Создание воздушных потоков в чистых помещениях Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

Актуальные проблемы авиации и космонавтики. Технические науки

Количество эжектируемого воздуха составит /в.э = /ш Кэ = 72 • 2,8 =201,6 м3/ч.

Количество тепла, отданное холодному остеклению эжектируемым с потолка внутренним воздухом,

^т.в.э — 1в.эРв.эср (^в.э.пот ^в.э )/3,6 —

= 201,6 -1,2 -1(21,2 -18)/3,6 = 212 Вт. В рекомендациях по расчету систем отопления трансмиссионные теплопотери через окно определяются:

?т.пот.ок = /окСвх -'их)/^ок = 5(20 + 28)/09 = 267 Вт.(1) Следуя из выше написанного, теплопотери через окно благодаря организации воздухообмена по схеме на рис. 1 с использованием теплозащитного остекле-

ния окон сократится по сравнению с рассчитанными по формуле (1) на (267/215) • 100 % - 100 % = 20 %.

Сокращение расхода тепла на приточную вентиляцию достигается применением установки утилизации конвективных потоков тепла, влаги и газов, собирающихся под потолком, которую рациональней организовывать по схеме насосной циркуляции антифриза.

Удельная расчетная потребность в тепле жилой комнаты 24 м2 при осуществлении традиционной системы отопления жилых комнат составляет 67,5 Вт/м2, а удельная расчетная потребность в тепле при использовании эжекторного доводчика и вытеснительной вентиляции составляет 41,9 Вт/м2. Экономия составляет около 25 Вт/м2.

© Кулаков Е. В., 2012

УДК 697.9

К. В. Лиманская Научный руководитель - Н. Г. Измайлова Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Красноярск

СОЗДАНИЕ ВОЗДУШНЫХ ПОТОКОВ В ЧИСТЫХ ПОМЕЩЕНИЯХ

Рассмотрены виды воздушных потоков, встречающихся в чистых помещениях, их цель и смысл. Представлены области их применения.

Чистым помещением или чистой комнатой называется помещение, в котором счетная концентрация взвешенных в воздухе (аэрозольных) частиц и, при необходимости число микроорганизмов в воздухе поддерживаются в определенных пределах. Под частицей понимают твердый, жидкий или многофазный объект или микроорганизм с размерами от 0,005 до 100 мкм. Чистые помещения характеризуются именно счетной концентрацией частиц, т. е. числом частиц в единице объема воздуха, размеры которых равны или превышают определенную величину (0,1; 0,3; 0,5 мкм и т. д.).

Обычно в чистых помещениях рассматриваются два вида воздушного потока - слаботурбулентный вытесняющий поток и турбулентный смешанный поток. Если рассматривать поток с чисто технической стороны, он может быть слаботурбулентным, т. е. ламинарным, или турбулентным. В аэрогидродинамике существует два критерия для определения ламинарного потока:

- поток соответствует числу Рейнольдса менее 2300;

- поток остается ламинарным, пока не разрывается созданная в нем элементарная струйка.

Ламинарный поток после выхода воздуха из фильтра можно создать с помощью так называемых ламинаризаторов. Они представляют собой пластиковую или металлическую решетку с размером ячеек от 10-50 мкм. Это решётка устанавливается ниже выходной плоскости фильтра. При использовании проволочного метода создания тумана можно разглядеть отдельные элементарные струйки, поэтому такой поток можно назвать ламинарным.

Поток, выходящий из воздушного фильтра или фильтра и установленной после него перфорированной пластины, считается слаботурбулентным. Но с

точки зрения аэрогидродинамики в таком случае речь идет о турбулентном потоке.

В технологии очистки воздуха для чистых помещений потоки различают так же по их направлению и параллельности. В диапазоне слаботурбулентных вытесняющих потоков воздух должен проходить над всей поверхностью в сторону основного направления движения. Такие качественные величины как направление потока и форма потока можно успешно визуализировать в условиях чистого помещения.

Цель и смысл визуализации потоков.

Чистое помещение и оборудование для очистки воздуха следует рассматривать как единую производственную систему. Таким образом, оно становится частью производственного оборудования, которое должно пройти квалификацию. Аттестацию (квалификацию) оборудования, в котором создаются воздушные потоки, можно разделить на три части:

• Параметры, которые в нормах определены как:

- скорость потока;

- направление потока и объемный поток.

• Параметры, знание которых необходимо для анализа риска, и которые можно определить, используя визуализацию потоков, например,

- доказательство разделения чистого помещения на зоны (существование различных видов потоков);

- стабильность воздушных поток, например, при вмешательстве оператора (введение рук) или при открывании корпусов установок;

- определение мест расположения пробоотборников для мониторинга частиц

• Визуализация прочих зон.

Полезную информацию о потоках в чистых помещения может дать визуализация следующих зон:

Секция «Моделирование физико-механических и тепловых процессов»

- зоны приточного и отработанного воздуха;

- зоны влияния технологического отработанного

воздуха;

- обтекание персонала на рабочих местах или у оборудования.

Приведенные пункты можно использовать только лишь как ориентировочные параметры. В каждом отдельном случае необходимо ставить свою цель проведение визуализации.

Области применения.

Чистые помещения создаются и используются в медицине, фармакологии, на предприятиях электронной промышленности, а также для научных исследований.

В медицинских учреждениях чистые помещения необходимы в операционном блоке, палате реанимации и родильном отделении.

В медицине на основе предлагаемых базовых элементов создаются:

• модульные установки для очистки и обеззараживания воздуха в малых чистых помещениях (процедурные, перевязочные) лечебных учреждений и предприятий электронной промышленности;

• асептические палаты с ламинарным потоком воздуха для лечения больных с иммунодепрессивны-ми состояниями, для интенсивной терапии лейкозов;

• асептические операционные с ламинарным потоком воздуха для создания воздушной среды с низким уровнем микробной загрязненности в зоне от-

крытой раны при проведении хирургических операций;

• комплексы чистых производственных помещений;

• локальные чистые рабочие места и чистые зоны;

В электронной промышленности. Электронная промышленность в мире является одним из самых крупных потребителей чистых помещений. Суть этих подходов заключается в создании изолирующих технологий, то есть в физическом отделении определенного объема с чистым воздухом от окружающей среды. Использование чистых помещений в микроэлектронике имеет свои особенности: на первый план выходят требования к чистоте воздушной среды по аэрозольным частицам. В микроэлектронике требуется создание чистых помещений самых высоких классов чистоты с устройством перфорированных фальшполов для улучшения линий тока воздуха, то есть повышения однонаправленности потока.

Библиографический список

1. Закотей М. Технология чистых помещений в фармацевтическом производстве // Провизор. 2004. В. 5.

2. Данилина Т. И., Кагадей В. А. Технологические среды //технология СБИС. 2007. С. 14-41. 287 с.

© Лиманская К. В., 2012

УДК 629.78.018

М. Ж. Мурадимов Научный руководитель - В. В. Двирный ОАО «Информационные спутниковые системы» имени академика М. Ф. Решетнева, Железногорск

МОДЕРНИЗАЦИЯ ПРОЦЕССА ИСПЫТАНИЙ УЗЛОВ КОСМИЧЕСКИХ АППАРАТОВ НА ВОЗДЕЙСТВИЕ ПОНИЖЕННЫХ ТЕМПЕРАТУР

В материале рассмотрены основные сведения о каскадных холодильных машинах, вопросы проектирования, модернизации холодильных агрегатов в термокамерах для испытаний изделий и узлов космических аппаратов на воздействие криогенных температур. Увеличение нижней температурной границы было достигнуто путем внедрения в качестве рабочего тела одной из ветвей каскада альтернативного хладагента.

Каскадные установки с двумя одноступенчатыми ветвями наиболее широко распространены в серийно выпускаемых испытательных камерах, так как обеспечивают поддержание температур в широком диапазоне, просты по структуре, компактны, легко автоматизируются, в них относительно просто решается возврат масла в компрессор. Для создания необходимых температурных условий в качестве рабочих тел используются хладагенты - вещества, способные отводить тепло от охлаждаемых объектов при кипении в процессе расширения и отдавать его в фазе конденсации при сжатии. Современные термокамеры в подавляющем большинстве работают в температурных пределах от -85 °С до +150 °С, что позволяет испытывать довольно широкий, но не полный спектр изготавливаемых деталей и узлов космических аппаратов и спутников. Поэтому возникает необходимость проектирования и создания холодильного агрегата для

расширения температурных границ, увеличив нижний температурный предел до -125 °С за счет использования хладагента высокого давления в нижней ветви каскада. При анализе был выявлен наиболее подходящий по термодинамическим свойствам, хладон тет-рафторметан (Я14) с температурой кипения -128 °С при нормальном атмосферном давлении. В качестве вспомогательного хладагента оптимальным вариантом является Я 404А с нормальной температурой кипения - 46,7 °С и озоносберегающими характеристиками.

В рабочем режиме, испаряющийся Я 404А будет способствовать конденсации Я14 при более низкой температуре, тем самым понижая величину давления конденсации тетрафторметана. А это в свою очередь ведет к снижению технико-экономических затрат, уменьшению габаритов, мощности компрессора основной ветви и безопасной эксплуатации установки.