relier
Enfin, il est possible de sélectionner un ventilateur uniquement après un calcul acoustique, lorsque la question de l'installation d'un silencieux est résolue. Le calcul acoustique ne peut être effectué qu'après sélection préalable du ventilateur, car les données initiales pour celui-ci sont les niveaux de puissance acoustique émis par le ventilateur dans les conduits d'air. La conception acoustique est réalisée conformément aux instructions du chapitre 12. Si nécessaire, calculez et déterminez la taille standard du silencieux, puis sélectionnez enfin le ventilateur.
4.3. Un exemple de calcul d'un système de ventilation d'alimentation
Un système de ventilation d'alimentation pour la salle à manger est envisagé. La nano-position des conduits d'air et des répartiteurs d'air sur le plan est donnée à l'article 3.1 de la première version (disposition type des halls).
Diagramme système
1000х400 5 8310 m3 / h
2772 m3 / h2 |
|||||||
Vous trouverez plus de détails sur la méthodologie de calcul et les données initiales nécessaires sur,. La terminologie correspondante est donnée dans.
DÉCLARATION DU SYSTÈME KMS P1
Résistance locale |
||||||
924 m3/h |
||||||
1. Virage rond 90® r / d = 1 |
||||||
2. Pièce en T dans le passage (livraison) |
||||||
fп / fc |
Lo / Lc |
|||||
fп / fc |
Lo / Lc |
|||||
1. Pièce en T dans le passage (livraison) |
||||||
fп / fc |
Lo / Lc |
|||||
1. Pièce en T dans le passage (livraison) |
||||||
fп / fc |
Lo / Lc |
|||||
1. Coude rectangulaire 1000 × 400 90® 4 pcs |
||||||
1. Prise d'air avec parapluie |
||||||
(premier trou latéral) |
||||||
1. Volet d'admission d'air |
||||||
DÉCLARATION DU SYSTÈME KMS P1 (BRANCHE N°1) |
||||||
Résistance locale |
||||||
1. Distributeur d'air PRM3 au débit |
||||||
924 m3/h |
||||||
1. Virage rond 90® r / d = 1 |
||||||
2. Té de branche (décharge) |
||||||
fo / fc |
Lo / Lc |
|||||
ANNEXE Caractéristiques des grilles de ventilation et des stores
I. Sections libres, m2, pour les grilles de soufflage et de reprise RS-VG et RS-G
Longueur, mm |
Hauteur, mm |
|||||
Le coefficient de vitesse est m = 6,3, le coefficient de température est n = 5,1.
II. Caractéristiques des plafonniers ST-KR et ST-KV
Nom |
Dimensions, millimètres |
f fait, m 2 |
||
Globalement |
Intérieur |
|||
Plafond ST-KR |
||||
(tour) |
||||
Plafond ST-KV |
||||
(carré) |
||||
Le coefficient de vitesse est m = 2,5, le coefficient de température est n = 3.
LISTE BIBLIOGRAPHIQUE
1. Samarin O.D. Sélection d'équipements pour les unités de ventilation de soufflage (climatiseurs) de type KCKP. Instructions méthodiques pour la mise en œuvre des projets de cours et de diplôme pour les étudiants de la spécialité 270109 "Alimentation et ventilation de chaleur et de gaz". - M. : MGSU, 2009 .-- 32 p.
2. Belova E.M. Systèmes de climatisation centrale dans les bâtiments. - M. : Evroklimat, 2006.-- 640 p.
3. SNiP 41-01-2003 "Chauffage, ventilation et climatisation". - M. : GUP TsPP, 2004.
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5. appareils sanitaires. Partie 3. Ventilation et climatisation. Livre 2. / Éd. N.N. Pavlov et Yu.I. Shiller. - M. : Stroyizdat, 1992.-- 416 p.
6.GOST 21.602-2003. Système de documents de conception pour la construction. Règles pour la mise en œuvre de la documentation de travail pour le chauffage, la ventilation et la climatisation. - M. : GUP TsPP, 2004.
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// SOK, 2006, n° 7, p. 90 - 91.
8. Manuel du concepteur. Interne appareils sanitaires. Partie 3. Ventilation et climatisation. Livre 1. / Éd. N.N. Pavlov et Yu.I. Shiller. - M. : Stroyizdat, 1992.-- 320 p.
9. Kamenev P.N., Tertichnik E.I. Ventilation. - M. : ASV, 2006 .-- 616 p.
10. B.A. Krupnov Terminologie pour la physique thermique du bâtiment, le chauffage, la ventilation et la climatisation : lignes directrices pour les étudiants de la spécialité « Alimentation et ventilation en chaleur et en gaz ».
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