Вентилирование помещений
любого назначения представляет собой процесс переноса определенных объемов
воздуха, вытекающего из приточных отверстий. Скорость и направление истечения
воздуха из отверстий, форма и количество отверстий, их расположение, а также
температура воздуха в струе определяют характер воздушных потоков в
помещении. Приточные струи взаимодействуют между собой, с тепловыми струями,
возникающими около нагретых поверхностей, и с потоками воздуха, образующимися
вблизи вытяжных отверстий.
Строительные конструкции помещения (колонны, стены, пол,
потолок) и технологическое оборудование при набегании на них потоков воздуха
оказывают существенное влияние на скорость и направление их дальнейшего
распространения. Кроме того, в производственных помещениях на скорость и
направление движения воздуха большое влияние могут оказывать действие
различных механизмов технологического оборудования, а также струи, истекающие
из отверстий или неплотностей оборудования, находящегося под избыточным
давлением.
Воздушные потоки — струи, образующиеся в помещении, —
переносят поступающие в воздух вредные выделения (конвективное тепло, пары,
газы и пыль) и формируют в объеме воздуха помещения поля скоростей,
температур и концентраций. «В распространении вредностей по помещению струям,
иначе говоря, турбулентной диффузии (в противоположность молекулярной
диффузии) принадлежит решающая роль» [7].
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). Учет всех особенностей
движения воздуха в помещении представляет собой задачу большой сложности, так
как не все факторы, обусловливающие это движение, поддаются точному учету — к
настоящему времени некоторые из них еще недостаточно изучены.
Систематическое изучение струй началось около 60 лет назад
и продолжается до настоящего времени. Столь большой интерес к струям
объясняется применимостью их в различных областях техники.
Струей называют поток жидкости или газа с конечными
поперечными размерами.
В технике вентиляции приходится иметь дело со струями
воздуха, истекающего в помещение, также заполненное воздухом. Такие струи
называют затопленными.
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
и могут испытывать влияние ограждающих конструкций. При определенных условиях
влияние ограждений на развитие приточных струй можно не учитывать и считать
такие струи свободными.
Струя, истекающая из отверстия, расположенного вблизи
какой- либо плоскости ограждения помещения (например, потолка), параллельно
этой плоскости, будет настилаться на нее. Такую струю называют настилающейся.
Все приточные струи можно разделить на две группы: 1—с
параллельными векторами скоростей истечения; 2 — с векторами скоростей
истечения, составляющими между собой некоторый угол.
Геометрическая форма приточного насадка определяет форму и
закономерности развития истекающей из него струи. По форме различают струи
компактные, плоские и кольцевые ( IX.1).
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). При истечении из квадратного или прямоугольного отверстия струя в
начале не будет осесимметричной, но на некотором расстоянии от насадка
преобразуется в осесимметричную. 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 1о :2В0^20.
Струя, истекающая из щели с соизмеримым соотношением сторон, не остается
плоской, а постепенно трансформируется сначала в эллипсовидную и на
расстоянии x—\QdyCn в круглую (за c/усл принимают корень квадратный из
площади щели).
Если струя истекает из кольцевой щели под углом к оси
подводящего воздух канала ре 180°, то ее называют кольцевой, при р около 135°
— полой конической, при р=90° — полной веерной. У полных веер
ных струй угол распределения воздуха в пространство
составляет 360°; при меньшем угле распределения струя будет неполной веерной.
Независимо от формы все струи, у которых при истечении нет
принудительного изменения их направления, на некотором расстоянии от насадка
расширяются; угол бокового расширения а=12°25'. Угол расщирения конической
струи при истечении почти совпадает с углом направляющих диффузоров, а затем
постепенно уменьшается и на расстоянии 10 d0 становится равным углу
естественного бокового расширения (12°25').
Изучение струй проводилось многими отечественными и
зарубежными исследователями применительно к различным областям техники.
Наиболее глубокое и полное исследование струй принадлежит Г. Н. Абрамовичу
[2]. Применительно к задачам вентиляционной техники широкие исследования
струй проведены И. А. Шепелевым [58].
|