4. Движение воздуха у вытяжных отверстий

4.1.Потоки движения воздуха вблизи вытяжных отверстиях.

Потоки воздуха, образующиеся вблизи вытяжных отверстий, существенно отличаются от струйных течений. В этих потоках постоянным может быть принят расход (L = const), в то вре­мя как в струе практически постоянно количество движения (mυ = const).

Учитывая, что для спектров всасывания при потенциальном режиме движения характерно постоянство расхода, скорости в потоке, направленном к всасывающему отверстию, убывают (по сравнению со скоростью в отверстии) пропорционально увели­чению площади, через которую происходит подтекание воздуха.

Если отверстие в торце цилиндрической трубы рассматри­вать в первом приближении как точечный сток и иметь в виду, что одинаковые скорости находятся на поверхности сфер ра­диусом г, то скорости в спектре всасывания на различных рас­стояниях от центра всасывающего отверстия могут быть опре­делены из выражения, полученного во ВНИИОТ П. А. Коузовым:

(4.1)

где L — расход воздуха, удаляемого через всасывающее отверстие, м³/с; F_СФ — поверхность сферы радиусом r , м².

Радиус сферы r может быть выражен через координаты рас­четной точки (х, у, z) следующим образом: (4.2)

Подставив в формулу (4.1) величину

(4.3)

где d_o — диаметр всасывающего отверстия, а υ_о — скорость в отверстии, можно записать (24) следующим образом:

Рис. 3. 6. J — d диаграмма влажного воздуха

(4.4)

Коэффициент k_вс зависит от расположения отверстия отно­сительно плоскостей, ограничивающих подтекание к нему воз­духа. При ограниченном подтекании воздуха к всасывающему отверстию падение скоростей в спектре всасывания происходит медленнее и коэффициент k_вс возрастает. Значения k_вс для круглых и квадратных отверстий при различных условиях под­текания воздуха приведены в табл. 4.1.

Значения коэффициента k_вс Таблица 4.1

Схема расположения отверстия	Ψ*,рад	коэффициента kвс
		Круглые или квад­ратные отверстия	Прямоугольные вытянутые отверстия
	2	0,06	0,16
		0,12	0.32
		0,24	0,64
Ψ* - угол между плоскостями, ограничивающими сферу всасывания

Всасывающие отверстие в виде вытянутой прямоугольной щели длиной 2а_о и шириной 2b_o при а_о/ b_o >10 в первом при­ближении можно рассматривать как линейный сток, т. е. ли­нию, состоящую из ряда точечных стоков. Учитывая, что в этом случае одинаковые скорости находятся на поверхности цилинд­ра радиусом r, скорость в спектре всасывания, образованном вытянутой щелью, может быть определена из выражения, вы­веденного Коузовым:

(4.5)

где F_ц — поверхность цилиндра, м².

Подставляя в (2.5) величину ,

можно записать:

(4.6)

Значения k_вс для вытянутых прямоугольных отверстий так­же приведены в табл. 7.

Пользуясь формулами (4.5) и (4.6), можно с достаточной точностью определить скорость подтекания воздуха на срав­нительно большом расстоянии от всасывающего отверстия пре­вышающем:

r > dо — Для круглых и квадратных отверстий;

r > 2b₀ — для вытянутых прямоугольных отверстий.

Как видно из приведенных формул, падение скоростей в по­токе по мере удаления от всасывающего отверстия происходит весьма быстро. Так, при удалении воздуха через торец ци­линдрической трубы (k_ВС = 0,06) уже на расстоянии r = d_о скорость в потоке в 16 раз меньше скорости в отверстии υ_o, что вытекает из формулы (4.4). В связи с этим для повышения эффективности улавливания целесообразно вытяжное отвер­стие местного отсоса располагать на минимальном расстоянии от источника выделения вредных веществ, допустимом по кон­структивным и технологическим соображениям.

Спектр всасывания у квадратного отверстия мало отличается от спектра всасывания у круглого отверстия. Зона всасывания у пря­моугольного отверстия оказывается более активной, чем у круглого или квадратного, так как такие отверстия приближаются по форме к линейному стоку и тем больше, чем больше соотношение их сто­рон.

Эти специфические особенности приточных и всасывающих струй должны учитываться и использоваться в вентиляции.