СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ РАБОТЫ ВЫТЯЖНОЙ ВЕНТИЛЯЦИИ В РАЗЛИЧНЫХ МЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЯХ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 2013 года по МПК E21B1/00 

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к моделированию аэродинамических процессов естественной вентиляции и выбору дефлекторов в зависимости от метеорологических условий и назначения помещения.

Известно несколько способов определения эффективности работы вытяжной вентиляции.

В одном из них (Харитонов В.П. Естественная вентиляция с побуждением // АВОК, 2006. - №3. - С.46-54) рассчитывают дополнительное ветровое давление (разрежение) DPv, создаваемое дефлектором при наличии ветра:

$$DPv=0,5C{\rho }_{в.н.}{V}_{в.}^2,(1)$$

где С - коэффициент разрежения для дефлектора, равный 0,75 при отклонениях направления ветра от горизонтальной плоскости не более 30° и 0,6 при отклонениях до 60°;

V_в. - скорость ветра, м/с;

ρ_в.н. - плотность наружного воздуха, кг/м³.

Для расчета эффективности работы вытяжной вентиляции рассчитывается скорость движения воздуха в вытяжном трубе:

$$v=1,42{\varphi }_c\sqrt{}\left(DPv/{\rho }_{в.н.}\right),(2)$$

φ_с - коэффициент сопротивления воздуха в вытяжной трубе;

ρ_в.н - плотность наружного воздуха

Эффективность работы вытяжной вентиляции (м³/ч) определяется по формуле:

$$W=3600vS,(3)$$

где v - скорость движения воздуха в вытяжной трубе (м/с),

S - площадь вытяжной трубы (м²).

Недостатком этого способа является невозможность определения эффективности работы вытяжной вентиляции с учетом величины разрежения, создаваемого за счет разницы температур воздуха снаружи и внутри помещения.

Другой способ (Шкрабак B.C., Луковников А.В., Тургиев А.К. Безопасность жизнедеятельности в сельскохозяйственном производстве. - М.: «КолосС», 2002. - С.420-421) учитывает перепад давления Н_т за счет разности температур и, соответственно, масс столбов наружного (более тяжелого) и внутреннего (более легкого) воздуха:

$$H_{т}=9,8h\left({\rho }_{в.н.}-{\rho }_{в.в}\right),(4)$$

где h - высота между серединами приточных и вытяжных проемов (м), ρ_н, ρ_в - плотности наружного и внутреннего воздуха (кг/м³).

Плотности наружного и внутреннего воздуха рассчитываются по формуле:

$$\rho =353/\left(273+t\right),(5)$$

где t - температура воздуха

Для расчета эффективности работы вытяжной вентиляции рассчитывается скорость движения воздуха в вытяжной трубе:

$$v=1,42{\varphi }_c\sqrt{}\left({Н}_{т}/{\rho }_{в.н.}\right),(6)$$

где Н_т - перепад давления, обусловленный разницей температур, Па;

φ_с - коэффициент сопротивления воздуха в вытяжной трубе;

ρ_в.н - плотность наружного воздуха.

Эффективность работы вытяжной вентиляции (м³/ч) определяется по формуле 3.

Недостатком этого способа является невозможность определения эффективности работы вытяжной вентиляции с учетом скорости движения воздуха снаружи вентиляционной трубы, а также достаточно сложный расчет.

Задачей изобретения является упрощение способа определения эффективности работы вытяжной вентиляции при различных метеорологических условиях.

Поставленная задача достигается тем, что способ определения эффективности работы вытяжной вентиляции в различных метеорологических условиях, заключающийся в том, что эффективность работы вытяжной вентиляции определяют с учетом величины скорости движения воздуха внутри вытяжной трубы, согласно изобретению для определения эффективности работы вентиляции дополнительно измеряют скорость движения воздуха снаружи вентиляционной трубы, температуру воздуха снаружи и внутри камеры.

Для этого предлагается устройство для определения эффективности работы вытяжной вентиляции, содержащее вытяжную трубу, дефлектор и вентилятор, вытяжная труба которого согласно изобретению снабжена чувствительным элементом, предназначенным для измерения скорости движения воздуха внутри ее, закреплена на камере, внутри которой расположен нагревательный элемент, кроме того, устройство снабжено пультом управления, крыльчатым анемометром для измерения скорости движения воздуха снаружи вентиляционной трубы, двумя термометрами, один из которых расположен внутри камеры, а другой снаружи.

Сущностьность предлагаемого изобретения поясняется чертежом, где представлено устройство для определения эффективности работы вытяжной вентиляции в различных метеорологических условиях.

Для реализации этого способа предлагается устройство, обеспечивающее различные скорости движения воздуха и различный перепад температур между внутренним и наружным воздухом и их измерение.

На чертеже представлено устройство для определения эффективности работы вытяжной вентиляции в различных метеорологических условиях.

Устройство состоит из камеры 1, выполненной из многослойной фанеры, установленной на подставке 2 из металлического уголка, снабженной отверстием 3 для притока воздуха. Внутри камеры 1 расположен нагревательный элемент 4, снабженный регулируемым питанием, позволяющим обеспечить нагрев воздуха внутри камеры до 65°C и разницу температур внутреннего и наружного воздуха от 0 до 40°C. На подставке 2 установлен вентилятор 5 с регулируемым питанием, обеспечивающим скорость воздушного потока от 0,5 до 5 м/с. На камере 1 установлена вытяжная труба 6, на которой установлен дефлектор 7. Регулировка питания устройства и контроля метеорологических показателей производится с помощью пульта управления 8, снабженного тумблерами включения-выключения питания 9, индикаторами питания 10, реостатами 11 для изменения напряжения питания нагревательного элемента 4 и вентилятора 5, метеометром 12 марки МЭС-200 для фиксации скорости движения воздуха в вытяжной трубе 6, в которой установлен чувствительный элемент 13. На вентиляционную трубу 6 установлен крыльчатый анемометр 14, снаружи камеры 1 установлен термометр 15, а внутри ее установлен термометр 16.

Предлагаемый способ и устройство для определения эффективности работы вытяжной вентиляции в различных метеорологических условиях работают следующим образом.

Нагревательный элемент 4 обеспечивает увеличение температуры воздуха внутри камеры 1. За счет разницы температур воздуха внутри камеры 1 и снаружи в вытяжной трубе 6 создается тепловое разрежение, и воздух начинает поступать в камеру через приточное отверстие 3 и выводится из камеры через вытяжную трубу 6 с определенной скоростью. Вентилятор 5 создает воздушный поток, который обеспечивает ветровое разрежение в дефлекторе 7 и увеличение скорости движения воздуха в вытяжной трубе 6 на величину, зависящую от скорости воздушного потока. Скорость движения воздуха в вытяжной трубе 6 фиксируется чувствительным элементом 13 и отображается на дисплее метеометра 12. Скорость движения воздуха снаружи вытяжной трубы 6 измеряется крыльчатым анемометром 14, температура воздуха снаружи камеры 1 измеряется термометром 15, а внутри нее - термометром 16. Эффективность работы дефлектора и вытяжной вентиляции в целом (м³/ч) определяется по формуле:

W=3600vS,

где v - скорость движения воздуха в вытяжной трубе (м/с),

S - площадь сечения вытяжной трубы (м²).

Например, при разнице температур внутреннего и наружного воздуха, составляющей 10°C, которая наблюдается в овощехранилищах и в помещениях животноводческого назначения в весенний и осенний периоды, и скорости наружного воздуха 2 м/с, скорость движения воздуха в вытяжной трубе при использовании типового дефлектора ЦАГИ составляет 0,9 м/с. Эффективность работы вытяжной вентиляции в данном случае составит:

W=3600*0,9*0,008=25,9 (м³/ч),

где S - площадь сечения вытяжной трубы, равна 0,008 м².

При тех же метеорологических условиях, но с использованием дефлектора усовершенствованной конструкции (патент РФ №2365829, МПК F24F 7/02, опубл. 27.08.2009, бюл. №24) скорость движения воздуха в вытяжной трубе составит 1,1 м/с. Эффективность работы вытяжной вентиляции в этом случае составит:

W=3600*1,1*0,008=31,7 (м³/ч)

Таким образом, эффективность работы дефлектора по патенту РФ №2365829 выше, так как он обеспечивает более высокий воздухообмен по сравнению с дефлектором ЦАГИ.

Предлагаемое устройство дает возможность определить эффективность работы вытяжной вентиляции в различных метеорологических условиях, при различных скоростях движения воздуха внутри вентиляционной трубы за счет регулировки питания нагревательного элемента 4 и снаружи с помощью вентилятора 5. На основании полученных данных выбирают дефлектор в зависимости от метеорологических условий и назначения помещения.

Таким образом, предлагаемый способ и устройство позволяют определять эффективность работы вытяжной вентиляции в различных метеорологических условиях.

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к моделированию аэродинамических процессов естественной вентиляции. В способе определения эффективности работы вытяжной вентиляции в различных метеорологических условиях, заключающемся в том, что эффективность работы вытяжной вентиляции определяют с учетом величины скорости движения воздуха внутри вытяжной трубы, согласно изобретению для определения эффективности работы вентиляции дополнительно измеряют скорость движения воздуха снаружи вентиляционной трубы крыльчатым анемометром, температуру воздуха снаружи и внутри камеры - термометрами. Это дает возможность определить эффективность работы вытяжной вентиляции при различных скоростях движения воздуха снаружи вентиляционной трубы и осуществить выбор дефлекторов в зависимости от метеорологических условий и назначения помещения. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ определения эффективности работы вытяжной вентиляции в различных метеорологических условиях, заключающийся в том, что эффективность работы вытяжной вентиляции определяют с учетом величины скорости движения воздуха внутри вытяжной трубы, отличающийся тем, что для определения эффективности работы вентиляции дополнительно измеряют скорость движения воздуха снаружи вентиляционной трубы, температуру воздуха снаружи и внутри камеры.

2. Устройство для определения эффективности работы вытяжной вентиляции, содержащее вытяжную трубу, дефлектор и вентилятор, отличающееся тем, что вытяжная труба с чувствительным элементом, предназначенным для измерения скорости движения воздуха внутри нее, закреплена на камере, внутри которой расположен нагревательный элемент, кроме того, устройство снабжено пультом управления, крыльчатым анемометром для измерения скорости движения воздуха снаружи вентиляционной трубы, двумя термометрами, один из которых расположен внутри камеры, а другой снаружи.