Т. е. при линейном стоке воздуха скорости изменяются обратно пропорционально радиусам

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 ≥ d₀ или x ≥ 2b₀ ,

где d₀ -диаметр круглого отверстия;

2b₀ – ширина щелевого отверстия.

Вблизи вытяжных отверстий закономерности течения воздуха зависят от формы отверстия и соотношения его сторон.

Экспериментально исследованы всасывающие отверстия различной формы: круглые, квадратные, прямоугольные и щелевидные с различными соотношениями сторон. Для этих отверстий получены поля скоростей всасывания.

Совокупность кривых, соединяющих точки с равными скоростями вблизи всасывающего отверстия, называются спектром всасывания. Перпендикулярные линии – это линии тока, указывающие направление движения воздуха.Спектр всасывания изображают, как правило, в относительных величинах: скорость всасывания – в процентах (или в долях) средней скорости во всасывающем отверстии, расстояние – в долях диаметра круглого отверстия или короткой стороны прямоугольного отверстия.

На рисунке приводится спектр скоростей всасывания у круглого отверстия с острыми кромками, в котором показано в процентах изменение осевой скорости от скорости в центре всасывающего сечения по мере удаления от него.

Рисунок – Спектр скоростей всасывания у круглого отверстия с острыми кромками

Из рисунка видно, что на расстоянии от всасывающего отверстия, равном одному диаметру, скорость всасывания составляет всего 5% от скорости в сечении всасывающего отверстия. Следует отметить, что в приточной свободной круглой струе такое же соотношение скоростей наблюдается на расстоянии, равном примерно 100 d₀. Кривые распределения относительных скоростей несколько вытянуты и более похожи на дуги эллипса, чем на окружности, и только на расстоянии x>d_о сравнительно хорошо описываются окружностями с центром, находящимся в центре всасывающего отверстия. Дальнейшее изменение скоростей во фронтальной части перед отверстием приближенно можно вычислять по закономерностям точечного стока.

Применение ограничивающих плоскостей (экранов) немного увеличивает радиус действия факела (риcунок).

Рисунок– Спектр скоростей всасывания у круглого отверстия с фланцем

 

Спектр скоростей всасывания для отверстий квадратной формы мало отличается от спектра для круглого отверстия (рисунок). Так, если для круглого отверстия =0,05 оказывается на расстоянии x=1,03d_о, то для квадратного – на расстоянии 1,2·2b_о. Зона всасывания у вытяжных отверстий прямоугольной формы более активна, чем у круглых или квадратных отверстий, т.к. такие отверстия по форме приближаются к линейному стоку и тем больше, чем больше соотношение их сторон. Так, например, у прямоугольного отверстия с соотношением сторон 1:10 на расстоянии от всасывающего отверстия х= 2b_o осевая скорость почти в 4,5 раза больше, чем для круглого отверстия при x=d_o.

Рисунок– Спектр скоростей всасывания у прямоугольного отверстия с соотношением сторон 1:10

 

 

2.Схемы движения воздуха в вентилируемых помещениях.

Рассмотрим схему движения воздуха в помещении, когда приточное и вытяжное отверстия расположены в противоположных ограждениях, т.е. друг против друга (рис. 1)

 

Рисунок 1 - Приточное и вытяжное отверстия расположены друг против друга

 

 

По мере удаления от приточного отверстия количество воздуха в струе непрерывно увеличивается. Подтекание воздуха из окружающего пространства происходит по всей длине струи и, например, на расстоянии x= 40 R_о количество воздуха в струе будет в 6,2 раза больше поданного через приточное отверстие, т.е. объем присоединившегося к струе из окружающего пространства воздуха составляет 5,2 L_о.

В помещении, в котором приточное и вытяжное отверстия расположены в торцовых стенках при балансе притока и вытяжки оказывается, что только 16% перемещаемого воздуха будет удалено через вытяжное отверстие, а относительные 84% не будут удалены, а пойдут на питание струи. Неудаляемая через вытяжное отверстие часть воздуха струи образуют обратный поток, направленный к началу струи, т.е. в помещении создается замкнутая циркуляция.

Рисунок 2 - Приток через проем во всю стену, вытяжка через отверстие в центре

 

Воздух удаляется через отверстие в середине; приток через проем равный по площади противоположной стенке (рис.2).

Струя практически равномерно движется по помещению. При поступлении воздуха на кромках происходит некоторое поджатие струи и образуются небольшие области, заполненные вихрями (по углам). Обратных потоков нет.

Если высоту приточного отверстия уменьшить (рис.3,4), движение свежего воздуха

не полностью охватывает, помещение и там остаются застойные зоны или мертвые зоны.

Рисунок 3 - Приток через проем Рисунок 4 - Приток в нижней части,

части стены, вытяжка вытяжка по центру

вытяжка по центру противоположной стены

противоположной стены

 

В застойных зонах происходит собственное движение воздуха внутри зоны, обмен воздуха с окружающей средой незначителен. В таких зонах возникает опасность скопления вредностей особенно недопустимо скопление взрыво- и пожароопасных, а также ядовитых вредностей.

 

Наихудшая вентиляция при расположении приточного и вытяжного отверстий возле одного из перекрытий помещения (рис.5).

 

Рисунок 5 - Приток и вытяжка около нижнего перекрытия помещения

 

Воздух в циркуляционных потоках нельзя считать полностью застойным, т.к. в граничной зоне основного и циркуляционного потока частицы свежего воздуха неизбежно поступают в циркуляционный поток и наоборот - частицы воздуха из циркуляционного потока проскакивают в основной. Этот проскок будет тем больше, чем больше площадь соприкосновения обоих потоков.

В силу сказанного большая смена воздуха в циркуляционном потоке

происходит при расположении приточного и вытяжного отверстий на одной

торцевой стенке.

 

Рисунок 6 - Приточное и вытяжное отверстие на одной торцевой стенке

 

Весь поток воздуха поворачивается в сторону вытяжного отверстия. При этой схеме достигается наилучшее распределение воздуха в помещении.

При большой длине помещения струя, не достигнув противоположной стены, распадается и в помещении образуется два кольца циркуляции (рис.7)

Рисунок 7-Приток и вытяжка на одной торцевой стене в длинном помещении

 

Вышеописанные схемы распределения потоков воздуха относятся к изотермическим условиям.

Схемы циркуляции потоков воздуха при неизотермических условиях

и при наличии источников тепловыделений получены В.В. Батуриным по

результатам опытов на модели однопролетного производственного здания

Рис.8. Теплый период. Рис. 9. Теплый период.

 

 

Лекция № 14

 

Тема: «Схемы организации воздухообмена»

 

1. Организация воздухообмена.

2. Общие требования к притоку и вытяжке.

3. Выбор схемы организации воздухообмена