• Граница воздушной струи. Расчетная схема и классификация струй. Задание для самостоятельной работы

    05.10.2023

    Струйные течения в помещении

    Вентиляционный процесс обеспечения микроклимата

    Характер распределения примесей вредных веществ в вентилируемом помеще­нии определяется главным образом возникающими воздушными течениями, кото­рые, в свою очередь, зависят от принятого способа организации воздухообмена.

    Решающая роль в формировании полей температуры, скорости и концентрации

    примесей принадлежит приточным струям и создаваемым ими циркуляционным течениям. При помощи приточных струй можно обеспечивать в определенных зонах помещения заданные параметры воздушной среды, существенно отличающиеся от таковых в окружающем пространстве (воздушные души, воздушные оази­сы); создавать воздушные завесы, препятствующие врыванию в помещение холодно­го воздуха; применять устройства, способствующие сдуву вредных веществ к месту их организованного удаления (местные отсосы с передувками).

    Конвективные (тепловые) струи, формирующиеся вблизи стен и поверхностей оборудования, имеющих температуру, которая отличается от температуры окру­жающего воздуха, также могут оказывать определенное влияние на распреде­ление вредных веществ в помещении.

    Тепловые струи, возникающие над нагретым оборудованием, способствуют выносу теплоты и вредных примесей в верхнюю зону помещений. Мощные кон­вективные потоки переносят в верхнюю зону помещений газы и пары даже в том слу­чае, если они тяжелее воздуха.

    Струей называется поток жидкости или газа с конечными поперечными размера­ми, определяемыми границей струи. В технике вентиляции имеют дело с воздушными струями, которые распространяются в воздухе помещения. Такие струи называются затопленными. Вентиляционные струи являются турбулентными.

    В зависимости от температуры истечения струи разделяются на изотермические и неизотермические. У изотермических струй температура во всем ее объеме равна температуре окружающего воздуха, у неизотермических струй температура изменяет­ся по мере ее развития, приближаясь к температуре окружающего воздуха.

    В зависимости от конструкции воздухораспределительного устройства струи могут развиваться по разным траекториям. На рис.6.1 изображено развитие изотерми­ческой осесимметричной струи, все поперечные размеры которой симметричны от­носительно ее оси, которая является прямолинейной.

    На границе струи, где продольная составляющая скорости равна нулю, имеет место интенсивное подмешивание масс воздуха в струю и уменьшение скорости воздуха. В пределах координатыскорость воздуха по оси струи и в ее поперечном сечении равна скорости истечения. Этот участок называется начальным. В последующем осе­вая скорость уменьшается, как и скорость в поперечном сечении.


    Осессиметричные струи вытекают из круглого отверстия и являются компактны­ми. К компактным относятся также струи, вытекающие из квадратных и прямо­угольных насадков.

    Плоские струи (рис. 6.2,а) образуются при истечении воздуха из щелевых отвер­стий с соотношением сторон больше 20. Струя рассматривается как плоская на рас­стоянии, гдеразмер большей стороны отверстия; в последующем струя рассматривается как компактная.

    Веерные струи (рис. 6.2,б) образуются при принудительном рассеивании воздуха в плоскости на некоторый угол. Различают полные веерные струи с углом принуди­тельного рассеивания 360 град, и неполные веерные с углом менее 360 град/

    Рис.6.1.Свободная изотермическая осесимметричная струя

    Конические струи (рис.6.2.в) образуются при установке на выходе воздуха из от­верстия рассеивающего конуса с углом при вершине 60 ± 2,5°.

    Пусть круглый цилиндр, способный свободно вращаться на своей оси, вносится в струю воды или в область границы воздушного потока. В некотором интервале погружений, в противоположность упомянутому эффекту Коапда, цилиндр выталкивается из потока и при этом вращается в направлении, обратном ожидаемому, - против «мельничного колеса»! Такой эффект наблюдается только при условии двухстороннего обтекания цилиндра. Если цилиндр заглублен настолько мало, что обтекает лишь с одной стороны, он вращается «правильно». Но величина этого порогового заглубления весьма мала. При продолжении заглубления направление вращения становится «встречным», затем достигается максимум скорости, ее падение и, наконец, полная остановка, когда цилиндр полностью погружается в поток.

    Если речь идет о тонкой струе, сравнимой по толщине с диаметром цилиндра, то при аномальном вращении струя сильно отклоняется от цилиндра, который может быть далеко заглублен за геометрическую ось невозмущенной струи. Однако в некоторый момент струя скачком перебрасывается по другую сторону цилиндра, и он начинает вращаться в обратном направлении, так что явление носит гистерезисный характер. Как выяснилось, эффект наблюдается не только для цилиндра, но и для шара и на границе плоских и осесимметричных струй, как водяных, так и воздушных .

    Рассматриваемое явление, благодаря сочетанию вращения и выталкивающей силы, внешне напоминает эффект Магнуса, однако имеет совершенно иную природу. Эффект Магнуса состоит в том, что принудительно вращающийся цилиндр или шар испытывает со стороны набегающего потока действие поперечной силы, связанной с принудительной циркуляцией. Если поток однороден, то при нулевой скорости вращения поперечная сила отсутствует. Рассматриваемые здесь эффекты аномального вращения и силового взаимодействия возникают спонтанно, под действием механизма, обусловленного неоднородностью потока. При этом сила действует и на неподвижное обтекаемое тело. Угловая скорость вращения свободного цилиндра оказывается точно пропорциональной скорости натекающего потока. Это позволяет считать обтекание приближенно невязким, но с некоторой циркуляцией, для определения которой необходимо обобщить постулат Жуковского - Чаплыгина о конечности скорости на острой кромке крыла на случай гладкого контура. Такое обобщение предполагает, что вырабатываемая циркуляция минимизирует максимум скорости на контуре обтекаемого тела. Данный минимаксный принцип позволяет качественно и отчасти количественно верно предсказывать направление и величину циркуляции в различных условиях обтекания.

    Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

    Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

    Размещено на http://www.allbest.ru/

    Воздушная струя

    Введение

    Теория струйных течений газа (воздуха) применяется в устройствах систем вентиляции, воздушных душей, воздушных завес, при расчете подачи или отсасывания масс воздуха через вентиляционные решетки, горелок и др.

    Вентиляция (от лат. ventilatio - проветривание) - процесс удаления отработанного воздуха из помещения и замена его наружным. В необходимых случаях при этом проводится: кондиционирование воздуха, фильтрация, подогрев или охлаждение, увлажнение или осушение, ионизация и т. д. Вентиляция обеспечивает санитарно-гигиенические условия (температуру, относительную влажность, скорость движения воздуха и чистоту воздуха) воздушной среды в помещении, благоприятные для здоровья и самочувствия человека, отвечающие требованиям санитарных норм, технологических процессов, строительных конструкций зданий, технологий хранения и т. д.

    Также под этим термином в технике часто имеются в виду системы оборудования, устройств и приборов для этих целей.

    Различают два основных способа вентиляции зданий: вентиляция вытеснением и вентиляция перемешиванием.

    Вентиляция вытеснением преимущественно используется для вентилирования больших промышленных помещений, поскольку она может эффективно удалять излишки тепловыделений, если правильно рассчитана. Воздух подается на нижний уровень помещения и течет в рабочую зону с малой скоростью. Этот воздух должен быть несколько холоднее, чем воздух помещения, чтобы работал принцип вытеснения. Этот метод обеспечивает прекрасное качество воздуха, но он менее пригоден для использования в офисах и других небольших помещениях, поскольку терминал направленной подачи воздуха занимает довольно много места, и часто непросто избежать сквозняков в рабочей зоне.

    Вентиляция перемешиванием является предпочтительным способом раздачи воздуха в ситуациях, когда необходима, так называемая, комфортная вентиляция. Основой этого метода является то, что подаваемый воздух поступает в рабочую зону уже смешанным с воздухом помещения. Расчет системы вентиляции должен быть сделан таким образом, чтобы воздух, циркулирующий в рабочей зоне, был достаточно комфортным. Другими словами, скорость воздуха не должна быть слишком большой, и температура внутри помещения должна быть более или менее однородной.

    Воздушная струя, входящая в помещение, вовлекает в поток и перемешивает большие объемы окружающего воздуха. В результате объем воздушной струи увеличивается, тогда, как ее скорость снижается тем больше, чем дальше он проникнет в помещение. Подмешивание окружающего воздуха в воздушный поток называется эжекцией.

    Рис. 1. Эжекция

    Движения воздуха, вызванные воздушной струей, вскоре тщательно перемешивают весь воздух в помещении. Загрязняющие примеси, находящиеся в воздухе, не только распыляются, но и равномерно распределяются. Температура в различных частях помещения также выравнивается.

    При расчетах вентиляции перемешиванием самым важным моментом является обеспечение того, чтобы скорость воздуха в рабочей зоне не была слишком высокой, иначе возникает ощущение сквозняка.

    Обоснование

    Воздушный душ- это устройство в системе местной приточной вентилции, обеспечивающее подачу сосредоточенного потока воздуха, создающего в зоне непосредственного воздействия этого потока на человека.

    Воздушный душ применяется на фиксированных рабочих местах или в местах отдыха. Особенно эффективны в производственных помещениях (рис),где работающие находятся под воздействием высокой температуры. Установки для воздушных душей бывают стационарные и передвижные.

    Воздушная завеса (тепловая завеса, воздушно-тепловая завеса) - создает невидимый барьер воздушного потока.

    Завесы могут быть с электрическим, водяным, паровым, газовым нагревом, а также без нагрева.

    По монтажу:

    · завесы вертикального монтажа;

    · завесы горизонтального монтажа;

    · завесы скрытого монтажа (встраиваемые в / за фальшь потолок, дверной проем).

    По типу нагрева:

    · завесы с нагревом (завесы с нагревом принято называть воздушно-тепловыми или же тепловыми завесами, так как экранирование дверного проема осуществляется подогретым воздухом);

    · завесы без нагрева (завесы без нагрева принято называть ("холодным потоком").

    В конструкцию тепловой завесы входят:

    · электронагреватель или водяной нагреватель, а также большие промышленные тепловые завесы могут оснащаться паровым или газовым нагревателем (в случае если завеса с нагревом, в завесе без нагрева отсутствует такого рода нагреватель);

    · вентиляторы;

    · воздушный фильтр (для моделей с водяным нагревом).

    Вентиляционные решётки представляют собой конструкции, которые сегодня нашли широкое применение в строительной отрасли при внутренней и наружной отделке помещений и зданий, прокладке коммуникационных систем. Они выполняют функции воздухораспределительного устройства в системах вентиляций различного типа. Сегодня эти конструкции используются при монтаже и наладке работы приточно-вытяжных вентиляций.

    Современные модели решёток могут использоваться не только для распределения воздуха, но и для его подачи или удаления. Всё зависит от типа вентиляционной системы. Такие конструкции очень часто можно встретить в частных домах, административных и торговых зданиях, офисных помещений. То есть их использование целесообразно в тех помещениях, где возникает необходимость в создании и поддержании оптимальных температурных и влажностных показателей.

    Научная теория воздушных струй

    Струя газа называется затопленной, если она распространяется в среде с теми же физическими свойствами, что и у нее самой. При изучении движения воздуха в системах вентиляции встречаются различные случаи распространения затопленных струй. Но при рассмотрении этих случаев в качестве исходной используется схема свободной струи. Свободная струя - это струя, распространяющаяся в безграничной среде. (Струя, не ограниченная твердыми стенками, называется свободной.) Струя при этом может истекать в неподвижную среду, а так же в поток воздуха.

    В данном случае различают:

    · Струнную струю, струя, истекающая в поток, направление скорости которого совпадает с направлением струи.

    · Струю в сносящем потоке, если скорость потока направлена под углом к оси струи.

    · Струю во встречном потоке, когда векторы продольной скорости струи и скорости потока направлены навстречу друг другу.

    По виду энергии, расходуемой на образование струи, различают:

    · Приточные (механические) струи, создаваемые вентилятором, компрессором, эжектором и т.п.

    · Конвективные струи, образующиеся вследствие нагревания или охлаждения воздуха вблизи горячих или холодных поверхностей различных тел.

    Струи различают также по форме начального сечения:

    · Если сечение круглое, то струя называется осимметричной.

    · Если сечение имеет вид бесконечно длинной полосы постоянной высоты, то она называется плоскопараллельной или плоской.

    Температуры струи и окружающей среды могут быть одинаковыми или различными.

    В соответствии с этим различают струи изотермические и неизотермические. На рис. 3 показана воздушная струя, которая формируется в случае, когда воздух принудительно подается в помещение через отверстие в стене. В результате появляется свободная воздушная струя. Если температура воздуха в струе такая же, как и в помещении, она называется свободной изотермической струей.

    По степени воздействия окружающего пространства на характер движения струи различают:

    · струи свободные;

    · полуограниченные или настильные, движущие вдоль ограничивающей пространство плоскости;

    · ограниченные (стесненные), вытекающие в пространство конечных размеров, соизмеримых с начальными размерами струи.

    В зависимости от режима истечения струи могут быть:

    · ламинарными (течение, при котором жидкость или газ перемещается слоями без перемешивания и пульсаций);

    · турбулентными (форма течения жидкости или газа, при которой их элементы совершают неупорядоченные, неустановившиеся движения по сложным траекториям, что приводит к интенсивному перемешиванию между слоями движущихся жидкости или газа).

    В системах вентиляции наблюдаются турбулентные струи. Еще одно определение: если в начальном сечении имеются вращательные составляющие скорости, то такая струя называется закрученной.

    Подробнее. При турбулентном движении наряду с осевым движением существует и поперечное движение частиц. При этом частицы попадают за пределы струи и переносят в граничащие со струей массы неподвижного воздуха свое количество движения, увлекают (эжектируют) эти массы, придавая им определенную скорость.

    На место ушедших из струи частиц в нее попадают частицы из окружающего воздуха, которые подтормаживают граничные слои струи. Следствием этого обмена импульсами между струей и неподвижным воздухом появляется возрастание массы струи и убывание скорости у ее границ.

    Подторможенные частицы струи вместе с увлеченными частицами окружающего воздуха образуют турбулентный пограничный слой, толщина которого по мере удаления от выходного отверстия непрерывно возрастает. соприкасаясь с внешней стороны с неподвижной средой (?? = 0), а свнутреннй стороны - с ядром постоянной скорости (?? = ?? 0), пограничный слой приобретает переменный профиль скоростей. Рис.4.

    Ядро постоянной скорости по мере удаления от выходного отверстия и утолщения пограничного слоя сужается, пока полностью не исчезнет. После этого пограничный слой уже заполняет все сечение струи, включая и ось потока.

    Поэтому дальнейшее размывание струи сопровождается возрастанием ее ширины и при этом падает скорость на оси.

    Сечение струи, в котором завершается размыв ядра постоянной скорости и на оси которого обе половины пограничного слоя смыкаются, называется переходным сечением. Участок струи, расположенный между выходным отверстием и переходным сечением, в котором скорость на оси остается неизменной и равной начальной скорости?? 0 , называется начальным. Участок, следующий за переходным сечением, в котором скорость на оси постепенно уменьшается и затухает, называется основным. Границы струи, как внешняя, так и ядра постоянной скорости, прямолинейны. Точка О пересечения внешних границ струи называется полюсом струи.

    Статическое давление в разных точках струи изменяется несущественно и приблизительно равно давлению окружающего пространства, т.е. свободную струю можно считать изобарической.

    Основными параметрами турбулентной струи являются осевая скорость??, диаметр D для круглых сечений и ширина?? для плоских струй, расход воздуха?? и средняя скорость??.

    Из теоретических и экспериментальных исследований Генриха Наумовича Абрамовича следует, что основные параметры струи зависят от коэффициента турбулентности а, характеризующего интенсивность перемешивания и зависящего от конструкции насадка, из которого вытекает струя. (Генрих Наумович Абрамович (1911 - 1995) - советский учёный в области теоретической и прикладной газовой динамики).

    Чем больше коэффициент турбулентности а, тем интенсивнее перемешивание и больше угол одностороннего расширения струи.

    Таблица значений коэффициента турбулентности а и угла расширения струи 2?? для некоторых типов насадков.

    Определение. Струя форма течения, при которой жидкость (газ) течет в окружающем пространстве, заполненном жидкостью (газом) с отличающимися от нее физическими параметрами: скоростью, температурой, составом и т. п. Струйные течения разнообразны - от струи ракетного двигателя до струйного течения в атмосфере. Воздушная струя - это воздушный поток, образующийся при выходе из воздухопровода в пространство большого объёма, не имеющий твёрдых границ.

    Распределение и форма. Воздушная струя состоит из нескольких зон с различными режимами потоков и скоростями перемещения воздуха. Зона, представляющая наибольший практический интерес, - это основной участок. Скорость в центре (скорость вокруг центральной оси) является обратно пропорциональной расстоянию от диффузора или клапана, т. е. чем дальше от диффузора, тем меньше скорость воздуха. Воздушная струя полностью развивается на основном участке, и превалирующие здесь условия будут оказывать решающее воздействие на режим потоков в помещении в целом.

    Основной участок воздушной струи, скорость наклона. От формы диффузора или проходного отверстия воздухораспределителя зависит форма воздушной струи. Круглые или прямоугольные проходные отверстия создают компактную воздушную струю конической формы. Для того чтобы воздушная струя была абсолютно плоской, проходное отверстие должно быть более чем в двадцать раз шире своей высоты или таким же широким, как помещение. Воздушные веерные струи получаются при прохождении через совершенно круглые проходные отверстия, где воздух может распространяться в любых направлениях, как в приточных диффузорах.

    Рис. 5. Различные типы воздушных струй

    вентиляция завеса воздушный эжекция

    Скоростной профиль. Скорость воздуха в каждой части струи можно рассчитать математически. Для расчета скорости на определенном расстоянии от выходного отверстия диффузора/клапана, необходимо знать скорость воздуха на выходе из диффузора/клапана, его форму и тип воздушной струи, который им формируется. Таким же образом, возможно, рассмотреть, как варьируют скорости в каждом профиле струи.

    Используя эти расчеты, можно нарисовать кривые скорости для всей струи. Это дает возможность определить области, которые имеют одну и ту же скорость. Эти области называются изовелами (линии постоянной скорости). Убедившись, что изовела, соответствующая 0,2 м/сек, находится за пределами рабочей зоны, можно быть уверенным, что скорость воздуха не превысит этот уровень непосредственно в рабочей зоне.

    Рис. 6. Различные изовелы воздушной струи

    Коэффициент диффузора. Коэффициент диффузора - постоянная величина, которая зависит от формы диффузора или клапана. Коэффициент можно рассчитать теоретически с использованием следующих факторов: импульсное рассеивание и сужение воздушной струи в точке, где она подается в помещение, и степень турбулентности, созданная диффузором или клапаном.

    На практике коэффициент определяют для каждого типа диффузора или клапана, измеряя скорость воздуха как минимум в восьми точках, находящихся на разном расстоянии от диффузора/клапана и не менее чем в 30 см друг от друга. Эти значения затем наносят на график с логарифмическим масштабом, который показывает замеренные величины для основного участка воздушной струи, а это, в свою очередь, дает значение для константы.

    Коэффициент диффузора дает возможность рассчитать скорости воздушной струи и спрогнозировать распределение и путь воздушной струи. Этот коэффициент отличен от коэффициента К, который используется для введения верного значения объема воздуха, выходящего из приточного воздухораспределителя или ирисового клапана. Коэффициент К описан на странице 390.

    Эффект настилания. Если воздухораспределитель установлен в достаточной близости от плоской поверхности (обычно это потолок), выходящая воздушная струя отклоняется в ее сторону и стремится течь непосредственно по поверхности. Этот эффект возникает вследствие образования разряжения между струей и поверхностью, а так как нет возможности подмеса воздуха со стороны поверхности, то струя отклоняется в ее сторону. Это явление называется настилающим эффектом.

    Рис. 7. Настилающий эффект

    Практические эксперименты показали, что расстояние между верхней кромкой диффузора или клапаном и потолком не должно превышать 30 см, чтобы возник настилающий эффект. Эффект настилания можно использовать для того, чтобы увеличить путь холодной воздушной струи вдоль потолка до внедрения ее в рабочую зону. Коэффициент диффузора будет несколько выше при возникновении настилающего эффекта, чем при свободном воздушном потоке. Также важно знать, как крепится диффузор или клапан при использовании коэффициента диффузора для проведения различных расчетов.

    Неизотермическая воздушная струя. Распределение становится более сложной, когда подаваемый воздух теплее или холоднее, чем внутри помещения. Тепловая энергия, возникающая в результате разницы в плотности воздуха при различных температурах, заставляет более холодный воздушный поток двигаться вниз (струя тонет), а более теплый воздух устремляется вверх (струя всплывает).

    Это означает, что две различные силы оказывают воздействие на холодную струю, находящуюся у потолка: эффект настилания, который старается прижать ее к потолку, и тепловая энергия, которая стремится опустить ее к полу.

    На определенном расстоянии от выхода диффузора или клапана тепловая энергия будет преобладать, и воздушная струя в конечном итоге отклонится от потолка.

    Отклонение струи и точка отрыва могут быть рассчитаны с помощью формул, основанных на температурных дифференциалах, на типе выходного отверстия диффузора или клапана, а также на скорости воздушного потока и т. д.

    Рис. 8. Точка отрыва воздушной струи (Хm) и отклонение (Y)

    Важные критерии при расчете вентиляции. Важно правильно выбрать и разместить воздухораспределитель. Важно также, чтобы в рабочей зоне температура и скорость воздуха были приемлемыми.

    Расстояние х 0 от полюса до выходного отверстия:

    круглая струя - х 0 = ;

    · плоская струя - х 0 = . Где?? 0 -диаметр отверстия или насадка; ?? 0 - половина высоты плоского насадка.

    Длина начального участка х н струи:

    круглой - х н = ;

    плоской - х н = .

    Осевая скорость?? в основном участке на расстоянии х от полюса струи:

    · круглой - ?? = ;

    · плоской - ?? = .

    Расход воздуха?? в основном участке на расстоянии х от полюса струи:

    · круглой - ?? = 4,36?? 0 ();

    · плоской (на единицу ширины насадка) - ?? = 1,2?? 0 .

    Диаметр круглой струи в основном участке на расстоянии х от полюса струи:

    Средняя скорость в основном участке струи:

    · круглой - ?? = ;

    · плоской - ?? = .

    Высота плоской струи:

    4,8?? 0 ().

    Правильная скорость воздуха в рабочей зоне. Для большинства воздухораспределительных устройств в каталоге приведена характеристика, называемая длина струи. Под длиной струи понимается расстояние от приточного отверстия диффузора или клапана до сечения воздушной струи, в котором скорость ядра потока снижается до определенного значения, обычно до 0,2 м/сек. Длина струи обозначается и измеряется в метрах.

    Рис. 9. Понятие "Длина струи"

    Первое, что принимается во внимание при расчетах систем воздухорас-пределения,- это то, как избежать слишком высоких скоростей воздушного потока в рабочей зоне. Но, как правило, в рабочую зону попадает отраженный или обратный ток этой струи: см. рис.10.

    Рис. 10. Обратный воздушный поток при установленном на стене диффузоре

    Скорость обратного воздушного потока составляет примерно 70 % от скорости, основной воздушной струи у стены. Это означает, что диффузор или клапан, установленный на задней стене, подающий струю воздуха с конечной скоростью 0,2 м/сек, вызовет скорость воздуха в обратном потоке 0,14 м/сек. Что соответствует комфортной вентиляции в рабочей зоне, скорость воздуха в которой не должна превышать 0,15 м/с.

    Длина струи для описанного выше диффузора или клапана такая же, как длина помещения, и в данном примере является прекрасным выбором. Приемлемая длина струи для установленного на стене диффузора лежит между 70 % и 100 % длины помещения.

    Проникающая способность воздушной струи. Форма помещения может оказать существенное влияние на конфигурацию потока. Когда поперечное сечение воздушного потока составляет более 40 % от поперечного сечения помещения, эжекция воздуха помещения в поток прекратится. В результате воздушная струя начнет подмешивать собственный воздух. При этом увеличение скорости подаваемого воздуха не решит проблему, поскольку проникающая способность останется прежней, увеличится только скорость воздушной струи и окружающего воздуха в помещении.

    В той части помещения, куда не доходит основной воздушный поток, начнут появляться другие воздушные потоки, вторичные вихри. Однако, если длина помещения менее чем в три раза больше его высоты, можно предположить, что воздушная струя проникнет до конца помещения.

    Рис. 11. Вторичные вихри образуются в самом дальнем конце помещения, куда не доходит воздушная струя

    Обтекание препятствий. Воздушная струя при наличии препятствий на потолке в виде перекрытий, светильников и др., если они расположены слишком близко от диффузора, может отклониться и опуститься в рабочую зону. А потому необходимо знать, какое расстояние должно быть (А на графике) между устройством, подающим воздух, и препятствиями для свободного продвижения струи воздуха.

    Рис. 12. Минимальное расстояние до препятствия

    Установка нескольких воздухораспределителей. Если один потолочный диффузор предназначен для обслуживания всего помещения, он должен быть размещен как можно ближе к центру потолка, и общая площадь не должна превышать размеров, указанных на рис. 12.

    Рис. 12. Небольшое помещение, вентилируемое одним потолочным диффузором

    Если помещение большое, необходимо разделить его на несколько зон, и в каждой зоне поместить по диффузору.

    Рис. 13. Большое помещение, вентилируемое несколькими потолочными диффузорами

    Помещение, вентилируемое несколькими настенными диффузорами, также делят на несколько зон. Количество зон зависит от растояния между диффузорами, достаточного для предотвращения воздействия друг на друга. Если два воздушных потока смешиваются, получается один поток с большей длиной струи.

    Рис. 14. Большое помещение, вентилируемое несколькими настенными диффузорами

    Подача теплого воздуха. Горизонтально подаваемый потолочным диффузором теплый воздух хорошо обогревает помещения с высотой потолков до 3,5 метров, повышая комнатную температуру на 10-15°С.

    Рис. 15. Горизонтальная подача воздуха потолочным диффузором

    Однако в очень высоких помещениях подаваемый воздух должен быть направлен вертикально вниз, если он используется и для обогрева помещения. Если разница температур не более 10°С, то воздушная струя должна опуститься примерно до 1 м от пола, чтобы температура в рабочей зоне стала комфортной.

    Рис. 16. Вертикальная подача воздуха потолочного диффузора

    Подача холодного воздуха. Если подаваемый вдоль потолка воздух холоднее воздуха в помещении, важно, чтобы скорость воздушной струи была достаточно высока, чтобы обеспечить ее прилегание к потолку. Если ее скорость будет слишком мала, существует риск того, что тепловая энергия может направить воздушную струю вниз к полу слишком рано.

    На определенном расстоянии от диффузора, подающего воздух, воздушная струя в любом случае отделится от потолка и отклонится вниз. Это отклонение случится быстрее для воздушной струи, которая имеет температуру ниже комнатной, а потому в этом случае длина струи будет короче.

    Рис. 17. Разница между длиной изотермической и неизотермической струй

    Воздушная струя должна пройти, по крайней мере, 60 % глубины помещения, прежде чем отделиться от потолка. Максимальная скорость воздуха в рабочей зоне будет, таким образом, почти такой же, как и при подаче изотермического воздуха.

    Когда температура подаваемого воздуха ниже комнатной, воздух в помещении будет до некоторой степени охлаждаться. Приемлемый уровень охлаждения (известный как максимальный эффект охлаждения) зависит от требований к скорости воздуха в рабочей зоне, от расстояния до диффузора, на котором воздушная струя отделяется от потолка, и также от типа диффузора и его местоположения.

    В общем, большая степень охлаждения достигается при использовании потолочного, а не настенного диффузора. Это происходит потому, что потолочный диффузор распространяет воздух во всех направлениях, а потому ему требуется меньше времени для смешивания с окружающим воздухом и для выравнивания температуры.

    Правильный выбор воздухораспределителя. Воздухораспределители могут крепиться либо на потолок, либо на стену. Они часто оборудованы соплами или имеют перфорацию, что облегчает подмешивание окружающего воздуха в воздушный поток.

    Сопловые диффузоры являются наиболее гибкими устройствами, поскольку допускают индивидуальную настройку каждого сопла. Они идеальны для подаваемого воздуха, температура которого значительно ниже температуры в помещении, особенно если они установлены на потолке. Модель распределения может изменяться путем поворота сопел в различных направлениях.

    Диффузоры с перфорацией дают положительный эффект там, где температура воздушной струи существенно ниже температуры окружающего воздуха. Они не так гибки, как сопловые диффузоры, но при помощи экранирования подаваемого воздушного потока в различных направлениях можно изменить модель распределения.

    Настенные решетки имеют большую длину струи. Они имеют ограниченные возможности для изменения модели распределения и не очень подходят для подаваемого воздуха, имеющего температуру значительно ниже температуры окружающего воздуха.

    Заключение

    Итак, воздушная струя - основной элемент работы вентиляционного оборудования. В этой работе были рассмотрены виды вентиляции и их оборудования, формы воздушных струй и их разновидности. Особое внимание было уделено на применении воздушных струй. Здесь в заключении можно их расширить.

    Еще в незапамятные времена люди впервые поставили парус, и ветер понес их лодки по воде или сани по льду и снегу. Однако с тех пор воздушным потокам нашлось столько работы, что стоит упомянуть об этом особо. Суда под парусом ходят и по сей день. На них плавают по рекам, озерам и даже океанам. Несомненными достоинствами такого способа передвижения являются чистота и тишина (на воде не остаются бензиновые пятна и не шумит мотор), да и бензин не приходится покупать. Спортсмены же плавают под парусом не только на лодках, но даже просто на досках.

    Другие спортсмены используют воздушные потоки для свободных полетов.

    Воздух используется и для вполне земных работ. В прежние времена ветер крутил крылья ветряной мельницы. Теперь на место жерновов установили генератор электроэнергии, который преобразует энергию ветра в электрическую - получилась ветровая электростанция.

    Мы говорили только о естественных воздушных потоках - ветрах. Но ведь можно создать ветер и искусственно. Самое простое - подуть.

    Ветер возникает в том случае, когда существует перепад атмосферного давления: в одном месте давление выше, в другом - ниже, воздух начинает двигаться со стороны высокого давления в сторону низкого. Это значит, что если мы откуда-то откачаем воздух (создадим низкое давление), то туда сразу устремится воздух со всех сторон. Если же, наоборот, мы создадим где-то высокое давление, воздух будет рваться оттуда наружу. Теперь оставим воздуху только один путь на свободу - через узкую трубочку. В трубке начнет дуть очень сильный ветер. Когда вам придется сдувать надувной матрас, обратите внимание, какой сильный поток воздуха вырывается через клапан!

    Такие искусственные ветры используют, например, в пневмопочте (воздушная почта).

    Теперь возьмем трубу и создадим на одном ее конце пониженное давление воздуха. Воздух снаружи сразу устремится в трубу, захватывая по дороге все легкие предметы. Мы получили пылесос.

    Тот же принцип пылесоса используется и при погрузке муки. Ее не пересыпают, а просто отсасывают из машины на склад и обратно. Кстати, и мелют муку тоже при помощи ветра, ведь зерна довольно легкие.

    Использование воздушной струи в горной промышленности. Вентиляционная струя после прохождения по всем горным выработкам может нести в себе значительное количество низко потенциальной тепловой энергии, которое после проветривания горных работ выбрасывается в атмосферу. Использование энергетического потенциала вентиляционной струи рудников в зависимости от схемы проветривания, естественной температуры горных пород и отдаленности горнодобывающего предприятия от промышленной инфраструктуры может иметь различные показатели экономической эффективности и экологического эффекта.

    А вот еще один пример использования воздушной струи. Плазмотрон - современный аппарат резки металлов (хотя был изобретен в 20 веке), использует в своей работе воздух (или любой плазмообразующий газ). Воздух(Air) или другой плазмообразующий газ(смесь газов), пройдя через канал внутри электродного узла и механизм закрутки образует вихревой поток закрученный вдоль продольной оси электрода плазмотрона и выходящий через геометрически соосный с ним канал сопла.

    Использованная литература

    1. Е.С. Лаптева. «Основы гидравлики и аэродинамики». Алматы,2016.

    2. Н.Н.Беляев, П.Б.Машихина. Применение воздушных струй для интенсификации процесса испарения.

    3. Статья «Воздушная оболочка земли» Ispolzovanije_vetra.html.

    4. Статья «Применение завихрителей воздушного потока для повышения эффективности ветровых установок». http://vikidalka.ru/2-196929.html.

    5. Статья «Воздушные потоки». http://ru-ecology.info/term/19749/.

    6. Статья «Комбайны будущего. Использование воздушной струи». http://svistun.info/zemledelie/211.

    7. Староверов И.Г. Справочник проектировщика промышленных, жилых и общественных зданий и сооружений. Воздушное отопление с сосредоточенной подачей воздуха с параллельным направлением воздушных струй. Воздушное отопление с сосредоточенной подачей воздуха с веерным направлением воздушных струи.

    8. Статья «Теория воздушных струй». Векотех. http://vecotech.com.ua/podbor-e-montazh-dimohodov/666.html.

    9. Статья «Внутреннее устройство и принцип работы плазмотрона установок воздушно-плазменной резки металла». http://www.spektrplus.ru/d_plazm.htm.

    Размещено на Allbest.ru

    ...

    Подобные документы

      Описание конструкции воздушных выключателей. Клапан отсечки и электропневматическая схема воздушного выключателя. Принцип осуществления процесса гашения дуги, типы гасительных камер, система вентиляции. Назначение отделителей в воздушных выключателях.

      лабораторная работа , добавлен 17.10.2013

      Общие сведения о воздушных линиях электропередач, типы опор для них. Понятие и классификация изоляторов провода трассы. Особенности процесса разбивки трассы, монтажа проводов и тросов. Характеристика технического обслуживания воздушных линий до 1000 В.

      курсовая работа , добавлен 05.12.2010

      Воздушная линия электропередачи - устройство для передачи электроэнергии по проводам. Конструкции опор, изоляторов, проводов. Особенности проведения ремонта и заземления воздушных линий. Монтаж, ремонт, обслуживание воздушных линий электропередач.

      дипломная работа , добавлен 10.06.2011

      Тепловые насосы, работающие от воздушного источника, принцип их действия. Принципиальная схема работы. Организация работы отопительной системы. Рынок воздушных тепловых насосов в странах Северной Европы. Повышение энергоэффективности воздушных насосов.

      курсовая работа , добавлен 01.06.2015

      Организация оперативно-диспетчерского управления в операционной зоне Хакасского РДУ. Методы устранения повреждений воздушных линий. Текущий ремонт линейно-кабельных сооружений. Принципы экологической политики. Инвестиционная деятельность подразделения.

      отчет по практике , добавлен 16.09.2014

      Понятие и общая характеристика воздушных выключателей, их применение в энергосистемах. Схема включения конденсаторов и шунтирующих резисторов. Серии воздушных выключателей. Устранение неполадок в работе прибора, порядок проведения осмотра и обслуживания.

      реферат , добавлен 11.01.2012

      Изучение различных изопроцессов, протекающих в газах. Экспериментальное определение СP/СV для воздуха. Расчет массы газа, переходящего в различные состояния. Протекание изотермических процессов, определение состояния газа как термодинамической системы.

      контрольная работа , добавлен 17.11.2010

      Изучение устройств для подвешивания и изоляции проводов и кабелей на опорах воздушной линии электропередачи или воздушных линий связи. Конструкция подвесных изоляторов. Описания проходных, штыревых и линейных изоляторов. Состав тарельчатых изоляторов.

      презентация , добавлен 20.04.2017

      Исследование конструктивного устройства воздушных, кабельных линий и токопроводов. Анализ допустимых норм потерь напряжения. Расчет электрических сетей по экономической плотности тока. Обзор способов прокладки кабельных линий. Опоры для воздушных линий.

      презентация , добавлен 25.08.2013

      Классификация воздушных линий: по класу напряжения, конструктивному исполнению, назначению и условиям защиты. Расчет электрических нагрузок и суммарной максимальной дневной и вечерней мощностей. Выбор мощности силового трансформатора ТП-10/0,4 кВ.

    1.Введение ...................................................................................................................2

    1.1. Обзор литературы ..........................................................................................3

    1.1.1. Общие сведения ...........................................................................................3

    1.1.2. Воздушные струи в сносящем потоке .....................................................5

    1.1.3. Воздушные струи, развивающиеся при перепаде давлений ............16

    1.1.4. Современные методы расчета воздушных завес различного назначения ..................................................................................................16

    1.2. Цели и задачи работы ..................................................................................23

    2. Постановка задачи ..............................................................................................25

    2.1. Постановка задачи .......................................................................................25

    2.2. Граничные условия для решения задачи ................................................28

    2.3 Начальные условия решения задачи .........................................................28

    3. Конечно-разностный метод решения задачи течения газа .........................29

    3.1 Общие замечания о возможных методах решения задач газовой динамики .........................................................................................................29

    3.2. Дискретизация частных производных .....................................................30

    3.3. Дискретизация уравнений описывающих течение газа .......................31

    3.4. Сходимость и точность разностных схем. Обоснование выбора величины шагов расчета по пространству и времени .........................33

    3.5. Создание программы расчета ВТЗ ............................................................34

    4. Экспериментальное исследование течения воздуха в проеме оборудованном ВТЗ .............................................................................................36

    4.1 Методика проведения эксперимента. Экспериментальный стенд ......36

    4.1.1 Методика проведения эксперимента ......................................................36

    4.1.2 Экспериментальный стенд .......................................................................37

    5. Анадиз полученных результатов ......................................................................42

    6.Список использованной литературы ...............................................................48

    Введение.

    Современный мир невозможно представить себе без огромного количества полезных и удобных устройств, позволяющих человеку обустраивать свою жизнь с комфортом. Тепло–зимой и прохладный и чистый воздух летом – одно из обязательных требований в жизни обычного цивилизованного человека.

    Тепловые завесы приобретают всё большую популярность в наше время. Основным предназначением таких устройств является защита от холодного воздуха помещений, которые отапливаются. Поток воздуха, который создается тепловой завесой, осуществляет преграду воздух, который попадает в помещение через открытые двери, окна и т.п., тем самым сохраняя теплый воздух внутри помещения.

    Воздушные завесы предназначены для разделения внешней среды в помещении. Разделение достигается элиминацией естественной конвекции и нагревом входящего холодного воздуха естественной или принудительной вентиляции. Воздушно-тепловые завесы (ВТЗ) используются для защиты рабочих мест от загрязнения или для уменьшения распространения сигаретного дыма в ресторанах. Первая вертикальная воздушная завеса предположительно была введена в США в 1916 году.

    Воздушные завесы представляют собой устройства вентиляции локализирующего типа, с помощью которых можно снизить или полностью устранить перемещение воздушных масс через проем, что позволяет уменьшить их вредоносное воздействие на здоровье человека.

    Воздушная завеса образует плоскую строго направленную струю воздуха, которая помогает избежать потерь тепла, уходящего через проемы открытого типа. Тем самым, воздушные завесы способствуют повышению комфортабельности атмосферы внутри помещения.

    Для того чтобы системы кондиционирования, вентиляции и отопления могли выполнять поставленные перед ними задачи в полном объеме, поддерживая необходимый микроклимат в помещении, необходимо максимально уменьшить теплопотери путем защиты ограждающих конструкций, в число которых входят открытые дверные и оконные проемы. Дело в том, что при непосредственном контакте окружающей среды с атмосферой помещения неизбежно происходит теплообмен, который оказывает существенное влияние на работу систем вентиляции и кондиционирования, уменьшая экономичность их использования, одновременно повышая энергопотребление. Таким образом тепловой баланс помещения нарушается, как в отдельных тепловых участках, так и по всей кондиционируемой площади. За этот процесс отвечают открытые, свободные или регулярно открываемые окна и двери. Через проем в помещение поступает наружный воздух, имеющий более низкую температуру, нежели внутри помещения. Одновременно с этим, теплый воздух помещения выходит через верхнюю часть открытого проема.

    Воздушные завесы являются самым эффективным методом борьбы с теплопотерями. Климатическое устройство монтируется над необходимыми проемами горизонтально, либо сбоку проемов вертикально. Плоская направленная струя воздуха помогает разделить внешнее и внутреннее пространство на разные зоны. Таким образом, воздушная завеса превращается в воздушный экран или виртуальную дверь, создавая защиту помещения от внешнего воздействия.

    Правильно подобранные и установленные завесы сокращают потери тепла в помещениях до 90%, препятствуя возникновению сквозняков и попаданию снега зимой, а также пыли, пуха, насекомых летом. Завесы с нагревательными элементами позволяют компенсировать потери тепла и поддерживать комфортную температуру в помещениях в холодное время года. Эффективность работы завес определяется:

    Скоростью воздушной струи по всей высоте защищаемого проема при установке завесы над проемом или по всей ширине проема при боко вом монтаже;

    Мощностью нагрева приточной струи, компенсирующей теплопотери через открытый проем.

    Подбираются данные тепловые завесы соответственно по высоте и ширине дверного проема, который будет защищен от холодного воздуха. Считается, что основными параметрами завесы является ее длина и производительность теплого воздуха. Например, длина воздушной завесы должна быть одинакова или немного больше ширины дверного проема, потому что только в этом случае теплый поток воздуха будет полностью перекрывать поток холодного, тем самым защищая его проникновение вовнутрь.

    Например, в случае, когда дверной проем составляет в ширину больше, чем 3 метра, то лучше установить несколько тепловых завес. Следует помнить, что чем выше дверной проем, тем мощнее должна быть завеса, и производить больше воздуха. Рекомендуется для защиты маленьких окон киосков, касс использовать завесы производительностью 300 м 3 /час.

    Очень важно правильно выбрать тип завесы для создания оптимальной эффективности и комфорта. Воздушная завеса с малой прокачкой воздуха не отсекает сквозняки у пола. Чрезмерно мощная завеса установленная над низкими дверными проемами вызывает чувство дискомфорта у людей под нею и создает повышенную шумность работы. Наилучший результат достигается при перекрытии всей протяженности дверного проема мощным устойчивым потоком воздуха. Завесы могут быть с воздухонагревательной секцией и без нее. Завесы без подогрева устраняют теплопотери так же эффективно, как и завесы с подогревом, однако в некоторых случаях следует учитывать, что не подогретый воздушный поток может вызвать ощущение сквозняка. Дополнительный подогрев воздуха придает комфорт в ощущениях и удовлетворяет потребность в дополнительном тепле к существующему обогреву помещения, осушает пространство, примыкающее к входным дверям.
    Необходимое дополнительное тепло определяется исходя из оценки факторов, является ли тепловая завеса единственным источником обогрева в помещении, разницей температур воздуха между холодной и теплой воздушными зонами и затратами.

    Производительность по воздуху является основным параметром любой завесы. От производительности зависит скорость воздушного потока и, соответственно, оптимальная высота установки завесы. Например, для защиты стандартного дверного проема шириной 0,8-1,0 метр и высотой 2,0-2,2 метра требуется завеса с производительностью 700-900 м 3 /ч. В этом случае скорость воздушного потока на выходе завесы составит 6-8 м/с, а на уровне пола - 1,5 - 2,0 м/с. Если установить завесу меньшей производительности через нижнюю часть дверного проема будет проникать холодный воздух, и желаемый эффект от тепловой завесы будет достигнут лишь частично. Заметим, что при наличии тамбура применение завесы с низкой производительностью может быть вполне оправдано – двойные двери создают дополнительную преграду холодному воздуху и позволяют использовать менее дорогую завесу.

    Тепловые завесы имеют длину от 600 до 2000 мм. Наибольшее распространение получили аппараты длиной 800-1000 мм, предназначенные для установки над стандартными дверными проемами. Длина подобранной завесы должна быть равна или немного больше ширины проема, так как только в этом случае поток воздуха будет целиком его перекрывать и не даст холодному воздуху попасть внутрь. Если проем очень широкий (более 2 метров), то следует устанавливать несколько аппаратов вплотную друг к другу.

    Помимо отсечения наружного воздуха, тепловая завеса может так же нагревать воздух в помещении. Для ориентировочных расчетов можно принять, что для обогрева 10 м2 не отапливаемого помещения, при высоте потолков 2,8 - 3,0 м необходим 1 кВт мощности. При этом считается, что стены и потолок помещения имеют хорошую теплоизоляцию (капитальное здание), поскольку обогреть временное сооружение (железный ларек, ангар) практически невозможно - тепло будет уходить через тонкие стенки. Если же завесу предполагается устанавливать в хорошо отапливаемом помещении, то функция нагрева не обязательна, и можно выбрать модель с минимальной мощностью или, так называемую, воздушную завесу - без функции обогрева. Заметим, что защитные свойства воздушного потока определяются только скоростью воздуха и никак не связаны с его температурой, поэтому мощность завесы является дополнительной, а не основной характеристикой.

    У всех завес с функцией обогрева есть одна особенность – на выходе даже очень мощной завесы воздух будет только теплым и никогда – горячим. Это объясняется высокой скоростью обдува нагревательных элементов, поэтому тепловую завесу нельзя сравнивать с тепловой пушкой или тепловентилятором, где скорость обдува в несколько раз ниже, а температура воздуха соответственно, выше.

    Большинство тепловых завес предназначено для горизонтальной установки сверху открытого проема. Однако бывает, что такая установка невозможна или нецелесообразна. В этих случаях применяется вертикальная тепловая завеса, которая устанавливается сбоку от проема. Соответственно, воздушный поток от вертикальной завесы будет направлен горизонтально. Высота (длина) вертикальной завесы должна быть не менее 3/4 высоты защищаемого проема. В остальном, вертикальная тепловая завеса ничем не отличаются от горизонтальной.

    Любая тепловая завеса имеет, как минимум, два переключателя - один включает вентилятор, второй - нагревательные элементы. В дополнении к этому, некоторые завесы имеют двух- или трехступенчатые регуляторы мощности нагрева и двухскоростные вентиляторы. Пульт управления может быть как встроенным, так и выносным (проводным). Встроенные пульты используются только на небольших завесах для стандартных дверных и оконных проемов, иначе до кнопок будет трудно достать. Выносные пульты используются с полупромышленными и промышленными завесами - такой пульт можно установить в любом удобном месте.

    В дополнении к пульту можно установить термостат, который будет отключать нагревательные элементы (или всю завесу) при достижении заданной температуры в помещении.

    Помимо моделей с электрическим подогревом, существуют завесы с подводом воды - водяные тепловые завесы. Как следует из названия, источником тепла в таких завесах является горячая вода, которая подается из системы центрального отопления. Повышенная сложность монтажа водяных завес компенсируется низкими накладными расходами при эксплуатации и высокой мощностью. Такие завесы обычно применяют в промышленных зданиях с большими открытыми проемами.

    Глава 1.

    1.1. Обзор литературы.

    1.1.1. Общие сведения.

    Методы расчета воздушных завес разрабатывались российскими учеными начиная с 1936 года. Первоначально расчет воздушных завес базировался на определении траектории оси струи воздушной завесы, этот метод совершенствовался Г. Н. Абрамовичем, И. А. Шепелевым, В. В. Батуриным, С. Е. Бутаковым. Во всех этих методах не учитывались характеристики герметичности здания. Кроме того, критерием шиберирующих свойств завесы являлось условие пересечения осью струи завесы плоскости ворот на расстоянии от выхода из щели завесы, равном ширине перекрываемого проема. Наибольшее распространение получил метод расчета воздушных завес, в котором расход воздуха завесы определяется с учетом ветровой нагрузки и степени герметичности защищаемого помещения. Этот метод представлен в "Справочнике проектировщика. Ч. 3. Вентиляция и кондиционирование воздуха" .

    Размеры воздушной завесы базируется на балансе между сносящим потоком струи и разницей давления в дверном проеме. Есть также некоторые факты, которые должны быть соблюдены, например, расположения рабочих мест по отношению к дверному проему, распространение пыли, допустимый уровень шума, максимальный расход и пространство установки. Давление в проемах зависит от разницы температур между внутренним и наружным воздухом, герметичность оболочки здания, расположение и размер пути утечки. Разница температур создает распределение давления по всему фасаду здания .

    По предложению Ф.Г. Проскуры ВТЗ начали использоваться в угольной промышленности для борьбы с пылью, образующейся при загрузке угля в скипы. В вентиляционной практике воздушно-струйные укрытия начали применяться для локализации вредных выделений от технологического оборудования (передувки над промышленными ваннами, завесы у проемов термических печей, у сушилок и т.п.). Однако наибольшее распространение воздушные завесы нашли для борьбы с холодным воздухом, проникающим через проемы ворот и дверей в зимний период года. Поэтому большинство теоретических и экспериментальных работ посвящено изучению данного типа завес.

    Струя воздушной завесы развивается в поперечном потоке газов или воздуха. Развитие струи в сносящем потоке давно привлекает к себе внимание исследователей. Такого рода течения широко известны в тех­нике: различные завесы, камеры сгорания газовых турбин, дутье в топках паровых котлов, распространение дыма из труб, газовые горелки и т.д. В основе изучения всех этих явлений лежат теории струйных течений - свободной затопленной струи, изотермических струй, струи воздуха, рас­пространяющейся в сносящем потоке.

    Наиболее изученным видом турбулентных струй является свободная, затопленная струя . В настоящее время известно несколько теорий свободной турбулентности: теория Прандтля, теория Тейлора, новая теория Прандтля, теория Рейхарда, Маттиоли и других авторов. На основе существующих теорий свободной турбулентности и с их помощью профессор Г. Н. Абрамович разработал теорию свободных струй.

    Е. И. Поляков высказал предположение, что начальная турбулент­ность не влияет на характер распространения свободной струи и установил, что в основном участке наблюдается один и тот же угол расширения струи, независимо от конструкции насадки, из которой происходит истечение. На характер изменения скорости свободной струи непосредственно влияет только кинематический импульс струи, который зависит от формы начального профиля поля скоростей. Экспериментальные данные подтвердили предположение о том, что абсолютные значения кинематических и энергетических характеристик струи зависят только от количества движения струи при выходе ее из насадки. Это положение учтено в новой теории свободных турбулентных струй Г. Н. Абрамовича и в работах В. Н. Талиева .

    Решение многих задач вентиляции (воздушное отопление, аэрация и др.) связано с закономерностями развития неизотермических струй. Первая попытка определения траектории неизотермической струи была сделана В. В. Батуриным и И.А. Шепелевым . В их работе установлено, что искривление неизотермической струи зависит от критерия Архимеда. Для определения траектории оси струи использовались кинематические решения. В результате графического сложения векторов скоростей потока ветра, входящего в ворота и векторов средних скоростей вдоль оси струи воздушной завесы В. В. Батурин и И. А. Шепелев получили уравнение изогнутой оси струи воздушной завесы.

    С. С. Сыркин и Д. H. Ляховский экспериментально исследовали формы струи подогретого воздуха, вытекающего в воздух нормальной температуры. Результаты опытов дали значительное отклонение от теоретического решения В. В. Батурина и И.А. Шепелева.

    Г. Н. Абрамович, используя экспериментальные данные , разработал теоретический метод расчета формы искривленной струи для горизонтального истечения, позже уравнение траектории струи в более общем виде было дано И. А. Шепелевым . Затем И. А. Шепелев аналитически получил основные расчетные зависимости для свободных неизотермических струй различной формы: осесимметричной, плоской и веерной. Теория И. А. Шепелева дает хорошую сходимость для фонтанов, в тоже время значения осевой скорости и избыточной температуры в ряде случаев значительно отличаются от опытных данных.

    Аналитические формулы для расчета траектории неизометрической струи получены также В. Н. Талиевым и В. С. Омельчуком и дают близкие результаты.

    Теоретические и экспериментальные исследования по воздушным завесам можно подразделить на две группы:

    · работы, где изучается траектория воздушной струи;

    · работы, рассматривающие завесу как шибер, уменьшающий количество проходящего через проем воздуха.


    1.1.2. Воздушные струи в сносящем потоке

    Взаимодействие струи со сносящим потоком весьма сложно. При истечении струи в сносящий поток под некоторым углом к последнему, ось струи под действием сносящего потока искривляется в сторону движения воздуха. Г. С. Шандоров непосредственным измерением установил, что перед газовой струей в сносящем потоке и в лобовой части самой струи имеется зона повышенного статического давления, а в кормовой части струи и за струёй - зона разрежения. Разница давлений по обе стороны струи является физической причиной искривления ее траектории. Форма поперечного сече­ния круглой струи под действием сносящего потока деформируется и стано­вится подковообразной. Это объясняется тем, что периферийные слои струи, имеющие малую скорость и интенсивно сдуваемые воздухом, имеют боль­шую кривизну траектории, чем основная масса струи.

    Характер взаимодействия между струей и сносящим потоком таков, что за струей и в самой струе имеются вторичные вихревые течения. В результате процесс перемешивания газа с воздухом в такой струе должен про­исходить значительно интенсивнее, чем в струе, вытекающей в неподвижную среду. Однако в на основе измерений в нескольких нормальных сечениях струи установлено, что масса струи, развивающейся в поперечном потоке, изменяется примерно так же, как и у свободной.

    Траектории распространения струй в сносящем потоке наиболее полно исследованы в работах Ю. В. Иванова . Им исследованы траектории одиночной круглой, плоской и прямоугольной струй в свободном поперечном и ограниченном потоке, а также траектории круглых и прямоугольных струй, размещенных в ряд, в поперечном ограниченном поле.

    Для создания плоской струи использовались сопла с шириной 0,9; 2,7; 4,0 мм. Опыты проводились при двух значениях отношения абсолютных температур Т2/ T1=1 и 2. При этом отношения кинети­ческих энергий струи и сносящего потока изменялись в широких пределах от 400 до 12,5. Опыты проводились с соплами, ориентированными под углом а=0° и а=30°. Схема развития струи дана на рис. 1.1.

    Рис. 1.1. Схема развития струи в поперечном потоке

    В результате обработки опытных данных Ю. Б. Ивановым предложено уравнение для расчета плоской струи в сносящем потоке:

    где в о - полуширина сопла;

    у - расстояние от оси сопла по нормали к сносящему потоку;

    х - расстояние от оси сопла по направлению сносящего потока;

    v, w o - скорости истечения газа и сносящего потока;

    p, р о - плотности газа и сносящего потока;

    а - коэффициент структуры струи;

    q - гидродинамический параметр, равный отношению кинетических энергий струи и потока.

    В качестве оси струи Ю. В. Иванов принимал линию, соединяющую точки с максимальными значениями скоростей.

    В 1965 г. С. Е. Бутаков и В. Д. Столер поставили специальный эксперимент для проверки принимаемого многими авторами допущения о постоянстве количества движения в поперечных сечениях турбулентных струй. Результаты показали, что количество движения в струе, истекающей из круглого отверстия в сносящий поток, остается постоянным, но всегда составляет величину меньшую, чем при отсутствии сносящего потока, и тем меньше, чем больше угол наклона струи к потоку и скорость сносящего потока.

    И. Б. Палатник и Д. Ж. Темирбаев провели подробное исследование закономерностей распространения осесимметричной воздушной струи в сносящем потоке. В аналитическом решении траектория струи определена путем составления баланса сил на выделенный элемент струи. Окончательное уравнение траектории струи имеет сложный вид и вычисления ее проводились численным методом. Экспериментальное изучение структуры течения, особенностей данного вида струйного движения, закономерностей поля сил, действующих на струю как при изотермическом, так и при не изотермическом течении, отражено в работе . Для d= 20 мм, а = 90° и q = 0,17*0,04 получена следующая формула для траектории струи:

    Траекторией струи авторы работы считали геометрическое место то­чек, являющихся центрами импульсов в каждом сечения струи. В этих экспериментах установлено, что массовый расход в струе в сносящем потоке рас­тет в несколько раз быстрее, чем в струе, вытекающей в неподвижную среду. Достоверность такого результата подкрепляется тем, что проведенные изме­рения показали постоянство избыточного теплосодержания в разных попе­речных сечениях струи. Уровень турбулентности в такой струе оказался значительно выше, чем в свободной затопленной струе и в месте наибольшей кривизны траектории достигал 35%.

    Всякая турбулентная струя, истекающая вблизи какой-либо поверхности, будет испытывать влияние этой поверхности. Это явление, вошедшее техническую литературу под названием "эффект Коанда" играет важную роль при изучении искривления струй газа.

    Первые попытки теоретического обоснования этого явления были сделаны в 1960 г. С. Буркви и В. Ньюманом. В основу расчета были положены следующие предпосылки: давление внутри циркуляционной зоны распределяется равномерно, осевая линии струи изгибается по дуге окружности радиусом R, ширина струи мала по сравнению с радиусом R, распределение скоростей в изогнутой струе происходит по аналогии со свободной струей, количество движения в струе сохраняется постоянным.

    В результате авторы исследования получили уравнение для определения основных параметров струи, развивающейся вблизи плоской поверхно­сти. Так, расстояние вдоль плоской струи до точки деления потока на прямой и обратный определяется по следующей зависимости:

    Угол наклона струи при встрече с плоской поверхностью:

    Где - постоянная величина

    Г. Н. Абрамович получил уравнение оси струи, основанное на сло­жении вектора скорости потока с вектором средней скорости в данном сече­нии струи.

    Работа Г. Н. Уфимцева, Ж Б. Белотелова сводилась к определению изогнутой оси струи с помощью теории В. В. Батурина и И. А. Шепелева. Позднее И. А. Шепелев предложил новый метод расчета завес, также основанный на использовании принципа наложения потоков. В этом методе для нахождения уравнения траектории оси складывались функции тока струи и сносящего потока, при этом считалось, что статическое давление в струе остается постоянным. И. А. Шепелевым были получены формулы, с помощью которых можно определить количество воздуха, поступающего в помещение при действии завесы. Однако, вышеуказанный метод решения справедлив для идеальных жидкостей, т.е. тогда когда при взаимодействии потоков не учитывается влияние вязкости воздуха. Поэтому, предлагаемые аналитические выражения имеют значительную погрешность по сравнению экспериментальными данными.

    В дальнейшем большое распространение получили динамические методы решения.

    Г. Н. Абрамович использовал схему, предложенную М. С. Волынским , по которой кривизна струи определялась из условия уравновешивания силы, вызываемой разностью давлений на передней и задней стенке струи, центробежной силой. Приняв форму струи в виде эллипса, а коэффициент расширения струи таким же, как прямоугольной струи, Г. С. Абрамович получил следующее уравнение для оси струи:

    Где:

    Сn - коэффициент силы, зависящей от формы крыла.

    Для определения оси плоской струи в сносящем потоке им предложено

    выражение:

    Экспериментальные исследования показали, что на величину ко­эффициента сопротивления Сп при обтекании струи воздушным потоком ока­зывает влияние перепад статического давления вокруг струи.

    Вахламов получил уравнение оси струи, используя уравнение ко­личества движения при взаимодействии струй с потоком в проекциях на оси координат. Хотя в процессе решения принимаются довольно грубые допущения, теоретические данные хорошо согласуются с опытными для осесимметричной струи.

    Т.А. Гиршович удалось найти теоретически не только форму оси плоской струи, но также ее границы и профиля скоростей в различных поперечных сечениях. Задача решалась в криволинейной системе координат, ось абсцисс которой совмещена с осью струи, а ось ординат - нормаль к ней. В этой системе координат записаны уравнения пограничного слоя для зоны смешения с учетом поля давлений, создаваемого центробежными силами и переменной скорости. Для определения внешней границы струи (со стороны набегающего потока) последняя рассматривалась условно как гра­ничная поверхность тока, полученная от сложения набегающего потенциального потока с системой источников, расположенной на линии, параллельной набегающему потоку и проходящей через начало струи. Причем, распределе­ние источников подбиралось из дополнительного условия, сводящегося к то­му, чтобы давление на границе струи набегающего потока были одинаковыми.

    Т. А. Гиршович было проведено также экспериментальное исследо­вание основного и начального участка струи в сносящем потоке. При изуче­нии основного участка рассматривалась струя, выходящая из сопла шириной 1,5 мм. и длиной 300 мм. Сносящий поток создавался аэродинамической трубой диаметром 44 мм. Сравнение Т. А. Гиршович теоретического решения с экспериментальным показало, что ось струи, рассчитанная аналитически, не совпадает с опытными данными. В работе также предложены теоретиче­ские зависимости для расчета развивающейся в попутном потоке веерной струи. В 1973 г. Т. А. Гиршович предложила при расчете параметров плоской турбулентной струи в сносящем потеке учитывать величину разряжения за струёй как некоторую эмпирическую константу. На основе экспериментальных данных она установила, что величина разряжения в сносящем потоке за струей постоянна и равна:

    Е. В. Ржевский и В. А. Костерин провели исследо­вание распространения веерных и парных плоских струй в поперечном пото­ке, основанное на взаимодействии сил, воздействующих на элементарный участок струи. Они экспериментально подтвердили, что форма оси веерной и парных плоских струй в сносящем потоке зависит от гидродинамического параметра. Для веерной струи при β = 90° и q = 14-65 было получено:

    Опыты показали, что веерная струя отклоняется сильнее, чем одиночная плоская.

    Н. И. Акатнов предложил ещё один способ теоретического решения задачи о развитии круглой турбулентной струи в поперечном потоке. Он на­ходил изменение количества движения, которое происходит под действием профильного сопротивления и сопротивления «стока», возникающего вслед­ствие того, что условная граница струи является проницаемой. Полученные им уравнения оси струи и распределение максимальных скоростей вдоль оси струи дают удовлетворительной совпадение с опытами Иванова.

    Я. М. Визель и Й. Д. Мостинский , по аналогии с работой Г. Н. Аб­рамовича, рассматривали в своих аналитических решениях струю как крыло, на которое действует сила набегающего потока. Авторы определили форму оси плоской струи исходя из величины лобового сопротивления, которое струя оказывает потоку:

    где; Сх - коэффициент лобового сопротивления струи сносящему потоку.

    Сравнение с опытными данными показало, что при Сх = 5 и β = П/2

    отклонение опытов от теоретической кривой достигает ± 20% (рис. 1.2). Такое расхождение получено и для круглой струи в сносящем потоке.

    Рис. 1.2. Траектории струи.

    И. А. Шепелев сделал попытку определить форму оси струи неза­висимо от формы приточного отверстия, вычислив величину действующих сил в направлении координатных осей. Он связал их с приращением расстояния dx и dy. Полученное им уравнение оси струи, вытекающей из отверстия произвольной формы под произвольным углом к сносящему потоку, имеет вид:

    где: в, l - размеры сопла вдоль, и поперек сносящего потека (ось х на­правлена навстречу сносящему потоку, ось z- вертикально вверх).

    Коэффициент аэродинамического сопротивления струи С И. А, Шепелев рекомендует принимать равным 5.

    В работе Н. М. Соколовой посвященной исследованию вертикальных воздушных фонтанов, распространяющихся в сносящем потоке, ис­пользуется схема решения И. А. Шепелева. Для установления связи между силами, воздействующими на воздушный фонтан, и перемещениями, Н. М. Соколова рассматривала уравнения количества движения, составленные в проекциях на оси координат. Получены общие формулы, определяющие ко­ординаты оси сносимого компактного плоского воздушного фонтанов.

    Для сносимой изотермической струи, истекающей из щелевидного от­верстия, формула имеет вид:

    где: Кn – постоянный множитель;

    Подобное уравнение получено также Я. М. Визелем, И, Л. Мостинским

    Значение численного множителя Кn = 2,85.

    Г. С. Шандоров , приняв за основу условие равновесия между аэро­динамической силой, изгибающей струю и центробежной силой, действующей на элемент струи, вывел уравнение, связывающее координаты оси струи:

    Проведенные им эксперименты со струёй, втекающей в поток под уг­лом 60°, с отношением динамического давления потока и струи q = 0,0403 - 0,4 и постоянной Сn = 4,7, показали удовлетворительное совпадение с урав­нением .

    А. М. Эпштейн , пользуясь теоретическими разработками Г. Н. Абрамовича , получил уравнение оси сносимой неизотермической струи:

    где: п - экспериментальная постоянная;

    Ач - критерий Архимеда.

    И. В. Календайте и М. Я. Залишаускас получили уравнение траектории плоской свободней струи при разных давлениях с двух сторон :

    где: k - безразмерный коэффициент.

    Метод расчета деформации осей двойных плоскопараллельных струй с учетом перепада статического давления на участке сближения был предло­жен в 1966 г. Б. Г. Худенко .

    Также как и в Б. Г. Худенко предполагал, что турбулентные пуль­сации не проникают в пространство между струями, движение воздуха в этой области носит потенциальный характер и происходит без потерь полного давления. Для аналитического выражения профиля скоростей им была принята формула Г. Шлихтинга. Коэффициент разряжения между струями вы­ражается для начального участка:

    для основного: участка:

    где: А2 - теоретическая константа;

    ао - экспериментальная константа;

    - относительной расстояние сечения от полюса струи.

    Согласно , значения остальных констант могут быть приняты φ1 = 0,981; φ2 = -2,04; А1=0,45; φгр = 2,412.

    Координаты оси изогнутой газовой струи

    Влиянием эжекции воздуха из межструйного пространства пренебрегалось и считалось, что оси смешивающихся струй распространяются прямолинейно. Повышение статического давления на участке смешения струй в рас­четах не учитывалось.

    В 1968 г. К. Форстер, А. К. Мисро и Д. Г. Митчел при расчете налипающей на плоскую поверхность струи предложили учитывать влияние зоны повышенного статического давления, возникающей в месте столкновения струи с поверхностью.

    В отличие от известной работы, они предложили в уравнение ко­личества движения изогнутой струи, на участке приближения ее к поверхно­сти, вместо величины атмосферного давления учитывать среднюю величину повышенного статического давления.

    В 1970 г. В. А. Арутюнов и Ю. М. Перепелкин., используя теоретические разработки , и применив для описания распределения скоро­стей в плоской налипающей на поверхность струе формулу Г. Шлихтинга для слоя конечной толщины, получили уравнение длины зоны циркуляции, образующейся при налипании плоской струи на поверхность.

    Главная > Учебное пособие

    Устройство, через которое воздух из приточного воздуховода поступает в помещение, представляет собой воздухораспределитель. Закономерности pacпространения приточных струй. Из круглого отверстия диаметром d о в неограниченное пространство поступает воздух (рис. 21, а). В наиболее общем случае отверстие закрывается специальными насадками: диффузорами, сетками, решетками и др. Если температуры воздуха выходящего из отверстия и в пространстве одинаковы, тогда ось струй искривляться не будет. Поток воздуха, выходящий из отверстия, турбулентный. Поэтому частицы имеют соответствующие скорости не только в направлении оси струи, но и в поперечном направлении. Это объясняет движение воздуха, окружающего струю, расширение границ струи и торможение струи, т.е. уменьшение скорости. Границы струи определить трудно, к тому же для неизотермических струй динамические (скоростные) и температурные границы не совпадают. Поэтому за динамическую границу струи принимают удвоенное расстояние от оси до точки, где скорость равна половине осевой (рис. 21, а). Развитие струи характеризуется тремя участками. На участке формирования происходит слияние отдельных струек в сплошной поток в плоскости, перпендикулярной направлению выпуска. Начальный участок струи характеризуется постоянной скоростью и температурой по оси струи, постепенно формируясь в основной участок. Та часть струи, в пределах которой скорости не меняются, называется ядром сечения. Наибольшее значение для расчётов воздухораспределения имеет поведение струи на основном участке. Здесь осевая скорость непрерывно убывает, а профили скоростей в поперечных сечениях подобны. Скорость в любой точке струи определяется в зависимости от расстояния х от места выпуска и расстояния y по формуле:

    Где w x − скорость на оси струи; С = 0,082. Если струя поступает в окружающую среду с другой температурой, то она является неизотермической. Неизотермичность струи учитывается критерием Архимеда (Аr):

    , (102)

    Где β = 1/Т в − коэффициент объемного расширения воздуха, 1/К; g = 9,8 − ускорение свободного падения, м/с 2 ; d о − диаметр воздухораспределительного устройства,м; w о − скорость выхода воздуха, м/с; (t в – t п) – рабочая разность температур, °С. При Аr > 0,001 ось неизотермической струи заметно искривляется; при
    t п > t в струя «всплывает» вверх, при t п < t в струя, наоборот, опускается вниз. Изменение закономерностей движений приточных неизотермических струй по сравнению с изотермическими приводит к несколько иным закономерностям распределения температур в струе. Это учитывается коэффициентом неизотермичности струи К н в формулах:

    ; (103)

    . (104)

    Где w x и ∆t x − скорость и избыточная температура на оси струи на расстоянии х от места выпуска; m − коэффициент затухания скорости в основном участке; n − коэффициент затухания температуры, зависят от конструкции воздухораспределителя. Искривленная ось траектории приточной неизотермической струи описывается уравнением:

    . (105)

    Совсем другими закономерностями описывается всасывающий факел. Устройства воздухоудаления представляют собой приемные отверстия вытяжного и рециркуляционного воздуха, оборудованные решетками и перфорированными панелями. При всасывании в устройство воздухоудаления воздух поступает со всех сторон. На рис. 21, б показаны линии равных скоростей и линии токов для всасывающего отверстия. Закономерности течения воздуха в этом случае зависят от формы отверстия: у круглого отверстия уже на расстоянии одного диаметра скорость воздуха составляет всего 5 % от скорости в центре отверстия. По мере удаления от устройства скорость воздуха затухает быстрее, чем у приточной струи. Сравнивая закономерности распространения простейшей приточной струи и характер всасывания, можно сделать вывод об их принципиальном различии. Приточные струи дальнобойны, то есть, могут распространяться в пределах значительной части помещения, определяя тем условия обитания. Вытяжной факел, напротив, быстро «угасает». Поэтому характер движения воздушных потоков и эффект воздухораспределения определяется в первую очередь приточными струями. По этой же причине расчёт сводится, прежде всего, к выбору приточных устройств, обеспечивающих в обитаемой зоне помещения заданные условия. Классификация приточных струй. Различают приточные и вытяжные струи, затопленные и незатопленные. Затопленные струи различаются тем, что поступают в ту же среду, например, воздух в воздух. Вентиляционные струи всегда затопленные. По геометрической форме приточные струи могут быть: компактными, плоскими и веерными. Компактные струи образуются при выпуске воздуха из цилиндрических труб, круглых, квадратных и прямоугольных отверстий, как открытых, так и затененных решетками, перфорированными листами. Плоские струи формируются при истечении воздуха из щелевых каналов воздушных завес, воздуховодов, прямоугольных вытянутых отверстий, как открытых, так и затененных решетками, перфорированными листами. Веерные струи образуются при раздаче воздуха через насадки с плоским диском, поворачивающим струю на 90° и распространяющим поток воздуха во всех направлениях. По способу распространения струи различают: свободные , распространяющиеся без изменения своей формы и стесненные , имеющие на своем пути преграду из различных предметов или конструкций, или других струй. Струи, имеющие ту же температуру, что и окружающая среда, называются изотермическими . Струи с температурой выше окружающей среды − неизотермическими , или слабонагретыми. Ось такой струи отклоняется кверху (струя всплывает). Струи с температурой ниже окружающей среды − тоже неизотермическими, или слабоохлажденными. Ось струи отклоняется книзу (струя тонет). Струи, выпущенные параллельно какой-либо поверхности (обычно это потолок), налипают на него, но через некоторое расстояние происходит отрыв. Такая струя активнее обычной в 1,4 раза. Струи могут быть настильными и отрывными. Настильные струи распространяются вдоль некоторой поверхности, например перекрытия, при этом их дальность действия увеличивается. Такой приём, как настилание струи применяют, например, для помещений малой высоты, при наличии гладкого перекрытия с тем, чтобы удлинить путь движения воздуха до рабочей зоны. Отрывные струи , напротив находят применение в помещениях большой высоты, а также при наличии поперечных по отношению к струе ребер. Конструкции воздухораспределительных устройств. По конструктивному исполнению воздухораспределители и устройства воздухоудаления весьма разнообразны: решетки, плафоны, сопла, перфорированные панели и воздуховоды, различного рода насадки и т.д. Рассмотрим устройство и принцип работы наиболее характерных из них. Приточная регулируемая решетка (рис. 22, а) получила широкое применение в помещениях со стороны стен, в основном в многокомнатных административных, общественных и лечебных зданиях. Различные модификации решетки снабжаются поворотными перьями 1, которые позволяют управлять направлением струи (горизонтально, направленно на перекрытие или в нижнюю зону), выбирать тип струи, изменять дальнобойность струи и равномерность параметров в рабочей зоне. Направляющие 2 обеспечивают выход воздуха под углом к плоскости отверстия, близким к нормальному. Тяга 3, устанавливаемая в потоке воздуха, позволяет изменять расход приточного воздуха. Многообразные конструкции воздухораспределителей, предназначенные для подачи приточного воздуха со стороны перекрытия, получили наименование потолочных анемостатов. Некоторые конструкции таких устройств показаны на рис. 22, б, в, д, е. Все они создают веерные (настильные или отрывные) струи. В таких случаях происходит весьма интенсивное снижение скорости и избыточной температуры. Это объясняется развитой поверхностью, в пределах которой происходит эжекция. Двухструйный плафон (рис. 22, б) даёт возможность при поднятом диске 1 получать отрывную веерную струю, а при опущенном − настильную струю. Под диском при подаче воздуха через плафон возникает разрежение. Для стабилизации режима работы в центре диска имеется отверстие, через которое выходит очень малая часть потока. Этот воздух выходит струей под диск, где возникает разрежение. В модернизированной конструкции плафона диск имеет много мелких отверстий, т.е. перфорацию. В этом случае кроме веерной струи в центре образуется ассимметричная струя. Многодиффузорный плафон (рис. 22, в) сконструирован так, что создаётся принудительный угол расширения воздушного потока. Количество диффузоров определяет число полных веерных струй. Комбинированный приточно-вытяжной плафон (рис. 22, г) находит применение в случае, когда подача и удаление воздуха производятся через вышерасположенный технический этаж. Подача воздуха производится полными веерными струями. В центре плафона производится удаление воздуха из помещения. В такой конструкции важно принять меры к устранению перетекания приточной струи во всасывающее отверстие. Такая конструкция получила широкое распространение. Центробежный анемостат (рис. 22, д) работает следующим образом. Приточный воздух подаётся по стрелке 1. На турбину 2 он поступает тангенциально, т.е. по касательной. Поэтому своей энергией воздух приводит турбину 2 во вращение. При этом в нижней части подсасывается воздух из помещения. На выходе 3 происходит интенсивное перемешивание приточного и рециркуляционного воздуха. Поэтому даже в низких помещениях удаётся распределить воздух при большой рабочей разности температур. Вращающийся воздухораспределитель показан на рис. 22, е. Отличие его от всех ранее рассмотренных заключается в импульсном характере формирования струи. В этом случае получается наибольшее гашение скоростей и избыточных температур. Сам воздухораспределитель вращается относительно неподвижного подводящего патрубка. Воздух, проходя через каналы, образованные направляющими перегородками, выходит в помещение. При выходе воздуха возникает пара сил, которая и приводит во вращение подвижную часть воздухораспределителя. При этом в одном и том же фиксированном направлении воздух поступает импульсно, отдельными порциями. Это обеспечивает весьма быстрое гашение параметров.
    Схемы вентилирования помещения учитывают место подачи приточного и удаление вытяжного воздуха. Различают такие схемы, как «сверху-вниз», «сверху-вверх», «снизу-вверх», и другие. Для помещений большой высоты (более 8 м) применяется подача в среднюю зону. Для каждой схемы характерна своеобразная циркуляция воздушных потоков, В результате каждый раз формируется определенное соотношение между характерными температурами воздуха. Три температуры являются характерными для помещения: температура воздуха в рабочей зоне t в (обычно задана); температура приточного воздуха t П. (определяется обычно графически по I-d диаграмме); температура уходящего воздуха t у. Расчёт воздухораспределения производят в следующем порядке :

      анализируют конструктивно-планировочные характеристики помещения и размещение оборудования; выясняют возможности подачи приточного воздуха со стороны перекрытия (при наличии вышерасположенного этажа) или со стороны стен; выбирают схему вентилирования помещения: «сверху-вверх» и другие. выбирают тип и конструкцию воздухорасиределителя в зависимости от требований к точности поддержания параметров (настенная решетка, потолочный анемостат, перфорированная панель). для выбранной конструкции определяются величины коэффициентов m и n, К н, входящих в формулы (103) и (104); по формуле (104) определяют d o - характерный размер воздухораспределителя и по формуле (103) - скорость в опасной точке w x . Полученная скорость сравнивается с допустимой по гигиеническим соображениям.

    СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

    1. Аверкин А.Г. Примеры и задачи по курсу «Кондиционирование воздуха и холодоснабжение»: Учебное пособие. – Пенза: ПГАСА, 2002. – 116 с. 2. Ананьев В.А., Балуева Л.Н., Гальперин А.Д. и др. Системы вентиляции и кондиционирования. Теория и практика: Учебное пособие. – М.: «Евроклимат», изд во «Арина», 2000 – 416 с. 3. Бражников А.М., Малова Н.Д. Кондиционирование воздуха на предприятиях мясной и молочной промышленности. – М.: Пищевая пром-сть, 1979. – 265 с. 4. Малова Н.Д. Системы вентиляции и кондиционирования. Рекомендации по проектированию для предприятий пищевой промышленности. – М.: ТермоКул, 2005. – 304 с. 5. Краснов Ю.С., Борисоглебская А.П., Антипов А.В. Системы вентиляции и кондиционирования. Рекомендации по проектированию, испытаниям и наладке. – М.: ТермоКул, 2004. – 373 с 6. Свистунов В.М., Пушняков Н.К. Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха объектов агропромышленного комплекса и жилищно-коммунального хозяйства: Учебник для вузов. – СПб.: Политехника, 2001. – 423 с. 7. Сотников А.Г. Термодинамические основы обработки воздуха. Конспект лекций: В 2 ч. – Л.: ЛТИХП, 1977, – 136 с. 8. Строительные нормы и правила. Отопление, вентилящия и кондиционирование воздуха. СНиП 41-01-2003 – М.: Изд-во ЦНТИ, 2004. 9. Строительные нормы и правила. Строительная климатология. СНиП 23-01-99 – М.: Изд-во ЦНТИ, 2000. 10. Строительные нормы и правила. Строительная теплотехника. СНиП II-3-79* – М.: Изд-во ЦНТИ, 1998. 11. Техническая термодинамика: Учебник для вузов /Под ред. В.И. Крутова – 2-е изд., перераб. – М.: Высш. школа, 1981. – 439 с. 12. Цветков Ю.Н. Бурцев С.И. Кондиционирование воздуха: Учебное пособие. – Л. ЛТИХП, 1986. – 81 с. 13. Явнель Б.К. Курсовое и дипломное проектирование холодильных установок и систем кондиционирования воздуха. – 3-е изд., перераб. – М.: Агропромиздат, 1989. – 223 с.

    ПРИЛОЖЕНИЕ

    Задание для самостоятельной работы

    Все расчеты выполняются как для теплого, так и для холодного периодов года. Справочные данные приведены в литературе и СНиП . Недостающие данные принять самостоятельно.

      Исходные данные.
    Шифр…(выбирается по двум последним цифрам зачетной книжки). Исходные данныевыбрать из таблиц 1 и 2 приложения. Следует указать: Расчетные допустимые или оптимальные параметры воздуха в рабочей зоне кондиционируемых помещений выбираются в зависимости от периода года и характера работы людей в помещении. Расчетные параметры наружного воздуха по параметрам «Б» приведены в таблице 1 приложения.
      Тепловлажностный баланс кондиционируемого помещения.
    Следует произвести расчет поступлений теплоты и влаги в кондиционируемое помещение от различных источников в летний и зимний периоды года. При расчете теплопритоков от солнечной радиации через остекленные ограждения следует учитывать большую величину теплопритоков, для чего определяется теплоприток через остекленные ограждения в одной наружной стене с большей площадью остекления и сравнивается с суммарной величиной теплопритоков через остекленные ограждения двух смежных стен, умноженной на коэффициент 0,7. В летний период теплопритоки через массивные ограждения (стены) проникают в помещение с запаздыванием на 7…10 часов. В связи с этим теплоприток через наружные ограждения в теплый период рассчитывают по уравнению:

    Q = ∑k i F i (t н – A t /2 – t в),

    где A t – амплитуда суточного колебания температуры, ºС (приведена в таблице 1 приложения). При расчете следует помнить, что коэффициенты теплопередачи оконных проемов и стен различны. Коэффициенты теплоотдачи, теплопроводности и термические сопротивления, необходимые для определения коэффициента теплопередачи приведены в СНиП , а также в таблице 3 приложения. После определения тепло- и влагопритоков определяются тепловлажностные характеристики кондиционируемого помещения в летний и зимний периоды. На I-d диаграмме влажного воздуха по рассчитанным значениям ε т и ε х строятся лучи процесса.

      Расчет производительности СКВ.
    Определить количество воздуха, которое необходимо подавать в кондиционируемое помещение:
      По гигиеническим требованиям (L н). Для ассимиляции тепло- и влаговыделений в теплый и холодный периоды года. Обосновать выбор рабочей разности температур. Составить таблицу, в которой следует указать все термодинамические параметры влажного воздуха в рабочей зоне и приточного. Произвести расчет количества приточного воздуха. Полная производительность СКВ (L пол) определяется с запасом в 10…15%. Исходя из количества обрабатываемого воздуха, подобрать центральный кондиционер. Рециркуляция воздуха составит величину: L р = L пол – L н.
      Обработка воздуха в центральном кондиционере.
      На I-d диаграмме изобразить схемы обработки воздуха для теплого и холодного периодов года (на отдельных листах). Нанести точки, характеризующие параметры наружного и внутреннего воздуха. Построить лучи процессов. Показать точки, характеризующие параметры приточного воздуха. Составить схему СКВ. Определить тепловую нагрузку на воздухонагреватели, на воздухоохладители, расход воды на увлажнение и осушение воздуха.

    Таблица 1

    Параметры наружного воздуха (параметры «Б»)

    Последняя цифра шифра

    Геогр. широта

    Время года

    Температура, ºС

    Удельная энтальпия, кДж/кг

    Амплитуда суточных колебаний,

    Архангельск теплыйхолодный
    Екатеринбург теплыйхолодный
    Иркутск теплыйхолодный
    Кемерово теплыйхолодный
    Москва теплыйхолодный
    Новосибирск теплыйхолодный
    Омск теплыйхолодный
    Санкт -Петербург теплыйхолодный
    Уфа теплыйхолодный
    Якутск теплыйхолодный

    Таблица 2

    Характеристика здания

    Предпоследняя цифра шифра

    Остекление стен, %

    эл.дв, кВт

    Технолог. влага, кг/ч

    Ориентация стены I

    Администр. здание

    Концерт. зал

    Продолжение таблицы 2

    Цех розлива молока

    Таблица 3

    Коэффициент

    теплоотдачи

    α, Вт/(м 2 ∙К)

    Внутренняя поверхность ограждающих конструкций (стен, полов, гладких потолков)
    Наружная поверхность ограждающих конструкций (наружных стен)
    Наружная поверхность перекрытий над неотапливаемым техническими подпольями
    Наружная поверхность чердачных перекрытий

    Коэффициент

    теплопроводности

    λ, Вт/(м∙К)

    Кирпичная кладка из сплошного кирпича глиняного обыкновенного на цементно-песчаном растворе (δ = 640 мм)
    Кирпичная кладка из сплошного кирпича керамического пустотного на цементно-песчаном растворе (δ = 640 мм)
    Цементно-песчаный раствор (δ = 15 мм)
    Железобетон (δ = 200 мм)
    Гравий керамзитовый (засыпка) (δ = 200…300 мм)

    Приведенное сопротивление теплопередаче окон

    R ок, м 2 ∙К/Вт

    Двойное остекление в деревянных переплетах
    Двухслойные стеклопакеты в деревянных переплетах
    Двухслойные стеклопакеты в металлических переплетах
    Двойное остекление витрин в металлических переплетах

    1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О КОНДИЦИОНИРОВАНИИ ВОЗДУХА 52. СВОЙСТВА ВЛАЖНОГО ВОЗДУХА 92.1. Термодинамические параметры влажного воздуха 92.2. I-d диаграмма влажного воздуха 132.3. Процессы изменения тепловлажностного состояния воздуха 152.4. Смешение воздуха с различными параметрами 192.5. Процессы тепловлажностной обработки воздуха при контакте с водой 203. РАСЧЕТНЫЕ ПАРАМЕТРЫ НАРУЖНОГО
    И ВНУТРЕННЕГО ВОЗДУХА 223.1 Расчетные параметры наружного воздуха 223.2. Расчетные параметры внутреннего воздуха 254. ТЕПЛОВЛАЖНОСТНАЯ НАГРУЗКА ПОМЕЩЕНИЯ
    И ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ СКВ 274.1. Определение теплопритоков 284.2. Определение влагопритоков 324.3. Определение производительности СКВ 345. СХЕМЫ ОБРАБОТКИ ВОЗДУХА В СИСТЕМАХ
    КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ 385.1. Схемы обработки воздуха в прямоточных СКВ 405.2. Схемы СКВ с рециркуляцией внутреннего воздуха 446. ТЕПЛОВЛАЖНОСТНАЯ ОБРАБОТКА ВОЗДУХА В СИСТЕМАХ КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ 486.1. Аппараты контактного типа. 486.2. Поверхностные теплообменные аппараты 576.3. Паровые увлажнители 626.4. Осушение воздуха твердыми и жидкими сорбентами 647. ОЧИСТКА ПРИТОЧНОГО ВОЗДУХА В СИСТЕМАХ
    КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ 688. МЕРЫ ПО СНИЖЕНИЮ ШУМА 719. РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ВОЗДУХА В КОНДИЦИОНИРУЕМОМ
    ПОМЕЩЕНИИ 73СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 81

    УЧЕБНОЕ ИЗДАНИЕ

    Расщепкин Александр Николаевич, Архипова Людмила Михайловна

    Основы теории кондиционирования воздуха

    Учебное пособие

    Для студентов вузов

    Зав. редакцией И.Н. Журина

    Редактор Е.В. Макаренко

    Технический редактор Т.В. Васильева

    Художественный редактор Л.П. Токарева

    ЛР №020524 от 02.06.97

    Подписано в печать Формат 60х84 1/16

    Бумага типографская. Гарнитура Times

    Уч.-изд.л. .Тираж экз.

    Заказ №

    Оригинал-макет изготовлен в редакционно-издательском отделе

    650056, г. Кемерово, б-р Строителей 47

    ПЛД №44-0910.10.99.

    Отпечатано в лаборатории множительной техники

    Кемеровского технологического института пищевой промышленности

    650010, г. Кемерово, ул. Красноармейская.52
    1. Конспект лекций для студентов всех форм обучения специальности 261201 ""Технология и дизайн упаковочного производства""

      Конспект

      Содержит курс лекций для изучения дисциплины Технология упаковочного производства; сведения об основных функциях упаковки и их взаимосвязи с комплексом требований к таре и упаковке; изложены принципы и методики построения эффективных технологических

    2. Методическое пособие для студентов уголовно-правового направления всех форм обучения специальности 030501 «Юриспруденция»

      Учебно-методическое пособие

      Три уровня подготовки студента-юриста к аттестации. Автор-составитель кандидат юридических наук, доцент А.В. Годованный. Методическое пособие по подготовке, выполнению и защите студентами письменных самостоятельных работ: реферативных,

    3. Учебно-методический комплекс для студентов финансового, юридического и социально-экономического факультетов очной и заочной формы обучения Уфа-2008 г

      Учебно-методический комплекс

      В учебно-методическом комплексе изложены рекомендации по изучению дисциплины «Социальное партнерство», структура предмета, тематические планы лекционных и семинарских, методические рекомендации к выполнению контрольных работ, материалы

    4. Методические указания по выполнению дипломной работы для студентов всех форм обучения специальности 080102. 65 (060600)

      Методические указания

      Мировая экономика. Методические указания по выполнению дипломной работы для студентов всех форм обучения специальности 080102.65 (060600) «Мировая экономика».

    5. Методические указания №03/10 по организации дипломного проектирования для студентов всех форм обучения Специальности 080502/8 «Экономика и управление на предприятии (туризма и гостиничного хозяйства)»

      Методические указания

      Методические указания по организации дипломного проектирования для студентов всех форм обучения специальности 080502/8 «Экономика и управление на предприятии (туризма и гостиничного хозяйства)» составлены на основе требований государственного



    Похожие статьи