Введение к работе
Актуальность работы. В настоящее время в іашей стране для обеспечения работы систем теплоснабжения и венти-[я'фш зданий расходуется около 35% всего добываеыого твердого и аэообразного топлива.
В условиях растущего дефицита и удорожания энергии повышает-!Я роль энергосберегающих мероприятий, к числу которых относится ювершенствование систем отопления, вентиляция и кондиционирова-[ия воздуха (ОВК).
Одним из эффективных средств сокращения расхода энергии сие-еюли ОВК промышленных зданий является устройство шиберующих юздушних завес.
Шиберуюдие воздушные (ВЗ) и воздушно-тепловые (ВТЗ) завесы іредставляот собой устройства локализующей вентиляции, позволяйте сокращать перетекание воздушных потоков через проеиы в ограждениях здания и технологическом оборудовании с помощью струйной одачн воздуха в область открытого проема.
Применение воздушных завес позволяет: улучшать условия труда а рабочих местах вблизи открытых проемов; сокращать расход тепло-ы (холода) и электроэнергии на отопление (охлаждение) зданий и ехнологических установок на 5-30%; уменьшать теплопотери здания утса использования в завесах перегретого воздуха из верхней зоны омещения; сокращать потери полезной производственной площади око-о ворот.
Наиболее распространенным типом пшбвруюцих воздушных завес, рименяемых в налей стране, являются боковые двусторонние одно-лойные ВТЗ на внутреннем воздухе.
Основным недостатком таких конструкций ВЗ являются значитель ные затраты тепловой энергии и ограниченная область применения. Основным резервом повышения экономичности ВТЗ является сокращение затрат теплоты.
Существенного сокращения затрат тепловой энергии достигают применением воздушных завес, подающих полностью или частично не-подогретый воздух, которые назовем энергоэкономичными (ЭВЗ).
Существующие методы расчета параметров ВЗ не пригодны для расчета воздушных завес перспективных схемных решений и не позволяет рассчитывать ВЗ с минимальными приведенными затратами на системы ОВК здания в цедоы.
В этой связи задача разработки новых перспективных типов энергоэкономичных воздушных и воздушно-тепловых завес является актуальной и представляет научный и практический интерес.
Цель и задачи исследований. Целью диссертации является разработка научно-обоснованных схемных и технических решений энергоэкономичных воздушных завес и метода расчет! их оптимальных параметров.
Для достижения поставленной цели в работе решены следующие задачи: выявлены перспективные схемные решения воздушных завес; введено понятие коэффициента динамической эффективности действия воздушной завесы, отражающего степень использования начального импульса струй ВЗ при создании противодавления в проеме ворот; получены зависимости для расчета величины коэффициента динамической эффективности ВЗ перспективных схемных решений; подучены зависимости для расчета длины участка сближения струй двуслойных К исследованы закономерности циркуляционных зон, индуцируемых в прс еме ворот струями ВЗ; разработаны методы автоматизированного
ісчета оптимальных параметров ЭВЗ, а также инженерные методики »счета ЭВЗ.
Методика моделирования базировалась на «лизе имеющихся теоретических и экспериментальных работ, посвя-знных исследованию воздушных завес на специальных опытных уста-эвках с учетом положений теории подобия и с применением методов гатистической обработки полученных данных.
Научная новизна работы. Предложен способ ючета аэродинамики воздушных завес на основе коэффициента дина-таеской эффективности; получены аналитические зависимости для ісчета средней температуры части струи воздушной завесы; опреде-эны условия возникновения и характеристики локальных циркуляци-іннх зон, индуцируемых в проеме ворот струями НВЗ; предложен юсоб расчета ВЗ в условиях возникновения локальных циркуляци-зных зон; получены зависимости для расчета длины участка сбли-зния струй двуслойных ВЗ.
Практическая ценность. Разработаны: мето-ы автоматизированного оптимизационного расчета и подбора (из ясла типовых) и инженерные методики расчета для воздушных завес эадиционных и перспективных решений; схемные и технические реше-ля энергоэкономичных ВЗ и ВТЗ на наружной или внутреннем воздухе, том числе комбинированных ВТЗ.
Внедрение результатов работы. На ос-эвании проведенных исследований совместно с институтом СантехНИИ-эоект (1990 г.) выполнены рабочие чертежи четырех вариантов кон-грукции комбинированных ВТЗ для раздвижных и распашных ворот про-дпленных зданий. Инженерная методика расчета комбинированных ВТЗ
включена в новую редакцию "Справочника проектировщика". Разработан (совместно с Гипрохиымат), принят в промьшшенную эксплуатацик и сдан в ЫОФАП (1990 г.) программный комплекс "ЗАВЕСА". Разработан и эксплуатируется экспериментальный агрегат шиберующей воздуи ной завесы без подогрева воздуха. Технические решения комбинировг ных завес и завес без подогрева воздуха применены при проектирова нии локализующей вентиляции для цеха № 3 и производственного здания УПТК Экспериментального котельно-строительного комбината (г.Электросталь). Ориентировочные сроки внедрения 1992-1993 гг.
На защиту выносятся:
-
способ аэродинамического расчета ВЗ с помощью коэффициента динамической эффективности действия БЗ и полученные с его использованием зависимости для расчета скорости выпуска воздуха в завесах на неподогретом наружном воздухе и в комбинированных двуслойных ВЗ на внутреннем воздухе;
-
зависимости, описывающие распределение температур в поперечных сечениях струи воздушной завесы;
-
зависимости для расчета длины участка сближения струй двуслойных воздушных завес;
-
зависимости для расчета необходимой начальной температурі воздуха в однослойных и двуслойных воздушно-тепловых завесах и температуры смеси воздуха, проходящего в проем ворот при работе БЗ без подогрева воздуха;
-
метод расчета теплообмена через локальную циркуляционную зону, возникающую при работе односторонних ВЗ на наружном воздухі
-
инженерные методики расчета однослойных воздушных завес на внутреннем подогретом воздухе, однослойных воздушных завес на внутреннем неподогретом воздухе, двуслойных комбинированных воз-
(тлных завес на внутреннем воздухе, однослойных воздушных завес і наружном неподогретом воздухе, однослойных воздушных завес на іружном воздухе для охлаждаемых помещений;
7) оптимизационная методика автоматизированного расчета эздушных завес.
Апробация работы. Материалы диссертации докла-ывались и обсуждались на: У1 научно-практической конференции мо-эдых специалистов ЦНШШЗ, г.Ыосква, 1988 г.; зональном семинаре ЦНТП, г.Пенза, 1988 г.; научно-техническом семинаре ШСИ им. .В.Куйбышева, 1990 г.; НТС ЦНШШЗ, 1991 г.
Публикации. Основное содержание работы опубликова-о в 9 статьях.
Структура и объем работы. Диссертация остоит из введения, 5 глав, основных выводов по работе, списка итературы из 121 наименования, в том числе 31 зарубежного, и приложений. Объем основной части работы - 253 стр., в том адсле 4 стр. с рисунками.
ВВЕДЕНИЕ Во введении обоснована актуальность работы, приве-ена классификация воздушных завес для ворот промышленных зданий.