21. Приточные струи. Классификация.

Вентиляция помещений представляет

собой процесс переноса объемов воздуха вытекающего из приточных

отверстий, а также движение воздуха обусловленное всасывающими

отверстиями. Характер воздушных потоков зависит от: формы, от

количества приточных отверстий, от их расположения, от температуры и

скорости воздуха, от взаимодействия струю между собой, от

взаимодействия с тепловыми потоками образующимися возле нагретых

поверхностей, от взаимодействия с потоками воздуха возле вытяжных

отверстий, от имеющихся в помещении строительных конструкций, от

действия технологических машин и механизмов. Воздушные потоки

образуются в помещении, переносят вредности, и формируют в помещении

поля скоростей температурных концентраций, поэтому проектируя

вентиляцию необходимо учитывать характер струй, чтобы обеспечить

требуемые параметры воздуха. Воздушной струею называют направленный

поток воздуха с конечными поперечными размерами. В техники вентиляции

приходится иметь дело со струями воздуха истекающего в помещение также

заполненное воздухом, это затопленные струи. По виду энергии

расходуемой на образовании струи они делятся на : механические и

конвективные. По изотермичности струи делятся на: изотермические и

неизотермические. В изотермических струях t=const, во всем объеме струи

и = tокр воздуха. По гидравлическому режиму: ламинарные и турбулентные.

По стесненности: свободные – истекающие в открытое пространство,

полусвободные – ограниченные с одной стороны (рис1). ограниченные –

более чем с одной стороны (рис2). тупиковые (рис3). По форме приточного

отверстия: компактные струи –образующиеся при истечении из отверстий

круглой, квадратной, прямоугольной формы. (рис4). Компактные струи

называются прямоточными если векторы скорости на истечении параллельны

или рассеянными если векторы скорости при истечении расходятся под

некоторым углом. Конические струи (рис5) – образуются при истечении из

круглого отверстия с диффузорами для принудительного расширения.

Плоские струи (рис6) – образуются при истечении из щелевых отверстий.

кольцевые струи образуются при истечении из кольцевой щели под углом к

оси подводящего канала. (рис7) ?<180, ?=135 – полая коническая. ?=90 –

полая веерная. (рис8). ?>160 струя превращается в компактную.

осесеметричная струя – симметрична относительно струи. (рис9) – не

зависимо от формы все струи у которых нет принудительного изменения

направления при истечении на некотором расстоянии от насадка

расширяется и угол бокового расширения составляет 12025’.

22. Свободная изометрическая струя, строение, особенности развития.

(рис1) V0 – скорость начальная, на выходе из патрубка. Vос – осевая

скорость. АВС и DEF – границы струи. ABED – начальный участок. BCEF –

основной участок. BE – переходное сечение. точка М – полюс струи –

пересечение продолжений основного участка с осью. ADN – ядро струи.

Осевая скорость на протяжении lо – длины начального участка одинакова и

равна V0. Закономерности развития струи на начальном и основном

участках различны. В основном участке струи скорость воздуха на оси

потока и в периферийной части по мере удаления от выходного отверстия

непрерывно уменьшается, т.е. Vос< V0. Профили скоростей в в различных

поперечных сечениях основного участка подобны и описываются одними и

теме же безразмерными зависимостями. Воздух поступающий из приточного

отверстия имеет свой характеристики, которые изменяются далее за счет

массообмена с окружающим воздухом. Исключение составляет ядро струи в

котором все параметры соответствуют параметрам воздуха исходящего из

патрубка. На структуру струи оказывает влияние первоначальная

турбулентность и чем она выше тем интенсивнее происходит перемещение

воздуха струи с окружающим, тем больше угол расширения струи, тем

больше угол расширения струи, тем короче длина начального участка. а –

коэффициент турбулентности для насадков различной формы. а=0,07-0,2.

Для расчетов основных параметров приточных струй имеется ряд формул

полученных экспериментально. В исследование струй внесли большой вклад:

Абрамович, Талиев, Шепелев, Батурин.

23.Свободная неизотермическая струя.

Если t выходящей горизонтальной приточной струи отличается от t

окружающего воздуха, то ось её искривляется. При повышении температуры

струи ось искривляется вверх. В развитии неизотермической струи можно

выделить 3 зоны: 1) инерционные силы значительно больше гравитационных.

2) переходная область, в которой происходит перераспределение сил:

инерционные убывают, роль гравитационных возрастает, ось струи

отклоняется от оси S. 3) область преобладания гравитационных сил, ось

струи почти вертикальна.

Характеристикой неизотермической струи служит безразмерный комплекс,

предложенный В.В. Батуриным и В.А.Шепелевым, называемый критерием

Архимеда.

Ar=g*Rо*(tо – tокр)/ Vо^2*Tокр,

Где – ускорение свободного падения

Ro – радиус насадка. Для щели принимается половина ширины щели Bo.

to и tокр – температура воздуха соответственно в начале струи и в

окружающем пространстве.

Tокр – абсолютная температура воздуха в окружающем пространстве.

Vo – начальная скорость.

Этот комплекс характеризует соотношение инерционных и гравитационных

сил.

В слабо нагретых или слабо охлажденных струях, для которых критерий

Архимеда по абсолютному значению меньше 0,0005 влияние гравитационных

сил оказывается незначительно, и такие струи развиваются в пространстве

без заметного искривления.

Если бы струя, вытекающая под углом а была изотермическая или слабо

нагретая, то ее ось была бы прямолинейна. Под действием архимедовой

силы струя искривляется.

24. Движение воздуха около вытяжных отверстий. Понятие о точечном и

линейном стоках.

Картина около всасывающего отверстия совершенно другая, по сравнению с

приточными, т.е. при всасывании воздух подтекает к отверстию со всех

сторон.(рис).При рассмотрении всасывающих факелов вводят 2 понятия:

точечный сток и линейный сток. Точечным стоком называется точка в

которой воздух равномерно м непрерывно исчезает.(рис) Линии тока для

точечного стока являются прямыми лучами сходящимися в точке стока, а

поверхности равных скоростей – концентрическими сферами. Представим

точку в пространстве через которую в ед времени удаляется количество

воздуха L. Через сферические пространства радиусами r в ед времени

будет протекать такое же количество воздуха. Сферические поверхности

площадью F1, F2 будут поверхностями равных скоростей V1,V2, т.е. L =

F1*V1 = F2*V2 = … или через площадь сферы: 4Пr1^2*V1 = 4Пr2^2*V2…

V1/V2 = r2^2/r1^2 т.е. при точечном стоке воздуха скорости воздуха

изменяются обратнопропорционально квадратам радиуса. При линейном стоке

удаления воздуха происходит через линию бесконечно большей длины. В

этом случае поверхностями равных скоростей будут боковые поверхности

цилиндров.(рис)

Расход воздуха через линию стока равен расходу через любую

цилиндрическую поверхность:

L = 2Пr1*l*V1 = 2Пr2*l*V2… V1/V2 = r1/r2 …

Т.е. при линейном стоке скорости изменяются обратнопропорционально

радиусам.

Понятия точечного и линейного стока позволяют дать качественную оценку

движения воздуха около реальных вытяжных отверстий круглой или

щелевидной формы, а также в первом приближении оценить распределение

скоростей движения воздуха около этих отверстий.