CC BY
14НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ПРОЦЕССОВ И ПРОИЗВОДСТВ В АПК И ПРОМЫШЛЕННОСТИ
УДК 697.922.28
ОБОСНОВАНИЕ ВЫБОРА ВОЗДУХОРАСПРЕДЕЛИТЕЛЕЙ СИСТЕМЫ ВОЗДУШНОГО ОТОПЛЕНИЯ МАСТЕРСКОЙ ПО РЕМОНТУ ХОЛОДИЛЬНО-ВЕНТИЛЯЦИОННОГО ОБОРУДОВАНИЯ
Токарева А.Н., Садымов В.П.
Азово-Черноморский инженерный институт ФГБОУ ВО Донской ГАУ
Аннотация. Рассмотрены различные конструкции воздухораспределителей и схемы подачи теплого воздуха в помещение цеха по ремонту холодильно-вентиляционного оборудования. Приведена методика расчета воздухораспределителей. Подобраны конструкции, обеспечивающие раздачу и циркуляцию воздуха в помещении при наименьших энергетических затратах и уровнях звуковой мощности. На основании проведенных исследований было установлено, что наиболее рациональным вариантом при обеспечении параметром микроклимата в теплый период в мастерской является схема подачи воздуха горизонтальными струями. Раздача воздуха должна осуществляться при помощи двухрядной решетки с поворотными жалюзи КДУ 650х200.
Ключевые слова: воздухораспределитель, циркуляция, струя, звуковая мощность, потери давления.
Введение. При использования систем вентиляции и кондиционирования требуемые параметры рабочей среды могут быть созданы при помощи различных воздуховыпускных устройств. Теоретические и экспериментальные исследования характеристик приточных струй ведутся учеными с 30-х годов прошлого столетия по настоящее время. На основе разработанных закономерностей [1,2] можно определить наиболее рациональную схему расположения и конструкцию воздухораспределителей (ВР) к любому конкретному помещению. Целью данной работы является выбор воздухораспределительных устройств для обеспечения параметров микроклимата в мастерской по ремонту холодильно-вентиляционного оборудования.
Основная часть. Рассматриваемое помещение расположено на
территории теплоэнергетического объекта в Ростовской области. Размеры мастерской составляют: длина /п=95м, ширина Ьп=35м, высота кп=\2м. Требуемые параметры микроклимата обеспечиваются системой центрального кондиционирования. На длинной стороне здания, на высоте к=5,2м расположены последовательно соединенные воздуховоды диаметрами 630, 500 и 350мм для обеспечения равномерной раздачи воздуха. В настоящее время ставится задача подбора наиболее простой и в тоже время удовлетворяющей всем технологическим требованиям конструкции ВР.
Используя рекомендации производителя [3,4] , данные исследований [5] и месторасположение трубопроводов было установлено, что для подачи теплого воздуха в помещение могут быть использованы две схемы, представленные на рисунке 1.
Схема 1 Схема 2
подача воздуха горизонтальными струями выше рабочей зоны Рисунок 1-Схемы подачи приточного теплого воздуха
При использовании этих схем необходимым условием сохранения циркуляции теплого воздуха является отсутствие всплывания струи, которое проверяется по так называемому текущему критерию Архимеда. Критерий Архимеда характеризует соотношение между гравитационными и инерционными силами в поперечном сечении струи.
Методика расчета воздухораспределителей, составленная на основе зависимостей [2,6], представлена в таблице 1. Расчетная температура наружного воздуха составляет tн = -220С[7], температура внутреннего воздуха tвн = 180С[8]. Удельные отопительные и вентиляционные характеристики приняты по данным [9]. Тепловая нагрузка на отопление и вентиляцию мастерской составляет Ф=9814905да. Высота рабочей зоны принята равной кр.з =2м [7]
Таблица 1 Методика расчета воздухораспределителей
Параметр Расчетная формула
Схема 1 - подача сверху вниз наклонными струями Схема 2 - подача горизонтальными струями выше рабочей зоны
1 2 3
Плотность воздуха р, кг/м3 352 Р =- 273 + гж
Расход приточного воздуха L, м3/с ь = Ф С •- г н)
Коэффициент изменения скорости т Принимается по характеристикам [3,4]
Коэффициент изменения температуры п Принимается по характеристикам [3,4]
Площадь сечения ВР, F0,м2 Принимается по характеристикам [3,4]
Длина струи 1,м 1 II 1 = Ьп + (К - нРз)
Площадь помещения, обслуживаемая одним ВР, Fп,м2 Еп = 1 • 0,62т Рп=ГА_ 12 ^ 0,7т )
Количество воздухораспределителей, z 2 = • К Еп
Объемный расход воздуха через ВР, L0, м3/с Ьо = Ь
Скорость воздуха в расчетном сечении ВР, с0, м/с Ьо 0 Е Го
Избыточная температура воздуха в приточной струе, ДЮ, 0С М = шои2^ ти^1 Ь V п п
Геометрическая характеристика струи, Н, м 5,45т и4^ Н = 1- ^иМ о
Критерий Архимеда Аг = 1,2^j ^ 0,2 Аг = 1,2^-1-^ < 0,5
Потери давления и при выпуске воздуха из отверстий, ДР, Па Принимается по аэродинамическим характеристикам [3,4] в зависимости от расхода воздуха L0 и начальной скорости струи с0.
Уровень звуковой мощности при выпуске воздуха из отверстий, Lw, дБ Принимается по акустическим характеристикам [3,4] в зависимости от расхода воздуха L0 и начальной скорости струи с0.
На основе проведенного анализа были выбраны воздухораспределители, характеристики которых приведены в таблице 2.
Таблица 2 - Характеристика выбранных воздухораспределительных устройств_
Схема Серия ВР Характеристика
1 2 3
1,2 КДУ Двухрядные решетки с установленными на них установленными в них индивидуально регулируемыми алюминиевыми жалюзи для изменения направления и характеристик приточной струи. При раздаче воздуха образуются неполные веерные струи.
1,2 КПУ Перфорированные решётки с выпрямителем и регулятором потока. При раздаче воздуха образуются компактные осесимметричные струи
1,2 1ВПС, 1ВКС, 2ВПС, 2ВПС-П Панельные сопловые воздухораспределители состоят из стальной панели, в отверстиях которых закреплены пластмассовые сопловые ячейки и камер статического давления (КСД). 1ВПС имеет квадратную форму, 2ВПС -прямоугольную, 1ВКС-круглую. 2ВПС-П изготавливается без КСД. При раздаче воздуха образуются компактные струи.
1 ДПУ-С Круглый сопловый диффузор состоит из корпуса и установленной соосно неподвижной конфузорной вставки. При раздаче воздуха образуются конические струи
1 ДПУ-В Круглый вихревой диффузор состоит из корпуса и подвижной части в виде цилиндрического кольца с размещенным в нем закручивателем. Кольцо перемещено вдоль оси диффузора внутрь на 20мм. При раздаче воздуха образуются неполные веерные струи
В результате проведенных расчетов для схемы 1 по формулам, представленным в таблице 1, было установлено, что при использовании всех рекомендуемых воздухораспределителей не выполняется условие сохранения схемы циркуляции, т.е. текущий критерий Архимеда превышает допустимое значение. Следует также отметить, что при использовании всех панельных воздухораспределителей семейства ВПС пропускная способность данных ВР значительно ниже рассчитанного расхода воздуха через отверстие для требуемой тепловой нагрузки мастерской.
На основании этого можно сделать вывод, что для рассматриваемого производственного помещения применение схемы 1 с подачей теплового воздуха сверху вниз наклонными струями является нецелесообразным.
При использовании схемы 2 с решетками КДУ и КПУ
критерий Архимеда составляет Аг=0,36, что удовлетворяет требованиям циркуляции воздуха для данной схемы. Причем, такие показатели как избыточная температура воздуха в приточной струе, потери давления и уровень звуковой мощности уменьшаются с увеличением площади сечения воздухораспределителей (рис.2). Зависимости избыточной температуры воздуха от площади сечения ВР описываются степенными уравнениями с коэффициентом аппроксимации, равным единице. Изменения потерь давления представляют собой линейные зависимости. Уменьшение звуковой мощности при увеличении площади сечения характеризуется полиномом второй степени. При одинаковых площадях воздуховыпускных отверстий показатели ВР серии КДУ ниже, чем показатели у серии КПУ. Таким образом, из двух рассматриваемых серий предпочтение следует отдать воздухораспределительным решеткам КДУ с наибольшей площадью сечения.
_.„ гайыяочная/тгщхмуро. -пищидобления
---¡¡юйвьэЬуиОатщваш, 1-КЛУ,2-КЮ
Рисунок 2 -Изменение теплофизических, аэродинамических и акустических характеристик воздухораспределителей КДУ и КПУ При расчете систем воздушного отопления с панельными сопловыми ВР и диффузорами было установлено, что по условию «невсплывания» струи не подходят только диффузоры ДПУ-В. Однако по пропускной способности удовлетворяют необходимому расходу теплого воздуха только панельный воздухораспределитель 1ВПС 595х595 с площадью Б0=0,0223м2 и сопловый диффузор ДПУ-С-250 с площадью Б0=0,046м2. При этом потери давления и уровень звуковой мощности при использовании данных ВР превышают подобные показатели при использовании систем с
воздухораспределительными решетками КПУ 650х200 и КДУ 650х200
с наибольшей площадью сечения рассматриваемого типоразмерного ряда.
350
330
F0=0,114м2 (рис.3) из
250
=5
№
г:
•а
I
=я л
Патаи Штш Па ^Ьй Из&пв-*оя/шшеращра
нацкгщ Об азздугв. С
Щт650x200 ЩКПУ650x200 Щш595/595 0 Ш-С-250
Рисунок 3 - Аэродинамические, акустические и теплофизические показатели сравниваемых воздухораспределителей
Выводы. На основании проведенных исследований было установлено, что наиболее рациональным вариантом при обеспечении параметром микроклимата в теплый период в мастерской является схема подачи воздуха горизонтальными струями. Раздача воздуха должна осуществляться при помощи двухрядной решетки с поворотными жалюзи КДУ 650х200.
Список использованных источников:
1. Батурин В. В. Основы промышленной вентиляции. - М.: Профиздат, 1990. - 448 с.
2. Гримитлин М. И. Распределение воздуха в помещениях.-СПб.: Изд-во «АВОК-Северо-Запад»,2004.- 320 с.
3.Воздухораспределители компании «Арктос». Указания по расчету и практическому применению. [Электронный ресурс]- Режим доступа: иКЬ:Шр:// www.arktos.ru(дата обращения: 24.05.2017)
4.Воздухораспределители завода «Арктос». Воздухораспрелители для воздуховодов. Часть 1. . [Электронный ресурс]- Режим доступа: иКЬ:Шр:// www.arktoscomfort. ги (дата обращения: 24.05.2017)
5. Петрова О. Н., Потапова С. О., Облиенко А. В. Экспериментальные исследования качества воздушной среды в промышленных помещениях //Научный вестник ВГАСУ.
Строительство и архитектура. 2010. №3(19).С.139-147
6.Посохин В.Н. Аэродинамика вентиляции.- М : АВОК-ПРЕСС, 2008 - 209 с.
7 СНиП 41-01-2003 «Отопление, вентиляция и кондиционирование» [Электронный ресурс]- Режим доступа: URL:http:// www.sniprf.ru (дата обращения: 4.09.2017)
8. Нормы технологического проектирования предприятий машиностроения, приборостроения и металлообработки (доработка ОНТП-14-93). Механообрабатывающие сборочные цехи [Электронный ресурс]- Режим доступа: URL: http://files.stroyinf.ru docs.cntd.ru (дата обращения: 4.09.2017)
9. Амерханов Р.А., Драганов Б.Х. Проектирование систем теплоснабжения сельского хозяйства.-Краснодар,2001.-200с.
Авторы: Токарева Анна Николаевна, кандидат технических наук, доцент, Азово-Черноморский инженерный институт ФГБОУВО Донской ГАУ, г.Зерноград, Садымов Виталий Петрович, инженер группы холодильного оборудования, Ростовская АЭС
THE SUBSTANTIATION OF THE SELECTION OF AIR
DISTRIBUTORS OF THE AIR HEATING SYSTEM OF THE
WORKSHOP FOR REPAIRING REFRIGERATION AND VENTILATION EQUIPMENT
Tokareva A.N., Sadymov V.P.
Azov-Black Sea Engineering Institute, FSBEI HE Donskoy GAU
Abstract. Various designs of air distributors and schemes for supplying warm air to the workshop room for repair of refrigeration and ventilation equipment are considered. The calculation method of air distributors is given. The constructions ensuring the distribution and circulation of air in the room at the lowest energy costs and sound power levels are selected On the base of the conducted studies it was found that the most rational option when providing a microclimate parameter in the warm period in the workshop is the scheme of air supply by horizontal jets. The air distribution should be carried out using a two-row grille with rotary blinds KDU 650x200.
Key words: air distributor, circulation, jet, sound power, pressure
loss.
Tokareva Anna Nikolaevna, Cand.Tech.Sci., associate professor, Azov-Black Sea Engineering Institute, FSBEI HE Donskoy GAU, Zernograd, Sadymov Vitaly Petrovich, engineer of refrigeration equipment group,
Rostov NPS
