Отрицательное регулирование вентиляционными окнами

Отрицательное регулирование вентиляционными окнами является наиболее распространенным, так как не требует значительных затрат. Вентиляционные окна (рис.8.2) 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.8.2). Сужение это продолжается за пределами окна до сечения II-II, 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= (8.13)

где – удельный вес воздуха;

g – ускорение свободного падения;

v₁ – средняя скорость движения воздуха в сечении I-I;

Из равенства (8.13) определяем приращение скорости движения воздуха в окне

v₂ – v₁= (8.14)

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

v₁= (8.15)

v₂= (8.16)

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

S_c= (8.17)

где - коэффициент сужения потока.

Следовательно:

v₂= (8.18)

Из равенств (8.15), (8.16) определяем приращение скорости в окне

v₂ – v₁ = - (8.19)

Приравнивая правые части равенств (8.14) и (8.19) получим

= - (8.20)

Из равенства (8.21) определяем поперечное сечение окна

S_ок= (8.21)

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 (8.21) получим

S_ок= (8.22)

Потеря напора в окне может быть выражена через расход воздуха и аэродинамическое сопротивление окна, т.е. h_ок=R_окQ², тогда из равенства (8.22) получим

S_ок= (8.23)

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

(8.24)

где v_ок - средняя скорость движения воздуха в окне

- коэффициент, равный 1.6-1.8.

Из равенства (8.24) получим

v_ок-v₁= (8.25)

Скорость движения воздуха в окне выражаем через расход воздуха и поперечное сечение окна, v_ок=Q/S_ок, тогда с учетом равенств (8.14), (8.15) поучим

= - (8.26)

Принимая =1.7, =1.2 кг/м³, g=9.81 м/с² и решая равенство (8.26) относительно S_ок, получим

S_ок= (8.27)

а учитывая, что h_ок=R_окQ² из равенства (8.27) получим

S_ок= (8.28)

Из равенств (8.21),(8.22), (8.26) и (8.27) 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.