1861

Лабораторная работа №7 (расчетная)

РАСЧЕТ ВОЗДУХОРАСПРЕДЕЛИТЕЛЕЙ

Цель работы: подобрать необходимый типоразмер воздухораспределителя по расходу воздуха и дальнобойности струи в зависимости от акустических требований и нормируемой подвижности воздуха.

Теоретические положения.

При распределении приточного воздуха в вентилируемом помещении необходимо учитывать все особенности распространения приточных струй, с тем чтобы в рабочей или обслуживаемой зоне помещения обеспечить требуемые параметры воздуха: температуру, подвижность и допустимые концентрации вредных выделений (включая влажность).

Струей называют поток жидкости или газа с конечными поперечными размерами.

В зависимости от гидродинамического режима струи могут быть ламинарными и турбулентными. Приточные вентиляционные струи всегда турбулентны.

Различают струи изотермические и неизотермические. Струю называют изотермической, если температура во всем объеме ее одинакова и равна температуре окружающего воздуха. Для вентилирования помещений в подавляющем большинстве случаев применяются неизотермические струи.

Струю называют свободной, если она истекает в достаточно большое пространство и не имеет никаких помех для своего свободного развития. Если на развитие струи ограждающие конструкции помещения оказывают какое-либо воздействие, то такую струю называют несвободной, или стесненной. Вентиляционные приточные струи развиваются в помещениях ограниченных размеров.

Струя, истекающая из отверстия, расположенного вблизи какойли- бо плоскости ограждения помещения (например, потолка), параллельно этой плоскости, будет настилаться на нее. Такую струю называют настилающейся.

По форме различают струи компактные, плоские и кольцевые. Компактные струи образуются при истечении воздуха из круглых,

квадратных и прямоугольных отверстий. Струя, истекающая из круглого отверстия, остается осесимметричной по всей длине своего развития (круглая струя).

31

При истечении воздуха из круглого отверстия с диффузорами для принудительного расширения образуется также компактная струя, которая будет осесимметрична по всей длине; такую струю называют конической.

Плоские струи образуются при истечении воздуха из щелевых отверстий бесконечной длины. В реальных условиях плоской считают струю, истекающую из длинного щелевидного насадка с соотношением сторон lо : 2Bо ≥ 20. Струя, истекающая из щели с соизмеримым соотношением сторон, не остается плоской, а постепенно трансформируется сначала в эллипсовидную и на расстоянии x=10dусл в круглую (за dусл принимают корень квадратный из площади щели).

Если струя истекает из кольцевой щели под углом к оси подводящего воздух канала β<180°, то ее называют кольцевой, при β около 135° — полой конической, при β=90° — полной веерной. У полных веерных струй угол распределения воздуха в пространство составляет 360°; при меньшем угле распределения струя будет неполной веерной.

При угле β≈160° и большем может образоваться компактная струя.

Рисунок 8 - Струи различной формы а - компактная осесимметричная; б - коническая; в - плоская; г - кольцевая

(полая коническая); д - полная веерная

Независимо от формы все струи, у которых при истечении нет принудительного изменения их направления, на некотором расстоянии от насадка расширяются; угол бокового расширения α=12°25'. Угол расширения

32

конической струи при истечении почти совпадает с углом направляющих диффузоров, а затем постепенно уменьшается и на расстоянии 10d0 становится равным углу естественного бокового расширения (12°25').

Пример выполнения расчета

Исходные данные: площадь обслуживаемого модуля Fо.з.=18x6 = 108

м2, L0=1500 м3/ч, hпом=4 м, hо.з.=2 м, Vнорм=0,5 м/с, ∆tнорм=1°C, ∆t0=3,0°C.

По архитектурно-планировочным решениям целесообразно установить решетку АМР-К при α1=0° по сх еме А «подача воздуха сверху вниз настилающимися на потолок струями». По таблице для схемы A находим значения коэффициентов: m=8,4, n=5,1 для α1=0°.

Проверяем установочные ограничения:

					b					6					(28)
	0,8			≤		1		=		4	=1,5 ≤		3
					h
					пом
0,31	≤		a1				=				18			= 0,44 ≤ 0,62
		m							8,4
			b h									6 4
	1			пом

Определяем x=a1+h0-hо.з.=18+4-2=20 м. По таблице «Данные для подбора решеток АМН-К, АМР-К, АДН-К, АДР-К при подаче воздуха в помещение» для L0=1500 м3/ч выбираем решетку АМР-К 600×200 мм, F0=0,104 м2. По номограмме I определяем значения Vx и ∆tx:

По L0=1500 м3/ч и F0=0,104 м2 определяем (·)A, получаем V0=4,0 м/с. Переходим в другой квадрат номограммы. По x=20,0 м и F0=0,104 м2

определяем (·)B, находим x/√F0=62.

По m=8,4 и x/√F0=62 находим (·)C.

По V0=4,0 м/с [(·)A] и x/√F0=62[(·)C] находим (·)D и определяем Vx=0,54 м/с.

Переходим в другой квадрат номограммы. По ∆t0=3,0°C и n=5,1 находим (·)E.

По x/√F0=62 и (·)E получаем (·)F и определяем ∆tx=0,25°C.

При данной схеме подачи K0=0,8, Kн=1. Вычисляем:

V maxx=Vx Kc Kн = 0,54 0,8 1,0 = 0,4м/ с

	∆txmax =	∆tx	=	0,25	=0,3°С
		Kс Kн		0,8 1,0
		33

Рисунок 8 - Номограмма I для расчета максимальной скорости Vx и избыточной температуры ∆tx на оси струи

Принимаем коэффициент перехода от нормируемой скорости к максимальной в струе Kп=1,0: Kп·Vнорм=1,0·0,5=0,5 м/с. Получаем Vxmax =

0,4м/с<Kп·Vнорм=0,5 м/с, ∆tx=0,3°C<∆tнорм=1°C, что удовлетворяет задан-

ными условиям.

Проверяем условие сохранения расчетной схемы циркуляции – определяем максимальную избыточную температуру ∆t0max по номограмме II:

1 По L0=1500 м3/ч и F0=0,104 м2 и определяем (·)A, получаем

V0=4,0 м/с.

2 По V0=4,0 м/с и m=8,4 определяем (·) B. 3 По (·) B и F0=0,104 м2 определяем (·) C. 4 По xотр=x=a1=18 м находим (·) D.

34

5 По n=5,1 находим (·) E и определяем ∆t0max=3,3°C.

Сопоставляем с заданным значением ∆t0:∆t0=3°C<∆t0max=3,3 °C, следовательно, расчетная схема сохраняется и расчет заканчивается.

Рисунок 9 - Номограмма II для расчета максимальной избыточной температуры приточного воздуха ∆t0max

в теплый и холодный периоды года

35

Лабораторная работа №8 (расчетная)

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПЛОЩАДИ АЭРАЦИОННЫХ ПРОЕМОВ

Расчет аэрации однопролетного промышленного здания (теплый период)

Цель работы:

а) определить площадь приточных и вытяжных проемов в стене; б) достаточность площадей приточных и вытяжных проемов в рас-

сматриваемом однопролетном здании со светоаэрационным фонарем.

Теоретические положения

Аэрация зданий - организованная регулируемая естественная вентиляция. Аэрация осуществляется под действием аэростатического и ветрового давлений. Аэрацию применяют в цехах со значительными тепловыделениями, если концентрация пыли и вредных газов в приточном воздухе не превышает 30% предельно допустимой в рабочей зоне, а технология производства не предъявляет особых требований к микроклимату внутри здания.

Естественный воздухообмен называют аэрацией в тех случаях, когда можно осуществлять его в заранее заданных объемах и регулировать в соответствии с внутренними и внешними условиями (температурой воздуха, направлением и скоростью ветра). Аэрация обеспечивается через систему управляемых приточных и вытяжных отверстий, потребную площадь которых определяют по расчету.

Путем аэрации достигают удаление из производственных помещений вредных газов и аэрозолей, а также избыточного тепла и влаги.

Аэрацию применяют в основном в цехах со значительными теплоизбытками (горячие цехи), где естественный воздухообмен должен составлять миллионы кубометров в час без специальной затраты энергии на эти цели.

Возможность организации рациональной аэрации зависит от объем- но-планировочного решения здания, целесообразной компоновки производственного оборудования и правильного размещения в ограждающих конструкциях (стенах и покрытиях) приточных и вытяжных отверстий.

36

Рисунок 10 – Схема аэрации однопролетного теплый и переходный периоды: а – теплый период; б – переходный; Δhл– теплый высотный перепад; Δhз– переходный высотный перепад; 1-источник тепла.

Действие аэрации обусловлено разностью удельных весов наружного и внутреннего воздуха, т.е. стремлением нагретого и более легкого воздуха войти в высокорасположенные вытяжные отверстия (рис. 10), а более холодного войти в помещение через низкорасположенные приточные отверстия. В соответствии с этим на активность аэрации в результате разности удельных весов влияют тепловой и высотный перепады, равные соответственно разности температур наружного и внутреннего воздуха и разности уровней вытяжных и приточных отверстий.

Для притока наружного воздуха в теплый период года в однопролетных цехах устраивают проемы в наружных стенах, располагая низ проемов на высоте 0,3-1,8 м от пола. В качестве приточных проемов используют ворота, окна, раздвижные стены и проемы в полу помещения (с пропуском наружного воздуха через подвалы, вентиляционные этажи или по специальным каналам).

Для удаления воздуха из аэрируемого помещения устраивают незадуваемые светоаэрационные фонари.

Створки аэрационных проемов должны быть оборудованы механизмами для открывания и закрывания.

Пример выполнения расчета.

Исходные данные: а) температура наружного воздуха tн=20°С; б) допустимая разность температур воздуха в рабочей зоне и наружного воздуха ∆tр·з=5°C; в) высота расположения центров приточных аэрационных проемов z1=1,5 м; г) то же, вытяжных проемов z 2=18 м; д) полюсное расстояние источников тепловыделений zн=2,75 м; е) площадь пола помещения Fпл=6500 м2; ж) число источников тепловыделений n=41; 3) общие тепловыделения Qт·в = 10·106 ккал/ч; и) теплопотери Qт·п = 1·106 ккал/ч; к) конвективные тепловыделения Qк = 3,3·106 ккал/ч; л) лучистые тепловыделения, направленные в рабочую зону, Qл·р·з=2,75·106 ккал/ч.

37

Определяем следующие величины:

1) температуру воздуха в рабочей зоне помещения рассчитывают по формуле (1)

tр з = 20 +5 = 25°С;

2)количество избыточного тепла по формуле

Qнаб =10 106 −1 105 =9 106 ккал/ч;

3)условное количество тепла по формуле

Qусл =5 6500 5 =0,162 106 ккал/ч;

4)коэффициент m по формуле (4) или по графику.

m =	2,75 106 −0,162 106	+	(	2,75 106 )2	+	0,162 106	=0,34;
	2 9 106			2 9 106		9 106

5)весовой расход воздуха по формуле

G = 0,34 9 106 = 2,55 106 кгс/ч; 0,24 5

6)температуру удаляемого воздуха по формуле

	ty = 20	+	9	106		=34,7°C;
			0,24	2,55	106

7) высоту расположения температурного перекрытия по формуле или по номограмме.

z =0,1	0,24(273 +	25) (2,55 106 )3					1/ 5	−2,75 =8,15м;
	9,81 1,18	2	2	3,3	10	6
			41

8) Разность давлений по формуле

∆p = (8,15 −1,5)(1,2 −1,18) +(18 −8,15)(1,2 −1,145) = 0,67кгс/ м2;

38

9) потери давления в приточных проемах по формуле

∆p1 = 0,2 0,67 = 0,134кгс/ м2;

принимаем приточные верхнеподвесные створки с углом открытия

1=3,5;

10)площадь приточных проемов в стенах по формулеα=60°, размещаемые по всей длине цеха, – значение ς

	F =		2,55 106		=745м2
	1		2 9,81 1,2
	3600			0,134
			3,5
11)	потери давления в проемах фонаря по формуле

	∆р2 = 0,67 −0,134 = 0,536кгс/ м2;
Принимаем вытяжной П-образный фонарь с ветрозащитными пане-
лями и углом открытия створок α=70° -значение ς				2=5,8);
12)	площадь проемов фонаря по формуле
	F =		2,55 106			= 495м2;
	2		2 9,81 1,145 0,536
	3600
			5,8

Расчет для переходного периода года. Температуру воздуха в рабочей зоне определяют по таблице . Разность температур воздуха в рабочей зоне и наружного воздуха находят из формулы. В остальном расчет проводят по тем же формулам, что и для теплого периода. При расчете требуемой степени открытия фонаря в переходный период года задача может свестись к определению углов открытия створок. В этом случае вычисляют коэффициент необходимого местного сопротивления проемов фонаря:

			3600F	2
	ζ2	= 2gγy	2		∆p2	(29)
			G

где F2 – площадь проемов фонаря в теплый период года

По значению коэффициента ς2 с помощью таблицы определяют необходимый угол открытия створок.

39

Библиографический список

1.СП 60 13330.2012 Отопление вентиляция и кондиционирование воздуха.

–М.: Актуализированная редакция СНиП 23-01-99, 2012

2.СП131.1330.2012 Строительная климатология. – М.: Актуализированная редакция СНиП 23-01-99.

3.СП50.1330.2012 Тепловая защита зданий. – М.: Актуализированная редакция СНиП23-02-2003.

4.СП54.1330.2011 Здания жилые многоквартирные. – М.: Актуализированная редакция СНиП 31-01-2003.

5.Внутренние санитарно-технические устройства: В 3 ч./Ред. И. Г. Староверов, Ю. Н. Шиллер. – 4-е изд., перераб. и доп. – М.: Стройиздат, 1990. – Ч. 1.

6.Методические указания к лабораторным работам по дисциплине «Вентиляция», ВГУ, Владимир, 2003.

7.ООО «Арктос» Воздухораспределители компании «Арктос». Указания к расчету и практическому применению. Издание четвертое, 2006. – 155 с.

40