ОТОПЛЕНИЕ И ВЕНТИЛЯЦИЯ

РАСЧЕТ ВОЗДУШНЫХ ЗАВЕС

Завесы периодического действия. При работе воздушной завесы пе­риодического действия воздушный и тепловой режимы помещения не должны меняться. Поэтому при определении расхода воздуха, подавае­мого в завесу, можно руководствоваться распределением давлений, по­лученным при расчете воздушного режима помещения (при закрытом проеме и недействующей завесе). Такой расчет проводят для определе­ния теплопотерь от инфильтрации, площадей аэрационных проемов для холодного периода года и площадей сечения вытяжных шахт.

'У У

Рис. XIX. Ю. Схемы положения осей струй воздушных завес периодического действия

А — при внутреннем воздухозаборе; б — при наружном воздухозаборе; 1 — при р0<рн по всей высоте проема; 2 — при ро>рн по всей высоте проема; 3 — при Ро<Рн в нижней час­тя проема и ра>рн в его верхней части (г — полуширина «ядра струи»; леї — расстояние до конца рабочего участка струи)

При этом могут встретиться три случая: 1) ро<.Ря по всей высоте проема; 2) ро~>ря по всей высоте проема; 3) р0<.ри в нижней части про­ема и Ро~>Ри в его верхней части. В первом и третьем случаях плоскость струи завесы должна быть наклонена в сторону наружного воздуха, т. е. а>0, во втором случае а<0(рис. XIX.10).

Для соблюдения баланса воздуха, подаваемого воздушной завесой в помещение и забираемого из него, необходимо, чтобы ось струи завесы прошла через точку с координатами x=xi и у — —г при внутреннем возду­хозаборе; x=xi и у=г при наружном воздухозаборе. Здесь Xi — рас­стояние от сечения на выходе из щели до плоскости деления струи; при нижней подаче — это высота проема, при боковой подаче — это ширина или полуширина проема; г — полуширина ядра струи.

Для инженерных расчетов составлен график зависимости значения г от ширины щели и протяженности оси струя 5 (|шс. XIX.1L). Значение 5 из условия устойчивой работы воздушной завесы принимается около 1,05 Х.

Для сохранения баланса тепла в помещении при работе завесы не­обходимо, чтобы средняя температура части струи, попадающей в іюме- щение, равнялась температуре воздуха помещения. Это условие можно записать в виде зависимости для температуры подаваемого воздуха, ис­пользуя формулу (ХІХ.11) при £см. п=*в:

--------------------------------------------------------------------------- фв. п)---- / viv 174

^ ------------------------------------------------------------------------- , {AlA. lt)

Рол

Расчет периодически действующих завес проводят в определенной поел едов ательности.

1. При расчете воздушного режима здания (расчете теплопотерь от инфильтрации, расчете аэрации) определяют давление воздуха в поме­щении и снаружи.

2. Задаваясь конструкцией и видом воздушной завесы (направле­ние струи, наличие подогрева, место воздухозабора) определяют шири­ну щели Ь0 (из условия, что площадь щели составляет Узо—l/i0 площа­ди проема). Такое соотношение площадей соответствует оптимуму при­веденных затрат на устройство завесы.

В зависимости от вида воздушной завесы определяют Армакс (для завес с нижней подачей воздуха) или Ар (для завес с боковой подачей воздуха). В последнем случае Ар определяют для нескольких уровней по высоте проема.

3. По формуле (XIX. 15) или (XIX. 16) при условии у——г (при внутреннем воздухозаборе) либо У=г (при наружном воздухозаборе) вычисляют начальную скорость струи v0. Значение г принимают по графику на рис. XIX.11.

4. Для значения у, указанного в п. 3, определяют коэффициенты рол, рнп и рв. п по формуле (XIX.12) и графикам на рис. XIX.9, По фор­муле (XIX.17) вычисляют температуру воздуха, подаваемого в завесу. Если t0 окажется выше 70° С — температуры, допустимой строительны­ми нормами, то задаются следующим большим стандартным размером щели и повторяют расчет, начиная с п. 3.

5. Определяют секундный расход воздуха на 1 м длины щели заве­сы: L0 = v0b0-1.

6. Подсчитывают массовый расход воздуха на завесу, кг/ч:

G3 = І0/Щ-З600р0, (XIX .18)

Где 1щ — длина щели завесы, м, равная Ввор, ЯВОр или 2ЯВОр в зависимости от конструкции завесы и направления струи; ро — плотность воздуха, подаваемого в завесу.

7. Определяют затраты тепла на подогрев воздуха, подаваемого в завесу, кДж/ч:

(XIX. 19)

Где t&x — температура воздуха, входящего в калорифер установки, равная tB или /н в зависимости от места воздухозабора.

8. Проводят обычным путем аэродинамический расчет воздухово­дов завесы и подбирают калориферы.

Пример XIX.2. Рассчитать параметры периодически действующей воздушной за­весы с нижней подачей воздуха для ворот, если ЯЕОр=3 м, Р = 3,2 м, =—35° С и /в=20° А 21*

Решение 1. Допустим, что из расчета воздушного режима здания известно Ломаке = 20 Па. Определяем Др«0,005Дг = 0,005(20+35) =0,275 кг/м3.

2. Принимаем воздушную завесу с внутренним воздухозабором и а = 30°. Ширина щели = 3/30=0,1 м.

3. При значении 5=1,05 Явор = 3,15 м по графику на рис. XIX. 11 находим г = =0,21 м; принимаем у і =—0,21 м, Хі —Нвор — 3 м, р0«1,2 кг/м3.

По формуле (XIX. 15) определяем скорость струи на выходе из щели:

20 — 0,33-0,275-9,8-3

L2-0.1 (3-0,58 + 0,21) 1,2-0,867J

4 Определяем безразмерную координату при г/'жг и S=3,15 м: t/'/0,5&s = 0,21/(0,5-0,416-3,15) =0,32.

По графику на рис. XIX.9, а а0п=0,68; следовательно, по формуле (ХІХ.12)?

Роп = 3,12 • 0,68/1^*3,15/0,1 = 0,38.

По графику на рис. ХІХ.9, б при х—3,15/0,1 =31,5 находим рв. п=0,45; рн. п = = 0,14 (2р,«1).

Температура воздуха, подаваемого в завесу, по формуле (XIX. 17): t0 [20 (1 — 0,45) — 0,14 (— 35)1/0,38 = 41,8° С,

Т. е. нужен подогрев на 41,8—20 — 21,8° С.

5. Расход воздуха на 1 м длины щели Lo= 19,7-0,1-1 = 1,97 м3/(с-м).

6. Общий массовый расход воздуха при /щ==Ввор" ,

G3 ~ 1,97-3,2-3600-1,2 = 27 200 кг/ч.

7. Затраты тепла на подогрев воздуха

= I -27 200-21,8 = 590 000 кДж/ч.

Пример XIX.3. Рассчитать параметры периодически действующей воздушной за­весы с боковой двусторонней подачей воздуха, если Нвор=3 м, Ввор=3,2 м, /н=—-30°С, ts — 15°С и Дрмакс = 20 Па.

Решение. 1. Определяем Др « 0,005Д*=0,005 (15+30) =0,225 кг/м3. Задаемся значениями h и определяем Др— ДрМакс—hApg:

H, м Др, Па

0................................... Дрмакс =20

1 „ 20—1-0,225-9,8 = 17,8

2 20—2-0,225-9,8=15,6

3,2 ........................................................................ 20—3,2-0,225.9,8=13

2. Принимаем воздушную завесу с внутренним воздухозабором и а=30°. Шири­на щели й0 = 3-3,2/(2-30-3) =0,054 м. Принимаем 6о = 0,05 м.

3. По значению 5=1,05-0,5Вв0р = 1,05-0,5-3,2=1,68 м по графику на рис. XIX.11 определяем г=0,11 м; принимаем у =—0,11 м, хх =0,5-3,2= 1,6 м.

Скорость выхода из щели по формуле (XIX.16): '

———У2 =4,86 V&P. 2*0,867J ' и

L 2-0,05 (1,6-0,58+- 0,11) 1, Вычисляем значения скорости выхода струи на разных уровнях:

H, м. » , . 0 1 2 3,2

О0, м/с и, 21,8 20,6 19,3 17,6

В расчете раздающего воздуховода следует учитывать это распределение ско­ростей по длине щели.

4. Безразмерная координата при у'=г и 5= 1,05*1 = 1,68 м:

У' I0,5bs = 0,11/(0,5*0,416-1,68) — 0,314.

По графику на рис. XIX.9, а аоп = 0,68. Следовательно, по формуле (XIX.12) |3ап=3,12-£,68/ К 1,68/0,05 = 0,366.

При х= 1,68/0,05 = 33,6 по графику на рис. XIX.9, б рв. п = 0,47 и рнп = 0,15.

По формуле (XIX. 17) температура подаваемого воздуха

T0 = [15(1 — 0,47) — 0,15 (— 30)]/0,366 = 34°С.

5. Расход воздуха на 1 м длины щели L0«0,05-1 (21,8+17,6)/2=0,99 м3/(с-м).

6. Общий расход воздуха G3 = 0,99-2-3-3600-1.2=25 600 кг/ч.

7. Затраты тепла Q'3 = 1-25 6t)0(34—15) =486 000 кДж/ч.

Завесы постоянного действия. Последовательность расчета воздуш­ной завесы постоянного действия зависит от дополнительных требова­ний, предъявляемых к этому устройству.

Если дополнительных требований нет, то расчет можно проводить аналогично рассмотренному выше для завес периодического действия. Разница заключается в необязательности выполнения условий уi = ±r и ^см^в. Однако при несоблюдении этих условий обязателен учет вли­яния воздушной завесы при составлении балансов воздуха и тепла в по­мещении.

Если воздушная завеса будет использована в качестве дополнитель­ного агрегата воздушного отопления, последовательность расчета пп. 1— 5 может быть сохранена. Температура воздуха, подаваемого в завесу, в этом случае определяется по формуле

, см. п -- Рв. п ^в -- Рн. п tn /vtv ол

To =------------------------------------------------------ q--------------- , (XIX.20)

Роп

Где £см. п — температура приточног» воздуха при вентиляции, совмещенной с отоп­лением, вычисляемая по формуле

Q'

Ш. п = гвН-------------------------------------------------------- ^------------ , (XIX.21)

Ср Рем ^см-п • 3600

_г

Где <2Д0П — дополнительная отопительная нагрузка на завесу, кДж/ч.

Если воздушная завеса используется в качестве приточного агре­гата, при ее расчете целесообразно принимать у—0,5bs, т. е. условие, при котором вся струя завесы входит в помещение. В этом случае заве­сы должны проектироваться с наружным воздухозабором.

При использовании воздушной завесы в качестве вытяжной уста­новки целесообразно принимать уїж --0,5bs (вся струя завесы выйдет наружу). В этом случае рекомендуется устройство внутреннего воздухо­забора.

В последних двух случаях при расчете необходимо учитывать, что возможности завес подавать и удалять воздух небезграничны (при боль­ших расходах увеличивается Ь0 и решение выходит за рамки экономиче­ской целесообразности).

Глава XX