2.1.4.Аэродинамический расчет

1. Расчет воздухораспределения

Общие положения

Обоснование возможности принятия того или иного значения рабочей разности температур и соответственно температуры приточного воздуха производят расчетом воздухораспределения. При решении инженерных задач не всегда необходимо знать подробную картину движения воздушных потоков в помещении. Во многих случаях достаточно быть уверенным, что в любой точке обслуживаемой или рабочей зоны скорость и избыточная температура воздуха в струе не превышают некоторого предельного уровня. Поэтому в основе расчета воздухораспределения лежат приближенные математические модели, отражающие физическую модель движения воздуха в общих чертах и экспериментально полученные коэффициенты скорости и температу­ры для конкретного типа воздухораспределителя. Методики расчета воздухораспределения ос­нованы на проверке значения подвижности воздуха и избыточной температуры в струе в самых неблагоприятных точках: на границе обслуживаемой зоны при перемешивающей вентиляции и на уровне пола при вытесняющей вентиляции путем сравнения их с нормируемыми значени­ями. Неблагоприятные точки определяют в зависимости от вида струи, условий ее распростра­нения и размеров помещения. Особенностью проектирования вытесняющей вентиляции явля­ется то, что при малых скоростях выпуска воздуха из воздухораспределителя и малых значениях рабочей разности температур определяющим становится расчет расхода приточного воздуха, обеспечивающего устойчивое движение конвективных потоков и стратификацию в помещении.

34

2. Диффузоры

В качестве воздухораспределительных устройств во всех кондиционируемых помещениях используются потолочные диффузоры.

Диффузоры изготавливают из листовой стали, алюминия или пластмассы. Благодаря высокой эжекционной способности они позволяют распределять воздух при больших значениях рабочей разности температур по сравнению с вентиляционными решетками — 4-6°С, максимальное значе­ние — 8°С. При значительной пропускной способности создают небольшой уровень шума.

Рис.4.1. Профили диффузоров: а) фиксированные в одной плоскости; б) фиксированные в разных плоскостях; в) подвижные перемещаемые вдоль оси

В комплекте с диффузором поставляют регуляторы для изменения расхода воздуха через диф­фузор, а следовательно, и скорости воздуха в струе и ее дальнобойности. Регуляторы изготавлива­ют из листовой стали, для защиты от коррозии покрывают водоэмульсионной черной краской. Они могут быть разной конструкции (рис. 3.2).

Регулятор J2 включает в себя две независимо настраиваемые поворотные заслонки. Он ис­пользуется для изменения направления потока и регулирования расхода воздуха через диффузор. Возможно крепление круглого диффузора к встроенной траверсе по центру.

Р ис. 4.2. Регуляторы для диффузоров

Методика расчета воздухораспределения и подбора диффузоров

Диффузоры, размещаемые на потолке, формируют веерную струю, которая при подаче охлаж­денного воздуха должна настилаться на потолок.

Потолок должен быть разбит на квадратные или прямоугольные ячейки, в центре каждой из которых размещается воздухораспределитель. Расчетная схема подачи воздуха настилающей­ся приточной веерной струей приведена на рисунке 3.3. На схеме принята длина l — половина расстояния между воздухораспределителями, А — расстояние от воздухораспределителя до сте­ны. Значение избыточной температуры в струе и скорости воздуха определяют для двух точек на границе обслуживаемой зоны: у стены и между двумя воздухораспределителями. Расчетная длина траектории струи соответственно:

x = Hn - hо.з+A

(3.1)

x = Hn - hо.з+l

(3.2)

Рисунок 3.3 Расчетная схема подачи воздуха настилающей веерной струей

Последовательность расчета

1. Потолок разбивают на ячейки, в центре каждой из которых размещается воздухораспредели­тель. Размещение воздухораспределителей должно отвечать условию:

(3.3)

К

оличество ячеек определит количество воздухораспределителей п.

2. Расход воздуха через один воздухораспределитель определяют по формуле

(3.4)

3. Безотрывное течение должно происходить на протяженности струи l, что обеспечивается ве­личиной геометрической характеристики струи H_тр:

(3.5)

4. Требуемую площадь живого сечения диффузора А_0тр из условия обеспечения нормируемого значения скорости воздуха в струе на границе обслуживаемой зоны v*⁰" определяют по фор­муле

(3.6)

5. По площади живого сечению подбирают диффузор соответствующего типоразмера и выпи­сывают данные для него:

а) площадь живого сечения А₀, м²;

б) коэффициент местного сопротивления ζ;

в) т — аэродинамическая характеристика приточной струи; п — тепловая характеристика приточной струи.

6. Вычисляют фактическую скорость воздуха в живом сечении:

(3.7)

7. Вычисляют геометрическую характеристику струи по формуле

(3.6)

фактическую протяжен­ность безотрывного течения: х_отр = 0,4Н.

Если х_отр > I и х_отр > А, то определяют скорость воздуха v_x по формуле

(3.7)

и избыточную тем­пературу воздуха t_x на оси струи по формуле

(3.7)

В формулы подставляют значения х — длина траектории струи от места ее выпуска до пересечения оси струи с границей обслуживаемой зоны, определенные для данной схемы по формулам 3.1 и 3.2.

При данном способе воздухораспределения и подаче охлажденного воздуха коэффициенты стеснения, взаимодействия, неизотермичности принимают равными единице. Полученные значе­ния сравнивают с нормируемыми значениями.

Расчет и подбор воздухораспределительных устройств (диффузоров) осуществляется с помощью специально разработанной программы Klima ADE 5.4 [10]. Программа проста в применении и позволяет быстро и точно произвести необходимые расчеты. Методика расчета программы соответствует вышеизложенной. Результаты расчетов воздухораспределения приведены в приложении Л.