ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Турбулентный перенос примесей в потоках воздуха из "Вентиляция химических производств Издание 3" Применяемые в настоящее время в расчетах вентиляции уравнения гидроаэродинамики, теплопередачи и термодинамики не образуют замкнутую систему уравнений. Замкнуть систему уравнений для расчета многих систем вентиляции можно, дополнив ее уравнениями турбулентного переноса примеси в потоках воздуха. [c.46] Потоки воздуха, образующиеся при вентиляции помещений, характеризуются высокой степенью турбулентности, влияния которой на распределение концентрации примесей нельзя не учитывать. [c.46] В технике вентиляции одним из основных способов обеспечения чистоты воздуха на рабочих местах вблизи источников выделения вредных веществ является создание потока воздуха, направленного от рабочего к источнику выделения вредных веществ. Поэтому рассмотрим процесс распространения примеси в набегающем на источник потоке воздуха. Исходя из дифференциального уравнения диффузии примеси в потоке воздуха найдены решения, определяющие поле концентрации в потоке воздуха от различных видов источников, приближающихся к характерным в вентиляционной технике [35]. [c.46] Рассматривалось распространение примеси в недеформирован-ном плоскопараллельном потоке. [c.46] В табл. П.З—П.8 приводятся эскиз источника с указанием направления движения воздуха, вид дифференциального уравнения, примененного в рассматриваемом случае, выбранные граничные условия и полученные решения — уравнения поля концентраций и формула для определения расхода вещества. [c.46] В написанных уравнениях под концентрацией (д) понимается объемная концентрация подмешанного газа в г/м , т. е. отношение массы подмешанного газа к занимаемому им объему, что соответствует плотности этого газа рр. Такое определение концентрации соответствует выводу дифференциального уравнения диффузии, в котором рассматривается баланс вещества в элементарном объеме. [c.46] Остальные обозначения, применяемые в уравнениях, приводятся ниже X, у, г — координаты прямоугольной системы (табл. П.З, 1.3а, П.4, П.5) г, у, г — координаты цилиндрической системы (табл. П.6, П.7) г, у, 0 — координаты сферические (табл. П.8). [c.46] Примечание. Ввиду независимости поля концентраций в рассматриваемом случае (см. табл. П.8) от координат г/ и 0 в дифференциальном уравнении, граничных условиях и в решении имеется только координата г — длина радиуса вектора. [c.46] А — коэффициент обмена, м с (в случае молекулярного процесса переноса — коэффициент молекулярной диффузии В в случае турбулентной диффузии — коэффициент турбулентного обмена — А) и — скорость потока воздуха (за положительное направление скорости принято направление, противоположное оси х в прямоугольных координатах, или радиус вектора в цилиндрических или сферических системах координат), м/с. [c.46] Изучался стационарный процесс. [c.47] Эти решения дали возможность разработать научно обоснованный метод расчета необходимых скоростей воздуха в открытых проемах укрытий типа вытяжного шкафа [36]. Впервые величина необходимой скорости воздуха в проеме укрытия была поставлена в зависимость от концентрации вредного вещества в укрытии, степени токсичности вещества, расстояния от источника выделения вредных веществ до рабочего места и от состояния воздушной среды помещения (степени ее турбулизации). [c.47] Расход вещества навстречу потоку в этом случае определяется по формулам, приведенным в пп. 1 и 2 табл. П.З. [c.47] В табл. П.З, а приведены формулы для расчета поля концентраций от плоского источника, аналогичного р ассмотренному выше, но с неравномерным распределением концентрации по поверхности. [c.47] Подробный вывод приведен в первых изданиях книги. [c.47] ДЛЯ конкретных граничных условии определить поле концентрации. Для возможности более широкого использования вычисленного на ЭВМ решения представим дифференциальное уравнение (1) в безразмерном виде, поделив и помножив на I. Вводя обозначения (2) и (3) (см. табл. 11.3а), получим преобразованное уравн ние (4). В это уравнение входят относительные координаты х, у и безразмерный критерий Ре,., который может рассматриваться как критерий Пекле для турбулентного потока. [c.50] Все кривые концентрации в сечениях г/- 0,5 начинаются при х = 0 с =1. В сечениях Б—Б, проведенных на расстоянии, 1/ 0,5, все кривые концентраций начинаются с нуля (д — 0). Это соответствует заданным граничным условиям. Согласно расчету, при у — 0,5 начальное значение концентрации (при х = 0) q = 0,5. К этой цифре приближается величина концентрации в зоне около точки с координатами д = О, у = 0,5. [c.52] Кривые концентраций при 0,5 имеют максимум, который располагается в зоне 0 j 0,15. При этом максимум перемещается в сторону больших значений х, когда сечение Б—Б отдаляется от оси X (координата у увеличивается). [c.52] Расчетом уже на малых расстояниях от начального сечения х = 0) определены концентрации примеси в зоне У у 1 (см. рис. П-16), т. е. в той зоне, в которой поток не встречает источника выделения примесей. Эти концентрации найдены в результате учета турбулентного обмена поперек потока воздуха. Учет турбулентного обмена сразу в двух направлениях (навстречу и поперек потока) дает возможность судить о поле концентрации не только в зоне, расположенной против источника, но и в стороне от источника. Это существенно для решения вентиляционных задач, так как показывает, что концентрации примесей могут быть не только на рабочем месте, расположенном против источника, укрытого местным вытяжным устройством, но и в стороне, на соседних участках, расположенных рядом. [c.52] За граничные условия можно принять распределение концентраций вдоль оси у при некотором значении х = х , отличном от нуля. Тогда поле концентраций будет определяться кривыми, приведенными на рис. П-15 и П-16, но при новых значениях координат X = X—Xi и Y — у. Этот прием дает возможность, подбирая по рис. П-16 (при X = onst) распределение концентрации вдоль оси у, близкое к имеющим место в конкретных случаях, получить решения для задачи с новыми граничными условиями. [c.52] Например, если как граничную функцию считать распределение концентраций при х 0,02, то решением, определяющим поле концентраций, будет данное на рис. 11-17 при X = х—0,02. [c.52] Вернуться к основной статье