Неизотермические струи

Если температура выходящей горизонтальной приточной струи отличается от температуры окружающего воздуха, то ось ее искривляется. Ось нагретой струи изгибается вверх, а ось охлажденной струи –вниз.

В неизотермических струях действуют инерционные и гравитационные силы. Искривляют струю вверх или вниз гравитационные силы.

Рассмотрим струю, в которой температура в выходном сечении выше, чем температура окружающего воздуха, т.е. плотность воздуха струи меньше плотности окружающего воздуха.

1 2 3

Рисунок - Искривление неизотермической струи

В развитии неизотермической струи можно выделить три зоны:

- в первой зоне инерционные силы значительно больше гравитационных, поэтому развитие струи идет по оси S;

- во второй - переходной области - происходит перераспределение сил в воздушном потоке: инерционные силы убывают, а гравитационные возрастают. Ось струи постепенно переходит от оси S к вертикали;

- в третьей области преобладают гравитацинные силы. Ось потока направлена почти вертикально вверх.

Характеристикой неизотермической струи служит безразмерный комплекс, предложенный В.В.Батуриным и И.А.Шепелевым, и называемый критерием Архимеда.

где g – ускорение свободного падения;

R ₀ – радиус насадка; для щели принимается половина ширины

щели В₀;

t₀ и t_окр – температура воздуха соответственно в начале струи и в

окружающем пространстве;

Т_окр – абсолютная температура воздуха в окружающем пространстве;

υ₀ – начальная скорость.

В литературе приводятся формулы, по которым можно определять основные параметры приточных струй в различных сечениях, такие как длина начального участка, полюсное расстояние, осевая скорость, расход воздуха, диаметр струи, температуры, концентрации и т.п. для различных видов струй. Эти формулы получены экспериментально.

Лекция 13

Тема: «Движение воздуха около вытяжных отверстий. Схемы движения воздуха в вентилируемых помещениях».

Картина движения воздуха около вытяжных отверстий отличается от приточной струи тем, что скорости во всасывающем факеле уменьшаются очень быстро. Объясняется это тем, что при всасывании воздух подтекает к отверстию со всех сторон, а при нагнетании он истекает из отверстия в виде струи с углом раскрытия примерно 25^о (рисунок)

Рисунок – Движение воздуха около приточного (а) и вытяжного (б) отверстий.

При рассмотрении всасывающих факелов вводится два чисто теоретических понятия:

–точечный сток;

–линейный сток.

Точечным стоком называется точка, в которой воздух непрерывно и равномерно исчезает (рисунок).

Воздух к точке стока подтекает по радиусам, которые являются линиями тока.

Рисунок– Схема точечного стока.

Линии тока для точечного стока являются прямыми лучами, сходящимися в точке стока, а поверхности равных скоростей – концентрическими сферами.

Представим точку в пространстве, через которую в единицу времени удаляется количество воздуха L.Через сферические поверхности радиусом r в единицу времени будет протекать (стекаться к точке) такое же количество воздуха. Сферические поверхности площадью F₁, F_{2 ….} F_n будут поверхностями равных скоростей υ₁,υ₂…. Υ_n.Расход воздуха через точку стока через расходы через сферические поверхности можно представить следующим образом

L= F₁υ₁ = F₂ υ₂=…. = F_n υ_n или 4пr₁² υ₁ =4пr₂² υ₂=…=4пr_n² υ_n