Расчет воздушных завес

Некоторые производственные цехи оборудуются воротами, через которые пропускается транспорт. При этом в холодное время года в поме­щения цехов может поступать наружный воздух, вызывая охлаждение воз­духа внутри помещений, что может приводить к простудным заболеваниям работающих. Аналогичная ситуация наблюдается в общественных зданиях с интенсивными людскими потоками (магазины, кинотеатры и др.).

Для предотвращения прорыва холодного воздуха в этом случае у ворот устраиваются воздушные и воздушно-тепловые завесы. Принцип действия этих устройств заключается в том, что навстречу прорывающему­ся в помещение наружному воздуху под некоторым углом с помощью вен­тилятора подается из щели воздух. Воздух забирается из верхней зоны по­мещения. Он может предварительно подогреваться (воздушно-тепловая завеса) или использоваться без подогрева (воздушная завеса).

Выпускная щель завес может располагаться внизу ворот или сбоку, с одной или с двух сторон. Соответственно и завеса называется нижней, боковой односторонней и боковой двусторонней (рис.1). Более эффектив­ными считаются нижние завесы.

Рис. 1. Схемы воздушных завес

Подача воздуха в завесу осуществляется с помощью патрубка рав­номерной подачи переменного поперечного сечения, имеющего щель по­стоянной ширины. При этом угол выпуска струи из щели принимают: для ворот, защищенных от ветра 45°, для незащищенных ворот - 30°.

Основной задачей расчета завес является определение необходимо­го расхода воздуха, зная который, можно рассчитать поперечное сечение воздуховода и подобрать вентилятор.

Одной из основных характеристик воздушных завес является вели­чина q , показывающая отношение количества воздуха, подаваемого в заве­су G₃, к общему количеству проходящего через ворота воздуха

G_npq = G₃/G_np. Эту величину рекомендуется принимать в пределах q =

0,6 -1,0.

При расчете завес необходимо определять высоту расположения над полом так называемой нейтральной зоны h_H. Если в цехе отсутствует световой фонарь, то высоту расположения нейтральной зоны h_H – следует определять по формуле

где Н - высота ворот, м; р_н р_в - плотность воздуха соответственно наружного и внутреннего, кг/м³; - коэффициент расхода для нижней части ворот (принимается по таблице 1).; q - соотношение количеств возду­ха, подаваемого в завесу, и проходящего через ворота, этой величиной за­даются в пределах 0,6 - 1,0.

Общий расход воздуха, проходящего через ворота, в этом случае определяют по формуле

где В - ширина ворот, м.

Расход воздуха, подаваемого в завесу, находят из выражения

G₃ = qG_np.

Для случая, когда в цехе имеется световой фонарь, высота распо­ложения нейтральной зоны h_н определяется по формуле

где h - расстояние от середины ворот до середины створок фонаря, м; F_в - площадь ворот, м² ; F_выт - площадь неплотностей (щелей) в фонаре, м² (принимается по таблице 2); F_np - то же в окнах и дверях (таблица 2).

Таблица 1

Величи на q	Односторонняя завеса	Двусторонняя завеса
1/40	1/30	1/20	1/15	1/40	1/30	1/20	1/15
0,7	0,22	0,25	0,63	0,32	0,25	0,28	0,32	0,36
0,8	0,20	0,22	0,26	0,30	0,23	0,26	0,30	0,34
0,9	0,18	0,20	0,24	0,27	0,21	0,24	0,29	0,32
1,0	0,17	0,19	0,22	0,25	0,20	0,23	0,27	0,30

Таблица 2.

Температура воздуха для завесы t₃ находится из выражения

где t_см - температура смеси подаваемого теплого и наружного воздуха в воздушной завесе, °С; t_в - температура воздуха в помещении в зоне его забора, °С; t_н- температура наружного воздуха, °С; - вспомогательная величина, определяемая следующим образом

где - коэффициент турбулентности струи воздуха, вытекающей из щели патрубка; в - ширина щели, м; S — длина струи завесы, м.

Величина S находится для нижней завесы

Для боковой двухсторонней завесы

Величина температуры t_см должна быть близкой к температуре внутри помещения t_в. В отдельных случаях при отсутствии постоянных

рабочих мест около ворот и кратковременном открывании ворот (до 10 мин) величина t_см может быть снижена до 5 °С.

Пример 1. Цех, в котором отсутствуют теплоизбытки, оборудо­ван световым фонарем с одинарными металлическими рамами и с общей длиной притворов 450 м. Цех имеет окна с двойными деревянными рамами, общая длина притворов окон составляет 600 м. Длина притворов дверей цеха равна 50 м. Расстояние между центрами ворот и фонаря равно 8 м. Примем ширину воздуховыпускной щели в = 200 мм. Ворота защищены от ветра, их размеры составляют 4x4 м. Температура наружного воздуха t_н = -22 °С, воздуха внутри помещения t_в = 16° С.

Рассчитать нижнюю воздушную завесу для ворот цеха.

Решение. Задаемся углом выпуска воздуха из щели = 45°, величиной

. Находим соотношение в/Н = 0,2/4=1/20. Из таблицы 1 находим значение коэффициента расхода .

Считаем, что неплотности окон и дверей пропускают наружный воздух внутрь помещения (приток), а неплотности в фонаре - выпускают его в атмосферу (вытяжка).

Определим площади неплотностей (притворов);

а) Окон и дверей F_np = 0,002 • 600 + 0,01 • 50 = 1,7 м²;

б) Фонаря F_выт = 0,004 • 450 = 1,8 м².

Соответствующие наружной и внутрицеховой температуре плотно­сти воздуха р_н =1,396 кг/м³, р_в =1,221 кг/м³.

Определяем высоту расположения нейтральной зоны в цехе

Находим общий расход воздуха через ворота

Определяем расход воздуха на завесу

Примем условия эксплуатации ворот такими, что продолжитель­ность открытия их не превышает 10 мин в смену и вблизи от ворот в цехе нет постоянных рабочих мест. В этом случае можно принять t_см= 5° С.

Найдем длину струи завесы

где - 0,15 - коэффициент турбулентности струи, вытекающей из ще­ли прямоугольного сечения. Определим величину

Найдем минимальную температуру воздуха для завесы

Полученная величина t_з=9,28>5⁰С, следовательно, в рассматриваемом случае не требуется подогрев воздуха для завесы.

Поиск по сайту: