Эжекционный способ создания тяги в вентиляционных и дымовых трубах с использованием энергии ветра. Эжекторы в вентиляции покрасочной камеры Эжектор вентиляционный
Искусственная (механическая) вентиляция. Кондиционирование воздуха. Аварийная вентиляция. Назначение и устройство эжектора.
Читайте также:
|
В соответствии со СНиП 41-01-2003 «Отопление, вентиляция и кондиционирование»
Вентиляция – обмен воздуха в помещениях для удаления избытков теплоты, влаги, вредных и других веществ с целью обеспечения допустимых метеорологических условий и чистоты воздуха в обслуживаемой или рабочей зоне при средней необеспеченности 400ч/г-при круглосуточной работе и 300 ч/г- при односменной работе в дневное время. При искусственной вентиляции воздух перемещается с помощью механических устройств (вентиляторов, эжекторов при агрессивной среде и др.).
При механической вентиляции воздухообмен осуществляется за счет напора воздуха, создаваемого вентиляторами (осевыми и центробежными); воздух в зимнее время подогревается, в летнее - охлаждается, очищается от загрязнений (пыли и вредных паров и газов).
Механическая вентиляция по сравнению с естественной имеет ряд преимуществ: большой радиус действия вследствие значительного давления, создаваемого вентилятором; возможность изменять или сохранять необходимый воздухообмен независимо от температуры наружного воздуха и скорости ветра; вводимый в помещение воздух подвергается предварительной очистке, осушке или увлажнению, подогреву или охлаждению; организовывается оптимальное воздухораспределение с подачей воздуха непосредственно к рабочим местам; улавливаются вредные выделения непосредственно в местах их образования и предотвращается их распространение по всему объему помещения, а также возможность очищать загрязненный воздух перед выбросом его в атмосферу.
К недостаткам механической вентиляции следует отнести значительную стоимость сооружения и его эксплуатации, необходимость проведения мероприятий по борьбе с шумом.
В зависимости от назначения вентиляция бывает приточная (для подачи воздуха), вытяжная (для удаления воздуха) или приточно-вытяжная (одновременно для подачи и удаления воздуха) и системы с рециркуляцией, а по месту действия - общеобменная, местная и комбинированная. Также системы механической вентиляции бывают смешанные, аварийные и системы кондиционирования.
Приточная система – производится забор воздуха извне через вентилятор, воздух нагревается и при необходимости увлажняется, а затем подается в помещение. Количество подаваемого воздуха регулируется клапанами и заслонками, устанавливаемых в ответвлениях.В помещении при этом создается избыточное давление, за счет которого загрязненный воздух вытесняется через двери, окна, фонари или щели строительных конструкций. Приточную систему применяют для вентиляции помещений, в которые нежелательно попадание загрязненного воздуха из соседних помещений или холодного воздуха извне.
Вытяжная вентиляция удаляет загрязненный воздух из всего объема помещения. Перегретый и загрязненный воздух удаляется из помещения через сеть воздуховодов с помощью вентилятора. Чистый воздух подсасывается через двери, окна, фонари или щели строительных конструкций. При этом в помещении создается пониженное давление, и чистый воздух для замещения удаленного подсасывается извне через двери, окна, щели строительных конструкций. Вытяжную систему целесообразно применять в том случае, когда загрязненный воздух данного помещения не должен попадать в соседние.
Приточно-вытяжная общеобменная система имеет две отдельные системы: через одну подается чистый воздух, через другую удаляется загрязненный.
При общеобменной вентиляции смена воздуха происходит во всем объеме помещения. Общеобменная вентиляции справляется только с тепловыделениями, когда нет примесей вредностей. Если при производстве выделяются газы, пары и пыль применяют смешанную вентиляцию – общеобменная плюс местные отсосы.
Местная вентиляция может быть приточной или вытяжной. Вытяжную вентиляцию устанавливают тогда, когда необходимо улавливать загрязнения непосредственно с мест возникновения; воздух забирается через воздухоприемники, которые могут быть выполнены в виде: вытяжного шкафа, вытяжного зонта, бортовых отсосов, которык устраиваются непосредственно у мест выделения вредностей. Местная приточная вентиляция подает чистый воздух на рабочее место, создавая благоприятную метеорологическую установку (воздушные души, завесы, оазисы).
Кондиционирование – процесс создания и автоматического поддержания оптимальных параметров воздушной среды в производственных помещениях. Для обеспечения кондиционирования используются специальные установки – кондиционеры (местные и центральные). Кондиционер с заданными условиями нагревает или увлажняет подаваемый воздух, осушает или охлаждают его, если нужно озонирует.
Аварийную вентиляцию для помещений, в которых возможно внезапное поступление большого количества вредных или горючих газов, паров или аэрозолей, следует предусматривать в соответствии с требованиями технологической части проекта, учитывая несовместимость по времени аварии технологического и вентиляционного оборудования.
Для аварийной вентиляции следует использовать:
а) основные системы общеобменной вентиляции с резервными вентиляторами, а также системы местных отсосов с резервными вентиляторами, обеспечивающие расход воздуха, необходимый для аварийной вентиляции;
б) системы, указанные в подпункте «а», и дополнительно системы аварийной вентиляции на недостающий расход воздуха;
в) только системы аварийной вентиляции, если использование основных систем невозможно или нецелесообразно.
Эжектор – это устройство для отсасывания (при значительном разрежении) жидкостей, газов за счет передачи кинетической энергии от рабочей среды (что двигается) к всасывающей. Если температура, категория и группа взрывоопасной смеси горючих газов, паров, аэрозолей, пыли с воздухом не соответствуют техническим условиям на взрывозащищенные вентиляторы, то следует предусматривать эжекторные установки. В системах с эжекторными установками следует предусматривать вентиляторы, воздуходувки или компрессоры в обычном исполнении, если они работают на наружном воздухе.
Действие эжектора основывается на разрежении, которое создается в нем струей другой жидкости или газа, который быстро двигается. Эжектор состоит из рабочего сопла (насадки), приемной камеры, камеры смешивания и диффузора.
Поток рабочей среды поступает из сопла в приемную камеру эжектора с большой скоростью, за счет вакуума, который образуется, захватывает за собой среду низкого давления. В камере смешивания происходит выравнивание скоростей (давлению) потоков сред. Затем смешанный поток следует в диффузор, где происходит превращение его кинетической энергии в потенциальную энергию и скоростного напора в статический, под действием которого осуществляется последующее перемещение смеси.
Эжекторное оборудование можно условно разделить на три вида в зависимости от агрегатного состояния взаимодействующих сред: газовые эжекторы, жидкостные эжекторы
и эжекторы многоцелевого назначения.
Описание:
Естественно-механические системы вентиляции эжекторного типа являются универсальным решением для жилых зданий, обеспечивая требуемый воздухообмен в квартирах вне зависимости от погодных условий в любое время года. В публикуемой статье приводятся данные по расчету и конструированию эжекторных установок для таких систем.
Опыт проектирования естественно-механической вентиляции в жилых зданиях с теплыми чердаками
Расчет эжекторных вытяжных вентиляционных установок низкого давления с дефлекторами
За основу методики расчета эжекторных установок приняты формулы для эжекторных систем аварийной вентиляции, приведенные в справочнике С. А. Рысина . Согласно табл. 1 для зданий выше 12 этажей следует применять установки с двумя дефлекторами и одним вентилятором на 1 секцию.
На рис. 2 приведена схема вентиляции с двумя дефлекторами. Показанные на рисунке глушители перед осевым вентилятором могут быть отменены при хорошей шумовой характеристике вентилятора. В качестве выпрямителя потока после вентилятора целесообразно устанавливать круглые шумоглушители с центральной пластиной длиной 1 000 мм (поставка «Венткомплект-Н»).
Следует отметить на рис. 1 три размера L 1 , L 2 и L 3 , которые следует соблюдать, а именно:
– длина L 1 принимается не менее 1,0 м для исключения обратных потоков воздуха;
– длина L 2 определяется расчетом и должна быть не менее начального участка струи первичного воздуха до полного ее распада перед срезом нижнего диска дефлектора.
Длина (L 2) участка смешения двух потоков воздуха в стволе дефлектора (D 3) определена по формуле для стесненной транзитной струи :
L 2 = 1,785 х D 3 – 1,9 x D 2(СОПЛА) .
Полученные значения L 2 равны 0,8–1,0–1,1–1,2 м для соответствующих диаметров дефлекторов: Ø630–800–900–1 000.
Конструктивная высота шахт-дефлекторов превышает указанные расстояния. Важным параметром, как представляется, может быть относительный диаметр D (L2) смешанной струи на расстоянии L 2 от среза сопла перед выходом из дефлектора. Эти величины определены также по формуле в книге В. Ф. Дроздова , для стесненной транзитной струи: D (L2) = D 2(СОПЛА) х (1 + 7,52 x a x L2 / D 2(СОПЛА)), м, где а – опытный коэффициент турбулентности, равный 0,08.
Полученные значения D (L2) равны 0,64–0,82–0,93–1,0 м, т. е. соответствуют диаметрам ствола дефлекторов 630–800–900–1 000 мм, и, вероятно, это будет способствовать уменьшению потерь на выходе в атмосферу.
В 22-этажной секции (в доме К-4 на Мичуринском проспекте) в марте 2008 года были выполнены замеры расходов и скоростей воздуха в венткамере с целью сравнения их с проектными параметрами.
С учетом полученных результатов можно сделать выводы о том, что:
1. При наружной температуре 5 °С и температуре на чердаке 13 °С система работала удовлетворительно в естественном режиме. На рис. 3 указаны результаты замеров и проектные величины, которые практически совпадают (проектный расход на секцию L 3 = 11 000 м 3 /ч, по 500 м 3 /ч на этаж). Выявилась допустимость скоростей в стволе дефлектора V 3 = 2,7 м/с и в кольцевом сечении ствола V 2 = 3,2 м/с. Определилась часть естественной вытяжки через неработающий осевой вентилятор ~15 % от расчетной. Подтвердилась работоспособность системы в естественном режиме при расчетной t НАР = 5 °С.
2. Замеры при включенном вентиляторе показаны на рис. 4:
– производительность вентилятора (13 300 м 3 /ч) превысила принятую по характеристике в 2 раза, и на 20 % увеличился расчетный расход на секцию. Можно предположить, что осевой вентилятор работал совместно с гравитационным напором, который для секции высотой 82 м до дефлектора равен около 50 Па. Следует иметь в виду эти результаты и предусматривать регуляторы скорости вентиляторов для приведения его характеристики в заданный режим;
– большие скорости на выходе из сопла (26,4 м/с) не способствовали повышению коэффициента эжекции, а наоборот, он был b = 0,28 вместо проектного b = 0,80, вероятно, из-за большой скорости на выходе из дефлектора и торможения эжекции в стволе шахты;
– однако выявилась еще одна разновидность «гибридной вентиляции» при подаче полного объема вытяжки, но с повышенным расходом электроэнергии.
3. На рис. 5 показаны результаты замеров, которые были получены путем искусственного дросселирования входного конфузора вентилятора до 35 % его открытого сечения и при этом:
– производительность вентилятора была снижена до проектной, и все другие величины также приблизились к заданным, в том числе основной показатель – коэффициент эжекции b = 0,77–0,8.
Полученные результаты замеров подтвердили основное:
– предположение о возможности использования расчетных формул, которые приняты применительно к системам аварийной вентиляции эжекторного типа;
– возможность принятой конструкции вытяжного устройства удовлетворительно работать в двух режимах – естественном и механическом.
4. Было сделано 2 замера на вытяжных диффузорах вентблоков кухонь 22-го и 1-го этажей при открытых сечениях Ø120 мм и получены расходы воздуха:
– на 22-м этаже L = 83 м 3 /ч при V = 2,14 м/с;
– на 1-м этаже:
а) L = 50 м 3 /ч, V = 1,28 м/с при закрытых окнах и входной двери;
б) L = 94 м 3 /ч, V = 2,37 м/с при открытой двери в коридор.
При установке диффузоров (типа ДПУ-М125) на место объемы вытяжки должны будут равны ≈ 60 м 3 /ч при D Р = 3,0–4,0 Па.
Выводы
1. Предложенная естественно-механическая система вытяжной вентиляции эжекторного типа является универсальным решением для жилых зданий массового строительства, а также позволяет просто выполнить реконструкцию большого количества существующих зданий с теплыми чердаками.
2. Приведенные в настоящей статье данные по расчету и конструированию эжекторных установок проверены натурными замерами и являются достаточными для проектирования таких систем вентиляции в зданиях с теплыми чердаками.
3. Данные системы вентиляции малозатратны и экономичны в эксплуатации по расходу электроэнергии.
В разработке проектов жилых зданий с естественно-механической вентиляцией участвовали инженеры Мастерской № 11, ГУП «Моспроект-2 им. М. В. Посохина»: А. Е. Савенков, главный специалист; Н. Г. Денисова, начальник группы; А. В. Медунов, ведущий инженер.
В системах механической вентиляции движение воздуха осуществляется вентиляторами и в некоторых случаях эжекторами.
3.1 Приточная вентиляция. Установки приточной вентиляции обычно состоят из следующих элементов (рис.4):
Рис. 4. Механическая вентиляция
Воздухозаборного устройства (воздухоприемника) 1 для забора чистого воздуха, устанавливаемого снаружи здания в тех местах, где содержание вредных веществ минимально (или они отсутствуют вообще); воздуховодов 2, по которым воздух подается в помещение; наиболее часто воздуховоды делаются металлическими, реже – бетонными, кирпичными, шлакоалебастровыми и т.п; фильтров 3 для очистки воздуха от пыли; калориферов 4, где воздух нагревается (наибольшее распространение получили калориферы, в которых теплоносителем является горячая вода или пар; используются также и электрокалориферы); вентилятора 5; приточных отверстий или насадков 6, через которые воздух попадает в помещение (воздух может подаваться сосредоточенно или равномерно по помещению); регистрирующих устройств, устанавливаемых в воздухоприемном устройстве и на ответвлениях воздуховодов.
Фильтр, калорифер и вентилятор обычно устанавливают в одном помещении, в так называемой вентиляционной камере. Воздух подается в рабочую зону, причем скорости выхода воздуха ограничены допустимым шумом и подвижностью воздуха на рабочем месте.
3.2. Вытяжная вентиляция. Установки вытяжной вентиляции состоят (рис.4, б) из вытяжных отверстий или насадков 7, через которые воздух удаляется из помещения; вентилятора 5, воздуховодов 2; устройства для очистки воздуха от пыли или газов 8, устанавливаемого в тех случаях, когда выбрасываемый воздух необходимо очищать с целью обеспечения нормативных концентраций вредных веществ в выбрасываемом воздухе и в воздухе населенных мест, устройства для выброса воздуха (вытяжной шахты) 9, которое должно быть расположено на 1 – 1,5 м выше конька крыши.
При работе вытяжной системы чистый воздух поступает в помещение через неплотности в ограждающих конструкциях. В ряде случаев это обстоятельство является серьезным недостатком данной системы вентиляции, так как неорганизованный приток холодного воздуха (сквозняки) может вызвать простудные заболевания.
3.3. Приточно-вытяжная вентиляция. В этой системе воздух подается в помещение приточной вентиляцией, а удаляется вытяжной вентиляцией (рис. 4, а и б), работающими одновременно. Место расположения приточных и вытяжных воздуховодов, отверстий и насадков, количество подаваемого и вытягиваемого воздуха выбирается с учетом требований, предъявляемых к системе вентиляции.
Место для забора свежего воздуха выбирается с учетом направления ветра, с наветренной стороны по отношению к выбросным отверстиям, вдали от мест загрязнений.
Приточно-вытяжная вентиляция с рециркуляцией (рис. 4,в) характерна тем, что воздух, отсасываемый из помещения 10 вытяжной системой, частично повторно подают в это помещение через приточную систему, соединенную с вытяжной системой воздуховодом 11. Регулировка количества свежего, вторичного и выбрасываемого воздуха производится клапанами 12. В результате такой системы вентиляции достигается экономия расходуемой теплоты на нагрев воздуха в холодное время года и на его очистку.
Для рециркуляции разрешается использовать воздух помещений, в которых отсутствуют выделения вредных веществ или выделяющиеся вещества относятся к 4-му классу опасности, причем концентрация этих веществ в подаваемом в помещение воздухе не превышает 0,3 q пдк.
Кроме того, применение рециркуляции не допускается, если в воздухе помещений содержатся болезнетворные бактерии, вирусы, имеются резко выраженные неприятные запахи.
Вентиляторы – это воздуходувные машины, создающие определенное давление и служащие для перемещения воздуха при потерях давления в вентиляционной сети не более кПа. Наиболее распространенными являются осевые и радиальные (центробежные) вентиляторы.
Осевой вентилятор (рис. 5,а) представляет собой расположенное в цилиндрическом кожухе лопаточное колесо, при вращении которого поступающий в вентилятор воздух под действием лопаток перемещается в осевом направлении. Это наиболее простая конструкция осевого вентилятора. Широко применяются более сложные вентиляторы, снабженные направляющими и спрямляющими аппаратами. Преимуществами осевых вентиляторов являются простота конструкции, возможность эффективного регулирования производительности в широких пределах посредством поворота лопаток колеса, большая производительность, реверсивность работы. К недостаткам относятся относительно малая величина давления и повышенный шум. Чаще всего применяют эти вентиляторы при малых сопротивлениях вентиляционной сети (примерно до 200 Па), хотя возможно использование этих вентиляторов при больших сопротивлениях (до 1 кПа).
Рис. 5. Вентиляторы
Радиальный (центробежный) вентилятор (рис. 5) состоит из спирального корпуса 1 с размещенными внутри лопаточным колесом 2, при вращении которого воздух, поступающий через входное отверстие 3, попадает в каналы между лопатками колеса и под действием центробежной силы перемещается по этим каналам, собирается в корпусе и выбрасывается через выпускное отверстие 4.
В зависимости от развиваемого давления вентиляторы делят на следующие группы: низкого давления – до 1кПа (рис. 5,в); среднего давления – 1 – 3 кПа; высокого давления - - 12 кПа.
Вентиляторы низкого давления и среднего давления применяют в установках общеобменной и местной вентиляции, кондиционирования воздуха и т.п. Вентиляторы высокого давления используют в основном для технологических целей, например, для дутья в вагранки.
Перемещаемый вентиляторами воздух может содержать самые разнообразные примеси в виде пыли, газов, паров, кислот и щелочей, а также взрывоопасные смеси. Поэтому в зависимости от состава перемещаемого воздуха вентиляторы изготовляют из определенных материалов и различной конструкции:
а) обычного использования для перемещения чистого или малозапыленного воздуха (до 100 мг/м 3) с температурой не выше 80ºС; все части таких вентиляторов изготовляют из обычных сортов стали;
б) антикоррозионного исполнения – для перемещения агрессивных сред (пары кислот, щелочей); в этом случае вентиляторы изготовляют из стойких против этих сред материалов – железохромистой и хромникелевой стали, винипласта и т.д;
в) искрозащитного исполнения – для перемещения взрывоопасных смесей, например, содержащих водород, ацетилен и т.д.; основное требование, предъявляемое к таким вентиляторам, – полное исключение искрения при их работе (вследствие ударов или трения), поэтому колеса, корпуса и входные патрубки вентиляторов изготовляют из алюминия или дюралюминия; участок вала находящийся в потоке взрывоопасной смеси, закрывают алюминиевыми колпаками и втулкой, а в месте прохода вала через кожух устанавливают сальниковое уплотнение;
г) пылевые – для перемещения пыльного воздуха (содержание пыли более 100 мг/м 3); рабочие колеса вентиляторов изготовляют из материалов повышенной прочности, они имеют мало (4–8) лопаток.
По типу привода вентиляторы выпускают с непосредственным соединением с электродвигателем (колесо вентилятора находится на валу электродвигателя или вал колеса соединен с валом электродвигателя при помощи соединительной муфты) и с клиноременной передачей (на валу колеса есть шкив). Радиальные вентиляторы бывают правого и левого вращения. Вентилятор считается правого вращения, когда колесо вращается по часовой стрелке (если смотреть со стороны, противоположной входу).
В зависимости от конкретных условий работы каждой вентиляционной установки выбирают привод вентилятора и направление вращения колеса, которое в любом случае будет правильным, если направлено по ходу разворота спирали кожуха.
В настоящее время промышленность выпускает различные типы осевых (МЦ, ЦЗ–0,4) и радиальных вентиляторов (Ц4 –70, Ц4–76, Ц8–18 и т.д.) для установок вентиляции и кондиционирования воздуха промышленных предприятий.
Вентиляторы изготовляют различных размеров, и каждому из вентиляторов соответствует определенный номер, показывающий величину диаметра рабочего колеса в дециметрах. Например, вентилятор Ц4–70 №6,3 имеет диаметр колеса 6,3 дм, или 630 мм. вентиляторы различных номеров, выполненные по одной и той же аэродинамической схеме, имеют геометрически подобные размеры и составляют одну серию или тип, например, Ц4–70.
Для подбора осевых вентиляторов, как правило, нужно знать требуемую производительность, равную количеству воздуха, определяемую расчетным путем, полное давление. Номер вентилятора и электродвигатель к нему выбирают по справочникам. Для подбора радиальных вентиляторов, кроме производительности и давления, необходимо выбрать их конструктивное исполнение.
Полное давление ρ в, развиваемое вентилятором, расходуется на преодоление сопротивлений во всасывающем и нагнетательном воздуховодах, возникающих при перемещении воздуха:
P в = ∆p вс + ∆p н = ∆p п, (8)
где ∆p вс и ∆p н – потери давления во всасывающем и нагнетательном воздуховодах; ∆p п – суммарные потери давления в вентиляционной сети.
Потери давления складываются из потерь на трение (за счет шероховатости поверхностей воздуховодов) и местные сопротивления (повороты, изменения сечения, фильтры, калориферы и т.д.).
Потери ∆p п (Па) определяют суммированием потерь давления на отдельных расчетных участках сети:
∆p i = ∆p тр i + ∆p мс i = ∆p тр i y l i + (10)
где ∆p тр i и ∆p мс i – соответственно потери давления на трение и на преодоление местных сопротивлений на расчетном i-м участке воздуховода; ∆p тр i y –потери давления на трение на 1 м длины; l i –длина расчетного участка воздуховода, м; -сумма коэффициентов местных сопротивлений на расчетном участке; -скорость воздуха в воздуховоде, м/с; ρ –плотность воздуха, кг/м 3 .
Величины ∆p тр i y и ζ приводятся в справочниках. Порядок расчета вентиляционной сети следующий.
1. Выбирают конфигурацию сети в зависимости от размещения помещений, установок, оборудования, которые должна обслуживать вентиляционная система.
2. Зная требуемое количество воздуха на отдельных участках воздуховодов, определяют поперечные размеры с учетом допустимых скоростей движения воздуха (3 – м/с).
3. По формуле рассчитывают сопротивление сети, причем за расчетную принимают наиболее протяженную магистраль.
4. По каталогам выбирают вентилятор и электродвигатель.
5. Если сопротивление сети оказалось слишком большим, размеры воздуховодов увеличивают и производят пересчет сети. Зная, какую производительность и полное давление должен развивать вентилятор, производят выбор вентилятора по его аэродинамической характеристике.
Такая характеристика вентилятора графически выражает связь между основными параметрами – производительностью, давлением, мощностью и КПД при определенных частотах вращения n (рад/с или об/мин).
При выборе типа и номера вентилятора необходимо руководствоваться тем, что вентилятор должен иметь наиболее высокий КПД, относительно небольшую скорость вращения (u = πDn/60), а также чтобы частота вращения колеса позволяла осуществить соединение с электродвигателем на одном валу.
Рис. 6 Эжектор
Принцип действия эжектора заключается в следующем. Воздух, нагнетаемый расположенным вне вентилируемого помещения компрессором или вентилятором высокого давления, подводится по трубе 1 к соплу 2 и, выходя из него с большой скоростью, создает за счет эжекции разрежение в камере 3, куда подсасывается воздух из помещения. В конфузоре 4 и горловине 5 происходит перемешивание эжектируемого (из помещения) и эжектруемого воздуха. Диффузор 6 служит для преобразования динамического давления в статическое. Недостатком эжектора является низкий КПД, не превышающий 0,25.
Изобретение относится к области вентиляции и может быть использовано при строительстве и реконструкции дымовых труб, зданий, сооружений и помещений. Способ состоит в том, что набегающий на наветренную сторону трубы поток воздуха через специально выполненные окна или отверстия в стенках трубы вводят в вентиляционную или дымовую трубу с поворотом потока в сторону ее среза, смешивают его с потоком отсасываемого воздуха и далее удаляют оба потока через срез вентиляционной или дымовой трубы и окна или отверстия на ее подветренной стороне. При предложенном способе создания тяги для более эффективного удаления отсасываемого воздуха используется скоростной поток энергии ветра. 3 ил.
Изобретение относится к области искусственной (принудительной) вентиляция и может быть использовано при создании и реконструкции дымовых труб, зданий, сооружений и помещений.
Механическая вентиляция при больших объемах перемещаемого воздуха и преодолении при этом малых сопротивлений во многих случаях нерациональна. Она требует устройства больших вентиляторов, т.е. больших первоначальных затрат, поглощает много энергии и требует повседневного ухода за собой (Малахов М.А. Проект естественно-механической вентиляции жилого дома в Москве. \\ АВОК-2003-№3). При создании тяги в дымовых трубах даже вентиляторы не всегда решают поставленную задачу из-за высокой температуры и агрессивности дыма.
Желание решить вопросы вентиляции за счет природной энергии ветра привело к созданию воздушных дефлекторов. Эти устройства устанавливаются на вентиляционных трубах в зоне их обдува ветром, и они частично или полностью заменяют механические вентиляторы. Простейший дефлектор - это открытый ветру обычный срез дымовой или вентиляционной трубы (фиг.1). Его характеристики по отсосу приведены в «Технических заметках ЦАГИ №123, 1936 г., Б.Г.Мусатов. Вентиляционные дефлекторы». В настоящее время существуют различные конструкции дефлекторов, но действуют они на основании одного принципа. Он заключается в использовании подсасывающего воздействия струи ветра, увлекающей газ из среза вентиляционной трубы за счет турбулентного трения.
Этот способ вентиляции с помощью ветра, взятый за прототип, состоит в использовании понижения давления (создания разрежения) на срезе вентиляционной трубы при обдуве ее перпендикулярным оси потоком. Если срез трубы снабжен некоторым оголовком (зонтом и т.д.), то разрежение изменится, но принцип остается прежним. (В.П.Харитонов. Естественная вентиляция с побуждением. \\ АВОК-2006-№3, стр.46-52). Существующие способы вентиляции помещений с помощью энергии ветра только частично решают двуединую задачу вентиляции и применения энергосберегающих технологий.
Наиболее продуктивным будет полное использование энергии ветра - применение и скоростного напора, и донного разрежения, возникающего в ветровой тени за обдуваемыми ветром предметами (в т.н. аэродинамическом следе). В обычных дефлекторах на зданиях все направления ветра возможны, и это существенно усложняет задачу, поскольку наветренная (со стороны ветра) и подветренная стороны неопределенны и даже меняются местами.
Задача настоящего изобретения - модернизировать и интенсифицировать процесс удаления отсасываемого воздуха за счет использования и донного разрежения, и скоростного напора ветра.
Технический результат - увеличение создаваемого разрежения, увеличение расхода отсасываемого ветром воздуха или дыма, уменьшение габаритов вентиляционных систем.
Решение задачи и технический результат достигаются тем, что в способе создания тяги в вентиляционных и дымовых трубах с использованием энергии ветра, включающем создание ветром разрежения на срезе вентиляционной или дымовой трубы, набегающий на наветренную сторону трубы поток воздуха через специально выполненные окна или отверстия вводят в трубу с поворотом потока в сторону ее среза, смешивают его с потоком отсасываемого воздуха и далее удаляют оба потока через срез трубы и окна или отверстия на ее подветренной стороне.
На фиг.1 приведена схема течения отсасываемого воздуха и струй ветра в известной вентиляционной или дымовой трубах и вокруг них (в прототипе).
На фиг.2 приведена схема организации течения отсасываемого воздуха и струй ветра в предлагаемом способе.
На фиг.3 дано распределение относительного статического давления вокруг круговой вентиляционной трубы (цилиндра) при ее поперечном обтекании воздухом.
Схема течения отсасываемого воздуха и струй ветра в вентиляционной или дымовой трубах и вокруг нее в известном способе, например при отсутствии оголовка, приведена на фиг.1. Здесь прямо используется подсасывающее воздействие струи ветра, увлекающей отсасываемый газ из среза вентиляционной трубы 1.
На фиг.2 приведена предлагаемая схема организации течения отсасываемого воздуха и струй ветра в вентиляционной или дымовой трубах и вокруг них. В выступающую в зону ветра часть вентиляционной трубы 1 через специально выполненные в стенке трубы окна или отверстия 2 вводят набегающий воздух. Одновременно эти втекающие струи поворачивают в сторону среза трубы, например, специальными рабочими поверхностями (отражателями) 3. Далее эти струи полностью или частично смешивают с отсасываемым воздухом. За счет энергии ветровых струй напор и расход отсасываемого воздуха увеличиваются. Затем эту смесь удаляют как через срез трубы, так и через окна или отверстия на подветренной стороне трубы (из-за пониженного давления здесь в зоне отрывного течения).
В подтверждение такой возможности на фиг.3 дано распределение относительного статического давления вокруг кругового цилиндра при его поперечном обтекании воздухом (из книги П.Чжен. Отрывные течения. Пер. с англ., изд. «Мир», Москва, 1972, т.1, стр.27). На фиг.3 φ-угол между направлением ветра и радиус-вектором точки на цилиндре (абсцисса в полярной системе координат); φ=0 - на наветренной стороне, φ=180° - на подветренной стороне, в зоне полной ветровой тени. На наветренной стороне в точке φ=0 статическое давление превышает атмосферное давление в невозмущенном потоке на скоростной напор =1. При φ=30° оно уменьшается до атмосферного давления 
, а уже при φ=60° и далее (до φ=180°) оно становится существенно меньшим атмосферного давления 
.
Физической основой предлагаемого нового способа вентиляции с помощью ветра является использование процесса дополнительного эжектирования (отсоса) удаляемого воздуха струями вводимого в трубу ветра. Входящие струи сначала отражателями разворачивают от первоначального перпендикулярного оси трубы направления до близкого к осевому направлению. Затем смешивают с удаляемым воздухом, в результате чего струи передают свою энергию и импульс удаляемому воздуху, как в обычном эжекторе, увеличивая развиваемое разрежение.
Кроме того, важным в предлагаемом способе является процесс удаления отсасываемого воздуха на подветренной стороне трубы через окна или отверстия, аналогичные тем, через которые с наветренной стороны вводят воздух. Это значительно увеличивает расход удаляемого воздуха по сравнению с тем, когда удаление производится только через срез вентиляционной трубы. В предлагаемом способе примерно вдвое также увеличивается достигаемое дефлектором предельное разрежение.
Способ создания тяги в вентиляционных и дымовых трубах с использованием энергии ветра, включающий создание ветром разрежения на срезе вентиляционной или дымовой трубы, отличающийся тем, что набегающий на наветренную сторону трубы поток воздуха через специально выполненные в стенке трубы окна или отверстия вводят в трубу с поворотом потока в сторону ее среза, смешивают его с потоком отсасываемого воздуха и далее удаляют оба потока через срез трубы и окна или отверстия на ее подветренной стороне.
Похожие патенты:
Изобретение относится к технике вентиляции и кондиционирования воздуха и может быть использовано в естественной канальной вентиляции зданий и сооружений различного назначения: жилых, общественных, промышленных, а также погребов, подвалов, гаражей и др.
Изобретение относится к энергетике и направлено на исключение при перемещении агрессивных и дымовых газов дымососов и вентиляторов, особенно в пожаровзрывоопасных производствах.
Изобретение относится к устройству промышленных факельных свечевых установок и может быть использовано в нефтегазовой, химической и других отраслях промышленности для сбросов в атмосферу разрешенных газов. Предлагаемая свеча над обрезом ствола 2 снабжена обтекаемым открытым сверху сборником атмосферных осадков 3. Осадки из сборника 3 конструктивно выходят самотеком за габариты обреза ствола свечи 2. Предусмотрена наружная защитная обечайка 4 вокруг обреза ствола 2 и сборника 3, которая защищает обрез ствола свечи 2 под сборником 3 от атмосферных осадков, поступающих от ветра под углом к вертикали, и направляет выхлоп газов вверх в атмосферу. Защитная обечайка 4 имеет высоту от ниже обреза свечи до выше сборника 3, а выход газов сверху имеет площадь меньше площади входа осадков в сборник 3. Изобретение направлено на защиту внутренней части свечи от атмосферных осадков и для направления выхлопов газов вверх, выше мест пребывания людей. 2 ил.
Изобретение относится к устройствам, применяемым на дымовых трубах от теплогенерирующего оборудования и на вентиляционных трубах. Использование устройства дает возможность увеличить высоту подъема дымовых газов или воздуха, что позволяет расширить площадь распределения выбрасываемых из трубы веществ, снизить их концентрацию на единицу площади и уменьшить загрязнение окружающей среды. Устройство содержит вертикальную трубу, дефлектор в виде концентрических круговых конусных колец, скрепленных радиальными перегородками, образующих по высоте и окружности конфузоры, патрубок, установленный на расстоянии 10-30 см от наружной поверхности трубы с образованием зазора и жестко соединенный с верхней кромкой нижнего конусного кольца. На перегородках перпендикулярно основанию дефлектора на равном расстоянии друг от друга установлено 8 прямоугольных пластин. В верхних внутренних углах перегородок выполнены крючкообразные уступы, на каждом конусном кольце по нижней кромке жестко прикреплено дополнительное плоское кольцо. Ширина первых дополнительных верхнего и нижнего плоских колец равна ширине прямоугольных пластин, а на верхней кромке каждого конусного кольца жестко прикреплено второе дополнительное конусное кольцо. 7 ил.
Изобретение относится к отоплению и вентиляции - к устройствам для усиления тяги, и может найти применение в бытовых печах для оснащения дымовых труб и в системах вытяжной вентиляции для оснащения выходных труб. Дефлектор содержит кожух для защиты указанной трубы от атмосферных осадков с выходным отверстием для удаляемого продукта и средство для крепления кожуха к указанной трубе. Кожух смонтирован асимметрично с возможностью поворота на оси, связанной с упомянутым средством для его крепления. Дефлектор снабжен отводящим оголовком с выходным отверстием для удаляемого продукта, а кожух выполнен в виде согнутой пластины и надвинут на отводящий оголовок, охватывая его так, что между ними образован проход для воздушных потоков. Отводящий оголовок имеет с кожухом жесткую связь, смонтирован на указанной оси кожуха и обращен выходным отверстием для удаляемого продукта внутрь кожуха. Технический результат - создание условий для эжекции продукта, удаляемого в атмосферу. 5 з.п.ф-лы, 5 ил.
Предлагаемое техническое решение относится к газогорелочным устройствам и может применяться для сжигания топлива любой степени насыщенности. Универсальная факельная установка содержит выполненные цилиндрическими и расположенные соосно основание, оголовок с множеством боковых форсуночных отверстий на его боковой поверхности и кожух, расположенный со сквозным радиальным зазором вокруг оголовка. При этом оголовок и основание выполнены в виде единой детали трубопровода. Внутренний диаметр оголовка больше внутреннего диаметра основания, а в верхней части основания установлен первый рассекатель с его форсуночными отверстиями для разделения потока топлива на струи. Второй рассекатель установлен подвижно вдоль оси трубопровода, выполнен в виде диска с хотя бы четырьмя форсуночными отверстиями, одно из которых расположено в центре диска и является выходом газоуравнительной трубки, устанавленной внутрь оголовка с образованием в нем кольцевого торцевого отверстия, и образует с торцом оголовка узкую торцевую щель, почти закрывая торцевое отверстие оголовка при низком давлении топлива в трубопроводе, размер которой увеличивается за счет поднятия рассекателя над торцом оголовка при возрастании давления в оголовке. Изобретение позволяет повысить качество сжигания газа любого состава, экономить топливо высокого качества. 5 з.п. ф-лы, 3 ил.
Изобретение относится к энергетике и может быть использовано при регулировании концентрации токсичных веществ в газообразных отходах, выбрасываемых в дымовую трубу. Установка регулирования концентрации токсичных веществ в газообразных отходах производства до норм ПДК включает дымовую трубу с снабженным заслонкой и регулирующим шибером отводящим боровом, в котором газообразные отходы производства смешиваются с поступающим в него воздухом. Установка снабжена компрессором, трубопроводом сжатого воздуха, активатором тяги, выполненным в виде труб с одним заглушенным концом и с одним или двумя рядами отверстий вдоль труб, которые выведены в отверстия дымовой трубы, и смесителем, на выходе из которого концентрация токсичных веществ в отходящем газе не превышает ПДК. Изобретение позволяет регулировать концентрацию токсичных веществ путем разбавления отходящих газов сжатым воздухом, подаваемым в дымовую трубу. 1 ил.
Изобретение относится к области вентиляции и может быть использовано при строительстве и реконструкции дымовых труб, зданий, сооружений и помещений
Для подбора центробежных вентиляторов, кроме производительности и давления, необходимо выбрать их конструктивное исполнение.
Полное давление Рп, развиваемое вентилятором, расходуется на преодоление сопротивлений во всасывающем и нагнетательном воздуховодах, возникающих при перемещении воздуха:
РП = ΔРвс+ ΔРн = ΔР,
Где ΔРвс и ΔРн — потери давления во всасывающем и нагнетательном воздуховодах; ΔР — суммарные потери давления.
Эти потери давления состоят из потерь давления на трение (за счет шероховатости воздуховодов) и в местных сопротивлениях (повороты, изменения сечения, фильтры, калориферы, и т. д.).
Потери ДР (кгс/м2) определяют суммированием потерь давления ΔР, на отдельных расчетных участках:
где ΔРТрi и ΔРмсi соответственно потери давления на трение и в местных сопротивлениях на расчетном участке воздуховода; ΔРуд — потери давления на трение на 1 пог. м. длины; l — длина расчетного участка воздуховода, м; Σζ — сумма коэффициентов местных сопротивлений на расчетном участке; v — скорость воздуха в воздуховоде, м/с; р — плотность воздуха, кг/м3.
Величины ΔРуд и ζ приводятся в справочниках.
Порядок расчета вентиляционной сети следующий.
1. Выбирают конфигурацию сети в зависимости от размещения помещений, установок, оборудования, которые должна обслуживать вентиляционная система.
2. Зная требуемый расход воздуха на отдельных участках воздуховодов, определяют их поперечные размеры, исходя из допустимых скоростей движения воздуха (порядка 6—10 м/с).
3. По формуле (3) рассчитывают сопротивление сети, причем за расчетную принимают наиболее протяженную магистраль.
4. По каталогам выбирают вентилятор и электродвигатель.
5. Если сопротивление сети оказалось слишком большим, размеры воздуховодов увеличивают и производят перерасчет сети.
Зная, какую производительность и полное давление должен развивать вентилятор, производят выбор вептилятора по его аэродинамической характеристике.
Такая характеристика вентилятора графически выражает связь между основными параметрами — производительностью, давлением, мощностью и к. п. д. при определенных скоростях вращения п, об/мин. Например, требуется подобрать вентилятор производительностью L = 6,5 тыс. м3/ч при Р = 44 кгс/м2. Для выбранного центробежного вентилятора Ц4-70 № 6 требуемый режим работы будет соответствовать точке А (рис. 8, а). По этой точке находят скорость вращения колеса п — 900 об/мин и к. п. д. η = 0,8.
Наиболее важна зависимость между давлением и производительностью — так называемая напорная характеристика вентилятора Р — L. Если на эту характеристику наложить характеристику сети (зависимость сопротивления от расхода воздуха) (рис. 8, б), то точка пересечения этих кривых (рабочая точка) определит давление и производительность вентилятора при работе в данной сети. При увеличении сопротивления сети, что может произойти, например при засорении фильтров, рабочая точка сместится вверх и вентилятор будет подавать воздуха меньше, чем это нужно (L2 < L1).
При выборе типа и номера центробежных вентиляторов необходимо руководствоваться тем, что вентилятор должен иметь наиболее высокий к. п. д., относительно небольшую скорость вращения (u=πDn/60), а также чт°бы скорость вращения колеса позволяла осуществить соединение с электродвигателем на одном валу.
Рис. 8. Диаграммы расчета вентиляционной сети: а — аэродинамическая характеристика вентилятора; б — работа вентилятора в сети
В тех случаях, когда эксплуатируемый вентилятор не обеспечивает необходимой производительности, можно ее увеличить, помня, что производительность вентилятора прямо пропорциональна скорости вращения колеса, полное давление — квадрату скорости вращения, а потребляемая мощность — кубу скорости вращения:
Разновидностью центробежных вентиляторов являются так называемые диаметральные вентиляторы (см. рис. 7, г). Эти вентиляторы имеют широкие колеса и их производительность выше, чем у центробежных вентиляторов, но к. п. д. ниже вследствие возникновения внутренних циркуляционных потоков.
Установочная мощность электродвигателя для вентилятора (кВт) рассчитывается по формуле
где L — производительность вентилятора, м3/ч; Р — полное давление вентилятора, кгс/м2; ηв — к. п. д. вентилятора (принимается по
характеристике вентилятора); ηп — к. п. д. привода, который при плоскоременной передаче равен 0,9; при клиноременном — 0,95; при непосредственной установке колеса на валу электродвигателя — 1; при установке колеса через муфту — 0,98; к — коэффициент запаса (к = 1,05 1,5).
Эжекторы применяют в вытяжных системах в тех случаях, когда необходимо удалить очень агрессивную среду, пыль, способную к взрыву не только от удара, но и от трения или легко воспламеняющиеся и взрывоопасные газы (ацетилен, эфир и т. д.).
Статьи по теме
