Приложение Б (справочное). Аэродинамические характеристики вытяжных устройств

ПРИЛОЖЕНИЕ Б
(справочное)

Аэродинамические характеристики вытяжных устройств

Удаление воздуха через местный отсос (вытяжное устройство) сопровождается возникновением течения воздуха, направленного к отсосу. Скорость воздуха , м/с, в точке, расположенной на расстоянии R от стока, можно определить по формуле:

, (Б.1)

где - производительность местного отсоса, ;

- площадь сферы радиусом R, .

При удалении от стока скорость воздуха в спектре всасывания убывает очень быстро - пропорционально квадрату расстояния от отсоса [17]. Уже на расстоянии одного калибра скорость составляет всего 6% скорости во всасывающем патрубке, на расстоянии двух калибров - 1,5%.

Отношение скоростей во всасывающем спектре и в сечении всасывающего отверстия местного вытяжного устройства выражается формулой, в которой коэффициент всасывания зависит от расположения всасывающего отверстия относительно ограничивающих плоскостей [18]:

, (Б.2)

где - коэффициент всасывания;

x - расстояние до центра всасывающего отверстия, м;

- скорость воздуха на расстоянии х от отверстия, м/с;

- скорость воздуха в плоскости всасывающего отверстия, м/с.

Отношение скоростей во всасывающем спектре и в сечении всасывающего щелевого отверстия местного вытяжного устройства выражается формулой [19]:

, (Б.3)

где - наименьшая ширина щели, м.

В таблице Б.1 представлены значения коэффициента всасывания для различного расположения всасывающего отверстия [20, 21, 22].

Таблица Б.1 - Значения коэффициента всасывания для различного расположения всасывающего отверстия

Схема расположения отверстия	Угол между плоскостями, ограничивающими сферу всасывания, , рад	Коэффициент всасывания,
		Круглые или квадратные отверстия	Прямоугольные вытянутые щели
Свободное		0,06	0,16
Ограниченное плоскостью стенки		0,12	0,32
Ограниченное двумя плоскостями стенки		0,24	0,64

Из закономерностей движения воздуха во всасывающем спектре вытекают основные требования по эффективному применению местных отсосов. Во-первых, это максимальное приближение плоскости стока к источнику выделения вредных веществ. Во-вторых, это максимальное ограничение подтекания воздуха к всасывающему отверстию.

Минимальная ширина козырька (фланца), ограничивающего подтекание воздуха вокруг всасывающего отверстия, при котором действуют коэффициенты , для отверстия в стенке должна приниматься:

- для круглых отверстий - равной диаметру отверстия;

- для квадратных и прямоугольных отверстий с соотношением сторон до 1:6 - равной наименьшему размеру отверстия;

- для щелей, т.е. прямоугольных отверстий с соотношением сторон более 1:10 - равной утроенной ширине щели [17].

В практике конструирования передвижных местных вытяжных устройств большинство известных фирм в качестве воздухозаборных устройств применяют воронки, которые являются подобием круглых конических зонтов. Вытяжными зонтами называются приемники местных отсосов, имеющие вид усеченных конусов или пирамид и располагающиеся над источниками выделений вредных веществ (рисунок Б.1).

Скорость по оси зонта зависит от угла его раскрытия. Чем больше угол раскрытия, тем больше осевая скорость по сравнению со средней скоростью. У зонта с углом раскрытия 60° скорости по оси и по всему сечению равны. Скорость движения воздуха в зоне всасывания зонта в любой точке области, образованной продолжением грани зонта, , м/с, при круглых и квадратных отверстиях зонтов определяется следующей зависимостью [18]:

, (Б.4)

где h - высота зонта, м;

- скорость по сечению зонта, м/с;

y - расстояние от плоскости отверстия зонта до точки , м;

x - расстояние от оси зонта до точки , м.

В последние годы проведены исследования и математическое моделирование потоков воздуха в трубах с воронками-зонтами [19, 23, 24]. Результаты этих исследований можно свести к следующим основным положениям:

- на границах входа воздуха в воронку и на границе воронки и трубы образуются вихревые зоны, уменьшающие площадь отсоса;

- в воронке с углом (угол раскрытия воронки по отношению к плоскости трубы) скорость всасываемого воздуха составляет 50% от скорости воздуха в прилегающей к ней трубе;

- при углах , равных 0° и 90°, скорость в воронке приближается к скорости в трубе;

- оптимальный диаметр стоящего под углом 90° фланца равен трем калибрам трубы.

Для определения производительности местной вентиляции, обеспечивающей локализацию загрязняющих веществ с минимальными затратами энергии, необходимо исследовать поля скоростей во всасывающих факелах [18].