Расчет воздушных завес

Воздушную завесу можно рассматривать как плоскую неизо­термическую струю, действие которой развивается на границе двух сред: наружного и внутреннего воздуха.

При открывании ворот в открытый проем направляется поток воздуха снаружи. Причинами, вызывающими движение воздуха через ворота, шляются: ветер, разрежение в нижней части здания вследствие различных плотностей внутреннего и наружного воздуха и разрежение в здании вследствие преобладания объема воздуха вытяжной вентиляции над приточной. Слишком большое разрежение вследствие превышения вытяжки над притоком может свести на нет действие воздушной завесы, т. е. в открытые ворота будет поступать воздух наружный в количестве намного больше расчет­ного. Поэтому при эксплуатации завесы нужно обязательно устранить излишние объемы вытяжного воздуха.

Расчет набегающего потока. Скорость набегающего потока

, (1)

где р — разность между наружным и внутренним давлениями по обе стороны ворот (наружное давление учитывается как комби­нированное действие; трех причин, см. выше).

Однако в расчет удобнее вводить не разность давлений, а геометрическую высоту z, т. е. высоту расположения нейтральной зоны (на которой внутреннее и внешнее давления равны).

Разность давлений на высоте х от пола вычисляется по формуле

, (2)

где q — разность плотностей внутреннего и наружного воздуха.

Местная скорость высоте х будет

. (3)

При х = 0 скорость будет максимальной:

. (4)

(пограничный слой вблизи пола не учитывается).

Разделив формулу (3) на формулу (4), получим

. (5)

Выражение для скорости v_x может быть записано в виде

. (6)

где t —разность температур внутренней t _B и наружной t _H. Так как числовое значение радикала мало меняется с измене­нием Т_в то для 10°С< t _B <30°С формулу (6) можно упростить:

. (7)

Тогда максимальная скорость у пола (при х = 0)

. (7')

По формулам (7.) и (7') можно для конкретных условий построить график распределения скоростей (рис. З).

Средняя скорость свободной струи, выходящей из щели завесы,

,

где v o — начальная скорость истечения из щели; b — ширина щели; s — длина струи (вместо х введена длина, так как ось завесы не совпадает с осью х координат); а — коэффициент турбу­лентной структуры.

Длину s можно выразить через проекцию на координатную ось х формулой

где — угол наклона струи; h —длина завесы.

Одновременное действие струи и набегающего потока определя­ется (фиксируется) количеством воздуха L_H, пересекающего ось О х (в пределах проема):

,

— линия тока; В — ширина ворот.

Количество воздуха Lo, выпущенного через щель размером B b

(b — ширина щели), определяется по формуле

,

где v o - начальная скорость струи.

Характеристика завесы определяется по формуле

,

где L _B — расход воздуха через ворота при бездействии вентиляции; L _н — расход наружного воздуха, допускаемого к прорыву в помеще­ние; L _o — расход воздуха на завесу.

Для завес с нижней подачей характеристика завесы следующая:

;

для завес с боковой подачей характеристика завесы

.

Функции и определяются графически:

Физический смысл характеристики завесы R: она показывает количество задержанного завесой воздуха, приходящегося на 1 м³ воздуха завесы. Характеристика зависит и от конструктивного оформления завесы.

Величина = (L_B — L_H)/L_B называется коэффициентом полезного действия завесы.

Методика проектирования и расчёта завес приводится в призере.

Пример I.

Рассчитать воздушную завесу у ворот гаража, выполнимую по схеме с забором внутреннего воздуха и подачей его в завесу без подогрева. Размеры ворот: ширина В = 3,5 м, высота Н = 2,5 м. Расчетные темпер туры наружного t_н и внутреннего t_B воздуха: t _H = -20°С; t_B = -10°С.