Понятие о внутреннем избыточном давлении

Раздел III. Аэрация помещений промышленного здания

 

Лекция № 6. Аэрация под действием тепловых избытков

 

План

 

6.1. Области применения аэрации.

6.2. Понятие о внутреннем избыточном давлении.

6.3. Аэрация за счет теплового напора.

Области применения аэрации

 

Аэрацией называется организованный естественный воздухообмен, возникающий за счет гравитационных сил или ветра или того и другого вместе. Аэрация может обеспечить весьма интенсивное проветривание помещений.

Разница между механической вентиляцией и аэрацией состоит в следующем. При механической вентиляции удаляются сравнительно малые объемы воздуха непосредственно от места его загрязнения и подается воздух в заданные места при довольно значительных давлениях вентилятора порядка 40-80 кг / м².

Аэрацию применяют в цехах со значительными тепловыделениями, если концентрация пыли и вредных газов в приточном воздухе не превышает 30% предельно допустимой в рабочей зоне. Аэрацию не применяют, когда по условиям технологии производства требуется предварительная обработка приточного воздуха или приток наружного воздуха вызывает образование тумана либо конденсата.

В промышленных цехах одновременно с аэрацией может применяться и механическая вентиляция. Нельзя применять аэрацию в цехах, в которых имеются источники выделения газов и паров вредных веществ или пыли из-за опасности отравления окружающей среды. Кроме того, естественный приток в этих цехах способствует распространению вредных выделений по объему помещения. Не применяется аэрация и в кондиционируемых помещениях.

Преимущества аэрации:

1) организация воздухообмена без затраты механической энергии, большая экономическая выгода;

2) возможность широкого применения.

 

Недостатки аэрации:

 

1) невозможность обработки подаваемого воздуха;

2) непостоянство расхода воздуха во времени;

3) при организации аэрации возможно возникновения циркуляции воздуха в помещении.

Для притока наружного воздуха в теплый период года устраивают проемы в наружных стенах, располагая низ проемов на высоте 0,3-1,8 м от пола; приточные проемы можно размещать в два яруса и более в продольных стенах здания, которые должны быть свободны от пристроек.

Проемы для притока наружного воздуха в переходный и холодный периоды года устраивают в наружных стенах, располагая низ проемов в цехах высотой менее 6м на высоте не 3 м от пола (при этом проемы оборудуются козырьками или другими конструктивными элементами, отклоняющими приточный воздух под углом в верх), а в цехах высотой более 6 м на высоте не менее 4 м от пола.

Для притока наружного воздуха в многопролетных цехах могут устраиваться проемы в наружных стенах и фонари в "холодных" пролетах, которые должны чередоваться с "горячими", причем "холодные" пролеты отделяют от "горячих" спущенными сверху перегородками, не доходящими до пола на 2-4 м.

При расчете аэрации должны рассматриваться все три задачи воздушного режима здания:

внешняя — определение располагаемых давлений, обеспечивающих естественный воздухообмен; при этом решаются вопросы расположения здания на промышленной площадке, аэродинамики здания и рассевание удаляемых вредных веществ в окружающей среде;

краевая — определение характеристик сопротивления воздухопроницанию, составление уравнения баланса воздуха в помещении и вычисление площадей аэрационных проемов;

внутренняя — определение направления воздушных потоков в помещении, а также распределение скоростей и температур в помещении при известном расположении источников тепла, приточных и вытяжных отверстий.

Учитывая сложность процесса аэрации, практические расчеты ее проводят при определенных допущениях. Основные из этих допущений следующие:

1) тепловой и воздушный режимы помещения считают установившимися во времени;

2) под температурой рабочей зоны понимают среднюю по объему зоны температуру воздуха;

3) изменение температуры по вертикали принимают по линейному или линейно-ступенчатому закону;

4) стеснения конвективных струй над нагретым оборудованием не учитывают;

5) энергию приточных струй не учитывают, считая, что она полностью рассеивается в объеме рабочей зоны;

6) при определении расходов через проемы не учитывают их высоту, пренебрегая изменением разности давлений по вертикали;

7) при составлении баланса воздуха в помещении не учитывают неорганизованный естественный воздухообмен.

Понятие о внутреннем избыточном давлении

 

Внутренним избыточным давлением называется разность давлений внутри и снаружи здания на одном и том же уровне.

Р_изб = Р_вн - Р_н . (6.1)

Величина избыточного давления может быть как положительной величиной, так и отрицательной. Рассмотрим как изменяется давление по высоте здания (рис. III.1)

Для плоскости 1-1 избыточное давление будет равно

Р_{1 изб} = Р_в - Р_н. (6.2)

 

 

Рис. III.1 Изменение внутреннего избыточного давления внутри цеха

 

Для плоскости 2-2 внутреннее давление будет

 

, (6.3)

 

где — плотность воздуха при средней температуре воздуха в помещении, кг/м³.

Средняя температура воздуха в помещении

 

. (6.4)

Наружное давление для плоскости 2-2

(6.5)

 

От величины давления внутри цеха в плоскости 2-2 отнимем величину давления снаружи цеха в той же плоскости; тогда получим величину избыточного давления в плоскости 2-2

 

;

 

или . (6.6)

 

Таким образом, если под влиянием тепловых избытков в какой-нибудь плоскости внутри цеха имеется избыточное давление Р_изб, то во всякой плоскости, лежащей на Н ₁ м ниже, избыточное давления уменьшается на величину .

Определим избыточное давление в плоскости 3-3.

Наружные давления в плоскости 3-3

 

(6.7)

 

Давление воздуха внутри здания

 

(6.8)

 

Избыточное давление внутри цеха в плоскости 3-3

 

= (6.9)

 

т.е. во всякой вышележащей плоскости избыточное давление увеличивается на величину .

Для расчета естественного воздухообмена в цехе под действием гравитационных сил следует пользоваться таким правилом: внутреннее избыточное давление по направлению вверх от любой горизонтальной плоскости увеличивается, а по направлению вниз — уменьшается на величину .

Если избыточное давление в какой-то плоскости больше нуля, то через отверстие воздух будет выходить наружу. Если избыточное давление меньше нуля, то наоборот, воздух будет поступать в помещение, а если оно равно нулю, то движение воздуха через отверстие прекратится. Плоскость, в которой внутреннее избыточное давление равно нулю, носит название нейтральной зоны (плоскости).

 

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: