3. Выбор и расчет систем воздухораспределения

3.1. Исходные данные для расчета

Расчет позволяет определить, из какой зоны помещения (верхней или нижней) целесообразно удалять загрязненный воздух. В качестве исходных данных используются данные, полученные при расчете воздуха в помещении:

• категория тяжести работ II;

• схема организации воздухообмена: сверху вверх;

• Высота помещения: 4,2м; площадь:81 м²;

• Расход приточного воздуха L_o=L_in=2,32м³/с;

• Температура приточного воздуха: t_o=t_in=11C^o;

• Нормируемая опустимая температура воздуха в рабочей зоне t_wz=14C^o;

• Нормируемая скорость воздуха в рабочей зоне V_wz=0,2 м/с;

3.2. Выбор схемы подачи приточного воздуха и типа воздухораспределителя

При организации воздухообмена в расчетном помещении применена 2 схемавоздухораспределения. Эта схема предусматривает раздачу приточного воздуха горизонтальными компактными настилающимися на потолок струями. Схема характеризуется относительно невысоким коэффициентом эффективности воздухообмена при удовлетворительной равномерности распределения параметров воздушной среды.

1) Определяется суммарная площадь живого сечения воздухораспределителей, м²:

;

где: L – расчетный воздухообмен в помещении, м³/ч; V₀ = 3м/с – скорость выпуска воздуха из воздухораспределителей.

м²;

2) Определяется необходимое количество воздухораспределителей в помещении:

где: F₀ – площадь живого сечения одного воздухораспределителя, м²:

шт.

Выберем воздухораспределители типа РВ5 примем в количестве 3шт (для неполной веерной струи: m₀=2, n₀=1,9). С учетом коэффициента настилания определим К_нас=1,4 переопределим скоростной коэффициент для каждого типа струи:

m=1,42∙2=2,8, n=1,4∙1,9=2,7.

3) Определяется фактическая скорость выпуска воздуха из воздухораспределителей, м/с:

м/с.

4) Составляется схема расположения воздухораспределителей в помещении. При схеме воздухораспределения №2, воздухораспределители устанавливаются равномерно (с интервалом l_вр) вдоль большей стороны помещения ниже уровня потолка на 0,1 м.

3.3. Допустимые параметры струи на входе в рабочую зону

Максимальные значения скорости и избыточной температуры воздуха допускается только на оси струи. Поэтому действующие нормы допускают отклонение скорости температуры воздуха на оси струи от нормируемых величин для рабочей зоны.

Допустимая скорость воздуха по оси струи на входе в рабочую зону V_xдоп может быть выще нормируемой скорости для рабочей зоныV_wz и определяется как:V_xдоп≤kV_wz,

Где k – коэффициент перехода от нормируемой скорости движения воздуха к максимальной скорости воздуха в струе, принимаем k=1,8.

V_xдоп = 1,8∙ 0,2 = 0,36 м/с.

Допустимая температура воздуха на оси струи t_xдопопределяется при подаче нагретого воздуха (t₀≥t_wz) как:

t_xдоп≤ t_wz+∆t_доп

где ∆t_доп – допустимое отклонение температуры воздуха на оси струи от температуры воздуха в рабочей зоне, принимаем ∆t_доп= -1,5⁰С

t_xдоп= 14+(–1,5) = 12,5⁰С

3.4. Уточнение расчетной схемы струи

Для уточнения определим расстояние, на котором настилающаяся струя холодного воздуха может оторваться от потолка. Начальная разность температур t₀=t_wz - t_in= 14-11 = 3⁰С, расчетный диаметр

d₀=1,13√F₀ = 1,13∙√0,24 = 0,55 м.

Неизотермичность струй определется числом Архимеда, характеризующим отношение гравитационных сил к силам инерции:

Ar₀ = (gd₀ ∆t₀)/(V₀²T_окр) = (9,81∙0,55∙3)/(3,2² ∙(273+14)) = 55,1∙ 10^-4.

Отрыв струй воздуха от потолка определяется:

Для неполных веерных струй:

X_отр = 0,55∙m∙d₀∙(n∙Ar₀)^-1/2 = 0,55∙2,8∙0,55∙(2,7∙55,1∙10^-4)^-1/2 = 6,94 м.

Струя расширяется на участке до первого критического сечения, это расстояние составляет для неполной веерной струи

X₁= 0,25∙m∙F_п^1/2,

Где F_п – площадь помещения в поперечном к струе направлении, приходящаяся на одну струю, F_п = A₁H_п/N=12∙4,2/3=16,8м²

X₁= 0,25∙2,8∙16,8^1/2= 2,87 м.

Аналогично определяем расстояния для других критических сечений:

X₂=3,67 м;

X₃=4,59 м;

X₄=6,66 м;

Определим интенсивность расширения струи до первого критического сечения. Воспользуемся выражением для скоростного коэффициента, из которого найдем:

tgα_0,5V=0,67/m₀= 0,67/2=0,335

Полагая,что тангенс угла раскрытия струи R₁в первом критическом сечении как

R₁= X₁∙tgα = 2,87∙0,67=1,92 м.

Схема развития струи в соответствии с приведенными расчетами показана на рисунке 3.1.

Как видно из построения поворот струи происходит практически в зоне второго критического сечения. Расчетная длина оси струи от воздухораспределителя до входа в рабочую зону (по поверхности ограждающих конструкций) составляет:

Х=(6-1)+(4,1-2)=7,1 м.

Число Архимеда для струи на входе в рабочую зону определим по формуле:

Ar_х=(n/m²)∙(X/d₀)²∙Ar_о= (2,7/2,8²)/(7,1/0,55)²∙55∙10^-4=0,316.

Определим коэффициенты неизотермичности. В данном случае мы имеем струю охлажденного воздуха, поступающего в рабочую зону сверху вверх, коэффициент неизотермичности для определении скорости воздуха принимаем равнымk_tv=1.Коэффициент неизотермичности для расчета температуры воздуха определим по уравнению:

k_tt=(1+2,5 Ar_х)^1/3=(1+2,5∙0,316) ^1/3=1,214.

Расстояние между воздухораспределителями l₀=4 м, Х/l₀=7,1/4=1,775<5, поэтому коэффициент взаимодействия струй k_вз=1

Определим коэффициент стеснения струи k_ст.

Параметр f=F₀/F_п= 0,24/16,8=0,0143.

f>0,0012, =1,5f^0,4=1,5∙0,0143^0,4=0,274. Из сравнения следует, что и коэффициент стеснения находим по соотношению:

K_ст= 0,9 + 2,5( )² - 2,7( ) = 0,9 + 2,5∙(0,62 - 0,0,274) ² – 2,7(0,62-0,274) = 0,265

Максимальная скорость воздуха в струе на входе в рабочую зону определяется:

м/с

0,248<0,36

V_x<V_xдоп

Избыточная температура воздуха в обратном потоке определяется по формуле:

,

и не превышает допустимого отклонения t_xдоп=2 ⁰С.

Потери давления в воздухораспределителе ∆Р_вр определяются как:

Па,

где - коэффициент местного сопротивления, равный 2,4.