Аэродинамика вентиляции. 
Вентиляция: теоретические основы расчета

Классификация струйных течений

Вентиляция является сложным комплексом взаимозависимых процессов, в результате которых в воздухе помещения формируются поля скоростей, температур и концентраций различных веществ.

Воздух в помещение подается в виде струй. С помощью этих струй можно обеспечить в определенных местах помещения заданные параметры воздушной среды, создать воздушные завесы, оказать активное влияние на циркуляцию воздуха. Кроме вентиляционных струй на процесс переноса теплоты, газов, паров и пыли влияют и тепловые струи, возникающие у нагретых и охлажденных поверхностей.

Определенное влияние на параметры воздуха в помещении оказывают воздушные потоки у вытяжных отверстий, через которые удаляется загрязненный или отработанный воздух. Знание закономерностей всасывания воздуха через отверстия различной формы позволит решить вопросы организации и расчета местной вытяжной вентиляции. В производственных помещениях на циркуляцию воздушных потоков могут оказывать влияние технологические процессы (движение внутрицехового транспорта, выбивание газов из отверстий и неплотностей оборудования, находящегося под избыточным давлением, химические реакции) и строительные конструкции (колонны, фермы, стены, перегородки и т. п.).

Будем называть струйным течением или просто струей относительно узкий поток воздуха с расширяющимися границами. В зависимости от режима движения струи могут быть ламинарными и турбулентными (рис. 2.1). В вентиляционной технике все струйные течения практически турбулентны.

По степени стеснения струи могут быть свободными, полуограниченными и стесненными. Свободная струя не испытывает на себе влияние ограждающих конструкций помещения. Полуограни — ченная струя распространяется вдоль какой-либо плоскости. Стесненная струя распространяется в помещении, ограждения которого или обратные потоки воздуха влияют на ее формирование. Принято считать, что, если площадь сечения струи превышает 25% площади поперечного сечения помещения в плоскости, перпедикулярной оси струи (первое критическое сечение струи), она стеснена. Когда площадь струи достигает примерно 40% площади поперечного сечения помещения (второе критическое сечение струи) — струя прекращает свое развитие. Полуограниченные струи называют также настилающимися струями.

Приточной вентиляционной струей или просто приточной струей называется струя, образованная принудительным истечением воздуха из отверстия. Приточные струи всегда являются затопленными, так как истекают в среду с близкими физическими свойствами. Струи, образующиеся над тепловыми источниками, называют тепловыми или конвективными струями.

Струи, имеющие сравнительно небольшой угол естественного турбулентного расширения (примерно 25°), называют прямоточными. В прямоточных струях векторы скорости на истечении параллельны между собой. Струи, имеющие искусственно увеличенный угол расширения по сранению с прямоточными струями, называют рассеянны ми. В рассеянных струях векторы скорости на истечении расходятся.

Рис. 2.1. Классификация струйных течений под некоторым углом друг к другу. Разновидностью рассеянных струй являются полые, конические, веерные и неполные веерные струи. К рассеянным струям можно условно отнести закрученные струи, которым при помощи специального закручивающего устройства придается вращательное движение, В таких струях наряду с аксиальной и радиальной имеется тангенциальная составляющая скорости.

Прямоточные струи, как приточные вентиляционные, так и тепловые, в зависимости от геометрической формы отверстия или источника теплоты могут быть компактными, прямоугольными и плоским и. В компактных струях формой воэдуховыпускного отверстия или исгс ника теплоты является круг, квадрат или прямоугольник с соотношением сторон примерно 1:2 — 1:3, в прямоугольных струях — прямоугольник с большим соотношением сторон, в плоских струях — очень вытянутый прямоугольник, в котором ширина пренебрежимо мала по отношению к длине.

Приточные вентиляционные струи в зависимости от температуры подаваемого воздуха могут быть изотермическими и неизогермическими. В изотермических струях температура воздуха на истечении равна температуре окружающего воздуха. В неиэотермических струях, нагретых или охлажденных, температура воздуха на истечении не равна температуре окружающей среды.

На характер циркуляции воздушных потоков в помещении и на распространение выбрасываемого наружу воздуха значительное влияние оказывает обдувание здания ветром. Воздействуя на здание, ветер создает на его поверхностях зоны с избыточным давлением или разряжением. Знание мест расположения этих зон позволяет правильно определить место воздухозабора, отметки выброса загрязненного воздуха, рассчитать воздухообмен.