Расчет воздухообмена. 
Вентиляция: теоретические основы расчета

Воздухообмен помещения тесно связан с комплексом тепловых параметров воздуха. Он в основном определяет качество воздушной среды и поэтому должен рассматриваться как обязательный гигиенический показатель.

Проблема научно обоснованного определения воздухообмена помещений была и остается одной из важнейших задач в вентиляционной технике. С ростом размеров и усложнением вентиляционных систем, увеличением количества перемещаемогч? воздуха и удорожанием единицы его объема эффективность использования приточного воздуха становится ещё более актуальной. Это не только важная, но и одна из самых трудных и до сих пор не решенных до конца проблем промышленной вентиляции.

Правильный расчет воздухообмена требует решения системы дифференциальных уравнений, описывающих теплообменные процессы в помещении. Однако пока не удалось составить замкнутую систему уравнений для достаточно общего случая ввиду отсутствия исчерпывающих данных по описанию турбулентного переноса теплоты и массы в помещении.

Основными методами на которых базируется определение воздухообмена в вентиляционной технике, являются экспериментальные исследования и разработка идеализированных в той или иной степени моделей, поддающихся аналитическому расчету.

Расчет воздухообмена или отдельных составляющих воздушного баланса (5.1) при известных избытках или недостатках теплоты, при влаго-, паро-, пылеили газовыделениях в помещении производится путем совместного решения тождества (5.1) и уравнений (5.3) или (5.4) [18,19].

Рассмотрим расчет воздухообмена, когда основной производственной вредностью являются избытки (недостатки) теплоты при всех возможных составляющих воздушного баланса (5.1). Для рассматриваемого случая уравнение воздушного баланса (5.1) можно представить в следующем виде:

где 3_R, G_HI, G* - расход подаваемого воздуха механической, местной приточной вентиляцией и естественным путем, кг/ч; С_И0, О_Т0, GJ — расход удаляемого воздуха через местные отсосы, технологические отсосы, естественным путем из верхней зоны, кг/ч.

Схема организации воздухообмена в помещении и составляющие тождества (6.1) С_,, G_M_, G._rt, как правило, заданы. Поэтому в (6.1) имеются две неизвестные величины G_n и, для нахождения которых необходимо еще одно уравнение. Таким уравнением может служить уравнение теплового баланса по типу (5.3):

или.

где Q_n, Q_Hn, Q^€ — поток теплоты, вносимой механическим, местным и естественным притоком, Вт;, Q_tq, Qj — поток теплоты, уносимой из помещения с воздухом местных и технологических отсосов и из верхней зоны, Вт; д Q — избытки теплоты в помещении, Вт;

с_р — удельная теплоемкость воздуха, с достаточной для практики точностью можно принять с_р * 1 кДж/(кг.° С).

Если принять, что температура воздуха, подтекающего к местным и технологическим отсосам, равняется средней температуре воздуха рабочей зоны, т. е. t_Mfl = t_T# = tp_3> температура воздуха механического и естественного притока равна температуре наружного воздуха, т. е. t_n = t_fl =t_H, а температуру i_y выразить через коэффициент воздухообмена по (5.9), то выражение (6.3) примет вид:

Совместное решение уравнений (6.1) и (6.4) позволяет определить величину естественного воздухообмена G J и G * [ 18] .

В помещениях с недостатками теплоты д Q (холодный период года), когда естественный воздухообмен отсутствует, уравнение (5.1) записывается так:

где G_es — расход воздуха, удаляемого из верхней зоны помещения механическим или естественным путем, исходя из требований санитарно-гигиенических или взрывопожарной безопасности [22], кг/ч.

Неизвестная величина G_e в (6.5) определяется простым решением. Однако в рассматриваемых помещениях, где вентиляция обычно совмещена с отоплением, неизвестной величиной также является температура приточного воздуха t. Для нахождения t составляется уравнение теплового баланса.

или

где t _u — температура воздуха, удаляемого из верхней зоны помещения, С.

Температура зависит от способа раздачи воздуха в помещении и определяется зависимостью (5.9). В цехах с недостатками теплоты при раздаче воздуха в верхнюю зону, когда -*? 1, температура t_y может быть приравнена температуре воздуха рабочей зоны, т. е.

Совместное решение уравнений (6.5), (6.7) и (5.9) определяет температуру приточного воздуха:

а при К _L = 1.

Максимальная температура t_fl определяется способом воздухораопределения, хотя справедливо и обратное утверждение: способ воздухораспределения определяет максимально возможную температуру приточного воздуха.

Методика и примеры расчета воздухообмена даны в [18, 19,24].