Файл: Романенко П.Н. Пожарная профилактика систем отопления и вентиляции учебник.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 10.04.2024
Просмотров: 236
Скачиваний: 0
В расчетах аэрации д л я целей вентиляции помещений величина температуры газов по всему объему помещения принимается оди наковой и постоянной во времени. Скорость д в и ж е н и я воздуха в помещении принимается равной нулю. Такое допущение мало влияет на точность результатов, но значительно упрощает расчет.
Рассмотрим газообмен в помещении одноэтажного здания, в котором имеются д в а открытых проема, расположенных на разных уровнях (рис. 9.1).
Рис. 9.1. Расчетная |
схема газо |
|
|||
обмена |
под |
действием |
избытков |
|
|
тепла |
(разрез |
здания) |
|
||
Обозначим п л о щ а д ь сечения нижнего проема через .Fi, |
а верх |
||||
него через F2- Расстояние |
по |
вертикали |
между центрами |
нижнего |
|
и верхнего проемов обозначим через h. Температуру воздуха сна ружи здания обозначим через г ь а плотность наружного воздуха рі. Температуру воздуха внутри здания обозначим через h, а плот ность внутреннего воздуха рг-
Примем, что температура воздуха внутри помещения больше температуры наружного воздуха, тогда плотность наружного воз духа будет больше плотности воздуха, находящегося внутри по мещения, т. е. при
|
|
4 > ^ і |
р 2 < Р і - |
|
|
Известно, |
что |
более нагретый |
воздух с меньшей плотностью |
||
через верхний проем будет у д а л я т ь с я наружу, |
а менее |
нагретый |
|||
н а р у ж н ы й воздух с большей плотностью через нижний |
проем бу |
||||
дет поступать |
в |
помещение. Следовательно, на |
уровне |
нижнего |
|
проема давление снаружи здания будет больше, чем внутри поме щения, а на уровне верхнего проема, наоборот, давление снаружи здания будет меньше, чем внутри помещения.
192
Обозначим величину разности давлении воздуха снаружи и
внутри здания на |
уровне |
центра нижнего |
отверстия через |
АРі, а |
па уровне центра |
верхнего |
отверстия через |
ДР2 - Н а рис. 9.1 |
вектор |
разности давлении от центра нижнего проема отложим внутрь по мещения, я вектор разности давлении от центра верхнего проема отложим наружу здания . Концы векторов соединим между собой
прямой. З а |
начало отсчета величин разности |
давления |
между |
внут |
|||||
ренним и |
н а р у ж н ы м воздухом |
примем |
ось |
наружной |
стены |
зда |
|||
ния |
А—А. Тогда |
получим эпюру разности давления |
по высоте |
зда |
|||||
ния. |
Давление, |
направленное |
внутрь |
помещения, |
будем считать |
||||
отрицательным и обозначать знаком минус, а давление, направ
ленное наружу здания, будем считать положительным и |
обозна |
|||
чать знаком плюс. Из эпюры |
видно, что имеется граница, |
где раз |
||
ность |
давления |
равна нулю, |
т. е. давление воздуха внутри |
здания |
равно |
давлению |
снаружи . |
|
|
Горизонтальная плоскость, расположенная на высоте, на кото |
||||
рой давление внутри помещения равно давлению снаружи |
здания, |
|||
называется плоскостью равных давлений . Н и ж е плоскости |
равных |
|||
давлений воздух будет поступать в помещение, а выше — удалять
ся из него. |
|
|
|
Плоскость равных давлений на |
рис. 9.1 |
обозначим |
прямой |
О—О. Уровень расположения этой |
плоскости |
примем за |
начало |
расчета положительных и отрицательных давлений . Величину аб солютного атмосферного давления иа уровне плоскости равных давлений обозначим через В. Найдем абсолютные величины давле
ния |
па уровнях |
|
нижнего и |
верхнего |
проемов, |
внутри и |
снаружи |
|||||||||||
здания . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Расстояние от плоскости равных давлений до центра |
нижнего |
||||||||||||||||
отверстия |
обозначим |
через |
|
а |
до |
центра |
верхнего |
отверстия |
||||||||||
через Іі2. Тогда |
давление воздуха |
на |
уровне |
нижнего проема |
внут |
|||||||||||||
ри |
помещения |
будет |
|
равно |
B + higp2, |
а снаружи здания |
B + li\gç>\. |
|||||||||||
Так как на уровне нижнего проема давление воздуха снаружи зда |
||||||||||||||||||
ния |
больше, |
чем |
внутри, разность |
давлений |
может |
|
быть |
получена |
||||||||||
как |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Д |
Р1 |
=\В |
+ |
Aigp, — |
В |
— A,gp, = |
hxg |
(р, - |
р |
2 |
) . |
|
(9.1) |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
На уровне верхнего проема давление воздуха |
внутри |
помеще |
|||||||||||||||
ния |
будет |
равно |
В—/î2gp2, а |
снаружи В—hugpi- Н а этом |
уровне |
|||||||||||||
давление внутри помещения больше, чем снаружи . Тогда |
разность |
|||||||||||||||||
давлений |
будет |
равна: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
АР., = |
В — |
hg9> — В -h hgPi = hg |
(pi — p 2 ) . |
|
(9.2) |
||||||||||||
Величины АРі и AP 2 представляют собой гравитационные дав ления у нижнего и верхнего проемов (под действием разности плотностей).
Гравитационные давления, определяемые по формулам (9.1) и (9.2), являются статическими давлениями . В открытом проеме ста-
13 Зак. 3! |
193 |
тическое давление переходит в динамическое. Зависимость между этими давлениями имеет вид:
|
|
A P = - £ f U |
(9.3) |
|
где. ay — скорость |
движения воздуха в проеме, м/сек; |
|
||
р — плотность |
воздуха в |
проеме, кг/ма. |
|
|
Из |
в ы р а ж е н и я |
(9.3) можно |
определить скорость движения |
воз |
духа в |
проеме: |
|
|
|
Расход воздуха в проеме можно определить по уравнению не разрывности:
|
G = \>Fwp, |
(9.5) |
||
где F — площадь |
сечения |
проема, |
л/2 ; |
|
ц — коэффициент расхода. |
|
|
||
Коэффициент |
расхода |
учитывает |
потерн кинетической |
энергии |
воздуха при проходе через проем: трение внутреннее и внешнее, завихрения и т. п. Величина коэффициента расхода зависит преж де всего от формы кромок проема, толщины стенок и других фак торов. Определяется эта величина опытным путем и может изме няться от 0 до 1. Д л я проемов с острыми краями, в том числе и для полностью открытых оконных и дверных проемов, величина
коэффициента |
расхода принимается |
в |
пределах |
0,6—0,65. |
||||
С учетом |
уравнении |
(9.4) |
и (9.5) |
составим |
формулу для се |
|||
кундного |
расхода |
воздуха в |
общем |
виде: |
|
|||
|
|
|
G=yFV2bPf. |
|
|
(9.6) |
||
Расход |
воздуха |
через |
нижний |
проем равен: |
||||
О, = ^У2~Щр~1 |
= vlFlV2hlg(Pl-p2)pl, |
(9.7) |
а расход воздуха через |
верхний проем |
|
|
G 2 = ^2 |
Ѵ2Щр~2 = Р2 F о Vi |
kl g (pi — ft) P2 • |
(9.8) |
|||||||||
Уравнения |
(9.7) и |
(9.8) |
используем |
д л я |
определения |
располо |
|||||||
жения |
плоскости |
равных |
давлений, |
т. е. д л я |
определения |
hi и ho- |
|||||||
Из |
условия |
газового |
баланса |
следует, |
что G\ — G2- Приравни |
||||||||
вая правые |
части |
уравнений |
(9.7) |
и (9.8), |
получим |
|
|||||||
|
Ѵ\Рі ѴГ 2 hig |
(Pi — p2 )PJ |
= |
\>2F21/2 h2g ( P l — рз) p2 . |
|
||||||||
Возводя |
обе части |
равенства в к в а д р а т |
и с о к р а щ а я одинаковые |
||||||||||
величины, |
найдем |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
І Ѵ Л 2 |
А І Р І = |
\>22F2*h2p2 • |
|
(9-9 |
|||||
194
Из |
рис. |
9.1 |
видно, |
что |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
Л| + Л2 = Л. |
|
|
|
|
|
|
|
(9.10) |
||||
Подставляя |
значение |
Ііо = Іі—/іл |
в выражение |
(9.9) |
и |
решая от |
||||||||||||
носительно |
величины |
Iii, |
получим |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
lh = ~ |
~ |
h |
|
-Г 1 |
|
|
|
|
|
|
|
(9Л1> |
|
|
|
|
|
|
|
,и -і" |
F\ pi |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Аналогично |
м о ж н о |
получить |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
/ / , = . |
|
- |
р2 |
|
|
|
|
|
|
|
(9.12) |
||
|
|
|
|
|
|
|
Ff |
-I" 1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
\Н2 |
|
рі |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Уравнения (9.11) и (9.12) показывают, что расположение пло |
||||||||||||||||||
скости |
равных |
давлений |
зависит от отношения |
приточных |
и вы |
|||||||||||||
тяжных проемов в квадрате, а |
т а к ж е |
от |
отношения |
плотностей |
||||||||||||||
наружного |
н внутреннего |
воздуха. |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
Подставляя значение Іі\ в уравнение |
(9.7), получим |
выражение |
||||||||||||||||
для секундного |
расхода приточного или удаляемого воздуха: |
|||||||||||||||||
|
G=ViF^F, |
|
Л |
f f f 1 |
: ^ 1 ; |
• |
кг/сек. |
|
|
|
(9.13) |
|||||||
Произведение / t g ( p i — р 2 ) называется располагаемым пли пол |
||||||||||||||||||
ным гравитационным |
давлением . Обозначим его через |
АРѵр, |
тогда |
|||||||||||||||
|
|
|
|
Л / У = : Л £ ( Р » — Р з ) - |
|
|
|
|
|
|
(9.14) |
|||||||
Подставляя |
Д / ^ |
|
в уравнение (9.13), окончательно |
получим |
||||||||||||||
|
|
0 = ѵ № і ] / Г |
|
, і а ^ ^ |
а |
р 2 |
- |
|
|
|
|
(9.15) |
||||||
Формулы (9.13) и (9.15) позволяют определять газообмен |
в по |
|||||||||||||||||
мещениях при заданных |
проемах с учетом |
только |
гравитационного |
|||||||||||||||
давления . По этим ж е формулам можно |
определять |
газообмен при |
||||||||||||||||
высокой |
температуре |
газов |
в |
помещении. |
|
|
|
|
|
|
||||||||
Д л я |
упрощения |
расчетов |
газообмена |
в условиях |
высоких |
тем |
||||||||||||
ператур |
по уравнению (9.13) |
составлена |
номограмма (рис. 9.2). По |
|||||||||||||||
этой ж е номограмме |
можно |
определить |
расположение |
плоскости |
||||||||||||||
равных |
давлений. Порядок |
пользования |
номограммой |
показан |
||||||||||||||
стрелками. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Из номограммы |
видно, что |
при |
сечениях |
вытяжных |
проемов, |
|||||||||||||
равных или меньше приточных, газообмен в помещении с повыше
нием |
температуры вначале увеличивается, достигает максималь |
ной |
величины, а затем постепенно снижается. Это явление можно |
13* |
195 |
объяснить тем, что при высоких температурах приточный воздух значительно увеличивается в объеме и потерн давления в вытяж ном проеме начинают превышать гравитационное давление в нем. Номограмма т а к ж е показывает, что увеличение температуры газов в помещении выше 200° С мало влияет на газообмен.
Рис. |
9.2. |
Номограмма |
для определения расхода газов |
и |
плоскости |
|||
равных |
давлений при |
аэрации |
в |
условиях |
высоких |
температур по |
||
|
|
|
формуле |
(9.13) |
|
|
|
|
Д л я |
определения |
площади |
сечения |
приточных |
и вытяжных |
|||
проемов при известном газообмене в условиях низких и высоких температур з а д а ю т с я наиболее выгодным расположением плоскос-
196
ти равных давлении, т. е. величинами Іі\ и 1ъ . Тогда из |
выражений |
||||||||
(9.7) |
н |
(9.8) |
находят |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
/ I — |
— |
, |
|
— ) |
|
(9.16) |
|
|
|
|
|Х, |
У 2 llxg (р, |
— р 2 ) Рі |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(9.17) |
|
|
|
§ 9.2. Аэрация |
под действием |
ветра |
|
|||
При действии ветра с наветренной стороны здания |
возникает |
||||||||
избыточное давление воздуха, |
а с |
подветренной стороны — разре |
|||||||
жение. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Пример распределения ветрового давления вокруг |
о г р а ж д а ю |
||||||||
щих конструкций зданий показан на рис. 9.3. Здесь |
избыточное |
||||||||
давление |
обозначено знаком |
+ , а разрежение знаком —. Н а п р а в |
|||||||
ление |
ветра |
показано |
стрелкой, |
скорость |
ветра обозначена че |
||||
рез до„.
197
