Найпоширенішими на машинобудівних підприємствах є аерація і вентиляція за допомогою дефлекторів.
Загальні відомості про аерацію
Аерація - природна вентиляція, виконує роль загальнообмін ної. На рис. 3.21 зображений поперечний розріз будівлі цеху. У зовнішніх стінах будівлі влаштовують два ряди отворів. Нижній ряд (для теплого періоду року) мають у своєму розпорядженні на висоті 0,3-1,8 м, а верхня (для холодного і перехідного періодів) - на висоті 3-4 м від рівня землі. Верхня частина будівлі обладнана конструкцією, яка називається аераційним ліхтарем. Ліхтарі розташовуються по всій довжині будівлі, в них також передбачаються отвори з орними стулками.
Обмін повітря при аерації здійснюється внаслідок різниці температур, а значить, різниці щільності повітря всередині приміщення # 961; ср.п, кг / м 3, і зовні # 961; ж кг / м 3, а також в результаті дії вітру. Холодне повітря надходить в приміщення через отвори в стінах, а тепліше видаляється через отвори ліхтаря. У теплий період року повітря надходить в робочу зону через нижні отвори, а в холодний - через верхні. Опустившись до робочої зони, холодне повітря нагрівається за рахунок перемішування з теплим повітрям приміщення.
Тиск, що призводить повітрообмін, Р, Па, визначається як різниця гідростатичного тиску стовпа повітря зовні і всередині приміщення:
де h - відстань між осями нижніх і верхніх отворів, м.
Це тиск, названий гравітаційним, витрачається на подолання опорів, що трапляються на шляху руху повітря від його входу в будівлю до виходу.
Нагріте в джерелах тепловиділення повітря піднімається до перекриття, де створюється позитивний тиск, який зумовлює витяжку повітря; в нижній частиш будинку тиск негативний, і свіже повітря надходить в приміщення.
На рис 3.21 показано розподіл тиску повітря в будівлі цеху. Площина переходу від негативного тиску до позитивного називається площиною рівних тисків. У цій площині тиск всередині приміщення буде дорівнює зовнішньому, а різниця тисків дорівнює нулю. Положення цієї площини змінюється залежно від площі перетину верхніх і нижніх отворів, які відкриваються, а також від щільності зовнішнього і внутрішнього повітря і буде розташовуватися на висоті ближче до отворів, які мають більший перетин.
Загальний гравітаційне тиск може бути представлений як сума тисків, забезпечують приплив і витяжку:
де h1 - висота від центру нижніх отворів в площині рівних тисків, м; h2 - висота від центру верхніх отворів в площині рівних тисків, г ..
Розрахунок аерації. Метою розрахунку є визначення необхідної площі припливних і витяжних отворів. Розрахунок виконують, виходячи з рівняння балансу повітрообміну:
і балансу тепла:
Розрахунок надходження тепла Qяз в виробниче приміщення (тепловиділення від людей, джерел освітлення, виробничого обладнання, сонячної радіації та ін.) Наводиться в довідковій літературі.
Розрахунок аерації виконують для теплого періоду року як найбільш несприятливого для аерації.
Порядок розрахунку аерації наступний:
1. Визначають необхідний повітрообмін L, м 3 / год (по теплонадлишки), і загальне значення гравітаційного тиску (за формулами (3.96) і (3.98)).
2. Поставивши собі за площиною припливних отворів F1, м 2 / год, знаходять швидкість повітря в нижніх отворах # 965; 1, м / с:
де # 956; - коефіцієнт витрати, що залежить від конструкції стулок і кута їх перекриття (р = 0,15. 0,65).
Залежність кута відкривання стулок а від коефіцієнта # 956 ;:
Кут відкривання стулок # 61699 ;, град. 90 60 45 30
коефіцієнт витрати # 956; 0,65 0,57 0,44 0,32
3. Обчислюють складову напору, яка забезпечує приплив повітря, за формулою:
При цьому вважають, що напір втрачається основному при проходженні повітря через отвори, шляхові ж втрати невеликі і ними нехтують.
4. Визначають складову гравітаційного тиску, яка забезпечує витяжку:
5. Знаходять потрібну площу витяжних отворів:
Аерація при дії вітрового тиску
Наведений вище розрахунок аерації не враховує тиску вітру на будівлю, який в теплий період року є основним чинником, що діє. При охолодженні будівлі вітром з навітряної сторони створюється підвищений тиск повітря, а на підвітряного стороні - розрідження (див. Рис. 3.21); значення цих тисків можуть бути розраховані за формулою:
де # 965; в - швидкість вітру, м / с; а - аеродинамічний коефіцієнт, що залежить від конфігурації будівлі (а = 0,7. 0,85 для навітряного боку, а = 0,3. 0,45 - для підвітряного боку).
Дія вітру посилює повітрообмін, але при задуванням вітру в отвори ліхтаря повітря опускається в робочу зону, змішуючись з пилом і газами. Для запобігання цьому явищу встановлюють незадувні ліхтарі з вітрозахисними щитами. В такому випадку з навітряної сторони щита (в отворі) створюється розрідження і ліхтар працює на витяжку при будь-яких напрямках вітру (див. Рис. 3.21).
Розраховуючи аерацію при спільній дії вітру і теплонадлишків, додатково до тиску повітря, яке виникло через різницю температур, додають або віднімають тиск, створений вітром.
Переваги та недоліки аерації. Переваги: значно менше експлуатаційні витрати в порівнянні з механічними системами вентиляції, оскільки великі обсяги повітря (від 20 до 100 крат) подаються і видаляються без застосування вентиляторів.
Недоліки: в теплий період року ефективність аерації значно падає внаслідок підвищення температури зовнішнього повітря; повітря, що надходить в приміщення, не обробляється (не можуть бути видалені, а не охолоджується).
Вентиляція за допомогою дефлекторів
Дефлектори - це насадки, які встановлюються на даху будинку і призначені для видалення забрудненого або перегрітого повітря з приміщення невеликих розмірів (рис. 3.22).
Робота дефлектора заснований на використанні енергії вітру і гравітаційного тиску. Вітер, обдуваючи обечайку, створює з протилежного боку розрідження, в результаті чого повітря з приміщення виходить назовні.
При орієнтовному підборі дефлектора визначають діаметр підводного патрубка і, відповідно, конструктивні розміри дефлектори:
де Lg - продуктивність дефлектора, м 3 / год; # 965; g - швидкість повітря в патрубку дефлектора, м / с, приймається як 1/2 швидкості вітру (і> я = 1,5. 2 м / с). Діаметри патрубків дефлекторов складають 0,2-1,0 м.