Комкин А.И.Расчет систем механической вентиляции (825483), страница 5
Текст из файла (страница 5)
Расход воздуха Lп,подаваемого в помещение, обычно равен расходу воздуха Lв, удаляемого из помещения, но бывают и исключения. В таких системах для сокращения расхода энергии на нагревание воздуха используют его рециркуляцию. Свежая порция воздуха при этом составляет 10…20 % общего количества подаваемого в помещениевоздуха. Рециркуляция воздуха не допускается для систем вентиляции, служащих для удаления из помещений выделений вредныхвеществ 1-го и 2-го классов опасности, если в воздухе помещенийсодержатся болезнетворные бактерии и грибки, концентрации которых превышают нормы, или резко выраженные неприятные запахи.272.2.
Закономерности движения воздухав вентилируемых помещенияхВ зависимости от характера движения воздуха в вентилируемом помещении выделяют два вида вентиляции: вентиляцию вытеснением и вентиляцию перемешиванием.Вентиляция вытеснением (рис. 2.3, а) используется обычно длявентилирования больших помещений. При этом воздух подаетсяна нижний уровень помещения и движется в рабочую зону с малойскоростью. Для реализации принципа вытеснения приточный воздух должен быть несколько холоднее воздуха в помещении. Такойподход легко обеспечивает требуемые параметры микроклиматаво всем объеме рабочей зоны, но он менее пригоден для небольших офисных помещений из-за сложности организации в них такого рода направленной подачи воздуха.Вентиляция перемешиванием (рис.
2.3, б) является основнымвидом вентиляции, применяемым для вентилирования как больших, так и небольших помещений. При таком методе вентиляциисвежий воздух в рабочую зону поступает уже смешанным с воздухом помещения.Рис. 2.3. Виды вентиляции по способам организации движения воздуха:а − вентиляция вытеснением; б − вентиляция перемешиваниемПри вентилировании перемещение воздуха в помещении осуществляется благодаря наличию в нем приточных струй, конвективных потоков и движению воздуха у всасывающих отверстий.Приточные струи, распространяющиеся в безграничном пространстве (на практике в помещении достаточно большого объема), называются свободными. Если температура струи не отличается от температуры окружающей среды, то струя называетсяизотермической.
Параметры струи будут зависеть от некоторойопытной константы а, называемой коэффициентом турбулентнойструктуры. Значение этого коэффициента зависит от формы и кон28структивного оформления приточного патрубка. При этом чембольше значение коэффициента а, тем интенсивнее происходитперемешивание приточной струи с окружающим воздухом.
Дляприточного патрубка цилиндрической формы а = 0,07…0,08, дляпатрубка с прямоугольной формой сечения а = 0,1…0,12. При наличии на выходном патрубке жалюзийной решетки а = 0,16, а приспециальном завихрителе потока а = 0,27.Схема свободной круглой изотермической струи показана нарис. 2.4. В соответствии с этой схемой внутри приточной трубы свнутренним диаметром d0 на некотором расстоянии от ее кромокh = 0,145d0/а находится полюс струи (точка Р), характеризующийся тем, что проведенные из него через кромки трубы лучи определяют внешние границы струи, на которых составляющая скоростиструи в осевом направлении становится равной нулю.
Угол α, определяющий наклон внешних границ струи, называется угломрасширения струи. При этом имеет место соотношение tgα = 3,4a.По мере удаления от среза трубы начальная масса струи (ядро) постепенно размывается за счет перемешивания с внешним воздухом. На начальном участке струи, несмотря на размыв ядра, осеваяскорость струи wx остается неизменной и равной скорости истечения струи w0.
Длина начального участка S0 = 0,335d0/а соответствует высоте обращенного конуса с основанием, образованным поперечным сечением среза приточной трубы. Далее идет основнойучасток, характеризующийся уменьшением осевой скорости струи.При этом профили струи остаются подобными и могут быть описаны одним обобщенным профилем.Рис. 2.4. Схема свободной изотермической струи29Если ввести в рассмотрение функцию Φ ( x) = (a / d 0 ) x + 0,145,то параметры круглой приточной струи для основного участка будут определяться следующими выражениями:относительный диаметрd x = d x d 0 = 6,8Φ ( x);относительная осевая скоростьwx = wx w0 = 0, 48 / Φ ( x);(2.1)(2.2)относительный расходLx = Lx L0 = 4,36Φ ( x);(2.3)относительная средняя по площади сечения струи скоростьwx ср = wx ср w0 = Lx d x = 0,095/ Φ ( x).(2.4)Сравнение (2.2) и (2.4) показывает, что в каждом сечении струиосевая скорость превышает среднюю по площади струи скоростьпримерно в пять раз.Если струя вытекает из прямоугольного отверстия, то постепенно она превращается в круглую.
Следовательно, и в этом случае для основного участка можно использовать приведенные вышеформулы, если в расчетах использовать эквивалентный диаметрd э = 4 F π,(2.5)где F – площадь прямоугольного отверстия.Если приточный патрубок оборудован специальными насадками (решетками, диффузорами), то основные закономерности формирования воздушной струи сохраняются и в данном случае, только начальному участку струи предшествует участок формированияплоского профиля струи, длина которого примерно равна характерному размеру решетки (диффузора). Этот размер может бытьопределен соотношениемb = L w0 ,(2.6)где L – расход воздуха через приточный патрубок с насадкой; w0 –скорость воздуха на выходе из патрубка с насадкой, а не в самомпатрубке, как полагалось выше.30Длина начального участка для такой струи S0 ≈ 3b.
Угол расширения струи составляет около 20°. Относительный поперечныйразмер (ширина) струиbx = bx b = 1 + 0,35 x / b.(2.7)Остальные параметры струи будут определяться коэффициентом K, называемым также коэффициентом диффузора, зависящимот типоразмера используемой насадки и принимающим значенияот 4 до 6. При этом для круглых или квадратных решеток относительные осевая и средняя по площади скорости струи на основномучасткеwx = wx w0 = Kb x ; wx ср = 0,35wx .(2.8)Для струй, вытекающих из прямоугольных решеток (плоскиеструи) имеют место следующие соотношения:wx = wx w0 = Kb x ; wx ср = 0,5wx .(2.9)Пример 2.1.
Струя вытекает из круглого патрубка диаметром0,2 м со скоростью 2 м/с. Определить ее параметры на расстоянии10 м от кромки патрубка.Решение. Примем значение коэффициента турбулентной структуры а = 0,08. Вычислим значение функцииФ(х) = Ф(10) = (0,08/0,2) ⋅ 10 + 0,145 = 4,145.Отсюда в соответствии с (2.1) – (2.4) находим параметрыструи:диаметрd10 = 0,2 ⋅ 6,8 ⋅ 4,145 = 5,64 м;осевую скоростьw10 = 2 ⋅ 0,48/4,145 = 0,23 м;расход воздуха на выходе из патрубка23L0 = 3600 w0 πd /4=3600 ⋅ 2 ⋅ 3,14 ⋅ 0,01=226 м /ч;расход воздуха на расстоянии 10 м от кромки патрубка3L10 = 226 ⋅ 4,36 ⋅ 4,145 = 4084 м /ч;относительный расход воздуха, эжектируемый (захватываемый) струей на расстоянии 10 м от кромки патрубка,31(L10 − L0)/L0 = (4084 − 226)/226 ≈ 17.Рассмотренный пример показывает, что при своем движенииструя захватывает и перемешивает воздух окружающего пространства в количестве, значительно превышающем начальный расходвоздуха в струе.При рассмотрении приточных струй вводят понятие длиныструи, под которым понимают расстояние от кромок приточногопатрубка до сечения струи, где ее осевая скорость снижается доопределенного предела, обычно равного 0,2 м/с.
Длину струи измеряют в метрах и обозначают как l0,2 (рис. 2.5).Рис. 2.5. К определению длины струиЗначение осевой скорости струи wx = 0,2 м/c близко к нормативному значению подвижности воздуха в рабочей зоне. Поэтомудлину струи необходимо учитывать для того, чтобы избежатьслишком высоких скоростей воздушного потока в рабочей зонепомещения, а также при анализе циркуляции воздуха в помещениях, линейные размеры которых соизмеримы с длиной струи. Так,если длина струи, вытекающей из установленного на стене помещения приточного патрубка, соразмерна длине помещения, то возникает обратный воздушный поток, составляющий примерно 70 %от скорости основного воздушного потока у противоположнойстены помещения и, как правило, попадающий в рабочую зонупомещения (рис.
2.6). Например, если скорость падающей струиу стены составляет 0,2 м/с, то скорость в обратном потоке будетравна 0,14 м/с, что является вполне комфортным для рабочейзоны.32Рис. 2.6. Формирование обратного воздушного потокаЕсли температура приточной струи tc отличается от температуры помещения tп, то такая струя является неизотермической. Длины изотермической l0,2и и неизотермической l0,2н струй при одинаковой скорости истечения из приточного патрубка связаны соотношениемl0,2н = k l0,2и,(2.10)где k – коэффициент пропорциональности, определяемый по графику на рис.
2.7 в зависимости от Δt = tc − tп ., °СРис. 2.7. Поправка для определения длины неизотермической струи33При подаче холодного воздуха температура в помещении будетпонижаться. Большая степень охлаждения воздуха в помещениидостигается при использовании потолочных, а не настенных приточных патрубков. Это объясняется тем, что потолочный воздухораспределитель распространяет воздух во всех направлениях и потому требуется меньше времени для смешивания и выравниваниятемпературы.Следует отметить, что использование понятия «длина струи»иногда может приводить к неправильным оценкам. Отчасти этообусловлено тем, что изначально понятие введено для свободнойструи, распространяющейся в помещении большого объема, обеспечивающем условия безграничного пространства.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
