§ I. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ МЕТОДА РАСЧЕТА ВОЗДУШНЫХ ЗАВЕС

Наружный воздух входит в помещение через ворота и другие проемы в наружных ограждениях вследствие разности давлений снаружи и внутри здания. Разность давлений может создаваться под действием теплового напора, ветра и при работе механической вентиляции (рис. 1). Поэтому наиболее правильно рассматривать ворота, защищенные воздушной завесой, как приточный проем при совместном действии аэрации и механической вентиляции. Действие воздушной завесы следует учитывать как дополнительное сопротивление, уменьшающее количество воздуха, проходящего через ворота в поме- р j Разрез производственного здания щение. Сопротивление, ока- с воздушной завеюй у ворот

зываемое проходу воздуха,

может быть охарактеризовано коэффициентом сопротивления С или коэффициеЛом расхода воздуха \i = у. Если известно, как

изменяется коэффициент расхода воздуха через ворота при действии завесы, по формулам аэрации можно определить количество воздуха, проходящего через ворота, или найти такие параметры воздушной завесы (ширину воздуховыпускной щели, угол между направлением струи завесы и плоскостью ворот, расход воздуха на завесу), которые обеспечили бы проход через ворота наружного воздуха в объеме не более заданного.

Под воздействием разности давлений впзлуха внутри помещения Р] и снаружи (в окружающей атмосфере) Р2 через ворота проходит определенное количество воздуха Gnv> состоящего из смеси воздуха, поданного в завесу, G3 и наружного воздуха G :

Gnp = G + Gs. (1)

Обозначим через q отношение количества воздуха, подаваемого в завесу, к количеству воздуха, проходящего через ворота.

Т. е. q =-рг~ . Если в завесу подавать столько воздуха, сколько

при данных условиях проходит через ворота, наружный воздТ! почти не будет поступать в помещение. В этом случае прием ворот оказывается заполненным воздухом, подаваемым в завесу. Поэтому, несмотря на то, что воздух через ворота будет проходить, наружный холодный воздух не сможет врываться в помещение.

Правда, путем подмешивания наружного воздуха к струе воздушной завесы холодный воздух частично будет попадать в помещение (см. ниже § 6).

Для аэродинамического расчета воздушной завесы величина Q должна быть задана. Эта ветичина определяется либо исходя из технических соображений {обеспечения необходимой температуры воздуха в районе ворот без дополнительного подогрева- см. § 6), либо на основе экономических расчетов (см. § 10).

Наиболее рациональны воздушные завесы с в пределах от 0,5 до 1.

§ 2. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ

КОЭФФИЦИЕНТА РАСХОДА ВОЗДУХА ЧЕРЕЗ ПРОЕМЫ. ЗАЩИЩЕННЫЕ ВОЗДУШНОЙ ЗАВЕСОЙ

Определим коэффициент расхода воздуха через ворота при-действии завесы для случая 1. Для этого воспользуемся теоремой о количестве движения, как это было сделано П. Н. Каменевым [12] при решении задачи о сопротивлеини тройников.

Проведем контрольную поверхность АБВГДКМН так, чтобы она проходила снаружи здаиня на таком рассрянин от ворот, где скорости движения воздуха столь малы, что их можно считать равными нулю, и внутри здания - через сжатое сеченне струи воздуха, проходящего через ворота (рис. 2).

Составим уравнение количества движения в проекции на ось X Количество движения по-плоскости ЛБ будет равно нулю, так как скорость воздуха, пересекающего эту плоскость, близка к нулю. Проекция количества движения по плоскости Д/С будет равна F 3 рсм cos проекция количества движения по плоскости М1( (а прн двусторонней завесе и по плоскости ГД) будет равна - щ Рз sin а (знак минус показывает, что проекция скорости направлена навстречу оси X).

Действующими силами будут сила давления на плоскость АБ площадью F, равная fPa; сила реакции стен ВГ и МН (F- Fe )Rc и сила давления на плоскость ДК FeP\.

Реакция горизонтальной поверхности (земли) и объемные силы не учитываются, так как проекции этих сил на ось X равны &

нулю, приравнивая приращение количества движения действующим силам и пренебрегая силами трения, получим следующее уравнение;

Fs\<vL?c COS d -f Fщvlp, sin a = PaF - Rc {F - F.) - PiFc (2) В этом уравнении: Fs- площадь ворот; Рщ-суммарная площадь щелей, через которые выходит струя воздушной завесы; F - площадь, плоскости АБ;

\1 - коэффициент расхода воздуха через ворота, защищенные завесой;

<!) - поправочный коэффициент на количество движения, учитывающий неравномерность поля скоростей; сж- средняя скорость движения воздуха в сжатом сечеиин за воротами;

Vs- скорость выхода воздуха из Щели воздушной завесы;

рз- плотность воздуха, выходящего из завесы; 9см-плотность возд>т<:а при температуре смеси воздуха завесы и наружного; Re-среднее реактивное давление стены в пределах плоскостей ВГ и МН: а - угол между направлением выхода струи завесы и

плоскостью ворот; О - угол между направлением скорости Угле и осью X (см. рис. 7, а).

Наблюдениями, проведенными автором на опытных установках за траекторией движения струи воздушной завесы, выпущенной в плоскости ворот, было установлено, что в обычно

применяемых конструкциях завес (у которых а > 30°, > /-ю

И(7<1) угол *& находится в пределах О-30 и, следовательно, cos меняется в пределах 1-0,87. Кроме того, было установлено.

Рис. 2, К приме1?ению уравнения количества движения для расчета воздушной завесы