Воздушные завесы

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

БЕЛГОРОДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕНЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙУНИВЕРСИТЕТ

ИМ. ШУХОВА

Кафедра ТГВ

РЕФЕРАТ

На тему: «Воздушные завесы. Принцип действия. Назначение. Классификация. Воздушные завесы периодического и постоянного действия. Расчёт воздушных завес шиберирующего и смесительного типа»

Выполнил: студент гр. ТВ-42

Нормальный парен

Проверил: Кущев урод

Белгород 2004

Содержание

Введение …………………………………………………………………………….3

Принципы установки воздушных завес……………………………………………5

Принцип работы завес………………………………………………………………7

Расчет воздушных завес…………………………………………………………….9

Пример I расчёта воздушных завес……………………………………………….11

Расчет боковой двусторонней завесы шиберирующего типа…………………..12

Расчет и устройство воздушно-тепловых завес у входных дверей общественных зданий в три и более этажей……………………………………………………….14

Заключение………………………………………………………………………….15

Список литературы………………………………………………………………....17

Введение

С наступлением холодов любой владелец, как маленького павильона, так и большого супермаркета начинает задумываться, как сохранить тепло в своем магазине, т.к. поток посетителей входящих и выходящих не прекращается в течение всего дня и двери практически всегда открыты, то мерами защиты помещения от проникания холодного наружного воздуха являются тамбуры (а), шлюзы (б), вращающиеся двери (в) (рис. 1).

В тех случаях, когда названные способы по разным причи­нам неприемлемы, следует устраивать воздушные завесы.

Утечка теплого воздуха через открытые двери зависит от трех факторов:

- Разница давлений внутри и снаружи

- Разница температур внутри и снаружи

- Скорость ветра в дверном проеме

Правильно подобранная тепловая завеса предотвращает утечку теплого воздуха, максимально уменьшая эти факторы.

В теплое время года завесы без источника тепла создают заграждение наружному воздуху в проемах кондиционируемых помещений и холодильных камер.

Теплоносителем в завесе может быть электричество или горячая вода. Устроена завеса очень просто – в металлическом или пластиковом корпусе размещаются электрические тэны (или змеевики из труб в случае водяного теплоносителя) и мощный вентилятор, напор которого должен быть таким, чтобы перекрывать величину дверного проема. Также завеса может комплектоваться пультом управления (встроенным или выносным) и термостатом. [4 стр. 67]

Существуют также завесы без источника тепла предназначены для создания чисто воздушных завес в проемах больших размеров, в промышленных зданиях, депо и ангарах. Кроме того, воздушные завесы без источника тепла – идеальная защита холодильных камер и кондиционируемых помещений.

Завесы без нагревательных элементов могут использоваться для разделения смежных производственных помещений, соединенных открытыми проемами, с различным внутренним климатом.

Наконец, завесы такого типа могут найти применение для ограждения источников вредных выделений (совместно с вытяжкой вентиляцией).

На основе завес без источника тепла можно создавать оригинальное решение экономичной защиты проемов отапливаемого помещения в зимнее время.

ПРИНЦИПЫ УСТАНОВКИ ВОЗДУШНЫХ ЗАВЕС

Воздушные или воздушно-тепловые за­весы устанавливают:

1. У ворот, открывающихся чаще 5 раз или не менее чем на 40 мин в смену, распо­ложенных в районах с расчетной темпе­ратурой наружного воздуха для холод­ного периода года - 15°С и ниже (пара­метры Б), если исключена возможность устройства тамбуров или шлюзов.

2. У ворот или технологических проемов при любых наружных температурах и лю­бой продолжительности открывания при соответствующем обосновании.

3. В там­бурах и шлюзах у входных дверей вести­бюлей общественных зданий и вспомога­тельных зданий промышленных пред­приятий.

4. В тамбурах и шлюзах у входных дверей общественных и производст­венных зданий и помещений, оборудован­ных системами кондиционирования воз­духа. [2 стр. 153]

Завесы должны обеспечить во время открывания ворот в поме­щениях температуру на рабочих местах не ниже 14°С при легкой работе, 12°С — при средней и 8°С — при тяжелой работе. При отсутствии вблизи ворот рабочих мест допускается понижение температуры до 5°С, в вестибюлях общественных зданий — до 12°С.

Температуру воздуха завесы, как правило, принимают не выше 50°С. Скорость выхода воздуха из устройств завесы не более 25 м/с (в производственных зданиях).

Типы воздушных завес. Воздушные завесы устраиваются с пода­чей воздушной (шиберирующей) струи: а) снизу вверх; б) сверху вниз; в) сбоку ворот. По режиму работы завесы делят на перио­дически и постоянно действующие.

Принцип работы завес. Воздушная завеса — это результат взаимодействия двух потоков: воздушной струи и набегающего на нее горизонтального потока воздуха. Воздушная струя, не препятствуя движению людей и транспорта, как правило, сущест­венно уменьшает количество прони­кающего в помещение наружного возду­ха. При этом воздушная завеса может, быть устроена по месту воздухозабора и температуры подаваемого воздуха (рис.2): а — с забором внутреннего воздуха с температурой t_в и подогревом его перед подачей в завесу до t_з; б - с забором внутреннего воздуха и подачей его в завесу без подогрева

( t_з = t_в); в — с забором наружного воздуха и подогревом его перед подачей в завесу ( t_з > t_в);  г — с забором, наружного воздуха и подачей его в завесу без подогрева ( t_з = t_в).

По варианту а устраиваются завесы, если необходимо сохранить неизменными параметры микроклимата производ­ственных помещений, обычно если в по­следних вблизи ворот расположены ра­бочие места. По варианту б устраивают­ся завесы, если допустимо понижение температуры в зоне ворот или при устройстве завес в проемах внутрен­них стен, разделяющих два помещения.

По варианту в воздушные завесы могут быть использованы, в качестве агрегата приточной вентиляции, в этом случае воздушная завеса может работать постоянно; по варианту г воздушная завеса как бы преграждает полностью доступ наружного воздуха в помещение.

Следует отметить, что воздушные завесы в зависимости от местных условий устраиваются с подачей воздуха, через горизон­тальную щель, расположенную внизу проема; с подачей воздуха через горизонтальную щель, расположенную вверху проема; как правило, с боковой подачей воздуха через вертикальные щели по обеим сторонам проема.

При устройстве завесы с боковой подачей воздуха следует обеспечить усиленную подачу воздуха в нижнюю часть проема (в нижнюю треть по высоте ворот). С этой целью нижнюю часть щели следует делать шире верхней. По эффекту действия лучшими являются двусторонние боковые завесы. При их действии не наблю­дается уменьшения температуры воздуха в районе ворот в момент прохождения транспорта. [1 стр. 252]

 

РАСЧЕТ ВОЗДУШНЫХ ЗАВЕС

Воздушную завесу можно рассматривать как плоскую неизо­термическую струю, действие которой развивается на границе двух сред: наружного и внутреннего воздуха.

При открывании ворот в открытый проем направляется поток воздуха снаружи. Причинами, вызывающими движение воздуха через ворота, шляются: ветер, разрежение в нижней части здания вследствие различных плотностей внутреннего и наружного воздуха и разрежение в здании вследствие преобладания объема воздуха вытяжной вентиляции над приточной. Слишком большое разрежение вследствие превышения вытяжки над притоком может свести на нет действие воздушной завесы, т. е. в открытые ворота будет поступать воздух наружный в количестве намного больше расчет­ного. Поэтому при эксплуатации завесы нужно обязательно устранить излишние объемы вытяжного воздуха.

Расчет набегающего потока. Скорость набегающего потока

, (1)

где р — разность между наружным и внутренним давлениями по обе стороны ворот (наружное давление учитывается как комби­нированное действие; трех причин, см. выше).

Однако в расчет удобнее вводить не разность давлений, а геометрическую высоту z, т. е. высоту расположения нейтральной зоны (на которой внутреннее и внешнее давления равны).

Разность давлений на высоте х от пола вычисляется по формуле

, (2)

где q — разность плотностей внутреннего и наружного воздуха.

Местная скорость высоте х будет

. (3)

При х = 0 скорость будет максимальной:

. (4)

(пограничный слой вблизи пола не учитывается).

Разделив формулу (3) на формулу (4), получим

. (5)

 Выражение для скорости v_x может быть записано в виде

. (6)

где t —разность температур внутренней t_B и наружной t_H. Так как числовое значение радикала  мало меняется с измене­нием Т_в то для 10°С<t_B<30°С формулу (6) можно упростить:

. (7)

Тогда максимальная скорость у пола (при х = 0)

. (7')

По формулам (7.) и (7') можно для конкретных условий построить график распределения скоростей (рис. З).

Средняя скорость свободной струи, выходящей из щели завесы,

,

где vo — начальная скорость истечения из щели; b — ширина щели; s — длина струи (вместо х введена длина, так как ось завесы не совпадает с осью х координат); а — коэффициент турбу­лентной структуры.

Длину s можно выразить через проекцию на координатную ось х формулой

где  — угол наклона струи; h —длина завесы.

Одновременное действие струи и набегающего потока определя­ется (фиксируется) количеством воздуха L_H, пересекающего ось Ох (в пределах проема):

,

— линия тока; В — ширина ворот.

Количество воздуха Lo, выпущенного через щель размером Bb

(b — ширина щели), определяется по формуле

,

где vo - начальная скорость струи.

Характеристика завесы определяется по формуле

,

где L_B — расход воздуха через ворота при бездействии вентиляции; L_н — расход наружного воздуха, допускаемого к прорыву в помеще­ние; L_o — расход воздуха на завесу.

Для завес с нижней подачей характеристика завесы следующая:

;

для завес с боковой подачей характеристика завесы

.

Функции  и  определяются графически:

Физический смысл характеристики завесы R: она показывает количество задержанного завесой воздуха, приходящегося на 1 м³ воздуха завесы. Характеристика зависит и от конструктивного оформления завесы.

Величина  = (L_B — L_H)/L_B называется коэффициентом полезного действия завесы.

Методика проектирования и расчёта завес приводится в призере.

 

Пример I.

Рассчитать воздушную завесу у ворот гаража, выполнимую по схеме с забором внутреннего воздуха и подачей его в завесу без подогрева. Размеры ворот: ширина В = 3,5 м, высота Н = 2,5 м. Расчетные темпер туры наружного t_н и внутреннего t_B воздуха: t_H = -20°С; t_B = -10°С.

Решение

Находим скорость врывания воздуха в ворота. Выявление ско­рости врывания представляет весьма сложную задачу. Лучшим решением можно было бы считать данные экспериментальных наблюдений — замеренные скорости движения воздуха в условиях, аналогичных решаемой задаче; при отсутствии экспериментальных данных можно применить методы расчета аэрации; возможно также применение формулы (7').

Найдем максимальную скорость у пола, принимая высоту расположения нейтральной зоны z =4 м:

Расход наружного воздуха через ворота при бездействии завесы

 м³/ч.

Задаемся геометрическими размерами завесы: принимаем ширину щели

b = 0,1 м, угол наклона струи к плоскости ворот = 30°, при этом коэффициент турбулентной структуры а = 0,2.

По графику рис. 5 при а = 0,2 и  = 30°, если подача воздуха через цель завесы производится снизу,  = 0,41.

При назначении угла начального наклона струи к плоскости ворот следует иметь в виду, что при углах наклона 50° и больше струя налипает на землю и при этом теряется смысл завесы.

Определяем далее характеристику завесы:

Задавшись КПД завесы  — 0,6, находим расход воздуха на завесу:

 м³/ч.

Определяем начальную скорость струи:

 м/с.

Найдем количество входящего в помещение наружного воздуха:

м³/ч.

Определим температуру смеси, если воздух завесы не подогревается:

Повысить температуру смеси можно двумя способами: 1) подогреть воздух завесы; 2) увеличить расход воздуха на завесу.

Повысим температуру завесы, например, до t_см = 0°. Определим начальную температуру воздуха путем подогрева воздуха завесы:

Расход теплоты на подогрев воздуха калориферами в этом случае составит

 ккал/ч.

Определим расход воздуха, если t_cм — 0°C:

Найдем начальную скорость струи завесы

 м/с.

Найдем КПД завесы при новых условиях:

 [3 стр. 328]

Расчет боковой двусторонней завесы шиберирующего типа.