Краткий исторический обзор развития вентиляции и особенности развития вентиляции в настоящее время.

Краткий исторический обзор развития вентиляции и особенности развития вентиляции в настоящее время.

Первые идеи в отношении устройства вентиляции возникли еще в древности: в древних восточных банях устраивались отверстия в потолках для удаления нагретого и влажного воздуха. В более позднее время свежий воздух подавали в помещения с помощью огневоздушных систем отопления.

До ХIX века потребности в искусственном вентилировании помещений не возникало, т.к. необходимый естественный воздухообмен осуществлялся через неплотности ограждений. Потребности в искусственной вентиляции появились в связи с быстрым развитием промыш­лености.

Первые системы вентиляции в зданиях были осуществлены в 1861-1863г.г. в Петербург­ских казармах и в Двинском военном госпитале, в которых скапливалось большое количество людей и обычное проветривание не давало эффекта.

Особую роль в развитии вентиляционной техники сыграло появление электродвигателя. Это позволило применить его для привода в действие как центробежных, так и осевых вентиля­торов.

Изобретателем первого центробежного вентилятора можно считать отечественного ин­женера А.А. Саблукова (1832г.).

Русским гигиенистом И.И.Флавицким был введен термин комплексной температуры для нормирования параметров воздушной среды. В 1884г. Академией наук был издан его труд "Результаты причин вредного влияния внутреннего воздуха в зданиях в зависимости от способов отопления и искусственной вентиляции".

В 1854г. в России был создан Комитет по рассмотрению систем вентиляции. В его состав (под руководством генерал-майора М.Г.Евреинова) входили 7 архитекторов, 5 военных инженеров, 3 академика, 2 инженера путей сообщения, 2 доктора медицины, 2 специалиста по физике и химии. Комитет определял нормы вентиляции и предлагал различные технические решения для систем вентиляции зданий различного назначения

В 20-е годы нашего столетия в Московском высшем техническом училище были прове­дены работы, положившие начало научным основам промышленной вентиляции.

Впервые преподавание дисциплины «Отопление и вентиляция» началось в Санкт-Петербургском Училище гражданских инженеров с 1832г. в составе курса построений, а в по­следующем - гражданской архитектуры.

Как самостоятельный курс дисциплина сформировалась к 1865году.

В 1897 году в этом училище впервые в России учреждается кафедра «Отопление и вен­тиляция».

Создание (1925-1927г.г.) в институтах охраны труда лабораторий промышленной венти­ляции явилось началом развития экспериментального исследования вентиляционных проблем.

В годы первых пятилеток для горячих цехов новых заводов-гигантов инженеры предло­жили использовать организованное естественное проветривание (аэрацию).

Для борьбы с интенсивным лучеиспусканием и высокой температурой воздуха в горя­чих цехах было создано душирование рабочих мест, воздушные оазисы; для предотвращения врывания наружного воздуха через входные проемы зданий - воздушные завесы. В разработке таких устройств приоритет принадлежит нашим ученым и инженерам.

Вихревая теория крыла (1906г.) Н.Е. Жуковского послужила основой для создания осе­вых вентиляторов ЦАГИ большой производительности.

Разработанная Г.Н. Абрамовичем теория свободных турбулентных струй открыла пути для решения основных вопросов вентиляции (о движении воздуха в помещении).

В 1944г. С.А. Рысиным были предложены новые конструкции центробежных вентилято­ров облегченного типа при упрощенной технологии их изготовления (расход металла был со­кращен на 50%, себестоимость - на 65%).

Строительство предприятий текстильной и легкой промышленности потребовало созда­ния обестуманивающих установок, для чего впервые в вентиляционной технике была использо­вана разработанная в 1918г. Л.К. Рамзиным i-d диаграмма влажного воздуха. В 1933-35г.г. были разработаны новые конструктивные решения местных отсосов с использованием активирую­щей струи воздуху.

Рис.2.10 Определение температуры точки росы и построение процессов нагрева, охлаждения иохлаждения с осушением.

При известном значении ε для определения конечных параметров воздуха в вентиляци­онном процессе необходимо иметь 2 любых параметра начальных условий и 1 параметр конеч­ных условий (или наоборот).

На рис.2.11. представлена последовательность построения. При известных t (цифра 1) и d (2) определяют положение точки Н (3). Соединяют точку 0 на оси ординат (4) с известным значением ε (5) и получают направление луча процесса. Проводят изотерму (6), отвечающую конечным услови­ям. Через точку Н проводят линию, параллельную линии 4-5, до пересечения с изотермой ко­нечной точки и получают точку К. Направление луча процесса указывают стрелкой. Два парал­лельных луча имеют одинаковые значения углового коэффициента ε.

Величинаε изменяется от – ∞ до + ∞.

Процесс Н₁К₁ (рис.2.10.) - процесс нагревания воздуха при контакте с сухой нагретойповерхностью. В процессе Н₂К₂ происходит охлаждение воздуха. Предельной точкой в этом процессе является точка пересечения с φ 100% (tpосы ) Дальнейшее охлаждение связано с отдачей не только явной, нои скрытой теплоты и процесс идет вниз по φ 100% (К₂К₃) В конечном итоге такой процесс может быть представлен как политропический процесс Н₂К₃.

Рис. 2.11 Построение луча процесса.

Процессы нагревания и охлаждения называют изовлажностными.

Процесс изоэнтальпийного увлажнения при i=const осуществляется в камерах орошения при контакте с мелкодисперсной рециркуляционной водой, которая приобретает температуру равную температуре воздуха, по мокрому термометру (рис.2.12). Может также осуществляться при контакте с орошаемым колой пористым слоем, имеющим развитую поверхность

Угловой коэффициент изоэнтальпийного процесса ε=О

Процесс изотермического увлажнения (рис.2.13) может быть осуществлен в местном автономном кондиционере с паровым увлажнителем. Если к ненасыщенному водяными парами воздуху подмешивать пар при атмосферном давлении, то процесс на i-d диаграмме изобража­ется прямой, приблизительно совпадающий с изотермой, проведенной из начальной точки

21. Теплопоступления от солнечной радиации через покрытие.

Q_покр = [1/R₀ · (t_н –R_нρl_ср- t_в)+ ] · F, Вт

F - площадь покрытия.

R₀ - сопротивление теплопередаче покрытия, м^{2 0}С/Вт.

R₀ = R_в + ΣR_к + R_н

R_в, R_н – сопротивления теплоотдачи соответственно внутренней и наружной поверхности, м²·⁰C/Вт;

ρ- коэффициент поглощения солнечной радиации материалом наружной поверхности покрытия;

t_н – Среднемесячная температура наружного воздуха за июль, ⁰С.

R_н –термическое сопротивление при теплообмене между наружным воздухом и внешней поверхностью покрытия, м^{2 0}С/Вт.

где v — минимальная из средних скоростей ветра по румбам за июль, но не менее 1 м/с.

l_ср – среднесуточная суммарная (прямая и рассеянная) солнечная радиация, падающая а горизонтальную поверхность, Вт/м²;

t_в- расчетная температура внутреннего воздуха, ⁰С

β – коэффициент для определения гармонически изменяющихся велечин теплового потока в различные часы суток.

k- коэффициент для вентилирования.

А_τв – амплитуда колебаний температуры внутренней поверхности ограждающих конструкций, ⁰С.

23. Теплопоступления от электрической мощности технологического оборудования.

,

N_у – установочная мощность электра двигателя, кВт;

k_и – коэффициент использования электрической энергии (0,7-0,9);

k_з – коэффициент загрузки оборудования (0,5-0,8);

k_о – коэффициент одновременности работы оборудования (0,5-1,0);

η – КПД электрической машины (0,84-0,95);

k_т – коэффициент перехода электрической энергии в тепловую (0,2-1,0);

Q_э – учитывается во все периоды года.

22. Теплопоступления от солнечной радиации через остекление.

,

q', q''- удельные теплопоступления через освещенную и затененную части остекления, Вт/м²;

b_сз – коэффициент, учитывающий наличие и тип солнцезащитных устройств.

k₀ – коэффициент, учитывающий тип остекления,

k_а – коэффициент, учитывающий аккумуляцию тепла внутренними ограждающими конструкциями помещения,

R0 – сопротивление теплопередачи заполнений световых проемов, м²К/Вт;

tн , tв -наружная и внутренняя температуры воздуха в теплый период года, ⁰С.

q_вп, q_вр – удельные теплопоступления от прямой и рассеянной солнечной радиации, зависит от широты местности и ориентации;

k₁ – коэффициент, учитывающий загрязнение атмосферы и затемнение переплетами остекления, зависит от широты местности,

k₂ – коэффициент, учитывающий загрязнение остекления.

F₀' и F₀" - площади освещенной и затемненной части остекления, м²;

F₀ - площадь остекления, м²;

24. Теплопоступления с продуктами сгорания и от остывающего материала.

С прод. сгорания:

, Вт;

где G_т – расход топлива, кг/ч,

Q_р^низшее– низшая теплотворная способность топлива, кДж/кг,

η_т – коэффициент неполноты сгорания топлива,

η_м – коэффициент эффективности местного отсоса.

От остывающего материала (без фазового перехода):

,

G_м – количество поступающего нагретого материала, кг/ч;

С – теплоемкость материала;

В – коэффициент, учитывающий неравномерность поступления теплоты во времени;

t_м – t материала.⁰С

tв – внутренняя температуры воздуха, ⁰С

25. Определение влагопоступлений.

1) от людей:

, кг/ч;

G_wм – влаговыделения от одного мужчины в зависимости от тяжести выполняемых работ , кг/ч.

n_м, n_ж, n_д – кол-во мужчин, женщин и детей;

2) от станков с охлажденной эмульсией:

, кг/ч;

где N_уст – установочная мощность станка, Вт;

3) от открытой водной поверхности:

а) при отсутствии теплообмена:

, кг/ч;

t_в, t_мг- температура сухого и мокрого термометра;

F – площадь мокрой поверхности.

б) при наличии теплообмена:

, кг/ч,

где а– коэффициент зависящий от температуры воды,

V_в- подвижность над поверхностью воды,

р_в, р_п – парциальное давление при температуре поверхности воды и воздуха;

4) от паропроводов и технологического оборудования:

выбирается в зависимости от вида производства.

26. Теплопотери в вентилируемом помещении.

– Теплопотери через наружные ограждения:

Q_н.о. = А∙K∙(t_p – t_ext)∙(1 + Σβ)∙n, Вт

где А – расчетная площадь ограждающей конструкции, м²;

t_p – расчетная температура воздуха помещения, ⁰С;

t_ext– расчетная температура наружного воздуха для холодного периода года при расчете потерь теплоты через наружные ограждения

b – добавочные потери теплоты в долях от основных потерь,

n – коэффициент учета положения наружной поверхности ограждения по отношению к наружному воздуху

К – коэффициент теплопередачи ограждающей конструкции, Вт/м²⁰С;

– теплопотери на инфильтрацию:

30% от Q_н.о.

Q_инф = 0,3 · Q_ок, Вт

– на нагрев ввозимых материалов:

, Вт

где G_м – кол-во поступающего нагретого материала, кг/ч;

С_м – средняя теплоемкость материала в интервалах температур t_н –t_к, кДж/кг*⁰С

В – коэффициент учитывающий неравномерность поступления теплоты во времени;

t_н и t_к, - начальная и конечная температура материала, ⁰С

– теплопотери на нагрев трансп. средств:

, Вт

Q_т – количество тепла, необходимого для обогрева автомобиля, Вт

n – колличество идентичных транспортных средств.

– на нагрев врывающегося воздуха через дверные проемы не снабженные тамбурами и воздушными тепловыми завесами:

, Вт

где С_р- теплоемкость воздуха; кДж/кг*⁰С

А,а – коэффициент учитывающие конструкцию проема;

k – коэффициент зависящий от размеров ворот,

V – скорость ветра в холодный период года; м/с

F- площадь вытяжной шахты и открывающихся аэрационных проемов светоаэрационных фонарей.

t_в ,t_н – температура внутреннего и наружного воздуха, ⁰С.

При зарядке аккумуляторов

В результате разложения электролитов при зарядке аккумуляторных батарей происходит

выделение водорода и паров серной кислоты или щелочи. Наибольшую опасность представляет

водород. Батарея в целом выделяет водород в количестве / 18 /:

G_в = 9.44 ·10 ^–6 En, кг/ч

где Е – емкость батареи, А ч;

n - количество последовательно установленных аккумуляторов батареи.

А - точечный, б - линейный.

Точечным стоком называется такая точка, в которой воздух, непрерывно и равномерно исчезает.

Линейный сток– линия, непрерывно покрытая точечными стоками.

Реальные стоки (вытяжные отверстия) по своей форме и размерам значительно отличаются от точечного и линейного стоков.

33. Стесненные струи.

В реал. усл-х струи всегда испытывают влияние огражд. конструкций, т.е. всега стеснённые струи.

После истечения струя развивается в виде свободной до 1-го критич. сечения. В 1-ом крит. сечении струя занимает 25% от площади попереч. сечения помещения. Далее струя развивается как стеснённая до 2-го критич. сечения, где она занимает 42-45% . После 2-го крит. сечения, где она начинает размываться, образуется обратный поток.

Координата 1-го критич. сечения: для осесимметричных струй:

для плоских струй:

Для 2-го критич. сечения:

для осесимметричных струй:

для плоских струй:

Учет действия стесненных условий на развитие приточной струи в инженерной практике осуществляется с помощью коэффициента стеснения (К_с).

32. Взаимодействие струйных течений.

В практике использования вентиляционно-отопительной техники выпуск воздуха часто осуществляется через несколько отверстий. Струи направлены параллельно друг другу.

При такой схеме подачи, где приточ. уст-во расположено на расстоянии =ι, в какой-то момент струи сливаются и далее распростроняютс единым потоком. Вз/действие //-х однонаправленных струй, учитывается коэф-ом вз/действия, зависимых от кол-ва //-х струй и от величины х/ι

n_c– количество параллельно выпускаемых струй.

Х – координата точки внедрения приточ. струи в раб. зону

ι– расстояние м/у приточ. устройствами.

При разнонаправленности струй (встречность струй) вводится коэф-т, учитывающий встречность струй К = 0,6

38. Струи, настилающиеся на плоскость.

Условная схема настилающейся струи.

Схема настилающейся струи.

Струя, настилающаяся на плоскость является частным случаем стесненной струи. такую струю рассматривают как 1/2 струи удвоенной толщины по оси которой поставлена плоскость.

Пограничный слой со стороны плоскости имеет незначит. толщину, а с внешней стороны струйный пограничный слой быстро разрастается и оказывается ≈ таким же, как у свободной струи.

Угол естественного бокового расширения на оснавном участке струи составляет 5⁰-6⁰

Для учета настилания в формулах используют коэф-т настилания:

где k=1 при x<5d₀и k=Ö2 при x³5d₀

V_max^н– максимальная скорость в сечении х для настилающейся струи

V_max^c– то же для свободной струи.

При настилании струи на две плоскости (потолок и стену или пол и стену) k=1,6¸1,7.

31. Стесненные конвективные струи.

Почти всегда возникают в произв. помещениях.

Здесь можно выделить пять основных участков:

I– формирования;

II– разгона;

III– свободного расширения (соответствует участку приточной струи до I критического сечения);

IV– стесненного расширения (соответствует участку приточной струи до II критического сечения);

V– сужения.

L_сж=L_тр+L_p

L_{тр –} транзитный расход воздуха

34. Аэродинамика помещения и организация в/обмена. Общие положения. Классификация воздушных струй.

Распространение вредностей в помещениях обеспечивается, главным образом, движением в них воздуха. В результате этого в помещениях имеют место приточные струи, конвективные потоки (струи) и движение воздуха обуславливаемое всасывающими отверстиями.

Формирование полей температур, скоростей и вредных веществ зависит от закономерностей движения вышеуказанных струй и их взаимодействия.

КЛАССИФИКАЦИЯ ВОЗД, СТРУЙ.

1)Помещения в зав-ти от основного фактора, определяющего циркуляцию воздуш. потоков делятся на:

- помещения, в кот. основным фактором явл-ся приточные струи (все пом-я граждан. и произв. зд-й, за иск. горяч. цехов).

- конвективные(тепловые) струи (горячие цеха).

- помещения, где невозможно выявить определяющий фактор.

2)По степени влияния ограждений помещения:

- свободные

- стеснённые:

1.Настилающиеся, 2. Ненастилающиеся ,3.Тупиковые, 4. Транзитные, 5.Транзитно-тупиковые

3) От режима течения:

- При Re=V₀d₀/g<2300 ламинарные

- При Re=V₀d₀/g³2300 турбулентные

4) По виду расходуемой энергии:

- Технические (инициируемые вентиляторами)

- Естественные (от ветрового или теплового напоров)

- Конвективные(от источников теплоты)

5) По форме воздуховыпускного отверстия:

- Ассимметричные - Прямоугольные - Плоские

6) В зав-ти от формы насадки:

-Веерные, -Пучковые, -Веерно-пучковые, -Конические, -Закрученные

7) По разности температур в струе и окружающем пространстве:

- При½Ar₀½<0,001изотермические

- При½Ar₀½³0,001неизотермические (нагретые и охлажденные)

В практике вентиляции наиболее часто используются турбулентные механические стесненные неизотермические струи.

39. Краткий обзор по струйным течениям.

Впервые у нас в стране свободные затопленные изотермические струи, истекающие из цилиндрических насадок диаметром 50, 100 и 150 мм были экспериментально исследованы в 1918 году А.Я. Миловичем. Им был установлен гиперболический характер изменения осевой скорости по длине струи.

В 30-е годы 20 века в Германии, были получены данные об автомодельности профилей скоростей в попереч. сечениях на основном уч-ке струи при турбулентном режиме течения.

Автомодельность – явление независимости чего-либо от данного критерия (св-во подобия профилей скоростей).

Чуть позже в нашей стране Д.Н. Ляховский и С.Н. Сыркин, на основе проведенных ими экспериментальных исследований, также пришли к выводу об автомодельности явлений в струях. Экспериментами было обращено также внимание на то, что давление в свободных струйных течениях практически неизменно и равно давлению в окружающей среде.

Применительно к свободным турбулентным течениям было разработано несколько теорий: Прандтля-Толмина, Прандтля-Гетлера, Д. Тейлора, Н. Рейхардта.

Наибольшее значение в развитии иследований в области турбулентных течений сыграла гипотеза Л. Прандтля о пути смешения, согласно которой путь смешения и градиент средней скорости определяет турбулентная касательная напряженияt. По этой теории профиль скорости и t-ры совпадают.

- текущая избыточ. температура.

- избыточ. температура на оси в данном сечении.

Но исследования, выполненные в 30-х годах эти выводы не подтвердили.

Далее вмесго пути смешения стала приниматься величина турбулентной вязкости.

Но выполненные в начале 50-х годов экспериментальные исследования показали, что ни путь смешения l, ни коэффициент турбулентной вязкости n' не остаются постоянными в поперечных сечениях зоны смешения.

В 1932 году Д. Тейлор опубликовал теорию вихревого обмена в турбулентных потоках. Согласно этой теории безразмерная избыточная температура в любой точке поперечного сечения затопленной турбулентной струи равна корню квадратному из безразмерной скорости в той же точке:

В предложенной Г. Рейхардтом теории турбулентного переноса универсальными в струе являются поля осредненных значений скоростного напора, а не осредненной скорости как принималось в вышерасмотренных теориях.

Здесь s_m– турбулентное число Прандтля = 0,65-0,7.

Наибольшее влияние на развитие аэродинамических основ вентиляционно-отопительной техники оказали работы Г.Н. Абрамовича, И.А. Шепелева.

40. Горизонтально направленные струи.

Истекают из отверстий, выходное сечение которых расположено горизонтально.Действие гравитационных сил обуславливает всплывание струи нагретого воздуха (при воздушном отоплении) или опускание струи охлажденного воздуха вниз.

По аналогии с вертик. струями, коэф-т неизотермичности по скорости равен:

СХЕМА НЕИЗОТЕРМ. (ОХЛАЖДЕННОЙ) СТРУИ

«У» для осесимметричной струи:

«У» Для плоской струи:

Для вентиляционно-отопительной техники значительный интерес представляют струи воздуха, выпускаемого в горизонтальном направлении вдоль поверхности потолка или вдоль пола. Такого рода струи настилаются на поверхность ограждения и развиваются вдоль него до определенного сечения, в котором под действием гравитационных сил происходит отрыв струи. Затем струя развивается как свободная.

Исследования показали, что отрыв струй происходит при определенных значениях текущего критерия Архимеда:

Для осесимметричных струй Ar_x@0,3,

для веерных – Ar_x@0,25 и для плоских – Ar_x@0,2.

Координаты (•) отрыва:

для осесимметричных и неполных веерных струй:

для веерных струй:

для плоских струй:

36. Свободные неизотермические струи. Вертик. струи.

Схема вертикальной свободной неизотермической струи.

В практике использования вентиляции довольно часто применяется способ подачи воздуха вертикальными струями в направлении рабочей зоны.

1 – определяют границу струи с половинным значениями 0,5 (V, Δt)

Для эл-та струи d_у , d_х соблюдается условие:

dP_x– изменение гравитационной силы;

dM_x– изменение количества движения на участке dx.

"+"– направление инерционных и гравитационных сил совпадает;

"-"– гравитационные силы направлены навстречу инерционным.

Они м/б соизмеримы с инерционными. Вследствие векторного хар-ра гравитац. поля влияние архимед. силы зависит от напр-я развития струи. При векторной подаче охлажден. воздуха, дальнобойность струи ↑ в силу совпадения действующих сил. При подаче нагретой струи происходит торможение струи. Соотношение м/у инерц. и гравитац. силами опр-ся соотношением критериев архимеда:

Для симметричных струй:

Для плоскости:

37. Конвективные струи. Свободные конвективные струи.

Конвективные струи, образующиеся над источниками теплоты, наряду с приточными струями, являются одной из основных причин возникновения циркуляции воздуха в помещении.

Они играют решающую роль в распределении теплоты и вредных веществ в воздухе этих помещений.

Схема конвективной струи

Ζ₁ = 1,7d или 1d

Ζ₂ =2,5d

Ζ₃ = 3d

d_СЖ = 0,77d

Конвективная или тепловая струя возникает над источником теплоты (рис.) в результате нагрева воздуха, соприкасающегося с отдающей теплоту гориз. или вертик. поверхностью. Теплота от ист-ка передается прилегающим слоям воздуха, кот., становясь менее плотными по отношению к окружающему воздуху, поднимаются вверх. Их место занимает воздух из окружающего пространства.

Тепловую струю принято делить на 4 зоны:

Зона I– пограничный слой (участок подтекания), состоящий из ламинарного подслоя, расположенного непосредственно у нагретой пластины и основного пограничного слоя.

Зона II– участок разгона струи.

Зона III– переходный участок.

Зона IV– основной участок конвективной струи.

Назначение вентиляции.

Обеспечить сан.-гигиен. условия для пребывания в помещении человека: температуру, относительную влажность, скорость движения воздуха (подвижность) и чистоту воздуха, для чего вентиляционные устройства должны ассимилировать избыточную теплоту, влагу, газы, пары, пыль с соблюдение при этом определенной подвижности воздуха в помещении.

Свойства влажного воздуха.

Свойства воздуха опр-ся его тепловлажностным состоянием, газовым составом и содержанием вредных газов, паров и пыли. Влажный воздух можно представить как смесь сухой части воздуха и водяных паров. Состав сухой части атмосферного воздуха в % по объему : Азот = 78,08%; Кислород = 20,95%; Аргон = 0.93%; Диоксид углерода = 0.03%; Инертные газы, озон и т.д. – 0.01%. Для влажного воздуха как смеси газов справедлив з-н Дальтона: Р_б = Р_с.в. + Р_п, Па,

где Р_с.в., Р_п - соответственно парциальное давление сухой части воздуха и водяного пара.

Из ур-я Менделеева-Клайперона: PV = RT, V=1/r, r = P/ (RT), где V – удельный объем, м³ / кг; R-удельная газовая пост-я, для сухой части воздуха R_с.в.=2.153, для водяного пара R_п= 3.461.

Плотность сухой части и водяных паров можно найти:

r_с.в.= Р_с.в. / (R_с.в.T ) = 0.465 (Р_б – Р_п) / T

r_п = Р_п / (R_п T) = 0.289 Р_п / T.

Тогда плотность влаж. возд.:

r_в = r = 0.465 (Р_б – Р _п) / T + 0.289 Р_п / T =1 / T (0.465 Р_б – 0.176 Р_п).

При нормальном барометрическом давлении Рб= 10⁵ Па: r_в @ 353 / T

В процессах тепловлажностной обработки сухая часть влажного воздуха остается неизменной. Количество водяных паров, приходящееся на 1 кг сухой части воздуха, называется влагосодержанием:

d = r_п /r_с.в. = Р_п R _с.в. T / (Р _с.в. R _пT ) = 2.153 / 3.461 · Р_п / Р_с.в.,d = 0.623 Р_п/Р_с.в., кг/кг с.в.

Относительная влажность (%) определяется как отношение парциальных давлений водяного пара в ненасыщенном и насыщенном состоянии: j = Р_п / Р_н.п.. Учитывая данное соотношение, выражение для влагосодержания можно представить в виде: d = 0.623 j Р_нп / (Р_б - j Р_нп)

Энтальпия влажного воздуха определяется:

i = i_с.в. + i_п , кДж/кг, i_с.в. = С_рt =1.005 t,

i_п = (r + C_pпt) d/1000 = (2500 +1.8 t) d/1000, i = 1.005 t + (2500 +1.8 t ) d/1000, гдеr – теплотафазовогоперехода.

Циклоны

Циклоны представляют собой пылеулавливающие аппараты, в которых улавливание пыли происходит в результате инерционной сепарации. Очищаемый воздух, поступая в верхнюю цилиндрическую часть циклона тангенциально и вращаясь, опускается из кольцевого пространства, образуемого корпусом циклона и выхлопной трубой, в конусную часть и, продолжая вращаться, поднимается, выходя через выхлопную трубу. При этом как в нисходящем, так и в восходящем вихревом течении циклона происходит непрерывное изменение направления скорости потока, а поэтому скорость частиц, движущихся в потоке, в каждый данный момент времени не совпадает со скоростью потока. Аэродинамические силы, которые возникают под влиянием разности скоростей движения воздуха и частиц пыли, искривляют траектории частиц. Достигают же стенок циклона, т. е. сепарируются из потока, те частицы, вес которых достаточно велик.

Под влиянием силы тяжести, радиального стока, турбулентности, уменьшения угла конусности циклона и других гидродинамических факторов отделившиеся частицы опускаются в коническую часть циклона или в присоединенный к нему бункер. Циклоны широко применяются для очистки от пыли вентиляционных выбросов, а также находят большое распространение во многих отраслях промышленности (горнорудной, керамической, энергетической и др.). Особенно широкое распространение получили циклоны НИИОГаза, СИОТ и ЛИОТ. Эффективность очистки воздуха в циклоне зависит от дисперсного состава пыли, массы отдельных пылевых частиц, скорости движения воздуха в подводящем патрубке, от конструкции и размеров циклона (чем меньше диаметр циклона, тем выше его эффективность). Циклоны могут устанавливаться как на всасывании, так и на нагнетании. Циклоны, в которых очищается воздух, содержащий влажную пыль (например, в литейных цехах), должны устанавливаться в отапливаемых помещениях, так как в противном случае возможны смерзание пыли и выход циклонов из строя. При содержании в воздухе большого количества пыли для уменьшения износа вентилятора его целесообразно устанавливать после циклона. Из различных конструкций циклонов наибольшее распространение получили циклоны ЦН (ЦН-11, ЦН-15, ЦН-15у, ЦН-24), СИОТ и ВЦНИИОТ.

Расчет аэрации

Общий способ расчета. Этот способ, получивший наибольшее распространение в проектной практике и вошедший в нормативные документы, разрабатывался в течение нескольких десятилетий. Он основан на результатах теоретических и экспериментальных исследований, выполненных многими известными учеными: В. В. Батуриным, С. Е. Бутаковым, П. Н. Каменевым, В. Н. Талиевым и др.

В зависимости от удельной теплонапряженности помещения, высоты помещения (здания), температуры наружного воздуха и скорости ветра применяют один из трех вариантов расчета. Основным условием, определяющим вариант расчета, является соотношение между значениями ветрового и гравитационного давлений.

Аэрация под действием только гравитационных сил. Действием ветра можно пренебречь, если р_υ1≤0,5 НΔpg т.е. избыточное ветровое давление меньше половины максимального значения гравитационного давления. Здесь p_υ1 – ветровое давление на уровне нижнего ряда аэрационных отверстий; Н – расстояние по вертикали между центрами приточных и вытяжных аэрационных отверстий.

Аэрация под действием только ветра при р_υ1≥0,5 НΔpg. Этот случай наблюдается в помещениях без тепловыделений (склады химикатов, оборудования, некоторые производственные помещения с влаговыдслениями и др.).

Аэрация при совместном действии гравитационных сил и ветра при 0,5 НΔpg < р_υ1<10 НΔpg.

Варианты расчета аэрации различаются в основном способом определения расчетных перепадов давлений.

При расчете аэрации возможна прямая или обратная задача (деление на эти две задачи условно).

Прямая задача – определение площади открытых проемов, необходимой для обеспечения аэрации помещения. Эту задачу приходится решать в случае, когда площадь аэрационных проемов заведомо меньше площади остекления, определенной из условия освещения помещения. При этом обычно задаются значением р₀ (давлением в помещении) и по заданным L_п.a и L_y.a определяют площади аэрационных проемов F_п.a и F_y.a.

Обратная задача – расчет фактического воздухообмена при заданных площадях аэрационных отверстий. В цехах, где площадь открывающихся световых проемов недостаточна для организации аэрации, в наружных ограждениях необходимо предусматривать устройство специальных аэрационных проемов. Цель расчета – определение минимальной площади этих проемов. Задачу решают подбором: задаваясь площадями F_п.a и F_y.a, определяют такое значение р₀, при котором осуществляется расчетный воздухообмен.

Для обеспечения устойчивой аэрации при решении как прямой, так и обратной задачи следует выполнять следующую рекомендацию: эквивалентная площадь приточных отверстий ΣF_пμ_п должна превышать эквивалентную площадь вытяжных отверстий ΣF_уμ_у, т. е.

ΣF_пμ_п ≈αΣF_уμ_у

где α – коэффициент, равный 1,2–1,3.

В помещениях промышленного здания расчет аэрации проводят по формуле, указанной выше. При этом температуру естественного притока принимают равной температуре наружного воздуха. Определение температуры удаляемого воздуха (аэрационной вытяжки) – одна из самых сложных и слабо разработанных проблем вентиляции. Эта температура зависит от целого ряда факторов: теплонапряженности помещения, размещения оборудования, высоты помещения, взаимного расположения приточных и вытяжных отверстий, времени года и многих других. В связи с этим <