Системы воздухораспределения

Уважаемые читатели, мы начинаем публикацию отдельных глав из книги "Системы вентиляции и кондиционирования. Рекомендации по проектированию для предприятий пищевой промышленности" Группы Компаний "ТермоКул". В этом выпуске опубликована глава 7.1.

Основные характеристики

Подача приточного воздуха в канальных и бесканальных системах воздухораспределения осуществляется в виде струй.

Струи приточного воздуха состоят из двух участков: начального и основного. В подавляющем большинстве случаев рабочим является основной участок приточных струй.

Начальный участок приточных струй характеризуется тем, что осевая скорость струи равна приточной.

Длина (м) начального участка приточных струй определяется по формулам:

для компактных и веерных струй

хнач= m/f0; (7.1)

для плоских струй

хнач= m2b0; (7.1а)

где m - аэродинамический коэффициент воздухораспределителя (конструктивная характеристика); f0 - площадь живого сечения для выхода приточной струи, м2; b0 - ширина (высота) отверстия для выхода приточной струи из воздухораспределителя, м.

Для перфорированных воздухораспределительных устройств (перфорированные воздуховоды, панели и др.) за ширину b0 принимают ширину перфорированного участка (например, ширина перфорированного воздуховода).

Основной участок приточных струй характеризуется тем, что осевая скорость постепенно уменьшается по мере увеличения расстояния х от воздухораспределителя до рассматриваемого сечения.

Компактные и плоские приточные струи характеризуются тем, что векторы скорости при истечении воздуха из воздухораспределителя параллельны между собой, а веерные и конические - тем, что векторы скорости при истечении воздуха из приточных отверстий образуют между собой некоторый угол.

Компактные струи образуются при истечении воздуха из отверстий круглой формы или формы, близкой к квадратной (при истечении из цилиндрических и конических патрубков и сопел, душирующих патрубков различной конструкции, приточных регулирующих решеток, щелевых решеток при отношении длины к ширине менее 5.

Плоские струи образуются при истечении из отверстий вытянутой прямоугольной и щелевидной формы (при истечении из плоских сопел, решеток с параллельными направляющими лопатками, щелевидных насадок с параллельными направляющими лопатками, перфорированных воздухораспределителей и др). Плоские струи преобразуются в компактные на расстоянии (м) x =6l0, где l0 - длина щели воздухораспределителя, м.

Веерные и конические струи образуются при истечении воздуха из воздухораспределителей, выполненных в виде дисковых и других потолочных плафонов.

Веерные струи образуются в случае принудительного увеличения угла раскрытия струи. Полные веерные струи имеют угол раскрытия 360°; неполные - менее 360°. Неполные веерные струи образуются при истечении воздуха из устройств, выполненных в виде приколонных воздухораспределителей, веерных решеток и др.

Воздух подается в помещения, как правило, приточными струями, имеющими температуру tП, отличающуюся от температуры воздуха помещений. В теплый период года температура tП приточного воздуха в основном ниже температуры tВ воздуха помещений; в холодный период года tП может быть выше или ниже tВ в зависимости от значения теплопритоков, поступающих в помещения. Следовательно, приточные струи в основном неизотермические. Развитие таких струй происходит под влиянием инерционных и гравитационных сил, возникающих вследствие разности плотности воздуха в струе и помещении и выражаемых критерием Архимеда Аr. Траектория струи и параметры воздуха в ней зависят от соотношения названных сил. Влияние этих сил учитывается коэффициентом неизотермичности Кн, который вводят в формулы при расчете скорости приточного воздуха.

Приточные струи считают свободными, если их движение не нарушается влиянием ограничивающих плоскостей и других струй. Струи считают стесненными, если они испытывают тормозящее действие обратного потока.

В действующих системах имеют место только стесненные струи, так как они ограничены в движении строительными конструкциями, оборудованием, трубопроводами и т. д. Теорию свободных струй принимают иногда при расчете систем воздухораспределения с целью облегчения расчетов с последующей корректировкой полученных результатов поправочными коэффициентами или в связи с отсутствием соответствующих математических зависимостей для расчета конкретной системы.

 

7.1. Характеристика воздухораспределительных устройств

 

№ п/п Наименование Схема Коэффициенты Коэффициент местного сопротивления ξ
m n
1 Коническое сопло 6,6 ... 7,7 4,5...5,8 1,05 ... 17
2 Цилиндрическое сопло 6,0 4,5 1,05 ... 1,1
3 Решетка регулирующая типа РР: 100x200; 100x400; 200x200; 200x400; 200x600 4,5 3,2 2,2
4 То же со створками, установленными под углом 90° 1,8 1,2 3,3
5 Щелевой насадок с параллельными направляющими 2,5 3,2 1,5
6 Перфорированный воздуховод прямоугольного сечения 2,1 1,7 1,6 ... 2,4
7 Перфорированный воздуховод круглого сечения 0,5 1 1,6 ... 2,4
8 Плафон регулируемый многодиффузорный круглого сечения типа ПРМ: d0=250; 215; 400; 500 мм 0,7 ... 3,2 0,6...2,8 1,3 ... 1.4
9 То же прямоугольного сечения типа ПРМп: 250x250; 400x400; 500x500 1,2 ... 2,5 1.2 ... 3 1,3 ... 1,7

 

Выбор способов подачи приточного воздуха зависит от высоты и назначения помещений, высоты и вариантов размещения оборудования, а также от требований, предъявляемых к равномерности распределения параметров воздуха.

Высота помещений предприятий для производства мясных, молочных, рыбных и других видов пищевых продуктов в основном не превышает 4,8 м. В новых постройках одноэтажных предприятий высота помещений может составлять 6 м. Поэтому рациональными способами подачи приточного воздуха могут быть способы, обеспечивающие вертикальную подачу через перфорированные панели, каналы, сопловые насадки и потолочные плафоны, а также способы горизонтальной подачи выше рабочей зоны. При выборе способов подачи воздуха одновременно определяют способ удаления отепленных и увлажненных потоков воздуха из помещений. Удаление таких потоков воздуха может осуществляться из верхней или нижней зоны, а также из рабочей зоны помещений. Способ удаления воздуха из помещений и варианты размещения вытяжных устройств и распределительных каналов выбирают с учетом технологических, комфортных, санитарно-гигиенических условий и требований техники безопасности обслуживающего персонала, находящегося на постоянных рабочих местах.

Выбирая способы подачи и удаления воздуха, одновременно предварительно выбирают приточные и вытяжные воздухораспределительные устройства, их число и варианты размещения относительно друг друга. Совместным выбором способов подачи и удаления воздуха практически обусловлен выбор способа воздухораспределения в данном помещении.

Применяемые способы воздухораспределения характеризуются в зависимости от направления движения подаваемого в помещения воздуха: "сверху вниз", если подача происходит в верхней зоне, а удаление - в рабочей; "сверху вверх", если подача и удаление воздуха происходят в верхней зоне помещений, как правило, такой способ обеспечивает движение подаваемых потоков выше уровня рабочей зоны, а в рабочей зоне заданная скорость движения воздуха создается обратным потоком; "сбоку вверх" и т. д. При выборе способа воздухораспределения учитывают направление теплопритоков и зоны помещений, характеризуемые максимальным поступлением теплоты или влаги.

Расчет систем воздухораспределения состоит из трех основных разделов: 1) определение параметров и расхода воздуха; 2) определение сечений воздуховодов и воздухораспределительных каналов; 3) определение потерь напора воздуха и подбор вентиляторов.

 

Рис. 7.1. Схема цилиндрического сопла с поджатием

 

Исходными данными для расчета системы воздухораспределения служат: размеры помещения; места размещения окон и дверей; расположение и размеры технологического оборудования; схемы движения технологических потоков; размеры рабочих зон с размещением продуктов; расположение рабочих мест; требования к параметрам воздуха в рабочей зоне в теплый и холодный периоды года; общие тепло- и влагопритоки; допустимые отклонения температуры и скорости воздуха в рабочей зоне; возможные виды воздухораспределительных устройств и места их размещения, согласованные с технологическими условиями.

Выбор воздухораспределительных устройств можно выполнить на основании данных, приведенных в табл. 7.1, в которой показаны серийно выпускаемые распределительные устройства отечественного производства.

В табл. 7.1 приведены схемы воздухораспределительных устройств и их основные характеристики: аэродинамический коэффициент m, температурный коэффициент n и коэффициент местного сопротивления ξ. Коэффициенты m и n характеризуют темп затухания скорости и температуры воздуха в приточной струе. Такие показатели необходимы для расчета скорости и температуры воздуха в рабочей зоне помещений.

Минимальные значения аэродинамического коэффициента (m = 0,5) относятся к перфорированным воздуховодам круглого сечения, наибольшие значения - к цилиндрическим и коническим соплам. Цилиндрические и конические сопла имеют в основном диаметр выходного отверстия d0=40...70 мм при длине lC = (1,5...2) d0.

Цилиндрические сопла имеют коэффициент местного сопротивления, близкий к 1 (ξ = 1,05... 1,1); аэродинамический коэффициент m = 6. Считается, что коэффициент m у цилиндрических сопел выше, чем у других распределительных устройств, обеспечивающих подачу компактными струями и применяемых на пищевых предприятиях. При таком значении аэродинамического коэффициента цилиндрические сопла способны обеспечить повышенную дальнобойность приточных струй. Поэтому цилиндрические сопла при последовательном их размещении по длине приточных каналов и установке в один ряд применяют в системах воздухораспределения, характеризуемых повышенной кратностью воздухообмена и необходимостью подавать воздух на значительные расстояния (до 10 м) при повышенной скорости движения воздуха в рабочей зоне.

В связи с этим системы распределения воздуха через цилиндрические сопла широко применяют при технологическом кондиционировании в аппаратах для тепловой обработки мясных и рыбных продуктов.

При необходимости обеспечить в технологических системах кондиционирования повышенную скорость воздуха при повышенном значении высоты рабочей зоны помещений (hP. З > 2 м) предусматривают распределение воздуха через конические сопла.

Аэродинамический коэффициент конических сопел m изменяется в широком диапазоне, причем значения его зависят от угла конусности сопла. Конические сопла характеризуются наибольшими (максимально возможными) значениями аэродинамического коэффициента. По мере увеличения угла конусности увеличивается и значение m. При этом максимальное значение m = 7,7...7,8. Одновременно с увеличением m значительно изменяется и коэффициент местного сопротивления.

Ниже приведены значения ξ, конического сопла при изменении отношения выходного диаметра d0 сопла к входному D0.

 

ξ 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0
d0/D0 129 41 17 8,2 4,4 2,6 1,6 1,05

 

Разработаны рекомендации по конструкции конического сопла, схема которого приведена на рис. 7.1. Практически здесь показана схема цилиндрического сопла с поджатием. Общая длина сопла lC=1,5D0, длина цилиндрической части lЦ=0,5D0, длина конической части lК равна диаметру D0 на входной стороне сопла. Если на основании данных, приведенных выше, принять d0/D0=0,5, то есть D0=2d0, и принять диаметр выходного отверстия сопла d0=50 мм, то D0=100 мм, lК=100 мм, lЦ=d0=50 мм, общая длина сопла lC=150 мм, коэффициент местного сопротивления ξ=17. Безусловно, такой коэффициент местного сопротивления повышенный. Поэтому желательно применять конические сопла с большим отношением d0/D0.

Коэффициент местного сопротивления конического сопла

ξконс =((1/ε)-1)2       (7.2)

где ε - коэффициент, учитывающий отношение f0/F0;

f0 - площадь выходного отверстия сопла, м2; F0 - площадь входного отверстия сопла, м2.

Помимо устройств, приведенных в табл. 7.1, широко применяют приточные решетки различных конструкций, плафоны и диффузоры потолочного исполнения, способные работать как приточные и вытяжные устройства.

Все воздухораспределительные устройства, кроме устройств, приведенных под номерами 6 и 7, осуществляют сосредоточенную подачу воздуха компактными, неполными или полными веерными струями. При установке их в одном распределительном канале с соответствующим шагом размещения они могут осуществлять рассредоточенную подачу воздуха с целью обеспечения равномерных условий распределения его параметров в рабочей зоне помещений. Воздухораспределительные устройства, приведенные в табл. 7.1 под номерами 6 и 7, обеспечивают рассредоточенную подачу воздуха в помещениях плоскими струями (перфорированные воздуховоды прямоугольного сечения) и неполными веерными струями (перфорированные воздуховоды круглого сечения).

наши проекты
  • АПИК
  • Университет климата
  • Выставка «Мир климата»
  • АПИК-тест