3.1.2. Воздушные завесы

В цехах независимо от тепловыделений у транспортных ворот (автомобильных или железнодорожных), находящихся в открытом состоянии более 40 мин. в смену, устраивают воздушные или воздушно-тепловые завесы как средство защиты помещения от попадания наружного воздуха.

Обычно в расчетах завес не учитывают естественный воздухообмен (аэрацию или инфильтрацию), имеющий место в любом промышленном здании, что приводит к значительным ошибкам, в частности занижению мощности воздушной завес

Наиболее эффективной является циркуляционная завеса с подачей воздуха снизу вверх. Отсос воздуха у верха ворот приводит к тому, что врывающийся воздух (рис. 1) направляется вверх по внутренней поверхности стены, где смешиваются с теплым воздухом верхней зоны. Непосредственно попадание холодного воздуха в рабочую зону исключается.

Рис.1 – Расчетная схема воздушной завесы

Таким образом, по количеству воздуха, врывающегося в цех, при прочих равных условиях циркуляционные завесы практически не отличаются от обычных воздушных завес.

Ожидаемую скорость поступления наружного воздуха при взаимодействии энергии ветра (под углом 45⁰ к оси ворот) и теплого напора в здании цеха определяется по формуле:

где ν₀ -скорость поступления наружного воздуха, м/с; γ -объемная масса наружного воздуха при расчетной отопительной температуре, кг/м³;

Р_cум - суммарное давление ветра и разрежение в цехе, кгс/м²:

где К - аэродинамический коэффициент.

Расход воздуха через открытые ворота при бездействии завесы (м/с):

где F - площадь проема ворот, м²; µ -коэффициент расхода (для ворот µ = 0,8 при бездействии завесы). Расстояние до перелома струи воздушной завесы S (м):

S = 0,01745·H·α /sinα,

где α - угол наклона струи к плоскости ворот (рекомендуется 30÷45⁰);

H - высота ворот, м.

Осевую скорость на высоте S рекомендуется принимать равной скорости поступления наружного воздуха, Скорректированной на коэффициент K = 1,5:

ν_c = 1,5·ν₀

По уравнению, приведенному ниже, определяют начальную скорость выходящего из щели завесы воздуха v , задавшись шириной щели b:

где n-коэффициент неравномерности в начальном сечении струи завесы (его следует принимать 0,775).

Производительность завесы (м³ /с):

L₃ = ν₃·b₃·l,

где l -длина щели (принимается равной ширине ворот),м.

Расход наружного воздуха при работе завесы (м³/с):

где α - коэффициент турбулентности (α = 0,2); h - часть высоты ворот, через которую поступает наружный воздух, м.

Площадь части ворот, через которую прорывается поток наружного воздуха в цех, при работе завесы, м²:

Зная ширину ворот l, находят высоту части ворот, через которую будет поступать наружный воздух при работе завесы (м):

h = f / l.

Суммарное количество воздуха, поступающего в цех при работе воздушной завесы (м/с):

L_B = L_H + L₃ .

При расчетах следует стремиться к тому, чтобы соотношение количества воздуха, подаваемого завесой и врывающегося через ворота, не превышало бы 0,5. Если это соотношение меньше 0,5, то поток наружного воздуха будет отклоняться не полностью. Достигнуть указанного соотношения можно путем увеличения производительности завесы.

Расход воздуха, отсасываемого через циркуляционный коллектор L_ц находят по формуле:

где - относительная площадь живого сечения отверстий в четвертой части поверхности цилиндра (рекомендуется принимать 20-25%), м²; r - радиус отсасывающего цилиндра, м.

Поворот струи на 90⁰ происходит при r = h / 4. Скорость отсасываемого воздуха, м/с:

ν _ц = L_ц /(π / 2) · r ·.

Разрежение на цилиндрической поверхности Р определяют по формуле:

Р_ц = 1,5 · (h / r) · (ρ · ν ²_ц / 2), кгс/м²:

где ρ - плотность воздуха, равная ρ = γ /g (кг·c²/м⁴).