Исследование распределения вредностей в цехах с крупногабаритным оборудованием при подаче воздуха методом «затопления»

5.2 Предотвращение попадания в рабочую зону потоков холодного воздуха, ниспадающих вдоль наружных ограждений

Для промышленных помешений значительной высоты характерно обра-зование мошных потоков холодного воздуха ниспадаю их вдоль наружных ограждений. Следствием этого является охлаждение рабочей зоны, создание значительного градиента температур и, соответственно, увеличение потребления теплоэнергоресурсов отопительными системами.

Наиболее распространенный способ борьбы с ниспадающим потоком изложен в [19]. Навстречу холодному воздуху направляется настилающаяся на стену струя подогретого воздуха (рис. 5.6а), которая смешивается с ниспдающим конвективным потоком и, соответственно, уменьшает поступление холодного воздуха в рабочую зону.
Недостатком такого способа является существенный перерасход теплоты за счет увеличения теплопотерь через наружную стенку при подаче вдоль неё подогретого воздуха (движение встречного воздушного потока интенсифицируется теплообменом между стеной и подаваемым воздухом). Наряду с этим, значительны затраты электроэнергии на перемещение большого количества
воздуха.
В зарубежной практике [134] известен более экономичный способ реше-ния рассматриваемой проблемы.
Ниспадающий вдоль наружной стены холодный воздушный поток пере-мешивается с подаваемым в помещение воздухом (рис. 5.66). Струя направляется внутрь и вверх помещения со скоростью, обеспечивающей разворот ниспадающего потока примерно на 130 - 150°. Недостатком этого варианта вентиляции является большой расход электроэнергии для работы системы, подающей в помещение воздух препятствующий прорыву ниспадающего холодного



Рис. 5.6. Схема борьбы с прорыванием холодного воздуха в рабочую зону
1 - с помощью плоской нагретой струи; б - с помощью потока, направленного под углом
воздушного потока в рабочую зону. Повышенный расход электроэнергии обусловлен необходимостью подавать воздушные струи с большим начальным-импульсом (произведение массы подаваемого воздуха на его скорость), необходимым для разворота ниспадаюшего потока на указанный выше угол.
На основе проведенных исследований, в настоящей работе предложены новые способы подачи воздуха, разработана и испытана более эффективная конструкция вентиляционной системы, препятствующей прорыву ниспадающего холодного воздушного потока в рабочую зону помещения.
Эффективность предложенной системы обеспечивается тем, что ниспа-дающий вдоль наружной стены холодный воздушный поток, перед перемешиванием поворачивают от наружной стены, а воздух подают горизонтальными
0
струями в пределах границ холодного воздушного потока параллельно наружной стене (рис. 5.7). Перед поворотом холодного потока, в разработанной конструкции, предусматривается возможность удаления пограничного слоя, а также осуществление поворота струи по криволинейной траектории выпукло-
стью вниз.
Кроме того, разработаны устройства для подачи воздуха соосными ком-пактными струями, которые могут быть поданы навстречу друг другу со смещением осей отдельных струй в горизонтальной плоскости.
Основные варианты разработанной конструкции представлены на рисун-ках 5.8 - 5.12, на которых показан (рис. 5.8) поперечный разрез помещения с системой вентиляции; рис. 5.9 - узел системы, реализующий вариант конструкции с удалением пограничного слоя; рис. 5.10 - вариант способа с поворотом холодного воздушного потока по криволинейной траектории; на рис. 5.11 - разрез А-А помещения (рис. 5.7) при варианте способа с подачей воздуха соосными компактными струями, оси которых смещены в горизонтальной плоскости.
Рис. 5.7 Схема струйной защиты от ниспадающего потока 1 - площадка; 2 – воздуховод

Схема реализации способа защиты

Поперечный разрез помещения

Основная сущность разработанного способа вентиляции отапливаемого

помещения заключается в следующем.

Ниспадающий холодный воздушный поток 3, поворачивают от наружной стены с помощью козырька 2, примыкающего к этой стене. В пределах границ потока 3, после его поворота, через насадки 5 подают воздух конвективными горизонтальными струями, которые взаимодействуя перемещаются с потоком 3 (от стены 1 до места расположения насадок 5) через вытяжные отверстия 9 воздуховода 10, удаляют пограничный слой 11 ниспадающего потока 3 (рис. 5.9); кроме того, длину зоны разворота потока 3 уменьшают путем разворота его по криволинейной траектории (рис. 5.10).
Выпуск воздуха подаваемого по воздуховоду можно осуществлять через насадки 5 компактными соосными струями 6, 7.
Поскольку в начале развития воздушных струй, выпускаемых через на-садки 5, ширина их может быть меньше ширины ниспадающего потока 3, их перемешивание будет неполным и часть потока холодного воздуха проникнет в рабочую зону. Поэтому, для увеличения надежности разработанного устройства компактные струи следует выпускать навстречу друг другу, сместив оси формирующих их насадков 5 в горизонтальной плоскости. Таким образом, та часть потока холодного воздуха 3, которая не будет перемешена со струей 6, выпускается из насадка 5 на начальном участке её развития, перемещается со струей 7, подаваемой навстречу со смещением в горизонтальной плоскости.
Применение нового способа вентиляции позволило добиться значитель-ного снижения расхода электроэнергии, потребляемой системой подающей воздух для перемешивания с ниспадающим потоком. Это объясняется тем, что в разработанной конструкции достаточно добиться перемешивания подаваемого и холодного воздуха, в т : время :;:ак в известных вариантах неооходимо добиться разворота ниспадающего потока на угол 130 - 150°. , Практически установлено, что при соизмеримых скоростях выпуска, расход подаваемого воздуха при использовании разработанного решения сократился в 1 , 5 - 2 раза. Это позволяет добиться снижения потерь давления в системе в 3 - 4 раза (с учетом общей характеристики системы), что и приводит к резкой экономии электроэнергии.
Порядок расчета предложенной системы вентиляции состоит в следую-
щем.
Определяется ширина площадки - = 0,17х . (5.12) Если по конструктивным соображениям устройство площадки указанной ширины не представляется возможным, следует организовать несколько пло-щадок по высоте помещения.
Определяется температура внутренней поверхности ограждения

Rо - сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции;

- коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности (для стен, полов
и потолков = 8,7 Вт/м °С).
Вычисляется удельный тепловой поток от воздуха к внутренней поверхности ограждения

Находим расход воздуха в ниспадающем конвективном потоке на 1 м
длины периметра
Находим расход воздуха в ниспадающем конвективном потоке на 1 м
длины периметра


(5,15)
Вычисляем максимальную скорость в ниспадающем конвективном потоке
(5.16)
Находим импульс ниспадающего конвективного потока на 1 м длины периметра
(5,17)
Задаемся скоростью выпуска воздуха в струйной защите (рекомендуется) Vо =12-15 м/с.

Определяем расход воздуха в струйной защите на единицу длины

Длина периметра, обслуживаемая одним воздуховодом, принимается по конструктивным соображениям.
Таким образом, в работе предложен и конструктивно оформлен принципиально новый способ предотвращения попадания в рабочую зону потоков холодного воздуха, ниспадающих вдоль наружных ограждений.