4.4 Розміщення повітророзподільників і розрахунок повітряних струменів у приміщеннях із великими повітрообмінами

Умови входження повітряного струменя в робочу зону формуються за швидкістю повітря та надлишковою різницею температур (див. [8, с.115-116]).

Щоб переконатися в тім, що швидкості й надлишкові температури у всій зоні, яка обслуговується, залишаються в межах припустимих, у відповідальних випадках виконується перевірний розрахунок повітряних струменів.

До розрахунку можна приступити тільки після того, як вибрана робоча різниця температур і визначений повітрообмін. Для проведення розрахунку попередньо задають тип повітророзподілювачів, їх кількість, розміри та розміщення.

На рисунку 2 наведені можливі варіанти розташування повітророзподільників у великих приміщеннях.

Рисунок 2 - Приклад розміщення повітророзподілювачів:

а) однорядне розташування решіток; б) дворядне розміщення решіток;

в) однорядне розташування плафонів; г) дворядне розміщення плафонів

Розміри повітророзподілювачів визначають, ураховуючи швидкість виходу повітря, яку для уникнення шуму варто приймати не вищою ніж 4 м/с. Якщо рівень шуму в приміщенні перевіряється акустичним розрахунком, то необхідно спочатку виходити з великих швидкостей. Якщо розрахунок струменів покаже, що за прийнятих умов рухливість повітря ( ) чи різниця температур ( ) в місці надходження струменя в робочу зону виявиться більшою від припустимої, потрібно збільшити кількість повітророзподілювачів, зменшити їх розмір і повторити розрахунок.

Щоб звільнити студента від численних перерахувань у курсовому та дипломному проектах дозволяється знаходження прийнятного варіанта робити за допомогою ЕОМ, а за студентом (у навчальних цілях) зберегти лише перевірний розрахунок знайденого рішення, у вигляді „ручного” розрахунку.

У комп’ютерних класах університету інстальована програму VENT, яка дозволяє підібрати необхідний повітророзподілювач, його розташування в приміщенні й проаналізувати розповсюдження повітряного струменя. Запуск програми виконується за допомогою файлу vent.bat . Шлях до необхідної програми в системі меню: “розділ вентиляції”  “повітророзподілювачі”.

Далі слід визначитися з типом повітряного струменя: компактний, закручений, неповні віялоподібні, віялоподібні закручені, плоскі струмені чи перфоровані панелі. Після вибору типу повітряного струменя вибираємо вид повітророзподілювача і вводимо наступні дані: загальну кількість припливного повітря, кількість повітророзподілювачів, температуру припливного повітря, температуру в робочій зоні, граничні значення температури та рухомості повітря в робочій зоні, коефіцієнт нерівномірності розподілу температури і рухомості повітря в межах робочої зони, розміри зони, що обслуговується одним повітророзподілювачем або їх групою, горизонтальну відстань від повітророзподілювача до робочого місця, висоту його розміщення, висоту робочої зони та площу перерізу повітророздаючого патрубка.

Після цього програма розраховує різницю температур, швидкість повітря і тип повітряного потоку (прямий, зворотний) у точках входу повітряного струменя в межі робочої зони по всій довжині приміщення. Червоним кольором відмічаються точки, де різниця температур чи швидкість повітря перевищують допустимі значення.

У цьому режимі можна змінювати висоту повітророзподілювача (клавіші PgUp/PgDn) та кут нахилу його направляючих лопаток (стрілки вверх/вниз). Оптимальним є варіант, де відсутні “червоні” точки входу повітряного струменя в робочу зону. У цьому разі натискаємо клавішу <Enter>, і програма друкує вихідні дані та результати розрахунку за знайденим варіантом. Якщо для даного повітророзподілювача не вдається знайти оптимального варіанта розташування  вибираємо інший розмір чи тип патрубка або переходимо до інших видів повітряних струменів.

Приклад 8. Розрахунок повітророзподілення

Вихідні дані вводимо у такій послідовності:

РОЗРАХУНОК ПОВІТРОРОЗПОДІЛЮВАЧА ВДУМ-Д

(із дифузором, для адміністративних і промислових будівель)

Загальні витрати повітря на всі повітророзподілювачі, м³/год 6670

Кількість повітророзподілювачів, шт. 6

Температура припливного повітря, ^ОС 10

Температура повітря в робочій зоні, ^ОС 19

Мінімально допустима температура в робочій зоні, ^ОС 18

Рухливість повітря в робочій зоні, (0,2-0,5) м/с 0,3

Коефіцієнт переходу до максимальної рухливості повітря в р.з. 1,6

Висота робочої зони (звичайно 2 м), м 2

Висота встановлення повітророзподілювача (від рівня підлоги), м 6

Горизонтальна відстань між повітророзподілювачами, м 5

Після попередніх розрахунків продовжуємо вводити дані.

Кількість повітря на 1 повітророзподілювач, м³/год 1111,667

Виберіть типорозмір повітророзподілювача і задайте його площу живого перерізу, м² 0,08

Рівень регулювання повітророзподілювача (1-0) 1

Результати виконаних розрахунків друкуються на екрані монітора.

РЕЗУЛЬТАТИ РОЗРАХУНКУ ПОВІТРОРОЗПОДІЛЮВАЧА ВДУМ-Д

Загальні витрати повітря на всі повітророзподілювачі, м³/год 6670

Кількість повітророзподілювачів, шт. 6

Кількість повітря на 1 повітророзподілювач, м³/год 1111,667

Температура припливного повітря, ^ОС 10

Температура повітря в робочій зоні, ^ОС 19

Висота встановлення повітророзподілювача, м 6

Площа живого перерізу, м² 0,08

Коефіцієнт затухання швидкості 1,1

Коефіцієнт затухання температури 0,8

Коефіцієнт місцевого опору 1,4

Швидкість повітря на виході з повітророзподілювача, м/с 3,86

(Рекомендований діапазон швидкостей 4-12 м/с )

Швидкість повітря на вході в робочу зону, м/с 0,39

Перепад температур повітря в робочій зоні, ^ОС 0,39512

Втрати тиску в повітророзподілювачі, Па 13,0092

Варіанти розрахунків повітророзподілювачів “уручну” наведено в наступних прикладах.

Приклад 9. Нехай робоча різниця температур 9°С, повітрообмін по теплу 6670 м³/год, установлюються 6 повітророзподільників № 21 із живим перерізом 0,096м², установка в 2 ряди.

Приступаємо до розв’язання. Схема розміщення розподілювачів, а також розміри приміщення відповідають рисунку 2б. Задача полягає в знаходженні значень осьової швидкості й осьової надлишкової температури у точці входу струменя в робочу зону. Відповідні формули наведені в таблиці 8.2 довідника [9] (див. формули від (8.23) до (8.25) на с.184).

Відповідно до вказівок таблиці 8.2 у першу чергу необхідно знайти за формулою (8.74) [9,с.190] довжину настилання струменя . Попередньо знайдемо значення , , і , що входять у формулу.

Швидкість у вихідному перерізі решітки виявиться

м/с.

Для повітророзподілювача № 21, відповідно до таблиці 8.1 [9], маємо значення швидкісного та температурного коефіцієнтів . Поправковий коефіцієнт для струменів, що настилаються, у даному проекті дозволяється приймати рівним K=1,35. Тоді одержимо . Критерій для віялового струменя обчислюється за формулою (8.68) [9, с.188].

.

Тепер за формулою (8.74) визначимо

м.

Довжина настилання виявилася меншою, ніж відстань 15/2 =7,5 м, на якій струмені двох рядів могли б зустрітися. У такому випадку довжина струменя до входу в зону, яка обслуговується, виявиться рівною довжині настилання, доданої до величини висоти приміщення, від стелі до зони, що обслуговується, м.

Наступний крок - потрібно з’ясувати, чи можна розглядати струмінь на відстані 6,8 м від виходу як вільний. Віялоподібний струмінь, котрий настилається, розглядається як вільний, якщо [9, табл.8.2]. У нашому випадку площа поперечного перерізу приміщення, що припадає на один струмінь, буде м². Відношення , отже, струмінь у розглянутому перерізі є стиснутим і повинен розраховуватись за [9, формули (8.25) та (8.26)]. Попередньо встановимо значення коефіцієнтів взаємодії К_В і стиснення К_С, які входять у формулу. Значення К_В визначимо з [9, рис.8,5]. При знаходимо по лінії 5 рисунка К_В=1,13. Значення К_С установлюємо з [9, рис.8.4]. При знаходимо К_С = 0,75. Тоді швидкість руху повітря з [9, формула (8.25)]

.

А надлишкова різниця температур на тій же відстані обчислюється за [9, формула (2.26)]

°С.

Швидкість і надлишкову температуру у зворотному потоці в даному проекті дозволяється не перевіряти.

У випадку прийняття повітророзподільника № 8 із випуском повітря вздовж стелі розрахунки повинні вестися за [9, формули 8.17 -8.20, табл.8.2]; для повітророзподільника № 23 дійсні формули (8.59) і (8.60); зображення схем струменя [9, рис.8.1].

Приклад 10. На підставі даних прикладу 8 зробити перевірку системи повітророзподілення в приміщенні адміністративного будинку за методикою, викладеною в [12,13,15]. Вихідними даними для розв’язання задачі є: розміри приміщення 15 15 6 м; повітрообмін по теплу 6670 м³/год; робоча різниця температур 9°С.

Рішення. Приймаємо до установки повітророзподільники типу ВДУМ, що створюють повний віялоподібний струмінь, який настилається на стелю (див. схему подачі повітря [13, рис.5.1, м], [12, рис.4.59, л] чи [15, рис.3.2, л]), при цьому передбачається, що над даним приміщенням є можливість розмістити повітроводи системи припливної вентиляції, тобто знаходиться чи горище, чи технічний поверх. Для приміщення з розмірами в плані 15х15 м (відповідно до схеми рисунка 2г) намічаємо 6 повітророзподілювачів (ПР). Задача , як і в попередньому прикладі 8, зводиться до перевірки значень осьової швидкості та надлишкової температури у тій точці, де струмінь входить у зону, що обслуговується (зазначено жирною крапкою, див. рисунок 3).

Рисунок 3 - Схема подачі повітря прямоструминними струменями через повітророзподілювач типу ВДУМ

Розрахункові формули для даної схеми повітророзподілення наведені в [13, с.107-113], [12, с.211-216] чи [15, с.55-61].

Витрата повітря на один ПР складе

м³/год.

Використовуючи значення витрати , приймаємо повітророзподілювач ВДУМ №3, для якого вибираємо табличні значення коефіцієнтів т, п і [12, табл.4.24], [15, табл.3.1] т=1,0; п=1,1; м². Швидкість витікання повітря з повітророзподілювача

м/с.

Швидкість повітря у віялоподібному струмені при вході в зону, що обслуговується, обчислимо за [13, формула 5.6], [12, формула 4.137] чи [15, формула 3.20].

м/c,

де Х- відстань від ПР до розрахункової точки. Для її визначення попередньо встановимо місце відриву струменя від стелі відповідно до [13, залежність 5.23], [12, залежність 4.137] чи [15, залежність 3.20].

, де Н - геометрична характеристика струменя, [13, формула 5.8], [12, формула 4.120] чи [15, формула 3.11].

м.

Тоді = м, що вказує на відрив струменя від стелі на відстані 1,4 м від повітророзподільника, а значення відповідно буде дорівнювати м, тут 4 - це відстань від ПР до зони, що обслуговується, по вертикалі.

Коефіцієнт стиснення для повного віялового струменя визначається за [13, табл.5.2], [12, табл.4.29] чи [15, табл.3.6] залежно від значення відношення

, при якій .

Коефіцієнт взаємодії струменів знаходиться за [13, табл.5.3], [12, табл.4.29] або [15, табл.3.7] і залежить від кількості струменів та відношення , де - половина відстані між повітророзподілювачами. При , .

Значення коефіцієнта неізотермічності у проекті для горизонтальних струменів, які настилаються, можна приймати рівним 1.

Максимально допустиме значення швидкості на вході струменя в зону, що обслуговується, яке повинне бути не більшим від значень, обумовлених за [13, формула 1.1],

,

де - коефіцієнт переходу від необхідної швидкості в зоні, котра обслуговується, до максимальних значень швидкості в струмені [1, додаток 6]; / - нормативне значення швидкості [1, додаток 1*].

м/c;

м/c , тобто ; .

Перевірка надлишкової температури в струмені здійснюється за [13, формула 5.6], [2, формула 4.118]

°С.

Допустиме значення знаходиться з [13, формула 1.3].

,

де - нормативна температура в приміщенні;

- припустиме відхилення температури в струмені від нормативної температури, приймається за [1, додаток 7].

°С;

, .

Прийнята в приміщенні система повітророзподілу задовольняє нормовані значення.