Схема свободной слабонеизотермической струи.

I - начальный участок; II - основной участок; III - начальный тепловой участок;

IV - замыкающий тепловой участок.

Ядро постоянной t-ры короче, чем ядро постоянных скоростей. Динамический погранич. слой уже. углы бокового расширения различны, при этом тепловой погранич. слой построен из такого же усл-я Dt_x=0,5Dt_xос

 

Движение воздуха вблизи вытяжных отверстий.

Картина всасывания воздуха вблизи вытяжных отверстий резко отличается от картины истечения воздуха из отверстий.

Зависимость продольной скорости от продол. координат.

1- в щелевидном отверстии

2- в прямоугольном отверстии

3- в компактном отверстии

V_xoc –ск-ть по оси на расстоянии Х от вытяжного отверстия

V_ooc–осевая ск-ть в самом вытяжном отверстии

Во всасывающем факеле на расст. 1-го калибра от отверстия осевая ск-ть составляет только 5% от осевой ск-ти в самом отверстии

Схемы идеализированных воздушных стоков.

А - точечный, б - линейный.

Точечным стоком называется такая точка, в которой воздух, непрерывно и равномерно исчезает.

Линейный сток – линия, непрерывно покрытая точечными стоками.

Реальные стоки (вытяжные отверстия) по своей форме и размерам значительно отличаются от точечного и линейного стоков.

 

33. Стесненные струи.

В реал. усл-х струи всегда испытывают влияние огражд. конструкций, т.е. всега стеснённые струи.

После истечения струя развивается в виде свободной до 1-го критич. сечения. В 1-ом крит. сечении струя занимает 25% от площади попереч. сечения помещения. Далее струя развивается как стеснённая до 2-го критич. сечения, где она занимает 42-45%. После 2-го крит. сечения, где она начинает размываться, образуется обратный поток.

Координата 1-го критич. сечения: для осесимметричных струй:

для плоских струй:

Для 2-го критич. сечения:

для осесимметричных струй:

для плоских струй:

Учет действия стесненных условий на развитие приточной струи в инженерной практике осуществляется с помощью коэффициента стеснения (К_с).

32. Взаимодействие струйных течений.

В практике использования вентиляционно-отопительной техники выпуск воздуха часто осуществляется через несколько отверстий. Струи направлены параллельно друг другу.

При такой схеме подачи, где приточ. уст-во расположено на расстоянии =ι, в какой-то момент струи сливаются и далее распростроняютс единым потоком. Вз/действие //-х однонаправленных струй, учитывается коэф-ом вз/действия, зависимых от кол-ва //-х струй и от величины х/ι

n_c– количество параллельно выпускаемых струй.

Х – координата точки внедрения приточ. струи в раб. зону

ι– расстояние м/у приточ. устройствами.

При разнонаправленности струй (встречность струй) вводится коэф-т, учитывающий встречность струй К = 0,6

38. Струи, настилающиеся на плоскость.

Условная схема настилающейся струи.

Схема настилающейся струи.

Струя, настилающаяся на плоскость является частным случаем стесненной струи. такую струю рассматривают как 1/2 струи удвоенной толщины по оси которой поставлена плоскость.

Пограничный слой со стороны плоскости имеет незначит. толщину, а с внешней стороны струйный пограничный слой быстро разрастается и оказывается ≈ таким же, как у свободной струи.

Угол естественного бокового расширения на оснавном участке струи составляет 5⁰-6⁰

Для учета настилания в формулах используют коэф-т настилания:

где k=1 при x<5d₀и k=Ö2 при x³5d₀

V_max^н– максимальная скорость в сечении х для настилающейся струи

V_max^c– то же для свободной струи.

При настилании струи на две плоскости (потолок и стену или пол и стену) k=1,6¸1,7.

31. Стесненные конвективные струи.

Почти всегда возникают в произв. помещениях.

Здесь можно выделить пять основных участков:

I– формирования;

II– разгона;

III– свободного расширения (соответствует участку приточной струи до I критического сечения);

IV– стесненного расширения (соответствует участку приточной струи до II критического сечения);

V– сужения.

L_сж=L_тр+L_p

L_{тр –} транзитный расход воздуха

34. Аэродинамика помещения и организация в/обмена. Общие положения. Классификация воздушных струй.

Распространение вредностей в помещениях обеспечивается, главным образом, движением в них воздуха. В результате этого в помещениях имеют место приточные струи, конвективные потоки (струи) и движение воздуха обуславливаемое всасывающими отверстиями.

Формирование полей температур, скоростей и вредных веществ зависит от закономерностей движения вышеуказанных струй и их взаимодействия.

КЛАССИФИКАЦИЯ ВОЗД, СТРУЙ.

1) Помещения в зав-ти от основного фактора, определяющего циркуляцию воздуш. потоков делятся на:

- помещения, в кот. основным фактором явл-ся приточные струи (все пом-я граждан. и произв. зд-й, за иск. горяч. цехов).

- конвективные(тепловые) струи (горячие цеха).

- помещения, где невозможно выявить определяющий фактор.

2) По степени влияния ограждений помещения:

- свободные

- стеснённые:

1.Настилающиеся, 2. Ненастилающиеся,3.Тупиковые, 4. Транзитные, 5.Транзитно-тупиковые

3) От режима течения:

- При Re=V₀d₀/g<2300 ламинарные

- При Re=V₀d₀/g³2300 турбулентные

4) По виду расходуемой энергии:

- Технические (инициируемые вентиляторами)

- Естественные (от ветрового или теплового напоров)

- Конвективные(от источников теплоты)

5) По форме воздуховыпускного отверстия:

- Ассимметричные - Прямоугольные - Плоские

6) В зав-ти от формы насадки:

-Веерные, -Пучковые, -Веерно-пучковые, -Конические, -Закрученные

7) По разности температур в струе и окружающем пространстве:

- При½Ar₀½<0,001изотермические

- При½Ar₀½³0,001неизотермические (нагретые и охлажденные)

В практике вентиляции наиболее часто используются турбулентные механические стесненные неизотермические струи.

 

39. Краткий обзор по струйным течениям.

Впервые у нас в стране свободные затопленные изотермические струи, истекающие из цилиндрических насадок диаметром 50, 100 и 150 мм были экспериментально исследованы в 1918 году А.Я. Миловичем. Им был установлен гиперболический характер изменения осевой скорости по длине струи.

В 30-е годы 20 века в Германии, были получены данные об автомодельности профилей скоростей в попереч. сечениях на основном уч-ке струи при турбулентном режиме течения.

Автомодельность – явление независимости чего-либо от данного критерия (св-во подобия профилей скоростей).

Чуть позже в нашей стране Д.Н. Ляховский и С.Н. Сыркин, на основе проведенных ими экспериментальных исследований, также пришли к выводу об автомодельности явлений в струях. Экспериментами было обращено также внимание на то, что давление в свободных струйных течениях практически неизменно и равно давлению в окружающей среде.

Применительно к свободным турбулентным течениям было разработано несколько теорий: Прандтля-Толмина, Прандтля-Гетлера, Д. Тейлора, Н. Рейхардта.

Наибольшее значение в развитии иследований в области турбулентных течений сыграла гипотеза Л. Прандтля о пути смешения, согласно которой путь смешения и градиент средней скорости определяет турбулентная касательная напряженияt. По этой теории профиль скорости и t-ры совпадают.

- текущая избыточ. температура.

- избыточ. температура на оси в данном сечении.

Но исследования, выполненные в 30-х годах эти выводы не подтвердили.

Далее вмесго пути смешения стала приниматься величина турбулентной вязкости.

Но выполненные в начале 50-х годов экспериментальные исследования показали, что ни путь смешения l, ни коэффициент турбулентной вязкости n' не остаются постоянными в поперечных сечениях зоны смешения.

В 1932 году Д. Тейлор опубликовал теорию вихревого обмена в турбулентных потоках. Согласно этой теории безразмерная избыточная температура в любой точке поперечного сечения затопленной турбулентной струи равна корню квадратному из безразмерной скорости в той же точке:

 

В предложенной Г. Рейхардтом теории турбулентного переноса универсальными в струе являются поля осредненных значений скоростного напора, а не осредненной скорости как принималось в вышерасмотренных теориях.

Здесь s_m– турбулентное число Прандтля = 0,65-0,7.

Наибольшее влияние на развитие аэродинамических основ вентиляционно-отопительной техники оказали работы Г.Н. Абрамовича, И.А. Шепелева.

 

40. Горизонтально направленные струи.

Истекают из отверстий, выходное сечение которых расположено горизонтально.Действие гравитационных сил обуславливает всплывание струи нагретого воздуха (при воздушном отоплении) или опускание струи охлажденного воздуха вниз.

По аналогии с вертик. струями, коэф-т неизотермичности по скорости равен:

СХЕМА НЕИЗОТЕРМ. (ОХЛАЖДЕННОЙ) СТРУИ

«У» для осесимметричной струи:

«У» Для плоской струи:

Для вентиляционно-отопительной техники значительный интерес представляют струи воздуха, выпускаемого в горизонтальном направлении вдоль поверхности потолка или вдоль пола. Такого рода струи настилаются на поверхность ограждения и развиваются вдоль него до определенного сечения, в котором под действием гравитационных сил происходит отрыв струи. Затем струя развивается как свободная.

 

Исследования показали, что отрыв струй происходит при определенных значениях текущего критерия Архимеда:

Для осесимметричных струй Ar_x@0,3,

для веерных – Ar_x@0,25 и для плоских – Ar_x@0,2.

Координаты (•) отрыва:

для осесимметричных и неполных веерных струй:

для веерных струй:

для плоских струй:

 

36. Свободные неизотермические струи. Вертик. струи.

Схема вертикальной свободной неизотермической струи.

В практике использования вентиляции довольно часто применяется способ подачи воздуха вертикальными струями в направлении рабочей зоны.

1 – определяют границу струи с половинным значениями 0,5 (V, Δt)

Для эл-та струи d_у , d_х соблюдается условие:

dP_x– изменение гравитационной силы;

dM_x– изменение количества движения на участке dx.

 

"+"– направление инерционных и гравитационных сил совпадает;

"-"– гравитационные силы направлены навстречу инерционным.

Они м/б соизмеримы с инерционными. Вследствие векторного хар-ра гравитац. поля влияние архимед. силы зависит от напр-я развития струи. При векторной подаче охлажден. воздуха, дальнобойность струи ↑ в силу совпадения действующих сил. При подаче нагретой струи происходит торможение струи. Соотношение м/у инерц. и гравитац. силами опр-ся соотношением критериев архимеда:

Для симметричных струй:

 

Для плоскости:

 

37. Конвективные струи. Свободные конвективные струи.

Конвективные струи, образующиеся над источниками теплоты, наряду с приточными струями, являются одной из основных причин возникновения циркуляции воздуха в помещении.

Они играют решающую роль в распределении теплоты и вредных веществ в воздухе этих помещений.

Схема конвективной струи

Ζ₁ = 1,7d или 1d

Ζ₂ =2,5d

Ζ₃ = 3d

d_СЖ = 0,77d

 

Конвективная или тепловая струя возникает над источником теплоты (рис.) в результате нагрева воздуха, соприкасающегося с отдающей теплоту гориз. или вертик. поверхностью. Теплота от ист-ка передается прилегающим слоям воздуха, кот., становясь менее плотными по отношению к окружающему воздуху, поднимаются вверх. Их место занимает воздух из окружающего пространства.

Тепловую струю принято делить на 4 зоны:

Зона I– пограничный слой (участок подтекания), состоящий из ламинарного подслоя, расположенного непосредственно у нагретой пластины и основного пограничного слоя.

Зона II– участок разгона струи.

Зона III– переходный участок.

Зона IV– основной участок конвективной струи.

 

Назначение вентиляции.

Обеспечить сан.-гигиен. условия для пребывания в помещении человека: температуру, относительную влажность, скорость движения воздуха (подвижность) и чистоту воздуха, для чего вентиляционные устройства должны ассимилировать избыточную теплоту, влагу, газы, пары, пыль с соблюдение при этом определенной подвижности воздуха в помещении.