Отрицательное регулирование вентиляционными окнами.

Отрицательное регулирование вентиляционными окнами является наиболее распространенным, так как не требует значительных затрат. Вентиляционные окна (рис.10.2) представляют собой отверстия в вентиляционных дверях или перемычках, пропускающих определенное количество воздуха. Целесообразно устраивать окна с изменяющейся площадью отверстия, что делает возможным производить регулирование более гибко.

С аэродинамической точки зрения вентиляционное окно представляет собой диафрагму, которая вызывает резкое сужение воздушного потока (рис.10.2). Сужение это продолжается за пределами окна до сечения , затем поток расширяется. Когда воздушный поток проходит окно происходит сжатие и расширение струи с возникновением обратных токов и завихрений в застойных зонах. Потери давления в потоке при прохождении окна, или депрессия окна, определяется из выражения

h_ок= (10.15)

где - удельный вес воздуха;

g – ускорение свободного падения;

v₁ – средняя скорость движения воздуха в сечении 1-1

v₂ - средняя скорость движения воздуха в сечении 11-11

Из равенства (10.15) определяем приращение скорости движения воздуха в окне

v₂ – v₁ = (10.15)

Среднюю скорость движения воздуха по выработке в сечении 1-1 и в струе в сечении 11-11 можно выразить через количество воздуха Q, поперечное сечение выработки S и поперечное сечение струи S_c в месте максимального сжатия

v₁= (10.16) v₂= (10.17)

Cечение струи в месте максимального сужения 11-11 можно выразить через площадь сечения окна S_ок

S_c= (10.18)

где - коэффициент сужения потока.

Следовательно

v₂= (10.19)

Из равенств (10.17), (10.18) (10.19) определяем приращение скорости в окне

v₂ – v₁ = - (10.20)

Приравнивая правые части равенств (10.15) и (10.20) получим

= - (10.21)

Из равенства (10.21) определяем поперечное сечение окна

S_ок= (10.22)

Экспериментально установлено, что когда отношение S_ок/S≤ 0.5 =0.65. Кроме этого =1.2 кг/м³, а g=9.81 м/с². Постанавливая значения , , и g в равенство (10.22) получим

S_ок= (10.23)

Потеря напора в окне может быть выражена через расход воздуха и аэродинамическое сопротивление окна, т.е. h_ок= R_окQ², тогда из равенства (10.23) получим

S_ок= (10.24)

Экспериментально установлено, что в том случае, когда S_ок/S> 0.5 ≠0.65 при этом выполняется равенство

(10.25)

где v_ок – средняя скорость движения воздуха в окне

- коэффициент, равный 1.6-1.8.

Из равенства (10.25) получим

v_ок-v₁= (10.26)

Скорость движения воздуха в окне выражаем через расход воздуха и поперечное сечение окна, v_ок=Q/S_ок, тогда с учетом равенств (10.15), (10.16) получим

= - (10.27)

Принимая =1.7, =1.2 кг/м³, g=9.81 м/с² и решая равенство (10.27) относительно S_ок, получим

S_ок= , (10.28)

а, учитывая, что h_ок=R_окQ² из равенства (10.28) получим

S_ок= , (10.29)

Из равенств (10.23),(10.24), (10.28) и (10.29) видно, что для расчета поперечного сечения окна необходимо определить потери напора в окне или аэродинамическое сопротивление окна. Эти параметры определяются в зависимости от топологии вентиляционной сети на основании использования первого и второго законов расчета вентиляционных сетей, а также свойств простейших вентиляционных соединений. Рассмотрим примеры регулирования распределения воздуха в вентиляционной сети при помощи отрицательных регуляторов.