Розрахунок повітряних завіс

ПРАКТИЧНА РОБОТА № 12

1. Призначення повітряних завіс та їх тип

Повітряна завіса шиберної дії являє собою плоский неізотермічний струмень, який розвивається на межі двох середовищ, що мають різні параметри: температуру, щільність, концентрацію домішок, вологість. Різниця тисків повітря з двох сторін струменю повітряної завіси приводить до скривлення траєкторії вісі відхилення від початкового напрямку (рис.1).

Повітряні завіси застосовують в холодний період року для захисту виробничих приміщень від проникнення зовнішнього повітря через відкриті прорізи в зовнішніх огородженнях.

Тип завіс.

Повітряні завіси обладнуються з подачею повітряного (шиберуючого) струменя:

а) знизу у гору;

б) згори до низу;

в) з боків воріт.

За режимом роботи завіси розрізняються на періодично та постійно працюючі.

2. Розрахунок повітряних завіс

Розрахунок повітряних завіс ведеться у такій послідовності:

1) Задуваючись конструктивною схемою повітряної завіси (спосіб подавання повітряного струменя, що витікає з щілини визначають ширину щілини  вс . Рекомендується приймати розмір щілини за умовами, що площина 2 (або сумарна площина щілин при двобічній подачі повітря ) становить ⅟₃₀÷⅟₄₀ площини прорізу, для пошуку оптимального розміру щілини необхідно багатоваріантні розрахунки повітряних завіс.

2) Визначають за нонограмою (рис.2) координати вісі повітряного струменя завіси   r   ,що відповідає умові збереження повітряного балансу приміщень. Протяг вісі повітряного струменя  S  ,приймається при подаванні повітря: нижнім — 1,05Hпр, боковим однобічним — 0,525Впр, де Hпр , Впр — висота та ширина прорізу, який обслуговує повітряна завіса.

3) Обчислюють розрахункову різницю тисків з двох сторін прорізу при подачі повітря знизу уверх знаходять максимальну різницю тисків біля підлоги:

де ― максимальний тиск повітря зовні (на рівні підлоги ) , який визначається за формулою:

― )+

де ―тиск повітря у приміщенні , який визначається за формулою:

де  висота споруди,м;

питома вага повітря відповідно зовнішнього та внутрішнього,кг/м3;

навколишній тиск вітру,Па.

При боковій повітряній завісі розрахункова різниця тиску змінюється по висоті і обчислюється для 4-6 рівнів:

де ― тиск повітря зовні на рівні (висоті hi):

– ― )+

4)  Визначаємо початкову швидкість повітря в щілині:

–         для завіс при подаванні повітря знизу

–         для завіс з боковим подаванням повітря

де ―  відстань ,рівна висоті прорізу – при подаванні повітря знизу та ширині прорізу при одно – і двобічному подаванні;

координата,для завіс із внутрішнім забиранням повітря ,для завіс із зовнішнім забиранням повітря ;

― кут нахилу площини виходу струменю до вертикальної площини (доцільно приймати 300).

Якщо швидкість виходу з щілини виявиться вищою допустимої,тоді завдатися більшим розміром щілини і повторити розрахунок.

5)  Визначаємо кількість повітря на повітряну завісу:

–         за секундами на 1м щілини роздаючого повітрепровода

–         масовий ,кг/с

або

де ― протяжність щілини,м;

довжина окремої частки для бокової завіси,м;

щільність повітря ,що надходить у завісу ,кг/м3.

6)     Розраховуємо температуру повітря,що подається у повітряну завісу:

де  температура повітря у приміщенні та на зовні,0С;

коефіцієнти,що враховують вплив на температуру суміщі (прийнято ) до температури температури внутрішнього ,зовнішнього та повітря,що подається через щілини.

Коефіцієнти  визначаються за номограмою (рис.2) у залежності від коефіцієнта 1 ;

1=

де  ―ширина струменя у перерізі ,що знаходиться відстані     від його початку і визначається за формулою

Коефіцієнт  визначається за формулою

де ― коефіцієнт,що залежить від відносної координати та приймається за номограмою (рис.3б).

При визначенні відносної координати ,слід приймати  для завіс з внутрішнім забиранням повітря та  для завіс із зовнішнім забиранням повітря. Перевірка правильності визначення коефіцієнтів проводиться за умовою:

Якщо температура повітря,що подається у завісу,виявиться вищою допустимої за якої ,тоді задаються тільки розміри щілини і розрахунок повторюється.

7)   Визначають витрати тепла  кдж/год ,на підігрів повітря,що подається у завісу

де ― температура повітря,що входить у калорифер,0С – або  ,або  ,або  (при забиранні повітря з верхньої зони);

― питома теплоємність повітря.

8)     Звичайним шляхом проводять вибір калорифера, аеродинамічний розрахунок повітропроводів завіси та вибір вентилятора.

ПРИКЛАД

Розрахувати основні параметри повітряної завіси періодичної дії. Умови розрахунку:

ворота висотою

шириною = 4м;

допустимі  , 0С.

зовнішні умови :  0С;  м/с;

внутрішні умови : 0С;  Па (з розрахунку повітряного режиму споруди).

висота споруди : Н=12 м,

аеродинамічні коефіцієнти :  ;

коефіцієнт,що враховує неспівпадіння розрахункової швидкості та температури зовнішнього повітря К=10.

РІШЕННЯ

1.   Приймаємо бокову двобічну повітряну завісу ( 0) з внутрішнім збиранням повітря. Площа воріт

4 х 3=12 м2.

Отже

0.7+

Приймаємо =0,05 та (перший варіант)

2.     При боковій двобічній завісі

За рис.2 при =0,05 та =2,1 м знаходимо

3.     Розіб’ємо умовно проріз по висоті на частки на чотири зони по 0,73 м кожна і проведемо розрахунок різниці тисків для кожного з них. При цьому

(0,8+0,4)(5,32/2

Результати розрахунку занесемо до таблиці 1

Таблиця 1

у таблиці 1

4.     Початкова швидкість повітря в струмені повітряної завіси за формулою (7)при

Х1=

у1=-r=-0,07 м;

та

для будь-якої зони становить

=5.6

Результати розрахунку  для чотирьох зон наведені у таб.1 . Як видно із розрахунків ,швидкість виходу з щілини перевищує допустиму. Задається  (другий варіант). Отже,при нових значеннях r=0,105 та у1=-0,105 м

5.6

середня швидкість вихода повітря 23,55 м/с – менша допустимого значення.

5.     Знаходимо кількість повітря на 1м щілини:

Масова кількість повітря на двобічну завісу становить:

6.     Температура повітря,що надається у повітряну завісу визначається за формулою

48 0C.

За рис.3а при    та

=24  :

За рис.3б при   та   у відповідності з формулою (13)

=0,33

Перевіряємо правильність розрахунку коефіцієнтів :

=0,61+0,02+0,33=0,96  (допустиме відхилення).

7.     Визначаємо витрати тепла на підігрів повітря :

Далі ведеться звичайний вибір повітропроводів та обладнання.

При застосуванні повітряної завіси доцільно багатоваріантові розрахунки для вибору оптимального варіанту завіси. При цьому з підвищенням витрати тепла на підігрівання повітря знижується до нуля, однак збільшується потужність вентиляційної установки. Зіставлення приведених витрат для різноманітних варіантів рішення дозволить виявити оптимальний з них.