2.3. Расчет неизотермических струй

Струи нагретого или охлажденного воздуха, у которых тем­пература отличается от температуры окружающей среды, на­зываются неизотермическими. В этих струях за счет разности температур, а отсюда и разности плотностей, появляются гра­витационные силы, оказывающие влияние на поведение струй.

Согласно [14] скорость воздуха, выпускаемого из воздухо­распределителя υ₀ (в м/с) и его температура t₀ (в °С), долж­ны определяться расчетом с тем, чтобы в рабочей зоне они со­ответствовали нормируемым значениям (табл. 3).

Расчетные зависимости для определения максимальных зна­чений скоростей υ _x и избыточных температур Δt_х = t_Х —t_ОКР в струе имеют следующий вид: для компактных и веерных струй

(2.1)

(2.2)

для плоских струй

(2.3)

(2.4)

Рис. 2.2. Схемы приточных струй:

а —компактная; б—плоская; в —веерная; г —коническая; а —неполная веерная.

Здесь F₀ — площадь выпускного отверстия, м²; b₀ — ширина прямоуголь­ного отверстия, м; x — расстояние от места выпуска до расчетного сечения, м; т — коэффициент, характеризующий изменение скоростей в струе; n — коэф­фициент, характеризующий изменение избыточных температур в струе; k _С ,k _Н,

k _ВЗ— коэффициенты стеснения, неизотермичности и взаимодействия.

Значения коэффициентов m иn для основных воздуховыпускных устройств, применяемых в цехах переработки пласт­масс, приводятся в табл. 1, здесь же даны значения коэффи­циентов местного сопротивления ζ.

Коэффициент стеснения k_C характеризует уменьшение ско­ростей в стесненной струе за счет тормозящего действия встречных потоков, индуцированных в помещении. Это дей­ствие начинает сказываться после того, как площадь попереч­ного сечения струи займет 25% площади поперечного сечения помещения F_П. Значения коэффициентов стеснения k_C для осесимметричных (компактных) и плоских струй приведены на рис.2.3.

Рис. 2.3. Коэффициенты стеснения k_с для осесимметричных (а) и плоских (б) струй.

Коэффициент неизотермичности k_н учитывает влияние гра­витационных сил на изменение параметров струи. Величина ко­эффициента неизотермичности зависит от текущего критерия Архимеда Аr_х и может быть определена по кривым, приведен­ным на рис. 2.4.

Значение Аr_х определяется по следующим формулам:

для компактных и веерных струй

(2.5)

для плоских струй

(2,6)

Здесь — критерий Архимеда, характеризующий

соотношение между гравитационными и инерционными силами на истечении.

Для плоских струй при подсчете Аг_о вместо подставляется ширина вытянутой прямоугольной щели b_o.

Струи считаются не подверженными влиянию гравитацион­ных сил, если Ar_x ≤0,1—для компактных, веерных, кониче­ских и неполных веерных струй и Ar_x ≤0,15 — для плоских струй.

Рис. 2.4. Коэффициенты неизотермичности k_н для осесимметричных (1) и для плоских (2) струй: а) — при совместном действии гравитационных и инерционных сил; б)—при противодей­ствии гравитационных и инерционных сил.

Рис. 2.5. Коэффициент взаимодействия k_вз для осесимметричных струй:

n — число воздуховыпускных отверстий.

Текущий критерий Архимеда связан[27] геометрической ха­рактеристикой струй Н следующим образом: для компактных и веерных струй

(3.7)

для плоских струй

(2.8)

Коэффициент взаимодействия k_вз учитывает увеличение ско­рости и избыточной температуры в струях, выпускаемых па­раллельно друг другу. На рис.3.4 приведены значения коэффициентов взаимодействия k_ВЗ, которые следует учитывать при определении макси­мальной скорости и избыточной температуры в слившемся по­токе при истечении из выпускных устройств, расположенных в ряд на расстоянии ℓ₁ друг от друга.