Вентиляция

Установка калориферов

admin — Thu, 18 Mar 2010 09:27:23 +0000

Установка калориферов по отношению к проходящему через них воздуху может быть параллельной и последовательной (рис. ХИЛО). В первом случае воздух встречает на своем пути сопротивление только одного калорифера при сравнительно небольшой скорости, а во втором он преодолевает сопротивление нескольких последовательно установленных калориферов при значительно большей скорости, чем в первом случае, в связи с чем сопротивление проходу воздуха при последовательной установке значительно больше, чем при параллельной.
Параллельная установка калориферов по воздуху применяется тогда, когда требуется нагреть большое количество воздуха на небольшую разность температур, а последовательная установка калориферов по воздуху необходима при большой степени нагрева воздуха, т. е. при большой разности конечной и начальной температур tK и tn-
При выборе схемы установки калориферов по воздуху следует обращать внимание на то, чтобы массовая скорость vp движения воздуха в живом сечении калориферов находилась в пределах 4—12 кг/(с-м2).
В калориферной установке все калориферы должны быть одинаковыми по типу, модели и номеру. ,
Для регулирования теплоотдачи калорифера и изменения степени нагрева воздуха предусматривают установку обводного клапана (рис. XII.11). Регулирование температуры приточного воздуха осуществляют путем открытия обводного клапана и пропуска через него некоторого количества холодного воздуха, минуя калориферы. При теплоносителе паре установка обводного клапана обязательна, так как пар не поддается качественному регулированию, а температура его слишком высока (^100°С). Количественное регулирование пара не может быть применено, так как в малом количестве он быстро отдает тепло и калориферы могут замерзнуть. При теплоносителе воде установка обводного клапана возможна, но не обязательна.
Обвязку калориферов трубопроводами осуществляют по двум схемам— параллельной и последовательной (рис XII. 12). 4
Если в качестве теплоносителя применяется вода, то обвязка калориферов трубопроводами возможна как по параллельной, так и по последовательной схемам. При теплоносителе воде для увеличения теплоотдачи калориферов и уменьшения площади их поверхнбсти нагрева предпочтение следует отдавать последовательной схеме движения воды по трубкам, при которой скорость движения воды увеличивается до 0,2 — 0,4 м/с. Однако не следует стремиться увеличивать скорость воды более 0,5 м/с, так как в этом случае не наблюдается значительного увеличения теплоотдачи, а гидравлическое сопротивление калориферов возрастает значительно.Для калориферов первой ступени подогрева температура /н равна температуре наружного воздуха.
Температура наружного воздуха принимается равной расчетной вентиляционной t (параметры климата категории А) при проектировании общеобменной вентиляции, предназначенной для борьбы с избытками влаги, тепла и газами, ПДК которых больше 100 мг/м3. При проектировании общеобменной вентиляции, предназначенной для борьбы с газами, ПДК которых меньше 100 мг/м3, а также при проектировании приточной вентиляции для компенсации воздуха, удаляемого через местные отсосы, технологические вытяжки или системы пневматического транспорта, температура наружного воздуха принимается равной расчетной наружной температуре ^н для проектирования отопления (параметры климата категории Б).

Очистка вентиляционного воздуха

admin — Wed, 17 Mar 2010 09:28:12 +0000

Количество пыли в наружном воздухе зависит от характера технологических процессов на промышленных предприятиях, степени благоустройства городов, интенсивности транспортного движения, состояния дорожных покрытий и т. п. и может колебаться в широких пределах.
Выбросы вентиляционного воздуха на промышленных предприятиях различны по количеству, разнообразны по содержащимся в них вредным веществам и рассредоточены по территории промышленного предприятия.
Загрязнение воздушной среды в районах размещения промышленных предприятий обусловливает необходимость очистки наружного воздуха перед подачей его в помещения приточными системами вентиляции и системами кондиционирования воздуха. В очистке приточного воздуха нуждаются помещения производств с повышенными требованиями к чистоте воздуха, например, отдельные помещения предприятий радиоэлектроники, приборостроения, точной механики, оптических и часовых заводов и др., а также помещения лечебно-профилактических учреждений, научно-исследовательских институтов, картинных галерей, музеев, некоторых общественных зданий (кинотеатров, театров, концертных залов) и т. п. Очистка приточного воздуха необходима также во всех случаях, когда запыленность наружного воздуха превышает 30% допустимой концентрации пыли в рабочей зоне помещения. Очистка приточного воздуха позволяет удовлетворить как санитарно-гигиенические, так и технологические требования к чистоте воздуха в помещениях различного назначения.
Запыленный воздух, удаляемый из помещений, может содержать пыль, представляющую собой ценные продукты производства (цементная, мучная, сахарная пыль и т. п.), улавливание которых наряду с удовлетворением требований охраны чистоты наружного воздуха имеет экономическое значение.По назначению обеспыливающие устройства можно подразделить на пылеуловители и воздушные фильтры.
Пылеуловители — устройства, предназначенные для очистки от пыли вентиляционного воздуха, выбрасываемого в атмосферу.
Воздушные фильтры — устройства, предназначенные для онистки от пыли приточного или рециркуляционного воздуха в приточных системах вентиляции и системах кондиционирования воздуха.
По принципу действия обеспыливающие устройства можно разделить на четыре группы: гравитационные пылеуловители, инерционные пылеуловители (сухие и мокрые), пылеуловители и фильтры контактного действия и электрические пылеуловители и фильтры.
Гравитационные пылеуловители действуют на принципе использования гравитационных сил, или сил тяжести, обусловливающих оседание из воздуха пылевых частиц. На этом принципе основано устройство пылеосадочных камер.
Инерционные пылеуловители (сухие и мокрые) действуют на принципе использования инерционных сил, возникающих при изменении направления движения запыленного воздушного потока. К таким устройствам относятся циклоны разнообразной конструкции, центробежные скрубберы и циклоны-промыватели, струйные пылеуловители типа ротоклон и пылеуловители Вентури.
Пылеуловители и фильтры контактного действия задерживают пылевые частицы при пропускании запыленного воздуха через сухие или смоченные пористые материалы: ткань, слой синтетических волокон, бумагу, проволочную сетку, слои зернистых материалов, керамических и металлических колец и т. п.
Электрические пылеуловители и фильтры очищают воздух (или газ) от взвешенных в нем частиц (пыль, туман, дым) путем ионизации их при прохождении через электрическое поле.

Мокрые пылеуловители

admin — Wed, 10 Mar 2010 09:34:50 +0000

Инерционные пылеуловители. К мокрым инерционным пылеуловителям относятся центробежные скрубберы, цикловы-промыватели, пылеуловители Вентури и др.
Принцип действия центробежного скруббера ВТИ (рис. XIII.11) состоит в следующем. Запыленный воздух вводится в скруббер наклонно-расположенным патрубком 1, в котором находится смывное приспособление 2. Воздушный поток со смоченными и укрупненными частицами пыли со скоростью 15— 23 м/с входит тангенциально в корпус 3. По стенкам корпуса сверху вниз винтообразно стекает водяная пленка, подаваемая оросительной трубкой 4 через форсунки 5, установленные касательно к внутренней
поверхности цилиндра. Эта пленка смывает отделяющуюся пыль со стенок вниз. Шлам собирается в конусе и через конусный патрубок (гидрозатвор) 6 поступает в шламоотстойник.
Очищенный воздух через улитку 7 и выходной патрубок 8 удаляется в атмосферу. Коэффициент местного сопротивления скруббера, отнесенный к скорости потока во входном патрубке, составляет £Вх=2,5.
Степень очистки в скруббере колеблется от 86 до 99% и повышается с увеличением удельного веса пыли, скорости движения воздуха во входном патрубке и с уменьшением диаметра корпуса.
Центробежный скруббер ВТИ применяют в вытяжных системах вентиляции для очистки воздуха от кварцевой, коксовой, угольной, известковой, абразивной пыли и т. п.
В циклоне-промывателе СИОТ (рис. XIII. 12) улавливание пыли происходит в результате осаждения ее на смоченную внутреннюю поверхность стенок корпуса под действием сил инерции и благодаря промывки воздуха водой, распыляемой во входном патрубке воздушным потоком. Вода подается в циклон во входной патрубок и на днище водораспределителя /, которое расположено в верхней части циклона. Циклон-промыватель состоит из корпуса 2, входного и выходного патрубков, а также из раскручивателя 3. Для поддержания постоянного давления воды, необходимой для промывки воздуха, циклон-промыватель снабжается водонапорным бачком с шаровым клапаном.

Тканевые пылеуловители

admin — Wed, 03 Mar 2010 09:37:26 +0000

При применении тканевых пылеуловителей степень очистки воздуха может составлять 99% и более. При пропускании запыленного воздуха через ткань содержащаяся в нем пыль задерживается в порах фильтрующего материала или на слое пыли, накапливающейся на его поверхности.
Тканевые пылеуловители по форме фильтрующей поверхности выполняют рукавными и рамочными. В качестве фильтрующего материала применяют хлопчатобумажные ткани, фильтр-сукно, капрон, шерсть, нитрон, лавсан, стеклоткань и различные сетки.
Тканевые рукавные пылеуловители получили большое распространение для улавливания тонких и грубых фракций пыли.
На рис. XIII.15 показана конструкция рукавного пылеуловителя — фильтра РФГ-УМС-4, который служит для улавливания пыли из технологических газов и вентиляционного воздуха. Изготовляются рукавные пылеуловители одинарными и сдвоенными. Одинарные рукавные пылеуловители состоят из четырех, шести, восьми или десяти секций, а сдвоенные — из удвоенного числа секций. В каж-, дой секции в шахматном порядке установлено по 14 матерчатых рукавов в три ряда. Площадь фильтрующей поверхности каждого рукава составляет 2 м2, а одной секции — 28 м2.
Во избежание конденсации влаги на ткани и стенках рукавов при установке пылеуловителей следует учитывать температуру и влажность. очищаемого воздуха.Очищаемый воздух подводится воздуховодом к входному фланцу газораспределительного короба бункера (с передней или задней торцовой стороны пылеуловителя) и опускается под влиянием направляющей перегородки в нижнюю часть бункера, где поворачивается на 180° и поступает в рукава. Проходя через ткань рукавов, воздух очищается от пыли, которая оседает на внутренней поверхности рукавов. Очищенный воздух поступает в межрукавное пространство секций и далее в предназначенный для него коллектор.
Регенерация ткани осуществляется одновременным встряхиванием рукавов и их обратной продувкой. В этом случае регенерируемая секция отключается от коллектора очищенного воздуха.
Каждая половина сдвоенного пылеуловителя имеет свой механизм встряхивания и переключения клапанов. Встряхивание и переключение клапанов на продувку осуществляется электродвигателем через редуктор. Продолжительность встряхивания одной секции составляет 1 мин при длительности процесса фильтрования 9 мин, а весь рабочий цикл составляет 10 мин.
Для продувки рукавов используется вентилятор, установленный на одном валу с электродвигателем.

Самоочищающиеся масляные фильтры

admin — Thu, 25 Feb 2010 09:38:11 +0000

В самоочищающихся масляных фильтрах Кд-10006 и Кд-20006 воздух очищается от пыли в процессе его прохождения через две бесконечные непрерывно движущиеся сетки, смоченные маслом. Скорость первой по ходу воздуха сетки 16 см/мин, второй — 7 см/мин.
Фильтр состоит из металлического корпуса 1, бака для масла с ручной мешалкой для взмучивания осадка при сливе отработанного масла 2 и двух бесконечных проволочных сеток 3 и 4. Каждая сетка натянута между двумя валиками. Верхний валик — ведущий — закреплен в подшипниках и приводится во вращение электродвигателем 5 через двухступенчатый червячный редуктор и зубчатую передачу 6, а нижний — натяжной 7 — установлен в подшипниках, которые перемещаются при помощи натяжных винтов. При движении сетки проходят через масляную ванну, где смывается осевшая на них пыль.
Для нормальной работы фильтра очищаемый воздух должен поступать равномерно по всему сечению фильтрующей поверхности со скоростью, не превышающей 3 м/с.
Фильтры Кд-10006 и Кд-20006 имеют соответственно номинальную пропускную способность 10000 и 20 000 м3/ч при удельной нагрузке 10 000 м3/ч на 1 м2 и сопротивлении по воздуху 98 Па (10 кгс/м2). Эффективность улавливания частиц размером более 10 мкм составляет 95%.
Эти фильтры устанавливают для очистки воздуха от пыли в приточных системах вентиляции и системах кондиционирования воздуха.
Кроме перечисленных фильтров, промышленность выпускает масляные самоочищающиеся сетчатые фильтры для кондиционеров Кт 04.2000.0, Кт 06.2000.0, Кт 08.2000.0, К% 16.2000.0 и Кт 25.2000.0 производительностью соответственно от 40000 до 250000 м3/ч.
Фильтры ячейковые масляные ФяР системы инж. Е. В. Рекка выполнены в виде ячейки коробчатого типа (см. рис. XIII. 18), заполненной 12 гофрированными металлическими сетками. Из ячеек могут быть собраны фильтрующие панели различной площади.
Перед применением фильтры промасливают висциновым маслом № 2 или 3 путем погружения их в ванну с маслом. Затем, после стека-ния излишков масла, фильтры устанавливают на место. Регенерацию фильтров осуществляют промывкой ячеек в горячем (60 °С) 5%-ном содовом растворе, а затем в горячей чистой воде. После сушки ячейки фильтров снова смачивают маслом.
Наряду с фильтрами ФяР применяются фильтры ФяВ, которые при той же конструкции и размерах заполняются гофрированными винипла-стовыми «сетками» (пленками) и двумя металлическими сетками. Фильтры ФяВ можно использовать как в замасленном, так и в сухом виде.
При удельной воздушной нагрузке 7000 м3/ч на 1 м2 пропускная способность фильтров ФяР и ФяВ составляет 1540 м3/ч. Начальное сопротивление их соответственно равно 39 Па (4 кгс/м2) и 49 Па (5 кгс/м2), а удельная пылеемкость у фильтра ФяР при увеличении сопротивления с 39 до 78,5 Па (с 4 до 8 кгс/м2) составляет 1500 г/м2, у фильтра ФяВ при увеличении сопротивления с 49 до 98 Па (с 5 до 10 кгс/м2) —2000 г/м2. Эффективность очистки 80—95% (частицы размером более 10 мкм).
Эти фильтры применяют в приточных системах вентиляции для очистки атмосферного воздуха с начальной запыленностью более 5— 10 мг/м3.
В практике очистки воздуха в приточных системах вентиляции находит применение и ячейковый масляный фильтр с кольцами Рашига, заполнителем в котором являются керамические кольца (4400 шт. на одну ячейку размером 520X520X140 мм), смоченные маслом. Пропускная способность ячейки 1000 м3/ч при начальном сопротивлении 78,5 Па (8 кгс/м2), а удельная пылеемкость при увеличении сопротивления вдвое — 2000 г/м2. Степень очистки 95—98%.

Фильтрующий материал ФП

admin — Thu, 18 Feb 2010 09:38:46 +0000

Фильтрующий материал ФП (ткань акад. И. В. Петрянова) предназначен для'тонкой и сверхтонкой очистки воздуха и газов от твердых сухих частиц радиоактивных, токсичных, бактериальных и других высокодисперсных аэрозолей с начальной концентрацией не более 0,5 мг/м3. Этот материал представляет собой слой ультратонких волокон, нанесенных на подложку (перхлорвинил, ацетилцеллюлоза). Материал при прохождении через него воздуха приобретает электрический заряд, что улучшает его фильтрующие свойства.Фильтры с фильтрующим материалом ФП рассчитаны на разовое использование и регенерации или перезаряжению не подлежат. Фильтры собираются в виде панелей или устанавливаются одиночно с горизонтальным либо вертикальным подводом очищаемого воздуха.
Фильтр ЛАИК (рис. XIII.21) выполнен из фильтрующей насадки, помещенной в корпусе — коробе прямоугольной формы, открытом со стороны входа и выхода воздуха. Внутри короба уложены рамки, огибаемые фильтрующим материалом ФП-15 (ткань Петрянова), между двумя слоями которого прокладывается сепаратор из алюминиевой фольги. Короб выполнен из 10-миллиметровой фанеры.
Фильтр обеспечивает полную очистку от микроорганизмов воздуха, подаваемого в помещение, а также воздуха, удаляемого из помещений, в которых проводятся работы с болезнетворными микробами.
Эффективность очистки воздуха при нагрузке 36—50 м3/ч на 1 м2 составляет: для фильтров, снаряженных фильтрующим материалом ФПП-15-1,5, до 99,9%, ФПП-15-3 до 99,99% и ФПП-15-6 до 99,995%. Цифры 1,5; 3 и 6 в обозначении материала соответствуют сопротивлению при нагрузке 36 м3/ч: 15, 30 и 60 Па (1,5; 3 и 6 кгс/м2).
Нагнетаемый воздух до фильтра с фильтрующим материалом ФП должен обязательно пройти предварительную очистку в масляных фильтрах или фильтрах другой конструкции.Фильтры рамочные бумажные ВЦНИИОТ-К-53 (рис. XIII.22) предназначены для тонкой очистки воздуха с начальной запыленностью не более 1—3 мг/м3. Фильтрующим материалом является алигнин, который в шесть слоев укладывается на поверхность поддерживающего зигзагообразного каркаса—сетки При заполнении фильтра шестью слоями алигнина и двумя слоями шелковки его эффективность при сопротивлении 98 Па (10 кгс/м2) составляет 95—96%, а при сопротивлении 147 Па (15 кгс/м2) —94—95%. Тот же фильтр, заполненный только шестью слоями алигнина, при тех же сопротивлениях имеет эффективность соответственно 86—87 и 84—86%.
Воздушная нагрузка фильтра равна 600 м3/ч на 1 м2, а пропускная способность одной кассеты—1140 м3/ч. Фильтрующий слой не регенерируется, а после накопления предельного количества пыли заменяется новым.

Местная вытяжная вентиляция

admin — Wed, 10 Feb 2010 09:39:20 +0000

Общие положения. Для борьбы с выделяющимися в воздух производственных помещений парами и газами вредных веществ, а также пылью наиболее эффективно применение локализующей вытяжной вентиляции, т. е. удаление вредных выделений от мест их образования. Удаление загрязненного воздуха от мест его сосредоточения легко осуществить при устройстве укрытий у агрегатов, являющихся источниками вредных выделений. Вытяжка из-под укрытий может быть как естественной, так и механической. Устройство локализующей, или местной, вытяжной вентиляции рекомендуется как один из наиболее экономичных и эффективных методов борьбы с вредными выделениями.Чистый приточный воздух в этих случаях следует подавать в отдалении от источников вредных выделений, т. е. приточный воздух должен всегда подаваться в «чистую зону» вдали от мест образования вредных выделений.
Местные отсосы. Местный отсос представляет собой устройство для локализации вредных выделений у места их образования и удаления загрязненного воздуха за пределы помещения с концентрациями, более высокими, чем при общеобменной вентиляции. Это позволяет сокращать воздухообмен и тем самым снижать расходы на обработку воздуха.
Санитарно-гигиеническое значение местных отсосов заключается в том, что они не допускают проникания вредных выделений в зону дыхания работающих.
Кроме санитарно-гигиенических требований, к местным отсосам предъявляют следующие технологические требования:
а) место образования вредных выделений должно быть укрыто настолько, насколько это позволяет технологический процесс, а открытый (рабочий) проем должен иметь минимально возможные размеры;
б) местный отсос не должен мешать нормальной работе или снижать производительность труда;
в) вредные выделения должны удаляться от места их образования в направлении их естественного движения — горячие газы и пары вверх, холодные тяжелые газы и пыль вниз;
г конструкция местного отсоса должна быть простой, иметь малое гидравлическое сопротивление, легко сниматься и устанавливаться на место при чистке и ремонте оборудования.
Конструктивно местные отсосы оформляют в виде разнообразных укрытий источников вредных выделений. Условно их можно разделить на три группы: полуоткрытые, открытые и полностью закрытые.
Полуоткрытый отсос представляет собой укрытие, внутри которого находится источник вредных выделений. Укрытие имеет открытый проем или отверстие. Примерами такого укрытия являются вытяжны? шкафы, вентилируемые камеры или кабины (для пульверизационной окраски, дробеструйной очистки и т. п.), витринные отсосы и фасонные укрытия у вращающихся режущих инструментов.
К местным отсосам открытого типа относятся укрытия, находящиеся за пределами источника вредных выделений — над ним или сбоку от него. Примерами таких укрытий являются вытяжные зонты, боковые, бортовые и кольцевые отсосы.
Полностью закрытые отсосы являются составной частью кожуха машины или аппарата (элеватора, мельницы, бегуна, дробилки, барабана для очистки литья и т. п.), который имеет небольшие отверстия, щели или неплотности для поступления через них воздуха из помещения.
Укрытие следует располагать по направлению распространения струи вредных выделений, используя для их захвата их собственную кинетическую энергию. В этом случае расход удаляемого воздуха будет минимальным. При проектировании местных отсосов выбор формы укрытия, его расположения относительно источника вредных выделений и объема отсоса зависит от характера технологического процесса.
В настоящее время некоторые виды технологического оборудования выпускаются со встроенными местными отсосами. Таковы, например, окрасочные и сушильные камеры, деревообрабатывающие, шлифовальные и полировальные станки.

Воздушное душирование

admin — Tue, 02 Feb 2010 09:40:19 +0000

Воздушное душирование следует предусматривать на постоянных рабочих местах с интенсивностью облучения 350 Вт/м2 [300 ккал/(ч-м2)] и более. При этом на человека можно направлять поток воздуха со скоростью о=0,5...3,5 м/с и температурой 18—24 °С в зависимости от периода1 года и интенсивности физической нагрузки.
Конструктивное выполнение воздушных душей. Воздух, выходящий из душирующего патрубка, должен омывать голову и туловище человека с равномерной скоростью и иметь одинаковую температуру.
Ось воздушного потока может быть направлена на грудь человека горизонтально или сверху под углом 45° при обеспечении на рабочем месте заданных температур и скоростей движения воздуха, а также в лицо (зону дыхания) горизонтально или сверху под углом 45° при обеспечении допустимых концентраций вредных выделений.Расстояние от душирующего патрубка до рабочего места должно быть не менее 1 м при минимальном диаметре патрубка 0,3 м. Ширина рабочей площадки принимается равной 1 м.
По конструкции душирующие установки подразделяются на стационарные (рис. XIV.21) и передвижные (рис. XIV.22).
На рис. XIV.22 показан веерный агрегат типа ВА-1. Агрегат состоит из чугунной станины, на которой смонтирован осевой вентилятор № 5 типа МЦ с электродвигателем, обечайки с коллектором и сеткой, конфузора с направляющими лопатками и обтекателем, пневматической форсунки типа ФП-1 или ФП-2 и трубопроводов с арматурой и гибкими шлангами для подвода воды и сжатого воздуха. Агрегат изготовляется с поворотом вентилятора вокруг оси станины до 60° и подъемом ствола по вертикали на 200—600 мм.Кроме веерных агрегатов типа ВА применяется поворачивающийся агрегат ПАМ.-24 в виде осевого вентилятора диаметром 800 мм с электродвигателем на одном валу. Производительность агрегата 24 000 м3/ч при дальнобойности струи 20 м. Агрегат снабжен пневматической форсункой для распыления воды в потоке воздуха.
Стационарные душирующие установки подают к душирующим патрубкам как необработанный, так и обработанный (подогретый, охлажденный и увлажненный) наружный воздух. Передвижные установки подают на рабочее место воздух помещения. В подаваемом ими воздушном потоке может распыляться вода. В этом случае капельки воды, попадая на одежду и открытые части тела человека, испаряются и вызывают дополнительное охлаждение.
Душирование фиксированных рабочих мест может осуществляться душирующими патрубками различных типов (рис. XIV.23). Патрубки ППД (рис. XIV.23, а) имеют поджатое выходное сечение, шарнирное соединение для изменения направления потока воздуха в вертикальной плоскости и поворотное устройство для изменения направления потока в горизонтальной плоскости в пределах 360°. Регулирование направления воздушного потока в патрубках ПД (рис. XIV.23, б, в) осуществляется в вертикальной плоскости поворотом направляющих лопаток, а в горизонтальной плоскости при помощи поворотного устройства. Патрубки ПД могут применяться как с форсунками для пневматического распыления воды, так и без них. Патрубки должны устанавливаться на высоте 1,8—1,9 м от пола (до нижней кромки).

Обтекание здания потоком воздуха

admin — Mon, 25 Jan 2010 09:41:35 +0000

При набегании потока на препятствие (тело) перед и за ним образуется область так называемого отрывного течения. Иногда эту область называют застойной областью или зоной. Мы будем пользоваться термином зона аэродинамического следа (зона АС), имея в виду всю область отрывного течения. При обтекании тел турбулентным установившимся потоком воздуха при дозвуковых скоростях в зоне аэродинамического следа наблюдаются сложные вихревые неустановившиеся трехмерные движения, даже если поток набегает на двухмерное препятствие (пластину). Уже для тел простейшей формы процессы обтекания весьма сложны. Однако, введя некоторые упрощения, оказалось возможным получить для пластины, шара, цилиндра и других подобных тел аналитическое решение для расчета их аэродинамического сопротивления и габаритных размеров зоны аэродинамического следа. Аналитическое решение обычно является первым приближением решения задачи, не учитывающим вихревые движения в зоне аэродинамического следа. Осредненные линии тока в зоне аэродинамического следа можно построить по средним значениям скорости, полученным экспериментально. Для плоской пластины осредненные линии тока в следе представлены на рис. XV. 1.
Характер движения в зоне аэродинамического следа определяется режимом набегающего потока (числом Re). При ламинарном режиме набегающего потока вихри, образующиеся за пластиной, постепенно увеличиваясь, попарно увлекаются потоком. При небольшой турбулентности вихри образуются то у одной кромки пластины, то у другой и уходят от них попеременно. Центры вихрей расположены вдоль потока за пластиной в «шахматном» порядке. Такая вихревая система с «шахматным» расположением центров вихрей носит название вихревой дорожки Кармана. При дальнейшем увеличении числа Re набегающего потока дорожка Кармана исчезает. Вихревое движение в зоне аэродинамического следа приобретает как бы устойчивый характер. Движение потока за пластиной становится устойчиво турбулентным и оторвавшиеся вихри сразу же затухают, разбиваясь на более мелкие. Границу зоны аэродинамического следа также нельзя рассматривать как установившуюся. На этой границе происходит взаимодействие двух потоков, имеющих разный энергетический уровень. Поток, срывающийся с кромки пластины, имеет большую энергию, чем поток, подходящий к границе из зоны аэродинамического следа. В результате взаимодействия этих потоков на границе зоны возникает вихревой слой.
Характерным для обтекания пластины является наличие двух точек торможения Точка А (см рис. XV.1), лежащая на оси симметрии, является точкой деления потоков и при плоскопараллельном потенциальном потоке скорость в ней близка к нулю. Точка Б находится в месте смыкания основного потока, обтекающего пластину. Правее точки Б направление движения совпадает с направлением набегающею потока. Левее точки Ь находится зона аэродинамического следа, в которой направление движения вдоль оси симметрии противоположно направлению основного потока. Расположение точки Б постоянно меняется из-за пульсации потока.
Здание, как и пластина, является плохо обтекаемым телом. Обтекание здания потоком воздуха даже при простейшей его форме — параллелепипеде — является сложным процессом из-за трехмерности препятствия и влияния подстилающей плоскости — поверхности земли.

Аэродинамический коэффициент

admin — Sun, 17 Jan 2010 10:15:53 +0000

Аэродинамические коэффициенты обычно определяют экспериментально в аэродинамических трубах на моделях зданий. Известны способы аналитического расчета аэродинамических коэффициентов для зданий простейших форм. Значение и знак аэродинамического коэффициента зависят от места расположения точки на поверхности здания, от формы здания и направления ветра. На значение этого коэффициента оказывают влияние близко расположенные здания и сооружения, а также рельеф местности. Энергетический смысл аэродинамического коэффициента заключается в том, что его значение показывает в долях единицы, какая часть удельной кинетической энергии потока переходит в удельную потенциальную энергию. Значение аэродинамического коэффициента можно выразить через скорости потока в отдельных точках вблизи здания. Для этого используем уравнение Бернулли.
Предположим, что поток воздуха набегает на пластину, расположенную перпендикулярно его направлению (см. рис. XV. 1). Выделим в потоке элементарную струйку. Если пренебречь потерей энергии межВ точке торможения А теоретическое значение аэродинамического коэффициента &аэрА = 1.
Для наиболее широко распространенной формы здания (параллелепипед) аэродинамический коэффициент имеет следующие значения: на фасаде с наветренной стороны &аэр.н=0,4 ... 0,8, на фасаде с заветренной стороны &аэр.з=—0,3...—0,6.
На значение аэродинамического коэффициента некоторое влияние оказывает открытие окон в здании и организация сквозного проветривания (аэрация под действием ветра). Однако в практических расчетах этим влиянием пренебрегают. Последние исследования показали, что значение аэродинамического коэффициента зависит от распределения скоростей в набегающем потоке. Эпюра скоростей ветра по высоте здания имеет криволинейный характер из-за наличия пограничного слоя у поверхности земли. В связи с этим появляется неопределенность — к какой скорости относить аэродинамический коэффициент. В данном случае можно пользоваться следующими рекомендациями:
1) если соотношение высоты здания Н и протяженности фасада L меньше 1 (низкое протяженное здание), обтекание воздухом происходит в основном над зданием, и давление ветра можно определять по аэродинамическим коэффициентам и динамическому давлению, вычисленным по средней скорости ветра иср (по высоте здания). Этот случай встречается в основном при расчете давления ветра на ограждения промышленных и многосекционных жилых и общественных зданий.