40

Подставляя (4.10) и (4.11) в (4.4), получаем выражение для определения осевой скорости в произвольном сечении неизотермической струи:

Используя относительные величины осевых скоростей, получим:

Величина скорости, образующаяся за счет подъемных сил в безразмерном

виде:

где bo – коэффициент Буссинеска, учитывающий количество движения струи на выходе из отверстия;

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ

1.Что такое приточная струя?

2.Влияние температуры и плотности воздуха на характер приточной

струи.

3.Влияние скорости воздушного потока на характер приточной струи.

4.Влияние формы выпускного отверстия на характер приточной струи.

5.Основные участки свободной изотермической струи.

5.ВЫБОР И ОБОСНОВАНИЕ СПОСОБА

ОРГАНИЗАЦИИ ВОЗДУХООБМЕНА

При расчете воздухообмена необходимо иметь представление об органи-

41

зации воздухообмена в помещении. В том числе необходимо знать распределение параметров воздуха в объеме помещения и расход воздуха, подаваемого и удаляемого из помещения и его отдельных частей системами вентиляции.

Основные принципы, которыми следует руководствоваться при выборе подачи и удаления воздуха в помещении:

-подача приточного воздуха (общеобменный приток) должна предусматриваться в зону дыхания, приточные струи не должны проходить через загрязненные зоны помещения;

-удаление воздуха целесообразно осуществлять непосредственно от мест образования вредных выделений (местные отсосы, зонты и другие укрытия систем местной вытяжной вентиляции);

-общеобменная вытяжка устраивается из зон помещения с наибольшим загрязнением воздуха;

-соотношение между потоками подаваемого и удаляемого из помещений воздуха выбирают таким, чтобы обеспечить направление и достаточный расход воздуха, перетекающего из "чистых" помещений в "загрязненные" смежные помещения;

-в здании и отдельных его частях и секциях, как правило, должен быть полный баланс между суммарным притоком и суммарной вытяжкой, кг/ч.

Вбольшинстве помещений гражданских зданий для общеобменной вентиляции приточные и вытяжные устройства рекомендуется размещать в верхней зоне помещения.

Внастоящее время в системах вентиляции и кондиционирования воздуха получили применение воздухораспределительные устройства, регулируемые и нерегулируемые; круглой, квадратной и прямоугольной форм; металлические и пластмассовые; различных расцветок и размеров, разработанные как зарубежными фирмами, так и отечественными для общественных зданий, помещений малой высоты, обеспечивающей

42

рекомендуемые параметры воздуха в обслуживаемой зоне.

Разнообразие форм воздухораспределителей позволяет подобрать внешний вид устройств так, чтобы он сочетался с интерьером помещения.

Как правило, это устройства небольшой производительности, предназначенные для размещения на потолке, создающие веерные или конические струи дисковыми и многодиффузорными плафонами, а также с закруткой потока приточного воздуха; щелевые воздухораспределители, вентиляционные решетки с подвижными жалюзи и перфорированные панели круглого и прямоугольного сечения, предназначенные для потолочной, настенной и напольной установки, в том числе и в нижней части по периметру помещения, так чтобы рабочее место оказывалось «затопленным» значительными объемами приточного воздуха без активного перемешивания с окружающим воздухом.

Внекоторых помещениях в соответствии с нормами кратности воздухообмена предусматривается только вытяжка из верхней зоны, а приток осуществляется через неплотности дверных проемов, отделяющих эти помещения от коридоров или смежных помещений, в которые подается избыток притока.

Минимальный расход наружного воздуха определяют в соответствии с рекомендациями.

При выборе мест расположения в помещении приточных отверстий следует учитывать, что приточные струи на пути своего движения в помещении не должны встречать препятствий (балки, мебель, оборудование).

Впомещениях с сосредоточенными источниками тепловыделений (плиты, печи и т.п.) приточные струи не должны нарушать работы местных отсосов или «разбивать» естественную конвективную струю над нагретым оборудованием. Взаимное расположение приточных и вытяжных отверстий в плане помещения должно приниматься в соответствии с требованиями.

На рис. 5.1 представлены некоторые общие принципиальные схемы организации воздухообмена в помещении.

Первые шесть схем служат примерами неудачного расположения вентиляторов. В каждой из этих схем вытяжные отверстия расположены выше

44

На рис. 5.1 показано также правильное и неправильное расположение приточных отверстий. Неудачное расположение приточных отверстий способствует удалению приточного воздуха кратчайшим путем через вытяжное отверстие или рассеиванию вредностей от источника выделения в помещение. При правильном расположении приточных отверстий вредности не перемешиваются с подаваемым воздухом. Хорошая организация притока достигается при использовании механической вентиляции, при наилучшей схеме воздухораспределения используются камеры для равномерного распределения воздуха в помещение.

Необходимо предупреждать попадание удаляемого загрязненного воздуха в помещения путем выброса его над кровлей вдалеке от проемов и воздухозаборных отверстий.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ

1.Принципы выбора способов организации воздухообмена.

2.Виды современных воздухораспределительных устройств.

3.Схемы организации воздухообмена.

6. ВОЗДУХОРАСПРЕДЕЛЕНИЕ В ПОМЕЩЕНИИ 6.1. Общие сведения о воздухорапределении

Воздухораспределением называется взаимосвязанные процессы перемещения воздушной массы приточными струями по объему помещения и удаление загрязненного воздуха из помещения вытяжными струями.

Задачей выбора способа распределения приточных струй в плане и по высоте помещения является обеспечение метеорологических условий (параметров t, ϕ, v, свр) в рабочей зоне помещения.

Рабочая зона – это область высотой 2 метра от уровня пола, в которой происходит деятельность человека. Для производственных зданий, в которых имеются рабочие места на отметках выше 2-х метров, рабочая зона принимается высотой 4 метра от уровня пола.

45

На выбор рациональной схемы воздухораспределения оказывают влияние следующие определяющие факторы:

1.Требования к микроклимату в данном помещении;

2.Наличие вредных выделений в помещении;

3.Объемно-планировочные решения помещения;

4.Тип и количество воздухораспределителей.

5.Расположение воздухораспределителей в плане и по высоте помещения.

6.Наличие и расположение вытяжных отверстий в плане и по высоте помещения.

Воздухораспределитель – это элемент системы кондиционирования микроклимата, устанавливаемый в месте выпуска воздуха в помещение для придания струе определенной формы, направления и скорости движения.

При расчете параметров микроклимата в рабочей или обслуживаемой зонах помещения необходимо учитывать значение допустимого (нормируемого) перепада температур в приточной струе и расчетном сечении (зоне) помещения.

Ниже приведены различные варианты нормируемых перепадов температуры Dto, oС, между температурой воздуха в рабочей зоне помещения tв,

oС, и температурой воздуха в приточной струе tп, oС: to = tв −tп.

Для систем вентиляции и кондиционирования воздуха круглогодичного действия, предназначенных для ассимиляции избытков теплоты в помещении, приняты следующие величины перепада температуры Dto:

1.при выпуске воздуха непосредственно в рабочую зону Dto = 2 oС;

2.при выпуске воздуха на высоте 2…2,5 м. от уровня пола Dto = 2…4 oС;

3.при выпуске воздуха на высоте 2,5…6 м. от уровня пола Dto = 4…6 oС;

4.при выпуске воздуха на высоте 6…10 м. от уровня пола Dto = 6…8 oС;

5.при выпуске воздуха на высоте более 6 м. от уровня пола через плафоны или эжекционные воздухораспределители Dto = 8…12 oС.

46

Для общественных и административно-бытовых помещений рекомендуется величина перепада температуры Dto = 4…6 oС.

Кроме того, создание и поддержание требуемых метеорологических условий в рабочей зоне помещения достигаются при строго определенных параметрах струи в месте пересечения струей границы рабочей зоны – в, так называемой, характерной точке:

1.Скорость струи на ее оси в характерной точке при входе струи в рабочую зону помещения vx, м/с.

Характерная точка – условная точка пересечения оси струи на входе в рабочую зону и верхней границы рабочей зоны.

Рис. 6.1 Схема распространения приточной струи в помещении

Максимальная скорость в характерной точке определяется по

где kv – коэффициент перехода скоростей (по СНиП ОиВ);

vрз – подвижность воздуха рабочей зоны, м/с (по СНиП ОиВ). 2. Температурный перепад

Dtx = tв – tx, oС,

где tв и tx - температура воздуха в рабочей зоне и в характерной точке при входе струи в рабочую зону помещения соответственно, oС (по СНиП ОиВ).

47

Так, в соответствии с рекомендациями СНиП, для систем вентиляции и воздушного отопления при отсутствии человека в зоне прямого действия струи значение температурного перепада Dtx принимается с запасом 50%:

поперечном сечении воздушного потока, где скорость уменьшается в два раза, по сравнению со скоростью на оси струи.

Рис. 6.2 К определению зоны прямого действия струи

Для систем кондиционирования воздуха, поддерживающих оптимальные или технологические условия, значение температурного перепада Dtx принимается:

(6.3)

Допустимое изменение относительной влажности при этих условиях принимается в пределах 7% от нормируемых значений, т.е. ∆ϕ ≤7 % .

Состояние микроклимата в рабочей зоне определяется также параметрами воздуха на выходе из воздухораспределителя при соответствующей схеме воздухораспределения.

Температура to,пр, oС, и энтальпия Io,пр, кДж/кг, приточного воздуха на выходе из воздухораспределителя рассчитываются по следующим зависимостям:

48

где tв, С, Iв, кДж/кг – расчетная температура и энтальпия воздуха в рабочей зоне;

Qявн и Qп – дисбаланс явной и полной теплоты в помещении, Вт;

Gпр – массовый расход приточного воздуха в помещении, кг/ч,

где r пр – плотность приточного воздуха, кг/м3;

Lпр – объемный расход приточного воздуха в помещении, м3/ч; Cпр – теплоемкость приточного воздуха, кДж/кг оC.

6.2. Схемы воздухораспределения в помещении

Схем воздухораспределения делят на две группы:

1.Воздухораспределение ненастилающимися струями.

2.Воздухораспределение настилающимися струями.

Воздушный поток, который не прилипает к гладкой поверхности, называется ненастилающейся струей.

Если при распространении воздушного потока вдоль гладкой поверхности струя прилипает к этой поверхности на некотором расстоянии от выхода воздуха из воздухораспределителя, то такая струя называется настилающейся. Струя воздушного потока не будет настилаться на горизонтальную поверхность (потолок), если отношение высот расположения

воздухораспределителя и помещения менее 0,65: Hв < 0,65.

Hп

49

Воздухораспределение ненастилающимися струями, выпущенными

вверхней зоне

1.… и затухающими в верхней зоне.

Vx обр., tх обр. – скорость и температура воздуха в обратном потоке соответственно.

При этой схеме на расстоянии (свободный участок струи) окружающие предметы и ограждающие конструкции не оказывают стесняющего воздействия на траекторию движения струи. В реальных условиях на расстоянии xсв. наблюдается следующее соотношение:

где Fсв. – площадь поперечного сечения струи на свободном участке;

Fп – площадь поперечного сечения помещения в плоскости, перпендикулярной вектору скорости струи.

При движении струи воздух помещения вовлекается в движение за счет сил вязкого трения в пограничных участках. Площадь струи увеличивается, значение скорости уменьшается. На расстоянии xкр., называемом критическим, площадь прекращает увеличиваться, а скорость по величине резко уменьшается. В реальных условиях это происходит, когда площадь поперечного сечения струи Fкр на расстоянии xкр, становится больше, чем 40% от поперечного сечения помещения в плоскости, перпендикулярной вектору скорости струи, т.е. при Fкр.= 0,4 Fп.

50

Ввиду сжимаемости воздушной среды, воздушный поток, достигая стены, противоположной воздухораспределителю, отражается от нее и достигает рабочей зоны с характерными параметрами обратного потока Vx обр., tх обр. на границе критического участка. Струя перестает существовать на расстоянии

x= 2 xкр.

2.… и затухающими в рабочей зоне.

xR – расстоянии, где граница струи касается рабочей зоны. xп – условная длина траектории струи.

3. Воздухораспределение из верхней зоны ненастилающимися направленными струями с затуханием в рабочей зоне.

51

4. Воздухораспределние из верхней зоны направленными вверх струями с затуханием в рабочей зоне

Здесь: y – вертикальное расстояние от уровня рабочей зоны до геометрической оси струи (на выходе из воздухораспределителя).

5. Воздухораспределение из верхней зоны ненастилающимися струями со смещением и затуханием в рабочей зоне.

6. Воздухораспределние ненастилающимися вертикальными струями, выпущенными в верхней зоне и затухающими в рабочей зоне

Здесь: x – расстояние от оси воздухораспределителя до расчетного (характерного) сечения;

l – половина расстояния между ВР, установленными в ряд; Вп – размер поперечного сечения помещения, приходящейся на

один ВР (“ширина зоны орошения”);

52

Для обеспечения эффективного воздухораспределения рекомендуется, чтобы величина зоны орошения воздушного потока должна быть не менее ширины площади пола, приходящейся на один воздухораспределитель.

– площадь поперечного сечения в плоскости перпендикулярной потоку воздуха, приходящаяся на один ВР (струю).

Воздухораспределение ненастилающимися струями, выпущенными в рабочей зоне

7. Воздухораспределение ненастилающимися горизонтальными струями с выпуском воздуха непосредственно в рабочей зоне.

54

xкр – критическое расстояние – горизонтальное расстояние от ВР до расчетного сечения.

2. Воздухораспределение настилающимися струями, выпущенными в верхней зоне и затухающими в рабочей зоне.

На расстоянии xотр (отрыва) струя отлипает от поверхности и затухает в рабочей зоне, не достигая противоположной стены.

3. … настилающимися на гладкую поверхность потолка и на противоположную стену.

Струя затухает в рабочей зоне. Данный тип струй характерен для коротких по протяженности помещений.

55

4. Воздухораспределение встречными настилающимися струями.

Длина траектории струи определяется по траектории оси струи.

Рис. Встречные настилающиеся струи

5. Воздухораспределение в рабочую зону с настиланием снизу-вверх и затуханием в рабочей зоне .

Данный тип струй характерен для невысоких помещений.

57

Расчет основных параметров приточных струй проводят для их характерных участков.

Начальный участок – это область, в которой сохраняются начальные параметры приточной струи на выходе из воздухораспределитей (vо, tо).

Область в пределах начального участка, в которой значения vо, tо остаются постоянными по всему объему струи, называется ядром струи.

Для отверстия круглой формы ядро струи приобретает форму конуса. Начальный участок представляет собой расстояние от основания конуса до его вершины.

Для отверстия прямоугольной и щелевидной формы ядро струи приобретает форму пирамиды с линейной вершиной.

Для начального участка струи:

где kжс – коэффициент живого сечения, определяемый по формуле:

Fо – площадь живого сечения воздухораспределителя;

fфр – фронтальная (габаритная) площадь воздухораспределителя.

Длина начального участка определяется по соответствующему параметру

(v или t) и зависит от формы выходного отверстия (формы струи):

Для компактных и веерных струй:

где m – коэффициент затухания скорости;

n – коэффициент затухания температуры.

59

дикулярной вектору скорости струи;

bо – расчетный размер воздухораспределителя (bo = Bo); xп – длина траектории струи.

Коэффициент стеснения струи kс зависит от значений m, Fп , xп и для соответствующих схем воздухораспределения определяется либо по графикам, либо по аналитическим зависимостям.

Для струй длиной менее xсв принимают kс = 1.

Коэффициент взаимодействия kв определяется из соотношения:

kв = kв1 kв2,

где kв1 – коэффициент взаимодействия между соседними струями; kв2 – коэффициент взаимодействия с предметами или

ограждающими конструкциями.

Значения коэффициента kв приведены в справочнике проектировщика. При отсутствии данных по значениям kв1 и kв2 принимают kв = 1. Коэффициент неизотермичности kн определяется по длине траектории

струи xп и геометрической характеристике H струи: kн = f (xп, H ). Величина H зависит от вида струи:

для компактных и веерных струй

60

Определение координат характерной точки струи (точки пересечения осью струи уровня рабочей зоны помещения):

Рис.6.3. Схема распространения приточной струи в помещении

Расположим координатные оси на оси выходного отверстия воздухораспределителя, ординату направим вертикально вниз (рис. 20).

Вертикальная координата зависит отметок воздухораспределителя и рабочей зоны:

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ

1.Что такое воздухораспределение?

2.Нормируемый температурный перепад.

3.Что такое характерная точка приточной струи?

4.Зона прямого действия приточной струи.

5.Настилающиеся и ненастилающиеся приточные струи.

61

6.Что такое ширина зоны орошения приточной струи?

7.Коноидальные приточные струи.

8.Основные расчетные параметры приточных струй.

9.От чего зависят горизонтальная и вертикальная координаты характерной точки приточной струи?

7.КОНВЕКТИВНЫЕ СТРУИ

Впомещениях, где имеются источники теплоты возникают естественные конвективные потоки, образующиеся при соприкосновении воздуха помещения с поверхностью источника.

Конвективный теплообмен нагретых поверхностей с окружающим воздухом приводит к уменьшению плотности соприкасающегося с поверхностью воздуха и появлению силы Архимеда, под действием которой нагретый воздух поднимается вверх. На смену ему непрерывно подтекает окружающий воздух.

Вподнимающемся потоке нагретого воздуха под действием сил внутреннего трения и в результате подмешивания окружающего воздуха формируется распределение скоростей и избыточных температур, аналогичное приточным струям.

При контакте с «холодными» источниками, такими как наружные стены или поверхности остекления, формируются нисходящие конвективные потоки.

Конвективные потоки, формирующиеся над тепловыми источниками, являются одним из основных факторов, определяющих циркуляцию воздуха в помещении, влияющую на распределение температур и концентрации вредных веществ.

Взависимости от геометрических размеров тепловые источники могут быть отнесены: к круглым, квадратным и прямоугольным (при соотношении длин сторон A/B<10), формирующим компактные конвективные потоки. Плоские конвективные потоки формируются над вытянутыми в плане (A/B > 10) источниками тепловыделения. Осесимметричные конвективные потоки формируются у нагретой поверхности, имеющей в плане форму круга или квадрата с

62

соотношением сторон (A/B < 3).

При расчёте конвективных потоков необходимо учитывать теплоотдачу нагретой поверхности источника, которая может быть заделана заподлицо в плоскость; установлена на основании; расположена в углублении (рис.7.1).

Чем больше передаётся теплоты от источника, тем интенсивнее движение воздуха у его поверхности. Так как количество переданного теплоты пропорционально разности температур и площади нагретой поверхности, то свободное движение воздуха над источником определяется именно этими факторами.

Структура пристенного конвективного потока у нагретой поверхности достаточно сложна. Конвективный поток состоит из трех слоев: ламинарного подслоя, перенос тепла здесь осуществляется путем ламинарного обмена; тур-

булентного пристенного слоя и третьего - подвижного слоя нагретого воздуха,

названного вихревым. В этом слое наблюдаются вихревые образования, способствующие интенсивному перемешиванию ближайших к поверхности слоев нагретого воздуха с воздухом помещения и участию их в конвективном движении.

Конвективные потоки около горизонтальных нагретых поверхностей по аналогии с приточными струями можно рассматривать как состоящие из двух участков: разгонного (или формирования) с возрастающей скоростью на оси и основного - с убыванием скорости на оси (рис. 7.2).

Разгонный участок состоит из ламинарного подслоя, расположенного непосредственно у нагретой поверхности, и пограничного слоя конвективной струи, состоящего из отдельных, взаимодействующих между собой нагретых струек, сформированных в сплошной поток. В конце участка формирования, характерного максимальной скоростью и некоторой поджатостью струи, составляющей около 0,7D, располагается переходное сечение. Далее расположен основной участок с симметричным относительно осевой линии профилем скоростей и избыточных температур, характерным для турбулентных струй.

64

Длина участка формирования составляет для осесимметричных (1…2)D, для плоских - (2…2,5)В.

Здесь D - диаметр круглого или эквивалентный диаметр прямоугольного в плане источника с соотношением сторон (A/B ≤3); В - ширина вытянутого в плане источника тепловыделения.

Для практических расчетов, согласно, могут быть рекомендованы расчетные зависимости для основного участка конвективных струй, представленных в табл. 7.1, где использованы следующие обозначения Q0 - конвективная составляющая источника, Вт, определяемая по формулам:

-для горизонтальной поверхности

-для вертикальной поверхности

где tn и tв - температуры нагретой поверхности и воздуха в помещении,

0С;

Fг и Fв - площади горизонтальных и вертикальных поверхностей источников, м2.

Значение коэффициента n принимается в зависимости от tn (табл.7.1). Таблица 7.1

При наличии объемных источников теплоты принимается суммарная теплоотдача всех поверхностей

Расход воздуха в настилающейся конвективной струе, формирующейся от теплового источника, расположенного рядом с вертикальной поверхностью, составляет около 50% от величины, рассчитанной для свободных конвективных струй, а для теплового источника, расположенного в углу, - 25% от расхода в свободной конвективной струе.

65

Таблица 7.2

Формулы для расчета конвективных струй

z - расстояние от нагретой горизонтальной поверхности источника до рассматриваемого поперечного сечения, м; при нагретой (или охлажденной вертикальной поверхности от низа греющей (или верха охлаждающей) поверхности;

q0 - плотность теплового потока от вертикальной поверхности, Вт/м , на единицу длины источника;

Fz - площадь нагрева вертикальной поверхности, м ;

tz - избыточная температура на оси конвективного потока, равная (tz - t ), где t - температура окружающей среды.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ

1.Что такое конвективная струя?

2.Структура пристенного конвективного потока.

3.Схемы формирования конвективных потоков.

4.Основы расчета конвективных струй.

66

Расходы воздуха на границе сфер с радиусами r1 и r2 будут равны между собой:

67

Или в развернутом виде:

V1 F1 =V2 F2 .

Тогда, преобразовывая полученное выражение с учетом уравнений 8.1 и 8.2, получим соотношение скоростей на разных расстояниях от точечного стока

Для точечного стока отношение скоростей обратно пропорционально квадрату отношения расстояний для рассматриваемых точек (радиусов).

Линейный сток

При линейном стоке воздух отводится через линию длиной l.

Если условное всасывающее отверстие выполнено в форме вытянутой щели бесконечно малого сечения (в форме линейного стока) изотахи будут принимать цилиндрическую форму.

Рис.8.2 Схема линейного Отвод воздуха через условную линию l стока

вызовет перемещение воздуха на различных расстояниях. Например, на расстоянии r1 и r2 от центра поверхности постоянных скоростей будут иметь цилиндрическую форму с соответствующими радиусами.

Объемный секундный расход воздуха на расстояниях r1 и r2 можно определить по аналогии с вышеприведенной методикой:

Тогда, при условииL1 = L2 следовательно получим:

68

V1 2 π r1 l =V2 2 π r2 l .

Подставляя значения скоростей и площадей для линейного стока, получим отношение скоростей для линейного стока

Понятия точечного и линейного стоков позволяют дать качественную оценку движения воздуха около реальных вытяжных отверстий круглой и щелевидной формы, а также, в первом приближении, оценить распределение скоростей движения воздуха около этих отверстий.

Экспериментальные исследования распределения скоростей около всасывающих отверстий показали, что действительная картина поля скоростей вблизи отверстия заметно отличается от определенной по стокам.

Достаточное для многих практических расчетов совпадение наблюдается на расстоянии от отверстия x ≥ do (для круглых отверстий диаметром do) или

x≥ 2 Bo (для прямоугольных (щелевых) отверсти шириной (высотой) 2 Bo).

Вщелевидных отверстиях большое влияние на распределение скоростей оказывают торцы щели, так как в этих местах движение воздуха более похоже на точечный сток, чем на линейный.

8.2Движение воздуха вблизи всасывающих отверстий

круглой формы

Вблизи вытяжных отверстий с конечными размерами закономерности движения воздуха зависят от формы отверстия и его размеров (соотношения сторон).

69

Для рассмотрения характера движения воздуха вблизи всасывающего отверстия круглой формы и закономерностей его изменения рассмотрим следующую задачу:

Через круглое отверстие диаметром do (радиусом Ro), расположенное в плоской стене удаляется воздух со скоростью на оси потока vo c объемным расходом Lo.

Необходимо определить значение осевой скорости voх на произвольном расстоянии х от среза отверстия.

Рис. 8.3 Схема движения воздуха вблизи вытяжного отверстия круглой формы

На расстоянии r от центра в плоскости отверстия выделим элементарную площадку dF, которая образуется поворотом радиус-вектора r на угол dφ c приращением dr. Площадь элементарной площадки выразится равенством

dF = r dφ dr.

Элементарный расход воздуха через элементарную площадку в плоскости всасывающего проема определится по уравнению

dLо = v0 dF = vo r dφ dr (8.7)

Расход воздуха через элементарную площадку dF вызовет движение воздуха в объеме вокруг отверстия. Т.к. отверстие расположено в стене, то местоположение точек с постоянными скоростями будет представлять собой поверхность в форме полусферы радиусом R. Элементарный расход воздуха на

71

Экспериментальные исследования позволяют сделать следующие основные выводы о характере движения воздуха вблизи всасывающих отверстий круглой формы:

1. На расстоянии x =1,03 d0 значение осевой скорости voх в 20 раз меньше от vo (от скорости на срезе отверстия), т.е.

v0x =0,05 v0 .

2. На расстояниях больше, чем два диаметра отверстия, движение воздуха практически неуловимо.

8.3 Движение воздуха вблизи всасывающих отверстий прямоугольной формы

Для рассмотрения характера движения воздуха вблизи всасывающего отверстия прямоугольной формы и закономерностей его изменения рассмотрим следующую задачу:

Через прямоугольное щелевое отверстие высотой 2Вo (полувысотой Вo – по аналогии с do = 2Ro) и длиной l, расположенное в плоской стене удаляется воздух со скоростью на оси потока vo c объемным расходом Lo.

Необходимо определить значение осевой скорости voх на произвольном расстоянии х от среза отверстия.

На расстоянии b от центра в плоскости отверстия выделим элементарную

Расход воздуха через элементарную площадку dF вызовет движение воздуха в объеме вокруг отверстия. Т.к. прямоугольное отверстие расположено в стене, то местоположение точек с постоянными скоростями будет представлять собой поверхность в форме полуцилиндра радиусом R высотой l.

Экспериментальные исследования позволяют сделать следующие основные выводы о характере движения воздуха вблизи всасывающих отверстий прямоугольной формы:

наблюдается на расстоянии x =1,03 d0 , то для квадратного - приблизительно на расстоянии равном x = 1,2· 2Во.

расстоянии от отверстия x = 2Во соотношение скоростей приблизительно будет составлять voх ≈ 0,22 vo.

Это позволяет сделать вывод о большей дальнобойности всасывающего факела вблизи отверстий прямоугольной формы по сравнению с круглыми отверстиями (v0x =0,05 v0 ).

По этой причине местные отсосы от технологического оборудования в системах промышленной вентиляции выполняют с отверстиями прямоугольной или щелевидной формы.

74

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ

1.Точечный сток.

2.Линейный сток.

3.Движение воздуха вблизи круглого вытяжного отверстия.

4.Движение воздуха вблизи прямоугольного вытяжного отверстия.

5.Дальнобойность круглого и прямоугольного вытяжных отверстий.

75

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1.Богословский В.Н. Строительная теплофизика (Теплофизические основы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха). Учебник для вузов – 2 изд. перераб. и доп.- М: Высшая школа. 1982. – 415 с., ил.

2.Богословский В.Н. Отопление и вентиляция: Учебник для вузов. В 2-х ч.

Ч. 2. Вентиляция /Богословский В.Н., В.И. Новожилов, В.Д. Симаков, В.П. Титов; Под ред. В.Н. Богословского.- М.: Стройиздат, 1976. – 439 с.

3. Богословский В.Н. Кондиционирование воздуха и холодоснабжение Богословский В.Н., Кокорин О.Я., Петров Л.В. / Под. Ред. В.Н. Богословского.

– М.: Стройиздат, 1985. – 367 с.

4. Гримитлин М.И. Распределение воздуха в помещениях. С. Петербург,1994. – 316с.

5. Каменев П.Н., Тертичник Е.И. Вентиляция. Учебное пособие.-М.: Изд-во АСВ, 2008.-624 с. 288 ил.

6. Кувшинов Ю.Я. Теоретические основы обеспечения микроклимата помещения.- М.:Изд-во АСВ, 2007.

7. Нестеренко А.В. Основы термодинамических расчетов вентиляции и кондиционирования воздуха. – М.: Высшая школа, 1971. – 459 с.

8. Шепелев И.А. Аэродинамика воздушных потоков в помещении / И.А. Шепелев/ – М.: Стройиздат, 1978. – 145с.