- •Феоктистов а.Ю. Аэродинамика вентиляции. Механика аэрозолей
- •Содержание
- •Часть 1. Аэродинамика вентиляции
- •Часть 2. Механика аэрозолей
- •1. Теоретические основы аэродинамики
- •1.1. Основные гипотезы механики сплошной среды
- •1.2. Термины механики сплошной среды
- •1.5. Силы и моменты в механике сплошной среды
- •1.3. Уравнение неразрывности
- •1.4. Безвихревое и вихревое движение
- •1.6. Уравнение движения сплошной среды
- •1.7. Виды сплошной среды
- •1.8. Свойства воздушной среды
- •2. Приближенные методы описания движения воздушных потоков
- •2.1. Воздушные потоки вблизи всасывающих отверстий
- •Точечный сток.
- •Линейный сток
- •Сток воздуха к прямоугольным отверстиям
- •2.2. Приточные вентиляционные струи
- •Компактные струи
- •2.3. Тепловые потоки Тепловые струи
- •Конвективные потоки, возникающие над тепловыми источниками компактной формы.
- •Конвективные потоки возле нагретых вертикальных поверхностей.
- •2.4. Воздушные фонтаны
- •Компактные воздушные фонтаны, истекающие под углом к горизонту
- •3. Воздуховоды равномерной раздачи и всасывания
- •3.1. Физические основы равномерной раздачи и всасывания воздуха воздуховодами
- •3.2. Воздухораспределители постоянного сечения с продольной щелью переменной ширины
- •3.3. Воздухораспределители клиновидной формы с продольной щелью переменной ширины
- •3.4. Воздухораспределители постоянного сечения с отверстиями переменной площади
- •3.5. Клиновидные воздухораспределители с отверстиями переменной площади
- •3.6. Вытяжной воздуховод с продольной щелью переменной ширины
- •3.7. Вытяжной воздуховод с отверстиями различной площади
- •Примеры выполнения упражнений
- •Пример 3.
- •Упражнения
- •Вопросы для повторения
- •Часть 2. Механика аэрозолей
- •1. Физико-механические свойства дисперсной фазы аэрозоля
- •1.1. Свойства твердой фазы (частиц) аэрозоля
- •1.2. Закономерности распределения частиц промышленных аэрозолей по размерам
- •1.3. Коагуляция частиц аэрозолей
- •2. Упорядоченное движение частиц грубодисперсных аэрозолей (метод траекторий)
- •3. Балансовый расчет общеобменной вентиляции
- •4. Исследование дисперсной фазы аэрозоля в приближении сплошной среды
- •Примеры выполнения упражнений
- •Упражнения
- •Вопросы для повторения
- •Список литературы
- •Феоктистов а.Ю. Аэродинамика вентиляции. Механика аэрозолей
- •290700 – Теплогазоснабжение и вентиляция
- •308012, Г. Белгород, ул. Костюкова 46.
2.3. Тепловые потоки Тепловые струи
Источник тепла, помещенный в неподвижный воздух, нарушает его равновесное состояние и приводит в общее движение, в котором отчетливо различаются относительно узкий восходящий поток и направленное к нему медленное течение окружающего воздуха.
Если тепловым источником служит нагретая поверхность, тепло от нее передается прилегающим слоям воздуха, которые, расширяясь, становятся менее плотными и вытесняются окружающей средой вверх; воздух из окружающего пространства, заняв место вблизи нагретой поверхности, в свою очередь нагревается, увеличивается в объеме и вытесняется вверх более плотным окружающим воздухом. Так образуется регулярный восходящий конвективный поток, посредством которого от теплового источника непрерывно отводится конвективное тепло.
Примерно так же возникает конвективный поток и в случаях, когда источником тепла является открыто сжигаемое топливо, электрическая дуга или просто струя нагретого воздуха, вытекающего из отверстия с незначительной скоростью.
Совместно с приточными струями конвективные потоки определяют характер общей циркуляции воздуха в объеме помещения, распределение в нем температуры и влажности, скорости движения и концентрации инородных примесей.
В аэродинамическом отношении конвективный поток во многом имеет сходство с приточной струей, истекающей вверх из отверстия с начальной скоростью.
При достаточной мощности генератора тепла возбужденный им конвективный поток турбулентен, т. е. интенсивно перемешивается с окружающей средой. Благодаря перемешиванию окружающая среда вовлекается в поступательное движение; через каждое последующее поперечное сечение конвективного потока протекает больше воздуха, чем через предыдущее, а в поперечных сечениях конвективного потока формируются характерные профили скорости и температуры с наибольшими значениями на оси и постепенным их уменьшением к границам.
Присоединение окружающего воздуха вызывает торможение конвективного потока и снижение его температуры. Однако при этом ни количество движения, ни количество тепла, проводимые конвективным потоком через поперечные сечения, не уменьшаются. Напротив, действующая вверх подъемная архимедова сила увеличивает общий импульс конвективного потока; что касается избыточного тепла, то оно остается приблизительно одинаковым во всех поперечных сечениях и равным конвективной теплоотдаче теплового источника.
Если геометрические размеры теплового источника в плане соизмеримы, то конвективный поток вскоре приобретает круговую симметрию относительно вертикальной оси. Такой поток мы будем называть компактным. Если же один размер источника тепла существенно больше другого, возникает плоский конвективный поток.
Конвективный поток, возникающий над тепловым источником прямоугольной формы, называется прямоугольным.
Приведенные определения даны для свободных потоков, которые распространяются вдали от твердых поверхностей.
Если тепловой источник расположен рядом с вертикальной поверхностью, то конвективный поток налипает на поверхность и далее распространяется по ней. Такой конвективный поток носит название настильного или полуограниченного.
Конвективные потоки, возникающие возле нагретых вертикальных поверхностей, называют пристенными. Это относится и к ниспадающим конвективным потокам охлажденного воздуха, самопроизвольно возникающим возле стоков тепла.