Ваш регионСанкт-Петербург
Звоните по всем вопросам +7 (812) 301-99-40
Заказать обратный звонок

Защита завесами проемов больших размеров. Проблемы и решения. Часть 3.

Продолжение статьи. Начало читайте в журнале "Инженерные системы" №3 , 2016.
В предыдущих работах [1,2] рассмотрены особенности организации защиты завесами проемов в таких специфических сооружениях, как самолетные ангары и помещения для спецтехники. Проемы больших размеров придают свойство герметичности ограждению, а сплошная струйная защита проема делает пространство помещения замкнутым. Любой приток или отток массы из замкнутого пространства мгновенно изменяет внутреннее давление, а вместе с ним и разность давлений в проеме. Изменение направлено в сторону, уменьшающую приток или отток. Поэтому устойчивая сплошная струйная защита может существовать только в режиме полной защиты, когда любые перетекания между наружной и внутренней атмосферой здания устремляются к нулю отрицательной обратной связью через давление, а показатель работы завесы q → 1. В [2] показано, как должны быть увязаны между собой параметры верхних завес, обеспечивающих режим полной защиты проема.

Неполная защита герметичного помещения тоже возможна. При этом нарушается условие замкнутости пространства, отрицательная обратная связь формирует перетекания между наружной и внутренней атмосферой, показатель работы завесы становится q < 1. Однако, поскольку герметичность ограждения остается, то затекающий в проем наружный воздух обязательно находит выход в какой-нибудь области проема даже при защите верхними завесами. Неполная защита может возникнуть, например, в проемах самолетных ангаров, имеющих посредине более высокий проход для хвостовой части самолета. Даже тщательное экранирование торцевых сечений смежных струй с разной высоты дополнительными струйными перекрытиями может быть разрушено из-за неустойчивости структур при их взаимодействии. Другой случай неполной защиты возникает, когда пространство над проемом несвободно, установка верхних завес невозможна и при относительно небольшой протяженности проема вдоль размаха (20 - 30 м) приходится использовать боковые двусторонние завесы. В этом случае достижение режима с показателем q = 1 требует значительного усиления встречных струй. Это порождает автоколебания всей защитной структуры, делает ее ненадежной в плане удержания замкнутости пространства и сильно увеличивает теплопотери с уходящими массами. Как следствие, становится более рациональной неполная защита.

Данные соображения привели к необходимости поиска защитных структур проемов герметичных помещений с рационально организованной циркуляцией воздушных масс между внутренней и наружной атмосферой. Решению этой проблемы и посвящена настоящая работа.

 


Булыгин Владимир Григорьевич АО НПО Тепломаш

В. Г. Булыгин
кандидат технических наук
генеральный директор
АО «НПО «Тепломаш»

Юрий Николаевич Марр, кандидат технических наук, начальник ОПР АО НПО Тепломаш

Ю. Н. Марр
кандидат технических наук
советник генерального директора
АО «НПО «Тепломаш»

Известно, что в незащищенном открытом проеме герметичного помещения нейтральная зона проходит около середины высоты проема. Под нейтральной зоной наружный воздух затекает в проем, над ней внутренний воздух вытекает наружу. Включение завесы повышает расположение нейтральной зоны в соответствии с выражением, полученным из уравнения воздушного баланса ([3] глава 2, §4, раздел IV),

hнз = Hпр[1 + (1 - q)нижнверх)смух)]-1;            (1)

где μ - коэффициенты расходов нижней и верхней части проема, ρ - плотности воздуха при температурах затекающей смеси и уходящего в верхней части воздуха. Выражение (1) получено для боковых завес, но качественно применимо и к верхним завесам. В режиме неполной защиты (q < 1) затекание наружных масс в помещение так же происходит во всей нижней части проема под нейтральной зоной, а вытекание из помещения в верхней части над нейтралью. Переход к режиму полной защиты (q = 1) переводит нейтраль на уровень верхнего створа проема, при этом затекание эжектированных наружных масс прекращается, равно как и вытекание из проема.

Если речь идет о боковых завесах, то режим неполной защиты реализуется установкой модулей с суммарной длиной сопел, равной высоте нейтральной зоны. Тогда из верхней части проема, незащищенной завесами, избыточный воздух вытекает наружу (работа на вытяжку) и уносит с собой теплоту, которая была израсходована на подогрев эжектированного наружного воздуха и на компенсацию теплопотерь при контакте струй с наружным воздухом. Спасти этот теплый воздух подачей его на всасывание в завесы невозможно, поскольку это противоречило бы сущности режима неполной защиты. В герметичном помещении сколько воздуха вошло извне ниже нейтрали, столько должно выйти выше ее. А выпустить ненагретый наружный воздух также невозможно. Принципиально возможно другое: использовать удаляемый теплый воздух на обдув снаружи струй боковых завес, что позволило бы частично эжектировать его и повышать температуру смеси. Однако для этого необходима установка дополнительных вентиляторов с направляющими патрубками, т.е. сильное усложнение и неоправданное удорожание защиты.

Верхняя завеса в режиме неполной защиты герметичного помещения допускает выход воздуха в верхней части проема в двух вариантах, если не принимать во внимание тривиальное оттеснение струйной пелены уходящим потоком от вертикального створа пролета. Во-первых, защитная структура могла бы состоять из отдельных струй, в промежутках между которыми воздух выходил бы на улицу. При определенном сочетании размеров промежутков и толщин струй их расширение не только в поперечном направлении, но и в направлении размаха приведет к смыканию и перекрытию проема ниже нейтрали. Эжекция теплого воздуха, выходящего между струями, позволит частично утилизировать выбрасываемое тепло.

Схема течения в проеме с экранированной струей

Возможна и другая организация выхода воздуха. Для этого необходимо отодвинуть завесу от ограждения внутрь помещения. Однако только горизонтальное перемещение завесы в пространстве над проемом потребовало бы значительного увеличения угла струи к плоскости проема и могло бы сформировать неприемлемую для защиты структуру. Между тем, в [4] было предложено перемещать завесы вглубь помещения под углом струи к плоскости проема с учетом увеличения толщины струи при ее прохождении под верхним створом проема. Эта схема, изображенная на рис.1, была названа экранированием струи. В отличие от общего случая работы на вытяжку, экранирование является организованным и управляемым способом энергосбережения при работе в режиме неполной защиты проема. Экранирование состоит в том, что выходящая из помещения масса полностью эжектирована струей внутри помещения и она же заходит вместе со струей внутрь в нижней части проема, как добавка наружного воздуха к ядру постоянного расхода завесы. Режим течения организован так, чтобы остальная эжектированная масса после выхода струи из-под верхнего створа проема отделилась и ушла на улицу. Часть теплоты эжектированного внутри помещения воздуха возвращается назад. Кроме того, эжектированные массы дополнительно экранируют ядро постоянного расхода от теплопотерь наружу. При этом стандартный показатель работы q становится меньше единицы, а введенный в [4] модифицированный показатель (специально для экранированных струй) остается равным единице q̃ = 1. Под модифицированным показателем в [4] было принято отношение расхода завесы Gз плюс расход наружной эжекции Gэа в экранированной части струи к сумме расходов числителя и дополнительного эжектированного снаружи воздуха после выхода струи из-под верхнего створа проема

q̃ = (Gз + Gэа)/[(Gз + Gэа) + Gн)]

Экранировать таким же способом струи боковых завес невозможно, поскольку в нижней части проема под нейтральной зоной разность давлений направлена снаружи внутрь помещения.


Схема течени я от верхней завесы - предельный режим

Дадим оценку защите боковыми завесами. Рассмотрим сначала наиболее простой в расчетном плане предельный режим защиты проема. На рис. 2 представлена схема предельного режима от верхней завесы. Напомним, что предельный режим характеризуется полным затеканием струй в проем практически без их взаимодействия и без проникновения между ними неэжектированных струями масс. Предполагается, что в сечении проема под нейтральной зоной затекание струй происходит, как от двух симметрично расположенных верхних завес. Поэтому далее используются расчетные выражения для предельного режима верхней завесы из [5]. Последовательность расчета следующая:

1. Задаются высота Нпр, ширина Впр и угол струи к плоскости проема α,
2. Находится параметр σ* = 1+ sinα, под которым понимается отношение потока импульса внешнего воздействия Iпр = ΔРпрFпр и потока импульса завесы Iз = Gзvз . Поток импульса завесы в предельном режиме равен I* = Iпр / (1+ sinα). Здесь знак * означает принадлежность к предельному режиму. Поскольку в дальнейшем все величины будут иметь отношение к предельному режиму, этот знак опускается. Кроме того, согласно предыдущему, защитная структура выстраивается в сечении проема ниже нейтрали. Поэтому и разность давлений ΔРпр, и площадь сечения Fпр, и прочие величины относятся исключительно к этому сечению,
3.  Для заданного ряда значений относительной площади проема под нейтралью F¯ определяется ряд значений безразмерной разности давлений, действующей в сечении под нейтралью ΔР¯пр,
ΔР¯пр = σ*/ F¯                 (2)
4. Рассчитываются коэффициенты эжекции
λ* = [F¯/(K + 1)]0,5           (3)
где К = cosα/(0,55/ξ)², принимается ξ = 0,8,
и показатели работы завесы
q* = 2/( λ* + 1)                      (3-1)
5. По выражению (1) находится относительная высота нейтральной зоны hнз/Hпр, принимается μнижнверх = 0,5,
6. Рассчитывается разность давлений, действующая в области под нейтралью
ΔРпр = 0,5gΔρhнз                  (4)
Согласно [3], вместо коэффициента 0,5 более точно будет 0,44, однако, учитывая и другие допущения, можно в формуле оставить 0,5.
7. Находим скорость струи в сопле завесы
vз = (ΔРпр/ρ ΔР¯пр)0,5          (5)
8.  Рассчитывается площадь сечения сопел завесы с двух сторон
Fз = hнз Впр/ F¯                     (6)
9.  Суммарный расход воздуха через завесы
Vз = Fз vз                               (7)
10.  Ширина сопла завесы
bз = 0,5 Fз / hнз                      (8)
11.  Проверка правильности проделанных вычислений осуществляется вычислением потоков импульса и установлением равенства Iз = I*

Если предполагается оснастить проем конкретными завесами из каталога производителя, то параметры завесы сопоставляются с полученными результатами и подбирается наиболее близкий режим, определяется количество завес, устанавливаемых с одной (с каждой) стороны

Z = hнз /Lз                          (9)


где Lз - длина завесы вдоль стороны проема.

Может оказаться, что во всем диапазоне расчета не нашлось близкого режима. В этом случае следует поварьировать угол струи или перейти к другой модели завесы.

После согласования аэродинамических вопросов защиты делается тепловой расчет. В общем случае температура смеси определяется из теплового баланса по выражению

tсм = [tзGз + tнGн + tэGэ - Q¯потGз(tз - tн)][Gз + Gн + Gэ]-1      (10)


где Gн = (1/q* - 1)Gз - расход наружного воздуха, эжектированного струями завесы, Gэ = 0,5(λ* - 1)Gз - расход эжектированного изнутри воздуха, tэ - температура эжектируемого воздуха, Q¯пот - относительные теплопотери с уходящими наружу массами в проеме, защищенном завесами. В предельном режиме теплопотери с уходящими массами равны нулю Q¯пот = 0. При этом остаются теплопотери, связанные с поступлением в помещение эжектированного снаружи холодного воздуха, который в идеале должен быть нагрет от tн до расчетной внутренней температуры tв, а затем неизбежно выброшен через верхнюю часть проема над нейтралью. В начальный момент открытия ворот температура эжектируемого изнутри воздуха равна расчетной внутренней. Однако, согласно [3], при защите двусторонними завесами температура эжектируемого изнутри воздуха принимается равной температуре смеси, в связи с чем третьи слагаемые в обеих квадратных скобках (10) должны быть опущены.

В помещениях продуваемого типа при нормальных длительностях открытых ворот такое упрощение достаточно справедливо. Но при длительном открытии ворот с боковыми завесами (в отличие от верхней завесы) не только температура эжектируемого изнутри воздуха опустится до температуры смешения, но и на всасывание в завесы пройдет охлажденный воздух. Формирование положительной обратной связи приведет к понижению температуры сначала в ареале ворот, а затем область с понижающейся температурой начнет распространяться по всему внутреннему пространству.

В помещениях герметичного типа с высокой кратностью циркуляции при отсутствии надлежащей компенсации теплопотерь, связанных с поступлением эжектированного холодного воздуха, эффект положительной обратной связи приведет к полному выхолаживанию помещения в течение 3 - 4 минут. Такой вариант защиты не рассматривается как рабочий. Синхронная компенсация теплопотерь, т.е. удержание расчетной внутренней температуры правильно организованным в пространстве введением нагретых струй воздуха из воздухонагревателей позволяет считать температуру эжекции равной внутренней температуре и вести расчет температуры смешения по выражению (10), обнуляя теплопотери с уходящими массами.

Тепловая мощность синхронной компенсации рассчитывается по выражению

Qкомп = Cp(Gз + Gн + Gэ)(tв - tсм)           (11)

Как правило, величина тепловой мощности для сооружений типа самолетного или вертолетного ангара достигает нескольких мегаватт (иногда десятков мегаватт). Фактически тепловая компенсация потерь за период открытых ворот - это коротко протекающий форсированный режим нагревания воздуха в условиях высокой кратности циркуляции. Реализация такого режима «в лоб» невозможна. Поэтому в [2] было предложено решение этой сложнейшей проблемы на основе включения в систему теплоснабжения накопителя теплоты (см. рис.3). Оказалось, что для современных ангаров размеры бака-аккумулятора горячей воды не выходят за пределы разумных масштабов инженерных сооружений.

Пример расчета защиты проема в герметичном помещении боковыми завесами в предельном режиме по выражениям (1) - (11) приведен в табл.1 для следующих условий: высота ворот Hпр =13 м, ширина Bпр = 21 м, наружная температура - 35ºС, расчетная внутренняя +5ºС, угол струи к плоскости проема 30º, ворота открываются не более, чем на 10 минут 5 раз в смену (интервал между открытиями 1,6 часа).

 

Схема защиты ворот ангара с накопителем теплоты

Последний столбец табл.1 показывает, что для защиты в предельном режиме можно использовать завесу КЭВ-П8020А [6], близко соответствующую по своим параметрам расчетным результатам. Необходима установка 12 завес с каждой стороны. Суммарный расход воздуха будет Gз = 325440 кг/час, расход наружного воздуха, эжектируемого струями Gн = 414200 кг/час, расход внутренней эжекции Gэ = 410050 кг/час. По выражению (10) определяем температуру смеси - 9,40С, по (11) тепловую мощность синхронной компенсации Qкомп = 4622 кВт. Полагая, в соответствии с [2], начальную температуру воды в баке-накопителе 950С, конечную 400С, находим теплоту и объем воды для ее аккумуляции, необходимые для компенсации теплопотерь в течение 10 минут: теплота 2,77*106 кДж, объем воды 12 м3. Размеры бака-накопителя не превышают: диаметр 2,5 м, высота 2,5 м. Мощность зарядки за 1,6 часа составляет 480 кВт. Синхронная тепловая компенсация может быть реализована установкой 50-ти тепловентиляторов КЭВ-180Т5,6W3 [6]. В отличие от рекомендаций [2], при защите двусторонними боковыми завесами тепловентиляторы следует устанавливать на окружающих боковых стенах на небольшой высоте (не выше 3 м).

 

Таблица 1.    Результаты расчета защиты боковыми завесами.

Параметр Величина  параметра
нз 20 25 30 35
ΔР¯пр 0,075 0,06 0,05 0,043
λ* 2,66 2,98 3,26 3,52
q* 0,55 0/50 0,47 0,44
hнз , м 9,1 9,3 9,4 9,5
ΔРпр, Па 8,5 8,7    8,8 8,9
vз, м/с 9,7 11,0 12,1 13,2
Σ Vз, м3 93,1 86,0 79,6 75,2
Fнз=hнзB,м2 191 195 197,4  199,5
Iпр, Н 1624 1696 1739 1780
I*,Н 1083 1134 1159 1190
bз, м  0,53 0,42 0,35 0,30

Следует отметить, что в предельном режиме раздельная аэродинамическая и тепловая защита не приводит к экономии тепловой мощности (как это происходит в режиме полной защиты). Поэтому вместо тепловентиляторов можно использовать завесы с воздухонагревателями.

Попытка усилить защиту боковыми завесами (повысить показатель q) приведет к поднятию нейтральной зоны и увеличению разности давлений в нижней части проема. Это неизбежно потребует установки более мощных завес. Приведем результаты расчета по [8] режима защиты с q = 1 (для тех же условий). Разность давлений в проеме становится равной ΔРпр = 13,6 Па. В связи с этим, требуется установка девяти завес КЭВ-П10010А [6] с каждой стороны. Суммарный расход воздуха будет Gз = 1260000 кг/час. Принимая относительные теплопотери с уходящими массами по [3] Q¯пот = 0,3, имеем температуру смеси - 7 ºС и тепловую мощность компенсации 4220 кВт. В данном случае предпочтительна раздельная аэродинамическая и тепловая защита.
Как и ожидалось, переход на режим полной защиты боковыми завесами с многократным увеличением аэродинамической мощности (Iпр = 3713 Н , Iз = 5460 Н) дал незначительный эффект в сравнении с предельным режимом.

Возвращаясь к верхним завесам, рассмотрим схему экранированных струй в двух аспектах. Во-первых, как было указано в [7], завеса с экранированной струей есть реализация схемы, в которой при сохранении потока импульса струи достигается снижение скорости. Формально эта схема дает замену завесы с высокоскоростной струей на завесу больших габаритов (большей ширины сопла) с меньшей скоростью и большим расходом. Переход к гидравлически толстой, короткой и низкоскоростной струе сам по себе уменьшает теплопотери с уходящими массами. Во-вторых, применительно к герметичному помещению, завесу с экранированной струей можно рассматривать как способ реализации неполной защиты (q < 1) с утилизацией выбрасываемого тепла.
При действии верхней завесы в проеме негерметичного помещения так же формируется нейтральная зона. Разница с защитой боковыми завесами состоит в том, что выход воздуха из области над нейтралью будет через аэрационные проемы в ограждении. Если не принимать во внимание действие заведомо слабых верхних завес, то качественно характер перемещений нейтральной зоны при вариации показателя q мог бы быть аналогичен защите боковыми завесами. Так, при q = 1 нейтральная зона должна подняться до верхнего створа проема. Однако у боковых завес разность давлений, действующая в проеме под нейтральной зоной, напрямую связана с параметром q через высоту нейтральной зоны по выражению (1). Верхние завесы с экранированием в герметичных помещениях не имеют такой связи, поскольку их нормальное функционирование реализуется только при q̃ = 1, как и у их неэкранированных аналогов. Это позволяет считать положение нейтральной зоны при защите экранированной завесой на уровне верхнего створа проема с разностью давлений в проеме, пропорциональной Нпр/2, независимо от действительной величины стандартного параметра q.

Приведем последовательность проектного расчета защиты герметичного помещения экранированной верхней завесой в режиме q̃ =  1 .
Дадим сначала систему безразмерных соотношений.
1.  При удалении завесы от верхнего створа проема на расстояние «а» под углом струи α (см. рис.1) ее гидравлическая длина от сопла до верхнего створа будет za = a/(bзcosα), а коэффициент эжекции на этом участке

λа = (0,55/ξ) za0,5                          (12)

Здесь коэффициент качества струи принят ξ = 0,8. При этом на уровне верхнего створа проема ширина струи по среднемассовой скорости vа = vза будет ba = λa2bз. Далее принимается, что на уровне верхнего створа проема установлена воображаемая завеса с шириной сопла ba и скоростью струи в сопле vа, и расчет аэродинамических параметров ведется, как для обычной завесы. Поскольку расстояние z отсчитывается не от полюса струи, а от среза сопла, то в отсутствие экранирования при а = 0 следует принять λа = 1.
2. Относительная площадь проема

а = Fпр/ baBпр = F¯прa2       (13)

3.  Для воображаемой завесы параметр - соотношение потока импульсов внешнего воздействия и завесы - остается неизменным и равным тому же параметру реальной завесы

σа = Iпр/Iз = (ΔРпр/ρ vа2) F¯а = (ΔРпр/ρ vз2) F¯пр = σ        (14)

4. Коэффициент эжекции по [1] при q̃ = 1 будет

λ = - А + [F¯а/(К + 0,5)]0,5 = - А + [F¯пр/(К + 0,5)]0,5 / λa       (15)

где А = 0,25/(К + 0,5). коэффициент К принимается по (2), но коэффициент качества струи уменьшается до ξ = 0,7 в связи с реально неравномерной (струйной) эпюрой профиля скорости в сопле воображаемой завесы.
5. Поскольку для воображаемой завесы из условия q̃ = 1 параметр

σа = σ = 1/λ + sinα                     (16)

то отсюда определяется

ΔР¯пр = σ/ F¯пр

и скорость струи в сопле реальной завесы

vз2 = ΔРпр/ρ ΔР¯пр                (17)

6. Введем параметр - масштабная скорость - в виде vпр2 = 2 ΔРпр/ρ. Используя масштабную скорость, приведем (17) к безразмерному виду

(vз/ vпр) = (2 ΔР¯пр)-0,5        (18)

7. Относительный удельный расход воздуха в завесе будет

‹Vз› = vзbзBпр/ (Fпр vпр) = [F¯пр(2ΔР¯пр)0,5]-1         (19)

8. Соотношение потоков импульса завесы к предельному, как обычно, равно

j = I/I* = (1 + sinα)/σ              (20)

Приведенная последовательность (12) - (20) позволяет определить параметры завесы для защиты проема герметичного помещения на заданные условия. Поверочный расчет конкретной завесы из каталога можно выполнить по обобщенному выражению из [7], приведенному к параметрам воображаемой завесы при заданной величине экранирования

(a/bз) и угле струи α = 300

а = 28,2(1000е1)-0,451      (21)

где е1 = 0,5gΔρbа/(ρvа2), Δρ - разность плотностей воздуха при наружной и внутренней температурах. Высота проема, аэродинамическая защита которого обеспечивается выбранной завесой, определяется как

Нпр = F¯аbа                         (22)

Если расчетная величина Нпр получилась больше высоты заданного проема, завеса избыточна и следует проверить на соответствие более слабую модель. При уменьшении угла струи до нуля высота проема составляет лишь 70% от величины (22). Для промежуточных углов допустима интерполяция.

 

      Дадим оценки тепловых характеристик при защите проемов экранированными верхними завесами. Оценки построим на основе обычных выражений [1], но для воображаемой завесы.
•  Гидравлическая длина струи принимается для всей высоты проема

L¯ = Hпр/(bаcosα)

•  Число единиц переноса

ε = 0,065(L¯)0,556 .

•  Потери теплоты с уходящими массами при q̃ = 1 равны теплопотерям через струю

пот = Q̃|0L = 0,25[1 - exp(-2ε)] + 0,5ε         (23)

здес Q̃|0Lь  = Q|0L / GзаCp(tв - tн) , причем для схемы экранированной струи под Gза понимается расход воображаемой завесы, равный Gза = λа Gз
•  Безразмерная температура смеси определяется как

θсм = 1 - 2Q¯пот(λ + 1)-1 ,     (24)

а сама температура

tсм = θсм(tв - tн) + tн          (25)

•  Безразмерная тепловая мощность компенсации при q̃ = 1, согласно [4], равна теплопотерям

комп = Q¯пот

откуда

Qкомп = Q¯пот λа GзCp(tв - tн)      (26)

а относительная удельная тепловая мощность

‹ Qкомп › = Qкомп/[ρ CpFпр vпр(tв - tн)] = λaпот‹Vз›          (27)

 

Результаты расчета защиты герметичного помещения экранированной завесой

Расчеты по выражениям (12) - (27) представлены на рис.4 в диапазоне параметров
(a/bз) = 4 - 8 и F¯пр = 10 - 30. Как видно, с увеличением степени экранирования (a/bз) температура смеси повышается, а тепловая мощность синхронной компенсации убывает. Понятно, что любой точке на рис.4 соответствует своя завеса, работающая в режиме q̃ = 1. В частности, с ростом степени экранирования (a/bз) завеса изменяется в сторону уменьшения скорости струи и расхода воздуха при сохранении ширины сопла. Этому соответствует квадратичное уменьшение потока импульса завесы (уменьшение j). Таким образом, увеличение степени экранирования при удержании условия q̃ = 1 приближает режим работы к предельному (j → 1), на котором и достигаются самая высокая температура смеси и самая низкая тепловая мощность.

Таблица 2. Сравнительные характеристики неэкранированной и экранированной  верхних завес.

Параметр Неэкранированная Экранированная
Одинарная Сдвоенная Одинарная
Z, шт 21 42 21 21
α, град 30 20 30 30
а, м 0 0 5,5 3
q (q̃) 0,49 1 0,56 (1) 0,49 (0,74)
ΣVз, м3 145,8 291,6 148,9 145,8
Gсм, кг/час 1951000 2054000 1660700 2034000
tсм,  °С - 8,5 - 0,8 +0,5 - 3,7
Qкомп, кВт 7350 3330 2090 4940

В табл.2 в первых двух столбцах представлены параметры защиты проема неэкранированной верхней завесой КЭВ-П9010А [6] для условий примера табл.1. В третьем столбце табл.2 приведены параметры той же экранированной завесы, рассчитанные по выражениям (12)-(27) для реализации режима q̃ = 1. В четвертом столбце приведен расчет экранированной завесы, установленной на произвольной высоте, например, 3 м (т.е. заведомо для q̃ < 1). Характерно, что одинарные ряды во всех вариантах, включающие 21 завесу, работают на режиме, близком к предельному (Iпр = 3713 Н, I* = 2475 Н, Iз = 2520 Н).

Одинарный ряд неэкранированных завес не может защитить герметичное помещение (q = 0,49) без мощного выброса эжектированного наружного воздуха через аэрационные проемы в ограждении. Соответственно, формируется низкая температура смеси и большая тепловая мощность компенсации. Сдвоенный ряд неэкранированных завес обеспечивает полную защиту (q = 1) и заметно улучшает тепловые характеристики, но завес при этом требуется 42 вместо 21. Правильно подобранное экранирование позволяет сохранить одинарный ряд завес, сильно повысить температуру смеси и в три с лишним раза уменьшить тепловую мощность компенсации теплопотерь. Произвольное экранирование (последний столбец табл.2 - а = 3 м) улучшает показатели в сравнении с отсутствием экранирования (первый столбец), но не в полной мере.

Цена высокой эффективности правильного экранирования - большое удаление завес от верхнего створа проема. При высоте проема 13 м расположение сопел поднимается на отметку 18,5 м. К этому надо добавить высоту завесы около 2 м и расстояние от кровли не менее 1,5 м, обеспечивающее нормальное всасывание вентиляторами воздуха и его свободный проход в пространство между струей и передней стенкой ограждения над проемом. В итоге, высота кровли должна быть не менее 22 м. По горизонтали завесы должны быть отодвинуты от плоскости проема на 4,5 м с учетом угла 30° и толщины струи на высоте верхнего створа проема.

 

   Выводы.
1. Максимальной эффективностью обладает верхняя экранированная завеса в режиме полной защиты герметичного помещения. Организация такой защиты требует большого внутреннего пространства здания.
2. Экранированная завеса в режиме неполной защиты размещается в меньшем пространстве, однако эффективность защиты снижается.
3. Неэкранированные верхние завесы либо наименее эффективны по энергетике, в сравнении с экранированными, либо требуют удвоения аэродинамической мощности, а значит, и капитальных затрат для достижения сопоставимой эффективности.
4. Боковые двусторонние завесы менее эффективны, чем верхние экранированные. При вынужденной защите боковыми завесами предпочтительнее работа в предельном режиме.

 

Использованные источники

1. Ю.Н.Марр. Защита проемов больших размеров. Проблемы и решения// Инженерные системы.
АВОК-Северо-Запад. № 2.2015.
2. В.Г.Булыгин, Ю.Н.Марр. Защита проемов больших размеров. Проблемы и решения. Часть вторая// Инженерные системы.
AВОК-Северо-Запад. № 3 .2016.
3. В.М.Эльтерман. Воздушные завесы. Издание 2-е. М.: Машиностроение.1966.
4. Ю.Н.Марр. Экранирование струй шиберующих завес// Инженерные системы.
АВОК-Северо-Запад. № 1, 2015.
5. Ю.Н.Марр. Об одном заблуждении при организации защиты проемов завесами// Инженерные системы.
АВОК-Северо-Запад №3,2015.
6. Каталог «Воздушно-тепловые завесы. Тепловентиляторы». Тепломаш.
7. В.Г.Булыгин, Ю.Н.Марр. Анализ сетевых характеристик при организации защиты проемов завесами//Инженерные системы. АВОК-Северо-Запад. №4.2015.
8. Ю.Н.Марр. Физическое моделирование защиты проемов завесами// Инженерные системы.
АВОК-Северо-Запад. № 1, 2014.



Москва
+7 (499) 504-04-24

Новосибирск
+7 (383) 363-00-23

Екатеринбург
+7 (343) 385-68-98

Проектировщикам

Опросные листы,
консультации специалистов, программа подбора
тепловых завес,
документация на оборудование.