WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 || 3 |

Исследования влияния типа воздухообмена через дверные проемы на параметры ВТЗ показали:

- при отсутствии ветрового давления и наличии баланса приточного и вытяжного воздуха в помещении следует применять воздухораспределители с равномерной раздачей воздуха. Теоретические исследования воздухораспределителя переменного прямоугольного сечения с плоской задней стенкой на основе уравнения Бернулли и закона сохранения массы показали достаточную равномерность раздачи воздуха, относительное отклонение составило 2%;

- при наличии ветра и (или) превышении объемов вытяжного воздуха над приточным следует обеспечить усиленную подачу воздуха в нижнюю часть проема; для этого могут быть использованы воздухораспределители постоянного сечения.

Теоретические исследования взаимодействия двух потоков: плоской струи завесы и поперечного потока воздуха через дверной проем (рисунок 1) - основаны на следующих допущениях: на изогнутую струю завесы, по аналогии с твердым телом, действует аэродинамическая сила, пропорциональная скоростному напору, которая рассматривается как сила внешнего воздействия на струю завесы. Кроме этого, для предотвращения проникновения наружного воздуха в помещение траектория оси струи ВТЗ должна пересекать плоскость проема, касаясь противоположной кромки ворот (уд = H).

Пользуясь общепринятой гипотезой плоских сечений, струю разбивали на элементарные участки, в каждом из которых принимались постоянными (на длине dl) угол наклона, плотность v и средняя скорость vcp движения воздуха.

Для элементарного участка струи боковой завесы (рисунок 2), как для тела переменной массы, закон изменения импульса секундной массы в проекциях на оси х и у имеет вид:

d (v bH v2ср cos) = H dy ; (1)

d (v bH v2ср sin) = 0, (2)

где v, w - плотности воздуха соответственно струи завесы и внешнего потока, кг/м3; b – ширина струи завесы, м; Н - длина воздуховыпускной щели (высота ворот для боковой завесы), м; vср - средняя скорость воздуха в сечении струи, м/с; - угол наклона оси струи завесы, град.; cn – аэродинамический коэффициент (коэффициент пропорциональности); w – скорость поперечного потока через проем, м/с.

После интегрирования уравнений (1, 2) при условии, что cnww2H = const, приходим к уравнению, описывающему траекторию оси струи завесы, аналогичному уравнению Г.Н.Абрамовича:

x = y ctg0. (3)

Здесь индекс «0» относится к начальному сечению струи, в котором все величины известны.

Дальнобойность завесы (уд на рисунке 1) определяется из уравнения (3) при х = 0:

. (4)

По этой формуле максимальная дальнобойность при постоянстве всех величин, в том числе cn = const, достигается в случае 0 = 0, то есть при подводе завесной струи параллельно плоскости земли и навстречу внешнему потоку. Г.Н.Абрамович считал, что этот противоестественный результат свидетельствует о том, что величина коэффициента давления внешнего потока воздуха на поверхность струи cn не может быть постоянной во всем диапазоне изменения угла наклона струи (0 = 0…/2 ). Сложность определения аэродинамического коэффициента cn послужила причиной отказа от уравнения (3).

Теоретические исследования взаимосвязи таких параметров завесы, как начальная скорость струи v0, ширина щели воздухораспределителя b0 и начальный угол наклона струи 0, базируются на следующем. Во-первых, дальнобойность струи рассматривалась нами не максимальная, а достаточная для того, чтобы предотвратить проникновение холодного воздуха в помещение, то есть равная ширине проема у = В (при боковой подаче воздуха). Тогда из уравнения (4) получаем уравнение для определения угла наклона 0 струи завесы:

. (5)

Во-вторых, если струя завесы направлена навстречу потоку
(0 = 0, cos0 = 1), то для противодействия потоку сила давления струи завесы должна быть равна силе давления поперечного потока:

или. (6)

Тогда из уравнения (5) следует, что значение коэффициента аэродинамического давления может быть принято cn = 4.

Подставив значение коэффициента cn в уравнения (3) и (5), получаем уравнения для угла между векторами начальной скорости струи завесы и скорости поперечного потока:

(7)

и траектории оси струи завесы:

х = у ctg0. (8)

Для проверки достоверности уравнений (7) и (8) были использованы опытные данные, опубликованные в литературе. Например, В.Н.Трояновским были проведены экспериментальные исследования работы воздушной завесы с нижней подачей воздуха у ворот цеха (рисунок 3, 4), воздухораспределитель располагался внутри помещения на расстоянии 0,73м от плоскости проема. Подставим в уравнение (8) исходные данные опыта: w = 1,39 м/с; v0 = 12,5 м/с; 0 = 60°; b0 = 0,1 м; v0 = 1,15 кг/м3; w = 1,32 кг/м3 и получим уравнение, описывающее траекторию оси струи завесы:

. (9)

График, представленный на рисунке 3, показывает удовлетворительную сходимость теоретической кривой с данными эксперимента. Средняя относительная погрешность составляет = 6,2% (максимальная 14%).

На рисунке 4 показана траектория оси струи завесы, построенная по данным этого же опыта, но с рациональным углом наклона
0 = 73,5°, рассчитанным по формуле (7). Сравнение этих графиков показывает, что если бы завеса была устроена в плоскости ворот и направлена под рациональным углом, то она перекрыла бы полностью дверной проем и предотвратила бы проникновение наружного воздуха в помещение.

Из выражения (7) вытекает условие полного предотвращения проникновения наружного воздуха через дверной проем:

. (10)

Вместе с тем расход воздуха L в завесе вычисляется по известной формуле:

. (11)

Сопоставление формул (10, 11) показало, что, уменьшая ширину щели b0 в n раз и увеличивая скорость v0 в раз, можно уменьшить расход воздуха на завесу L в раз, сохраняя при этом свойства завесы.

Известно, что, во-первых, плоскую струю можно получить из системы круглых струй, во-вторых, близко расположенные струи притягиваются друг к другу (рисунок 5), в результате чего уменьшается угол раскрытия совокупной струи по сравнению с одиночной.

В результате теоретических исследований было предложено

формировать плоскую струю ВТЗ с помощью системы круглых сопел.

В третьей главе «Методика и результаты экспериментальных исследований» приводятся результаты экспериментальных исследований, которые включали в себя три этапа: лабораторные, стендовые и производственные испытания.

На лабораторном стенде (рисунок 6) экспериментально определялись оптимальные параметры воздухораспределителя, при которых угол раскрытия совокупной струи минимален. В результате было установлено, что ряды сопел (рисунок 7) должны отстоять друг от друга на расстоянии 4,5 диаметра сопла, а угол между осями сопел должен составлять 2…3 градуса.

Во время стендовых испытаний определялся коэффициент неравномерности воздухораспределителей прямоугольного переменного сечения и круглого постоянного сечения с двумя рядами круглых сопел, а также изучалось изменение скорости на оси струи по ее длине.

Выяснилось, что у воздухораспределителя переменного прямоугольного сечения максимальное отклонение от средней скорости составляет 5,5%, что позволяет считать его практически равномерно раздающим. Максимальные же отклонения у цилиндрических воздухораспределителей постоянного сечения составили 12,5…13,2%, причем скорость истечения воздуха увеличивалась вдоль воздухораспределителя от его начала к заглушенному концу.

Изменение осевых скоростей по длине струи происходит аналогично одиночным круглым струям с таким же начальным диаметром.

Исследования показали, что «стеночный эффект», то есть прорыв воздуха между струями может быть устранен с помощью третьего ряда вспомогательных сопел с меньшим диаметром, расположенных в шахматном порядке между соплами основных рядов.

Испытания ВТЗ были проведены в разных производственных условиях: у входных проемов тамбуров и у въездных ворот гаражей; при разных размерах дверных проемов; при наличии и отсутствии ветра; испытывались одно- и двусторонние завесы разных компоновок.

Установки ВТЗ включали в себя: вентилятор, калорифер, воздухораспределители, воздуховоды и пусковую аппаратуру.

Испытания показали работоспособность и эффективность всех устройств ВТЗ. В результате параметры микроклимата в помещениях были сохранены, а в некоторых случаях даже улучшены. Все установки приняты предприятиями в постоянную эксплуатацию.

Исследования струи завесы, сформированной тремя рядами круглых сопел, показали, что изменение осевой скорости струи завесы (рисунок 8) по ее длине с достаточной точностью (средняя относительная погрешность = 4,2%) описывается зависимостью для круглой струи с радиусом, равным среднему радиусу сопел r0cp:

. (12)

Изменение осевой температуры по длине полученной струи (рисунок 9) происходит как у плоской струи с полушириной щели, равной среднему радиусу сопел, и с достаточной точностью описывается зависимостями:

- для начальной температуры воздуха в завесе Т0 = 62°С
( = 5,3%)

; (13)

- для начальной температуры Т0 = 32°С ( = 7,6%)

, (14)

где Тв – средняя температура наружного воздуха, °С.

Эти зависимости позволяют определить начальные скоростные и температурные параметры завесы по заданным конечным значениям.

В четвертой главе «Проектирование, расчет, внедрение ВТЗ и социально-экономический эффект от ее применения» показано, что теоретические и экспериментальные исследования позволили разработать типовой проект ресурсосберегающей воздушно-тепловой завесы для широкого промышленного внедрения.

Разработанный воздухораспределитель формирует плоскую струю из системы трех рядов круглых струй (рисунок 10). Два основных ряда круглых сопел диаметром d расположены таким образом: расстояние между соплами в ряду S 8d, расстояние между рядами
h = 4,5d. Сопла диаметром d1 в третьем, вспомогательном, ряду располагаются в шахматном порядке по отношению к соплам в основных рядах. Последние наклонены друг к другу так, что угол между их осями = 2…3°.

На основе проведенных теоретических и экспериментальных исследований разработан типоразмерный ряд воздухораспределителей для наиболее часто встречающихся размеров дверных проемов (таблица 2).

Разработан инженерный метод, позволяющий осуществлять выбор параметров завесы, максимально приближенных к условиям воздухообмена через дверной проем.

Таблица 2 – Типоразмерный ряд воздухораспределителей-сопловиков

Вентилятор Ц 4-70

Воздухораспределитель-сопловик

Выходное сечение, мм

Входное

сечение, мм

Диаметры сопел, мм

Длина

сопловика, м

основных

вспомогательных

2,5

175х175

175х175

27

17

1,9

3,15

220х220

220х220

37

17

2,2; 2,5

3,15

220х220

250х250

42

27

3,0; 3,5

4

280х280

280х280

48

37

3,5

5

350х350

350х350

57

42

4,2

6,3

440х440

440х440

76

48

5,6; 7,0

Проектирование и расчет ВТЗ для конкретных условий необходимо проводить по следующей схеме:

- при ширине дверного проема В < 2 м устраивается односторонняя завеса, при В 2 м – двусторонняя;

- за конечную скорость струи завесы принимается величина
vк = 2,3…2,5w;

- длина воздухораспределителя принимается приблизительно равной высоте дверного проема, l H;

- по таблице 2 выбирается типоразмер воздухораспределителя;

- количество основных и вспомогательных сопел определяется по формулам:

n1 = [l/(8d)]; n = 2(n1+ 1);

- вычисляется площадь всех воздуховыпускных отверстий и средний по площади радиус сопла:

F = ;.

- по графику (рисунок 11) определяется, имеет ли начальная скорость v0 допустимое значение (v0 25 м/с) при полученном значении среднего радиуса сопла. Для этого находится на графике точка с координатами (vк; l) и сопоставляется значение r0ср по графику с рассчитанным. Если рассчитанное значение r0ср меньше того, что на графике, то увеличивают диаметры сопел, то есть выбирается входное сечение воздухораспределителя и диаметры сопел по следующей строчке таблицы 2, но длина воздухораспределителя остается прежней;

- начальная скорость струи завесы определяется по формуле:

; (15)

- определяется объемный расход воздуха в завесе L = v0 F ;

- составляется конструктивная схема ВТЗ и проводится аэродинамический расчет сети, определяется необходимое давление вентилятора Р;

- по расходу воздуха L и давлению Р подбирается номер вентилятора, мощность двигателя и калорифер.

На рисунке 12 представлена в общем виде разработанная двусторонняя ВТЗ для ворот размером 33 м, установленная в ремонтном цехе фирмы «Высотник».

Сравнение (таблица 3) разработанной завесы с наиболее распространенной отечественной завесой фирмы Мовен показало, что пред-

Pages:     | 1 || 3 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»