автореферат диссертации по энергетике, 05.14.04, диссертация на тему:Влияние внешних условий и внутренних факторов защищаемого объекта на работу струйного заграждения

На правах рукописи

□□3056781

Мирошниченко Людмила Олеговна

ВЛИЯНИЕ ВНЕШНИХ УСЛОВИЙ И ВНУТРЕННИХ ФАКТОРОВ ЗАЩИЩАЕМОГО ОБЪЕКТА НА РАБОТУ СТРУЙНОГО ЗАГРАЖДЕНИЯ.

Специальность 05.14.04 - Промышленная теплоэнергетика

(

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва - 2007

003056781

Работа выполнена на кафедре Тепломассообменных процессов и установок Московского Энергетического Института (Технического Университета)

Доктор технических наук, проф. Сергиевский Эдуард Дмитриевич

Доктор технических наук, проф. Галактионов Валерий Витальевич.

Кандидат технических наук, проф. Бродач Марианна Михайловна.

Ведущая организация: ОАО «Объединение ВНИПИэнергопром»

Защита состоится «20» апреля 2007 г. в 17.30 часов на заседании диссертационного Совета Д.212.157.10 при Московском Энергетическом институте (Техническом Университете) по адресу: г. Москва, ул. Красноказарменная, дом 17, ауд.Г-406

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные печатью организации, просим присылать по адресу: 111250, г. Москва, ул. Красноказарменная, д. 14, Ученый Совет МЭИ (ТУ)

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского Энергетического Института (Технического Университета)

Автореферат разослан «__»__200_ г.

Ученый секретарь

диссертационного совета Д212.157.10 к.т.н., доцент

Научный руководитель:

Официальные оппоненты:

Попов С.К.

Актуальность работы.

В холодное время года под действием перепада давлений снаружи и изнутри здания через открытые проемы (ворота и двери) врываются большие массы холодного воздуха и, как более тяжелые, затапливают пол и нижнюю зону помещения, вытесняя теплый воздух. Как показывает практика, потери тепла могут исчисляться сотнями кВт. Для уменьшения проникновения холодного воздуха в помещение применяют струйные заграждения -воздушные завесы (ВЗ).

ВЗ являются энергоемким оборудованием и требуют тщательного подхода при подборе, поскольку, если технические и конструктивные характеристики ВЗ определены неверно, установка может не только быть балластом в энергосистеме здания (не выполнять своих функций по защите помещения от прорыва наружного воздуха), но и провоцировать втекание холодного наружного воздуха в помещение, увеличивая тем самым теплопотери.

В последнее время в связи с ростом объема строительства новых и реконструкции старых промышленных и административных зданий все большее внимание уделяется вопросам энергосберегающих технологий. Воздушные завесы, как энергосберегающее оборудование, находят все более широкое применение, так как дают возможность поддерживать в зимний период в защищаемых помещениях требуемые санитарными нормами комфортные условия и при этом значительно сокращают расход тепла на отопление помещений. Исследование локальных и интегральных характеристик ВЗ в зависимости от различных условий представляет актуальную задачу для повышения энергосберегающего эффекта от применения этого вида оборудования.

Целью настоящей работы является выявление влияния внешних условий и внутренних факторов защищаемого объекта на работу струйного заграждения, исследование работы струйного заграждения в режимах, отличных от расчетных, выявление возможностей повышения эффективности работы ВЗ. Научная новизна.

1. Разработана математическая модель ВЗ, получены поля скорости и давления в зоне открытого проема при различных режимах работы струйного заграждения, в зависимости от различных внешних условий (ветровой нагрузки) и внутренних факторов (размещения проема ворот и др.) защищаемого объекта.

2. Получены обобщающие зависимости, включающие в себя основные характеристики струйного заграждения (скорость истечения, ширина щели, угол подачи струи), которые позволяют определить шиберующие (преграждающие) свойства односторонних и двусторонних вертикальных завес, а также оценить их работу при изменении внешних условий.

3. Получены данные для работы односторонней и двусторонней вертикальных воздушных завес при подаче струи завесы под углом 0° и

15° к плоскости ворот (как наиболее простых в изготовлении). Показано, что при устройстве двусторонней воздушной завесы для исключения потерь, связанных с выбросом теплого воздуха при нерасчетных режимах целесообразно использовать выход потока воздуха под углом 0° и 15°.

4. Получено, что близость острых кромок строительных перекрытий, а также расположение вытяжных проемов на одной оси с открытыми воротами приводит к увеличению расхода наружного воздуха на 5-30 %, в зависимости от действующего перепада давления в зоне ворот.

5. Определена возможность повышения преграждающей -способности ВЗ путем устройства экрана, без установки дополнительных энергопотребляющих механизмов и усложнения конструкции самой воздушной завесы. Получено, что устройство экрана с противоположной стороны воздухораздающей щели приводит к повышению преграждающей способности односторонней вертикальной воздушной завесы на 15-45%, в зависимости от интенсивности ветровой нагрузки.

Достоверность. Приведенные в диссертационной работе данные и выводы базируются на проведенных численных исследованиях, хорошо согласующихся с результатами экспериментальных исследований других авторов.

Практическая ценность работы. Полученные зависимости Lnp=f(k) позволяют достаточной для инженерных расчетов степенью точности оценить шиберующие характеристики ВЗ, что может быть использовано при проектировании систем вентиляции и отопления различных объектов. Кроме того, зависимости L = f(k) позволяют оценить поведение завесы при изменении внешних условий, что может быть использовано при наладке работы струйных заграждений. Также представляют интерес полученные результаты о работе воздушных завес при различных углах подачи воздуха и различном размещении ВЗ относительно строительных перекрытий, которые могут быть использованы как дополнительные рекомендации при проектировании, а также при монтаже и эксплуатации ВЗ.

Апробация. Материалы отдельных разделов диссертации докладывались и обсуждались на 1-ой научной школе-конференции «Актуальные вопросы теплофизики и физической гидрогазодинамики» (Алушта, 29сен. - 5 окт. 2003г), на VIII конференции «Эффективные системы отопления, вентиляции, кондиционирования воздуха и теплоснабжения» (Санкт-Петербург, 21 апреля 2006г.) и на 5-ой международной научно-практической конференции (Санкт-Петербург, осень 2006г.).

Публикации. Материалы, отражающие содержание диссертационной работы и полученные в ходе ее выполнения результаты представлены в 7 публикациях.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав и заключения, изложенных на 115 страницах машинописного текста, содержит 26 рисунков и 10 таблиц, список литературы включает 60 наименований.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении кратко охарактеризованы тема и актуальность диссертационной работы, сформулирована ее цель и задачи, дана общая характеристика работы.

В первой главе приводится обзор опубликованных работ по теме исследования и анализируется современное состояние вопроса.

Наружный (холодный) воздух поступает в помещение через проемы под действием перепада давлений снаружи и изнутри здания, который может быть вызван одной из перечисленных ниже причин, или же их различным сочетанием:

а) гравитационным напором;

б) напором, вызванным ветровой нагрузкой;

в) разбалансировкой притока и вытяжки.

Воздушные завесы - струйные заграждения, препятствующие проникновению (врыванию) наружного воздуха в помещение или перетеканию воздуха между помещениями. Воздушные завесы осуществляются в виде сравнительно узкой (по толщине) струи, выпускаемой из прямоугольного отверстия (щели) как правило, во всю ширину или высоту проема.

В настоящее время для защиты проемов промышленных ворот распространены односторонние (с одной стороны ворот) и двусторонние (по обе стороны ворот) вертикальные воздушные завесы.

Из обзора следует, что во всех существующих методиках для определения технических характеристик ВЗ присутствуют какие-либо эмпирические коэффициенты, полученные в результате анализа и обработки довольно узкого диапазона экспериментальных данных, заложен определенный запас по производительности и тепловой мощности ВЗ. На практике при подборе оборудования принимаются большие значения упомянутых коэффициентов, это приводит к завышенным расходам воздуха через завесу, что влечет за собой увеличение потребляемой электрической мощности электродвигателей вентиляторов, а также росту тепловой мощности, потребляемой калориферами, в том случае, если они входят в состав установки.

В ряде методик для расчетов требуется знание дополнительных данных и параметров, не всегда известных на стадии проектирования зданий, и даже

организации, занимающиеся монтажом запроектированного оборудования, не всегда могут предоставить необходимые данные в полной мере с' достаточной точностью. При этом требуемое количество исходных данных неоправданно завышено.

В другом случае приведены данные только для узкого диапазона размеров ворот, недостаточно описан алгоритм подбора завес.

Необходимо отметить отсутствие каких-либо данных и эмпирических коэффициентов для наиболее распространенных в настоящее время из-за простоты конструкции завес со струей воздуха, выходящей параллельно плоскости ворот (а=0°), и под углом а=15° к плоскости ворот. Минимальный угол подачи воздуха, рассматриваемый практически во всех методиках принимается >30°.

В ряде методик для определения характеристик ВЗ применяется теория турбулентных струй при определенных допущениях, а именно, для решения поставленной задачи используются формулы для плоских свободных струй, или для плоских струй в сносящем потоке, хотя в действительности имеет место сложное течение плоской турбулентной струи на разделе двух сред в сносящем потоке.

Однако основным недостатком всех рассмотренных методов является невозможность определения поведения струй вне пределов ворот, а также режим работы струйного заграждения в условиях, отличных от расчетных -это может быть получено только при проведении 3-х мерных расчетов течения охватывающего все здание, включая открытые проемы.

Исходя из обзора предыдущих экспериментальных работ и разработанных ранее методов расчета ВЗ основным выводом является актуальность задачи изучения локальных и интегральных характеристик струйного заграждения в зависимости от различных внешних условий и внутренних факторов защищаемого объекта, определение аэродинамических характеристик воздушных завес с учетом особенностей работы, поиск повышения энергоэффективности ВЗ.

Во второй главе описывается рассматриваемая математическая модель здания с проемом ворот, приводится сравнение имеющихся в литературе данных, полученных в результате проведения экспериментов, с данными, полученными в результате математического моделирования.

Модель здания была создана с использованием расчетного комплекса РНОЕШСБ 3.5.

Вычислительный комплекс РНОЕМСЯ 3.5 описывает явления переноса вещества и энергии через распределения температур, скоростей, давлений, концентраций и других физических величин в пространстве и во времени. Эти распределения включают присвоение численных значений температурам, скоростям и т.д. в виде упорядоченного массива точек, называемых «узлами» или «сеточными точками».

Основой вычислительной процедуры РНОЕЬЧСБ 3.5 метод контрольного объема, который состоит из двух основных этапов:

1)разбиение области течения на небольшие дискретные элементы путём создания конечно-разностной сетки в направлениях координатных осей;

2)интегрирование дифференциальных уравнений переноса по специально выделенным ячейкам сетки или контрольным объёмам.

Алгоритм решения основан на аппроксимации частных дифференциальных уравнений конечными разностями на данном элементарном объеме. Для получения таких элементарных объемов рассчитываемая область покрывается ортогональной сеткой. Поскольку расчётная область состоит из большого числа контрольных объёмов, необходимо решать систему алгебраических уравнений для всех точек, лежащих внутри расчётной области.

Для решения уравнений применяется итерационный метод переменных направлений (продольные и поперечные прогонки). Для всех переменных поля при решении алгебраических уравнений дискретного аналога вводятся параметры релаксации.

При математической постановке задачи расчетная область задана размерами 26 х 30 х Юм (X х У х Т). (Рис. 1) Границы расчетной области были определены после вариантных расчетов по определению их влияния на структуру течения в проеме ворот.

Модель здания представляет собой ограниченное пространство с размерами 14 х 10 х 4 м(Х х У х Z). Прототипом модели послужило существующее здание склада вентиляционного оборудования в г. Бронницы Московской обл.

Как уже говорилось, наружный

у проеим ^

_______________(холодный) воздух поступает в помещение

/'/ ' /"1~1 через проемы под действием перепада

давлений снаружи и изнутри здания, который может быть вызван гравитационным напором, напором, вызванным ветровой нагрузкой,

разбалансировкой притока и вытяжки, а так же их различным сочетанием. В работе более подробно рассматривается изотермическое обтекание здания под действием ветровой нагрузки. Влияние гравитационных сил и температуры воздуха на работу ВЗ не учитывается. Источники тепла внутри замкнутого объема отсутствуют.

Высота проема совпадает с высотой ограниченного объема. Таким образом, задача упрощается - отсутствует влияния стратификации температуры по высоте помещения, обуславливающей существование воздушной подушки под потолком здания, на работу струйного заграждения

На 1 этапе было проведено исследование задачи с «симметричными условиями входа» - проем ворот с размерами 4x4м (X х Т) задан посередине

Рис.1 Расчетная область

расчетной области (рис. 1). В этом случае искривление аэродинамических потоков вблизи обтекаемого здания не влияет на картину течения в проеме ворот и работу струйного заграждения. Рассмотрен наиболее энергоемкий случай - режим сквозного проветривания, для чего на противоположной стороне здания, находящейся в аэродинамической тени предусмотрены открытые проемы с такой же общей площадью проходного сечения.

Ветровая нагрузка направлена строго перпендикулярно торцу здания. Величина скорости ветра на границе расчетной области меняется от 3 до 5 м/с. Диапазон изменения скорости ветра определен согласно СНиП 23-01-99 «Строительная климатология».

ВЗ осуществляются в виде узкой (по толщине) струи, выпускаемой из прямоугольного отверстия (щели). Высота щели соответствует высоте проема ворот (4м).

Скорость истечения струи (от 12 до 18 м/с), ширина щели (60-100мм), а также направление вектора скорости струи (а=0°-45°) варьировались в зависимости от рассматриваемого режима работы и постановки задачи.

Проведено сравнение результатов исследования с имеющимися в литературе экспериментальными данными таких авторов, таких как Батурин В.В.', Эльтерман В.М.2

На основании сравнения с имеющимися экспериментальными данными был сделан следующий вывод - результаты, полученные при. математическом моделировании, хорошо согласуются с имеющимися результатами экспериментальных исследований, отражают физику рассматриваемых явлений и могут быть использованы для анализа работы струйного заграждения при различных условиях.

В третьей главе Приводится описание различных рассматриваемых режимов работы струйного заграждения, дается анализ полученных результатов.

Рассчитаны режимы течения воздуха в проеме ворот без завесы при различной ветровой нагрузке. Характерные поля распределения скорости и давления во всей расчетной области при отсутствии воздушной завесы представлены на рис.2. Как видно, перед зданием и за ним скорость ветра значительно уменьшается, над зданием - значительно увеличивается (на рис.2 не показано).

В результате такого воздействия, как видно на рис. 2, на поверхностях здания (препятствия) возникают области различных давлений. Через отверстия, расположенные на этих поверхностях, возникает воздухообмен в самом здании. Воздух из области большего давления перетекает в область меньшего давления._

1. Батурин В.В. Основы промышленной вентиляции. 4-е изд. М.:

Профиздат.1990.

2. Эльтерман В.М. Воздушные завесы. VI.: Машгиз, 1961.

Поле давления Р Поле скорости Vy

Рис.2. Распределены« скористн и давления в расчетной области при отсутствии ВЗ

При анализе подученных результатов особое внимание уделялось локальным и интегральным характеристикам потока в области проема ворот. Чтобы получить общие закономерности врывания воздуха под действием перепада давления /1/>(нне зависимости от побуждающей силы), параметры л стока определялись в гор и юн таль к ой плоскости ХОУ, расположенной в среднем по высоте сечении ворот - таким образом, исключались краевые эффекты, характерные для обтекания ветром здания. Получены профили скорости в среднем по высоте ворот сечевии, определены среднеинтегральные значения скорости врьшания наружного воздуха (таблЛ). На основании принятых допущений эти значения принимаем за определяющие.

Таблица 1. Значения сред неинтегральной скорости и проеме ворот и расход наружного воздуха в отсутствие струнного заграждения при _ ____ _ различной ветровой нагрузке.______

Начальная скорость ветра, Vо м/с 3,0 | 3,5 4,0 4,5 L 5,0 j

Среднеинтеградьная скорость в проеме ворот,Vtipo м/с 1,9 ! i 2,2 2,5 2,8 3. J 5

Расход врывающегося наружного i воздуха,].,} м/с 30,4 35,2 40,0 44,8 50,4

Рассмотрены режимы течения с применением односторонней завесы при аналогичной ветровой нагрузке. Основные технические характеристики струйного заграждения (расход воздуха и скорость истечения струи) были определены по одной из распространенных инженерных методик. Расход воздуха на ВЗ составил Оз=2О50Ом /ч, скорость истечения струи из завесы Уш= 17,7м/с, ширина щели 580мм, Для псе го диапазона расчетов с применением односторонней вертикальной воздушной завесы эти величины оставались постоянными. Изменялся лишь угол атаки а - угол подачи струи запасы с плоскости ворот. Было рассмотрело 4 варианта подачи струи зазесы: а-0°; а=15°; а-305; ц=45° в сторону улицы. В настоящее время наиболее широкое применение получили ВЗ с выходом потока 6=0° и а=! 5°,

Поле скорости Уу

а=0° 11=15° а=30° п=45а

как наиболее простые в изготовлении. Однако обзор литературы показал, что в существующих методиках и экспериментальных работах нет данных для завес с углом атаки а <30". При этом нет данных, подтверждающих или опровергающих целесообразность применения завес с углом атаки а <30°.

В результате расчетов получены поля распределения давления и скорости во всей расчетной области. Характерные поля распределения скорости и давления во всей расчетной области при использовании вертикальной односторонней воздушной завесы представлены на рис.3.

Поле давления

а=0° а-]5°

а=30°

а=45°

Рнс.З. Характерное распределение скорости я давления при использования вертикальной односторонней ВЧ при различных а, («симметричные условия входа»)

Основные закономерности, определяющие обтекание здания потоком ветра не изменились. Однако, как известно, работающая воздушная завеса создает дополнительное сопротивление, уменьшающее количество воздуха, проходящего через ворота в помещение. Сравнивая рис.2 и рис. 3 видно, как устройство односторонней вертикальной воздушной завесы изменило поля скорости и давления в зоне ворот на лобовой поверхности здания и в зоне проемов, расположенных в аэродинамической тени здания. При анализе полученных результатов особое внимание уделялось локальным и интегральным характеристикам потока в области проема ворот. Параметры потока определялись в горизонтальной плоскости ХОУ, расположенной в среднем по высоте сечении ворот.

Для анализа и сравнения работы струйного заграждения при различных режимах скорость потока воздуха в среднем но высоте сечении ворот приведена к безразмерном виду:

т7 I'пР Упр = ,

\прй

где Упр - скорость потока воздуха в среднем по высоте сечении ворот при работе струйного заграждения, м/с;

Упр0- срсднеинтегральная скорость в среднем по высоте сечении ворот в отсутствие завесы, м/с.

На рис. 4 полученные профили относительной скорости в среднем по высоте ворот сечении представлены в

безразмерном виде Упр = /(X). X безразмерная ширина ворот:

а! ; г~

1 1 '

6) I 1 \

1\ :

1

X = -

В

Рис.4. Относительная скорость V в зоне ворот - при работе односторонней завесы; Уш=17,7 м/с; а)а = 0°; 6) а = 15°; в) а =30°; г) а = 45°: I -У„=3 м/с: 2 - 3.5 м/с: 3-4 м/с:-/ - 4.5 м/с:5 - 5 м/с..

где х - текущая координата, м; В -ширина ворот, м.

Среднеинтегральные значения скорости врывания воздуха в среднем сечении ворот и полученный расход воздуха, врывающегося в открытый проем ворот при устройстве односторонней вертикальной воздушной завесы, представлены в Таблице 2.

Таблица 2. Значения среднеинтсгральной скорости в проеме ворот и расход наружного воздуха при использовании вертикальной

Начальная скорость ветра,У0 м/с 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0

Среднеинтегральная скорость в проеме ворот,Упр м/с сг=0° 1,5 1,7 2,0 2,3 2,5

а=15° 1,2 1,5 1,7 2,0 2,3

а=30° 0,8 1,1 1,4 1,8 2,1

а=45° 0,4 0,9 1,3 1,7 2,0

Расход врывающегося наружного воздуха,Ьпр м3/с а=0° 23,9 27,7 32,1 37,0 40,7

а=15° 19,6 23,3 27,5 32 2 37,2

а=30° 12,7 17,3 22,6 28,2 33,9

а=45° 6,5 14,0 I 20,7 26,5 32,8

Рассчитаны режимы течения с применением двухсторонней завесы при различной ветровой нагрузке. Основные технические характеристики струйного заграждения (расход воздуха, скорость истечения струи и ширина щели) предварительно были определены по одной из распространенных инженерных методик. Суммарный расход воздуха на ВЗ составил Оз=29000

м /Ч (по 14500 на каждую сторону), скорость истечения струи из завесы Ущ=12,55м/с, ширина щели 5=80мм. Для всего диапазона расчетов эти величины оставались постоянными. Изменялся угол атаки. Было рассмотрено 4 варианта: а-0°; «=15°; а=30°; а-45°.

В результате расчетов получены поля распределения давления и скорости во всей расчетной области, Характерные поля распределения скорости и давления во всей расчетной области при использовании вертикальной двусторонней воздушной завесы представлены на рис.5.

Профили давления

а=0° а=1$° а=3&°

Ркс.5, Характерное распределен не скорости и давления при использовании вертикальной двусторонней ВЗ при различных и.

Параметры потока определялись в горизонтальной плоскости ХОУ, расположенной в среднем по высоте сечении ворот.

На рис, 6 представлены полученные профили относительной скорости

7пр = в среднем по высоте ворот сечении,

1пр„

Найдены с ре дне интегральные значения скорости врывания воздуха в среднем сечении ворот, получен расход воздуха, врывающегося В открытый проем вооот при работе двусторонней вертикальной воздушной завесы (табл. 3).

Рис.6. Относительная скорость в зоне ворот при работе двусторонней завесы; У„=12,б м/с; а) а= 0°; 6) а = 15°; в) а =30°; г) а =-■ 45"; / -Ус=3 м/с; 2-3,5 м/с; 3-4 м/с; 4-4,5 м/с; 5-5 м/с..

Таблица 3. Значения среднеинтегральной скорости в проеме ворот и расход наружного воздуха при использовании вертикальной

Начальная скорость ветра,У0 м/с 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0

Среднеинтегральная скорость в проеме ворот,Упр м/с а=0° 0,8 1,2 1,5 1,9 2,3

а=15° 0,4 0,8 1,2 1,6 2,0

а=30° 0,04 0,5 0,9 1,37 1,78

а=45° 0,14 0,6 1,0 1,44 1,84

Расход врывающегося наружного воздуха,Ьпр м3/с. а=0° 12,7 18,7 24,8 30,8 36,5

а=15° 5,8 13,3 18,8 25,2 31,5

а=30° 0,8 8,8 15,2 21,9 28,5

а=45° 2,3 9,7 16,5 23,1 29,4

В четвертой главе приводится анализ полученных данных. Для анализа шиберующих (преграждающих) свойств завесы была введена величина:

Ьпр = Ьпр/Ь0 - относительный расход воздуха через открытый проем, оборудованный завесой.

Здесь Ьпр - расход врывающегося в открытый проем воздуха при работе струйного заграждения, м3/с;

Ьпр0- расход врывающегося в открытый проем воздуха при отсутствии струйного заграждения, м7с.

При обработке результатов в качестве параметра, характеризующего, шиберующие свойства завесы I использован скалярный параметр -отношение количества движения истекающей из щели струи к проникающему (при отсутствии завесы) в ворота воздуху:

к = -

(иКл,)„

где ш - массовый расход воздуха струи завесы и врывающегося в открытый проем потока (при отсутствии завесы), соответственно.

Параметр к, записанный для единицы длины вертикальной завесы

, К

равен: к = ~---—;.

ХР»

где В - ширина ворот; для односторонней завесы X = В, двусторонней -X = В/2, 8 - ширина воздухораздающей щели.

Проведенные расчеты показали, что для изотермического течения k=f(Vul,V0 ,S) и относительный расход воздуха Lnp консервативен к изменению этих параметров при к-const. Кроме того, анализ результатов дополнительных исследований позволяет сделать вывод, что значение параметра К не зависит от геометрических размеров ворот и однозначно определяет шиберующие свойства завесы для любых начальный условий, а не только для конкретно рассматриваемой задачи. Исследования показали, что при изменении Fm в 1,7 раза (при к = const) и для одностороннего, и для двустороннего струйного заграждения относительный расход воздуха в проеме ворот изменяется всего лишь на -2.3%.

На основании этого сделан вывод о консервативности параметра Lnp к изменению внутренних параметров самой завесы при к = const. При одном и том же значении параметра к, независимо от геометрии ворот и ширины щели завесы, шиберующие свойства струйного заграждения будут одинаковыми.

Для симметричного расположения ворот построены зависимости lnp = f(K) при использовании односторонней и двусторонней вертикальных завес при

различных углах атаки (рис.7).

Односторонняя завеса с выходом струи под углом а=15° имеет рекомендуемые значения

L (L <0,4 )2 при К~1,3. И при дальнейшем увеличении К (увеличении расхода воздуха на ВЗ) расход воздуха, прорывающегося через ворота, уменьшается не существенно. С выходом струи под углом а=30° для обеспечения I < 0,4 параметр К может быть принят в диапазоне К=0,8-^-1,3. При К>1,4 с увеличением расхода воздуха на завесу существенного уменьшения расхода воздуха, врывающегося через вороте не наблюдается.

Односторонняя завеса П^стппонняя завеса

Рис.7. Характеристики шиберующих свойств Ьпр = /(К) односторонней и двусторонней вертикальных воздушных завес.

Режим работы односторонней ВЗ, обеспечивающий необходимое значение I < 0,4, при котором отсутствует выброс воздуха из помещения, соответствует а=30° и К=0,8^-1,2. Большие значения из указанного диапазона следует принимать для ворот, в зоне которых существуют рабочие места и для районов с высокой ветровой нагрузкой. Угол атаки а= 45° рекомендуется применять только в завесах без подогрева при существенных теплоизбытках внутри помещения и для ворот, защищенных наружным тамбуром. Это объясняется тем, при работе завесы с углом выхода а>0°, эффективно работающей при расчетных условиях, при изменении внешних условий может возникнуть «опрокидывание» течения (выброс теплого воздуха из помещения) и связанные с этим негативные последствия. При этом, чем больше угол а, тем негативнее последствия, и тем меньше требуется отличие от расчетного режима для выброса воздуха из помещения.

Рекомендуемые значения относительного расхода воздуха I < 0,4 могут быть достигнуты и при а= 0° (при К>1,0). Это важно, поскольку завесы с углом атаки а= 0° наиболее просты в изготовлении, кроме того, при выходе струи параллельно плоскости ворот опасность сноса ее порывами ветра минимальна. Это значит, что и возможность спровоцировать выброс теплого воздуха из помещения, вызвав тем самым приток холодного воздуха через неплотности, также минимальна.

Дальнейшее увеличении угла подачи струи ВЗ ведет к уменьшению значения К при том же I. Так, для а=15° К=0,9;для а=30°..45° К~0.7.

Режим работы двусторонней ВЗ, при котором обеспечивается необходимое значение Ь < 0,4 и отсутствует выброс воздуха из помещения, находится в более широких пределах - а=0°-^30о К=0,7-^1,2. Большие значения из указанного диапазона следует принимать для ворот, в зоне которых существуют рабочие места и для районов с высокой ветровой нагрузкой. Для выбора угла атаки необходимо учитывать следующее: Чем больше а, тем меньше расход воздуха необходимо для работы струйного заграждения при тех же шиберующих свойствах, но тем больше возможность скоса струи боковыми порывами ветра. Как и для односторонних завес, угол атаки а= 45° рекомендуется применять только в завесах без подогрева при существенных теплоизбытках внутри помещения и для ворот, защищенных наружным тамбуром.

Проведен анализ дополнительной тепловой нагрузки на отопительные приборы защищаемого здания в случае, если у ворот не предусмотрены завесы вообще, а также с устройством односторонней и двусторонней вертикальных воздушных завес. Для оценки тепловых потерь принято, что ворота полностью открыты 15мин. в час.

Результаты сравнения представлены в табл. 4.

Как видно из анализа полученных данных, экономия тепла составляет от 20 до 75 % при устройстве односторонней завесы, и от 30 до 95 % при устройстве двусторонней воздушной завесы (в зависимости от ветрового давления и угла выхода струи).

Таблица 4. Значения дополнительной тепловой нагрузки на систему отопления защищаемого здания без завес, с устройством односторонней _и двусторонней вертикальных воздушных завес _

Начальная скорость ветра, У0 м/с 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0

Потери тепла без завесы, кВт 421,5 488,2 554,7 621,3 700,0

Потери тепла при устройстве односторонней вертикальной ВЗ, кВт а=0° 331,5 384,2 445,2 513,15 564,0

а=15° 271,8 323,1 381,4 446,6 515,0

а=30° 176,1 240,0 313,4 391,1 470,0

а~45° 90,1 194,2 287,1 367,5 455

Потери тепла при устройстве двусторонней вертикальной ВЗ, кВт а=0° 177,5 259,3 343,9 427,2 506,2

а=Т5° 80,4 184,4 260,7 349,5 436,9

а=30° 11,1 122,0 210,8 303,7 395,2

а=45° 31,9 134,5 228,8 320,4 407,7

Зависимости Ь =/(к), полученные в результате анализа данных численного моделирования, с совместно некоторыми элементами методики Эльтермана позволяют решить прямую и обратную задачу при определении основных аэродинамических характеристик и оценке работы струйного заграждения. В работе предложены алгоритмы решения прямой (определения основных характеристик струйного заграждения) и обратной задачи (поверочного расчета).

В пятой главе проведено исследование влияния внутренних факторов защищаемого объекта на работу струйного заграждения.

Проведено исследование задачи с несимметричными условиями - проем ворот с размерами 4x4м (X х У) задан в правой части расчетной области. В этом случае искривление аэродинамических потоков вблизи обтекаемого здания, а также расположение открытого проема в аэродинамической тени здания на одной оси с проемом ворот изменяет поле давления в рассматриваемой области, что оказывает влияние на течение в проеме ворот и работу струйного заграждения.

Рассчитаны режимы течения наружного воздуха в проеме ворот без завесы при различной ветровой нагрузке.

Получены профили скорости и давления во всей расчетной области.

При анализе полученных результатов особое внимание уделялось локальным и интегральным характеристикам потока в области проема ворот. Получены профили скорости в среднем по высоте ворот сечении, найдены среднеинтегральные значения скорости врывания наружного воздуха. На основании принятых допущений эти значения приняты за определяющие. По ним найден расход воздуха (табл.5), врывающегося в ворота в отсутствие завесы, относительно которого велись все остальные расчеты

Таблица 5. Значения среднеиптегральной скорости в проеме ворот и расход наружного воздуха в отсутствие струйного заграждения при различной ветровой нагрузке («несимметричные условия входа»)

Начальная скорость ветра,'У0 м/с 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0

Среднеинтегральная скорость в проеме ворот,Упро м/с 1,9 2,2 2,6 2,9 3,2

Расход врывающегося наружного воздуха,Ь0 м3/с 30,8 36,0 41,1 46,2 51,3

Для «несимметричных условий входа» рассмотрены режимы течения с применением односторонней завесы. Расход воздуха на ВЗ составил (Зз=20500м3/ч, скорость истечения струи из завесы Ущ= 17,7м/с, ширина щели 5=80мм. Для всего диапазона расчетов с применением односторонней вертикальной воздушной завесы эти величины оставались постоянными. Изменялся лишь угол атаки а - угол подачи струи завесы к плоскости ворот. Было рассмотрено 4 варианта подачи струи завесы: а=0°; а=15°; а=30°; а=45° в сторону улицы.

Сравнительный анализ различных

режимов работы струйных заграждений показал, что при тех же значениях параметра К шиберующие свойства струйного

заграждения в

симметричных условиях лучше (рис.7).

Пониженное давление за обтекаемым зданием провоцирует дополнительный переток воздуха через открытые проемы. В связи с этим, при других равных параметрах расход воздуха, врывающийся в открытый проем при устройстве односторонней воздушной завесе, в «несимметричных условиях входа» больше на 5-30% (в зависимости от ветровой нагрузки и угла выхода струи а).

Вместе с тем анализ аэродинамических потоков показал, что в случае несимметричных условий возникает так называемое натекание струи на экран. Проведено исследование для определения влияния особенностей этого течения на работу струйного заграждения. Рассчитаны режимы течения наружного воздуха в проеме ворот для симметричных условий (проем ворот по середине расчетной области) при различной ветровой нагрузке с применением в виде экрана строительного перекрытия, длина которого равна Ул ширине ворот (рис.8).

Рис.7. Сравнение шиберующих характеристик струнных заграждений с одинаковыми техническими данными при различных условиях входа наружного воздуха

Получены профили скорости в среднем по высоте ворот сечении,

определены среднеинтегральные

значения скорости врывания наружного воздуха. На основании принятых допущений эти значения приняты за определяющие. По ним найден расход воздуха (табл.6), врывающегося в ворота, оборудованные экраном, при работе односторонней воздушной завесы.

Анализ результатов показал, что устройство подобного экрана приводит к уменьшению расхода врывающегося воздуха от 10 до 45% (в зависимости от ветровой нагрузки). Это позволяет сделать вывод о том, что простое устройство экранов приводит к существенному повышению шиберующих свойств завесы без устройства дополнительных энергопотребляющих механизмов и усложнения конструкций самой воздушной завесы.

-А

Рис.8. Установка экрана. 1.э='/гВв,

Таблица 6. Значения среднеинтегральнон скорости в проеме ворот и расход наружного воздуха при использовании вертикальной

Начальная скорость ветра,У0 м/с 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0

Среднеинтегральная скорость в проеме ворот,Упр м/с а=0° 1,0 1,4 1,8 2,2 2,6

а=15° 0,67 1,1 1,5 1,9 2,3

а=30° 0,15 0,7 1,2 1,6 2,1

а=45° 0,26 0,75 1,23 1,7 2,1

Расход врывающегося наружного воздуха,Ьпр м3/с а=0° 16,3 23,0 29,2 35,3 41,2

а=15° 10,7 17,5 24,0 30,3 36,4

а=30° 2,4 11,7 19,7 26,4 33

а=45° 4,2 11,9 19,7 26,6 33,2

Заключение

1. Анализ имеющихся в литературе данных показал, что, несмотря на разнообразие подходов к определению основных аэродинамических характеристик, основным недостатком всех методов является невозможность определения поведения струй вне пределов ворот, а также определения режима работы струйного заграждения в условиях, отличных от расчетных. Это может быть получено только при проведении 3-х мерных расчетов течения охватывающего все здание, включая открытые проемы. С помощью вычислительной программы РНОЕЬЧСБ версии 3.5 построена модель существующего здания с проемом ворот. В работе были проведены 3-х мерные расчеты течения воздуха в открытых проемах ворот, охватывающие все здание.

2. В результате исследований получены профили скорости и давления в зоне открытого проема при различных режимах работы струйного заграждения. Проведена оценка дополнительной нагрузки на систему отопления в отсутствие струйного заграждения, а также при использовании односторонней и двусторонней воздушных завес. Анализ показал, что устройство воздушных завес у ворот приводит к уменьшению тепловых потерь зданием на 20 75 % для односторонней завесы, и на 30 95 % для двусторонней воздушной завесы (в зависимости от действующего перепада давлений в зоне открытого проема и угла выхода струи).

3. Получены данные для работы односторонней и двусторонней вертикачьных воздушных завес при подаче струи завесы под углом 0° и 15° к плоскости ворот. Показано, что при устройстве двусторонней воздушной завесы для исключения потерь, связанных с выбросом теплого воздуха при нерасчетных режимах целесообразно использовать выход потока воздуха под углом 0° и 15°.

4. Получены обобщающие зависимости, позволяющие определить шиберующие свойства односторонних и двусторонних вертикальных струйных заграждений, что позволяет проводить прямой и поверочный расчеты воздушных вертикальных завес, а также оценить их работу при изменении внешних условий.

5. Показано, что наличие острых кромок вблизи открытого проема ворот, а также наличие открытых проемов расположенных на одной оси с воротами, но в аэродинамической тени, приводит к ухудшению шиберующих свойств струйного заграждения и увеличению расхода наружного воздуха на 5-30%.

6. Выявлены возможности повышения преграждающей способности ВЗ без установки дополнительных энергопотребляющих механизмов и усложнения конструкции самой воздушной завесы. Так, в результате исследований было получено, что устройство экрана с противоположной стороны воздухораздающей щели приводит к повышению преграждающей способности односторонней вертикальной воздушной завесы на 15-45%, в зависимости от интенсивности ветровой нагрузки.

Основное содержание диссертации изложено в следующих публикациях:

1. Мирошниченко Л.О., Сергиевский Э.Д. Анализ существующих методов расчета тепловых завес // Первая научная школа-конференция «Актуальные вопросы теплофизики и физической гидрогазодинамики», г. Алушта, 2003.-С. 30-33.

2. Мирошниченко Л.О., Сергиевский Э.Д., Исследование теплообмена в воздушных тепловых завесах // Девятая Международная науч.-техн. конф. студентов и аспирантов: Тез. докл. В 3-х т.М: МЭИ, 2003. Т.2-С. 293.

3. Мирошниченко Л.О., Сергиевский Э.Д., Расчеты характеристик тепловых завес промышленных объектов // Десятая Международная науч.-

техн. конф. студентов и аспирантов: Тез. докл. В 3-х т.М: МЭИ, 2004. Т.2-С. 349-350.

4. Мирошниченко Л.О., Сергиевский Э.Д., Исследование и анализ особенностей работы струйных заграждений автономных объектов // Одиннадцатая Международная науч.-техн. конф. студентов и аспирантов: Тез. докл. В 3-х т.М: МЭИ, 2005. Т.2-С. 387-388.

5. Мирошниченко Л.О., Сергиевский Э.Д. Исследование локальных и интегральных характеристик воздушных завес // Вестник МЭИ.- 2006.- №5,-С. 131-134.

6. Мирошниченко Л.О. Математическое моделирование работы воздушно-тепловых завес // Пятая международная научно-практическая конференция «Вентиляция, отопление, тепло-, газо-, водоснабжение жилых, промышленных и общественных зданий - пути повышения эффективности, экологической безопасности и энергосбережения», г. Санкт-Петербург, 2006,- С. 103-106.

7. Сергиевский Э.Д., Мирошниченко Л.О., Караджи В.Г., Московко Ю.Г. Математическое моделирование течения в проемах, оборудованных завесами // АВОК-2007.-№1,- С.26-29.

Подписано в печать ¡6, ¿У. ¿^Зак. Тир. !С0 П.л. Полиграфический центр МЭИ (ТУ) Красноказарменная ул., д. 13

Условные обозначения.

Введение.

Глава 1 Обзор литературы.

Глава 2 Численное моделирование режимов работы струйного заграждения. Сравнение данных численного моделирования с экспериментальными данными.

2.1. Описание математической модели здания с проемом ворот.

2.2. Сравнение данных численного моделирования с имеющимися экспериментальными данными.

Глава 3 Исследование режимов работы струйного заграждения при различных внешних условиях.

3.1. Режим втекания наружного воздуха в открытый проем в отсутствие струйного заграждения.

3.2. Применение односторонней вертикальной воздушной завесы.

3.3. Применение двусторонней вертикальной воздушной завесы.

Глава 4 Анализ результатов численного моделирования.

4.1. Анализ шиберующих свойств струйного заграждения.Я

4.2. Энергетические характеристики струйного заграждения.

4.2. Применение полученных данных при подборе оборудования для струйных заграждений.

Глава 5 Исследование внутренних факторов защищаемого объекта на работу струйного заграждения.

5.1. Режим втекания наружного воздуха в открытый проем в отсутствие струйного заграждения.

5.2. Применение односторонней вертикальной воздушной завесы.

5.3. Исследование влияния установки экрана на шиберующие характеристики струйного заграждения.

Выводы.

В холодное время года под действием перепада давлений снаружи и изнутри здания через открытые проемы (ворота и двери) врываются большие массы холодного воздуха и, как более тяжелые, затапливают пол и нижнюю зону помещения, вытесняя теплый воздух. Перепад давления, провоцирующий движение воздушных масс, может быть вызван одной из перечисленных ниже причин, или же их различным сочетанием: а) гравитационным напором; б) напором, вызванным ветровой нагрузкой. в) разбалансировкой притока и вытяжки.

Как показывает практика, потери тепла при этом могут исчисляться многими сотнями кВт. Покрывать эти потери посредством отопления неэкономично, а без отставания по времени практически невозможно. Чтобы уменьшить или вовсе преградить проникновение холодного воздуха в помещение, применяют струйные заграждения - воздушно-тепловые завесы (ВЗ).

Воздушные завесы нашли широкое применение, как устройства, препятствующие проходу воздуха через открытые проемы, которые по технологическому процессу нельзя держать закрытыми. Благодаря этим струйным заграждениям через открываемые зимой ворота предотвращается прорыв холодного воздуха в помещения.

Воздушные завесы применяют в проемах между двумя помещениями, когда одно из них отапливается, а другое - нет, в проемах наружных ограждений, через которые проходит производственное оборудование (напр., транспортеры). Этими устройствами пользуются также для предотвращения перемещения воздуха из помещения с наличием вредных паров, газов или пыли (даже с концентрацией в размерах, предельно допустимых по нормам) в другое помещение, где выделения этих вредностей нет. Впервые воздушные завесы были применены именно для решения такой задачи - в угольных шахтах для предотвращения распространения пыли [48].

ВЗ находят применение и в машиностроении [42], обеспечивая в некоторых камерах цикла поддержание высокой температуры и при этом при этом предотвращая прорыв горячего воздуха, большей частью загрязненного вредными газами, из камер в рабочее помещение.

Воздушные завесы осуществляются в виде сравнительно узкой (по толщине) струи выпускаемой из прямоугольного отверстия (щели) как правило, во всю ширину или высоту проема [6]. Завесы, уменьшающие проникновение наружного воздуха, называются завесами шиберующего типа. Шиберующие завесы в ряде случаев выполняются без подогрева воздуха. Существуют также завесы смесительного типа, которые не препятствуют проникновению холодного воздуха, а только разбавляют его до необходимой температуры.

Актуальность работы.

В последнее время в связи с ростом объема строительства новых и реконструкции старых промышленных и административных зданий все большее внимание уделяется вопросам энергосберегающих технологий. В связи с этим, струйные заграждения, как энергосберегающее оборудование, находят все более широкое применение, так как дают возможность поддерживать в зимний период в защищаемых помещениях требуемые санитарными нормами комфортные условия и при этом значительно сокращают расход тепла на отопление помещений. В настоящее время для защиты проемов распространены односторонние (с одной стороны ворот) и двусторонние (по обе стороны ворот) вертикальные воздушные (без дополнительного подогрева воздуха) и воздушно-тепловые (с дополнительным подогревом воздуха) завесы.

Вопрос о подборе энергоэффективного оборудования в системах отопления, вентиляции и кондиционирования, в том числе воздушных завес, привлекает внимание многих специалистов в области ОВК. Необходимо отметить, что ВЗ являются энергоемким оборудованием и требуют тщательно подхода при подборе, поскольку если технические и конструктивные характеристики ВЗ определены неверно, установка может не только быть балластом в энергосистеме здания (не выполнять своих функций по защите помещения от прорыва наружного воздуха), но и провоцировать втекание холодного наружного воздуха в помещение, увеличивая связанные с этим теплопотери. В связи с этим, исследование локальных и интегральных характеристик, а также особенностей работы ВЗ в зависимости от различных условий представляет актуальную задачу для повышения энергосберегающего эффекта от применения этого вида оборудования.

Целью настоящей работы является выявление влияния внешних и внутренних факторов защищаемого объекта на работу струйного заграждения, исследование работы струйного заграждения в режимах, отличных от расчетных, выявление возможностей повышения эффективности работы ВЗ. Для этого необходимо решить следующие задачи: 1. Провести 3-х-мерные расчеты на модели здания и получить данные по распределению скорости и давления как в расчетной области в целом, так и в сечении открытого проема ворот в частности при отсутствии воздушной завесы, с применением односторонней и двусторонней вертикальных воздушных завес для различных внешних условий (ветровой нагрузки), а также для различного расположения проема ворот относительно строительных перекрытий (различных внутренних факторов).

2. Получить обобщающие характеристики шиберующих (преграждающих) свойств для односторонней и двусторонней вертикальных воздушных завес при различных режимах работы.

Научная новизна.

1. Разработана математическая модель ВЗ, получены поля скорости и давления в зоне открытого проема при различных режимах работы струйного заграждения, в зависимости от различных внешних условий (ветровой нагрузки) и внутренних факторов (размещения проема ворот и др.) защищаемого объекта.

2. Получены обобщающие зависимости, включающие в себя основные характеристики струйного заграждения (скорость истечения, ширина щели, угол подачи струи), которые позволяют определить шиберующие (преграждающие) свойства односторонних и двусторонних вертикальных завес, а также оценить их работу при изменении внешних условий.

3. Получены данные для работы односторонней и двусторонней вертикальных воздушных завес при подаче струи завесы под углом 0° и 15° к плоскости ворот (как наиболее простых в изготовлении). Показано, что при устройстве двусторонней воздушной завесы для исключения потерь, связанных с выбросом теплого воздуха при нерасчетных режимах целесообразно использовать выход потока воздуха под углом 0° и 15°.

4. Получено, что близость острых кромок строительных перекрытий, а также расположение вытяжных проемов на одной оси с открытыми воротами приводит к увеличению расхода наружного воздуха на 5-30 %, в зависимости от действующего перепада давления в зоне ворот.

5. Определена возможность повышения преграждающей способности ВЗ путем устройства экрана, без установки дополнительных энергопотребляющих механизмов и усложнения конструкции самой воздушной завесы. Получено, что устройство экрана с противоположной стороны воздухораздающей щели приводит к повышению преграждающей способности односторонней вертикальной воздушной завесы на 15-45%, в зависимости от интенсивности ветровой нагрузки.

Достоверность. Приведенные в диссертационной работе данные и выводы базируются на проведенных численных исследованиях, а также на сопоставлении результатов исследования с результатами других авторов [1,25].

Практическая ценность работы. Полученные зависимости I =f(k) позволяют с определенной степенью точности оценить шиберующие характеристики струйного заграждения, что может быть использовано при проектировании систем вентиляции и отопления различных объектов. Кроме того, зависимости L =f(k) позволяют оценить поведение завесы при изменении внешних условий, что может быть использовано при наладке работы струйных заграждений. Также представляют интерес полученные результаты о работе воздушных завес при различных углах подачи воздуха и различном размещении ВЗ относительно строительных перекрытий, которые могут быть использованы как дополнительные рекомендации при проектировании, а также при монтаже и эксплуатации ВЗ.

Апробация Материалы отдельных разделов диссертации докладывались и обсуждались на 1-ой научной школе-конференции «Актуальные вопросы теплофизики и физической гидрогазодинамики» (Алушта, 29сен. - 5 окт. 2003г), на VIII конференции «Эффективные системы отопления, вентиляции, кондиционирования воздуха и теплоснабжения» (Санкт-Петербург, 21 апреля 2006г.) и на 5-ой международной научно-практической конференции (Санкт-Петербург, осень 2006г.).

Публикации. Материалы, отражающие содержание диссертационной работы и полученные в ходе ее выполнения результаты представлены в 7 публикациях.

выводы

1. Анализ имеющихся в литературе данных показал, что, несмотря на разнообразии подходов к определению основных аэродинамических характеристик, основным недостатком всех методов является невозможность определения поведения струй вне пределов ворот, а также режим работы струйного заграждения в условиях, отличных от расчетных. В связи с этим с помощью вычислительной программы PHOENICS версии 3.5 была построена модель существующего здания с проемом ворот. В работе были проведены 3 х мерные расчеты течения воздуха в открытых проемах ворот, охватывающие все здание.

2. В результате исследований получены профили скорости и давления в зоне открытого проема при различных режимах работы струйного заграждения, в зависимости от различных внешних условий и внутренних факторов защищаемого объекта. На основании полученных данных проведена оценка дополнительной нагрузки на систему отопления в отсутствие струйного заграждения, а также с использованием односторонней и двусторонней воздушных завес. Анализ показал, что устройство воздушных завес у ворот приводит к уменьшению тепловых потерь зданием на 18 75 % для односторонней завесы, и на 30 95 % для двусторонней воздушной завесы (в зависимости от действующего перепада давлений в зоне открытого проема и угла выхода струи)

3. Получены данные для работы односторонней и двусторонней вертикальных воздушных завес при подаче струи завесы под углом 0° и 15° к плоскости ворот. Показано, что при устройстве двусторонней воздушной завесы целесообразно использовать выход потока воздуха под углом 0° и 15°.

4. Получены обобщающие зависимости, позволяющие определить шиберующие свойства односторонних и двусторонних вертикальных струйных заграждений, что позволяет проводить прямой и поверочный расчеты воздушных вертикальных завес, а также оценить их работу при изменении внешних условий,

5. Показано, что наличие острых кромок вблизи открытого проема ворот, а также наличие открытых проемов расположенных на одной оси с воротами, но в аэродинамической тени, приводит к ухудшению шиберующих свойств струйного заграждения и увеличению расхода наружного воздуха на 5-30%.

6. Выявлены возможности повышения преграждающей способности ВЗ без установки дополнительных энергопотребляющих механизмов и усложнения конструкции самой воздушной завесы. Так, в результате исследований было получено, что устройство экрана с противоположной стороны воздухораздающей щели приводит к повышению преграждающей способности односторонней вертикальной воздушной завесы на 15-45%, в зависимости от интенсивности ветровой нагрузки.

Основное содержание диссертации изложено в следующих публикациях:

1. Мирошниченко JI.O., Сергиевский Э.Д. Анализ существующих методов расчета тепловых завес // Первая научная школа-конференция «Актуальные вопросы теплофизики и физической гидрогазодинамики», г. Алушта, 2003.- С. 30-33.

2. Мирошниченко JI.O., Сергиевский Э.Д., Исследование теплообмена в воздушных тепловых завесах // Девятая Международная науч.-техн. конф. студентов и аспирантов: Тез. докл. В 3-х т.М: МЭИ, 2003. Т.2-С. 293.

3. Мирошниченко JI.O., Сергиевский Э.Д., Расчеты характеристик тепловых завес промышленных объектов // Десятая Международная науч.-техн. конф. студентов и аспирантов: Тез. докл. В 3-х т.М: МЭИ, 2004. Т.2-С. 349-350.

4. Мирошниченко Л.О., Сергиевский Э.Д., Исследование и анализ особенностей работы струйных заграждений автономных объектов // Одиннадцатая Международная науч.-техн. конф. студентов и аспирантов: Тез. докл. В 3-х т.М: МЭИ, 2005. Т.2-С. 387-388.

5. Мирошниченко Л.О., Сергиевский Э.Д. Исследование локальных и интегральных характеристик воздушных завес // Вестник МЭИ.- 2006.- №5.- С. 131-134.

6. Мирошниченко Л.О. Математическое моделирование работы воздушно-тепловых завес // Пятая международная научно-практическая конференция «Вентиляция, отопление, тепло-, газо-, водоснабжение жилых, промышленных и общественных зданий - пути повышения эффективности, экологической безопасности и энергосбережения», г. Санкт-Петербург, 2006.- С. 103-106.

7. Сергиевский Э.Д., Мирошниченко Л.О., Караджи В.Г., Московко Ю.Г. Математическое моделирование течения в проемах, оборудованных завесами // АВОК-2007.-№1,- С.26-29.

1. Батурин В.В. Основы промышленной вентиляции. 4-е изд. М.: Профиздат, 1990. -448с.

2. Гиршович Т.А. Турбулентные струи в поперечном потоке .Vx.: Машиностроение, 1993.-256с.

3. Дискин М.Е. К вопросу о расчете воздушных завес. // АВОК. №7, 2003.

4. Иевлев В.М. Численное моделирование турбулентных течений М.: Наука, 1990.-216с.

5. Крашенинников С.Ю., Рогальская Е.Г. Распространение струй из прямоугольных сопел, свободных и вблизи экрана. Изв. АН СССР, МЖГ, 1979, №4.

6. Марр Ю.Н., Погодин Г.И., Лесохин К.В., О рекомендуемой высоте установки завес. // Инженерные системы АВОК СЗ, №4(12),2003

7. Татарчук Г.Н. Определение температуры воздуха, подаваемого в двусторонние боковые воздушные завесы. //Водоснабжение и санитарная техника, №10, 1964.

8. Сканави А.Н. Воздухопроницаемость наружных входов многоэтажных зданий. //Строительство и архитектура Москвы, №4, 1964.

9. Никулин М.В. Савин В.К., Стронгин А.С. Экспериментальные исследования теплообмена струй воздушных завес // Гидромеханика отопительно-вентиляционных устройств: Межвуз. сб. Казань: КИСИ, 1991.

10. Ю.Патанкар С. Численные методы решения задач теплообмена и динамики жидкости. -М.:Энергоатомиздат, 1984. 152с.

11. П.Рысин С.А. Вентиляционные установки машиностроительных заводов./ Справочник. М.: Машгиз. 1956.-с. 183-186.

12. СНиП 2.04.05-91*. Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха. М.: Стройиздат

13. Некоторые вопросы теплового режима зданий. Под ред. В.Н. Богословского труды МИСИ, сб. № 62, 1967.

14. Справочник проектировщика: Внутренние санитарно-технические устройства. В 2-х ч. Под ред. И.Г. Староверова. Изд. 2-е, перераб., и доп. Ч. 2. Вентиляция и кондиционирование воздуха. М.: Стройиздат, 1977.

15. Справочник по специальным работам. Наладка, регулировка и эксплуатация систем промышленной вентиляции / под ред. Эрлихмана С .Я. М.:Госстройиздат. с 144-147.

16. Смирных Е.А. Численное моделирование структуры течения в струйной завесе.// Промышленная аэродинамика. М.:Машиностроение. 1991. Вып. 3. С 133-145.

17. Стронгин А.С., Никулин М.В. Новый подход к расчету воздушно-тепловых завес // Строительство и архитектура: Сер. Изв. Вузов. 1991, №1.

18. Стронгин А.С., Никулин М.В. К вопросу о расчете воздушно-тепловых завес.//АВОК, №1,2004.

19. Теория турбулентных струй /Абрамович Г.Н., Гиршович Т.А., Крашенинников С.Ю., Секундов А.Н., Смирнова И.П.Изд. 2-е перераб. И доп./Под ред. Г.Н. Абрамовича. М.:Наука. Главная редаеция физико-математической литературы, 1984,715с.

20. Ханженков В.И. Аэродинамические характеристики кольцевых струй, натекающих на экран.// Промышленная аэродинамика. М.: Машиностроение. 1966. Вып. 27. С. 145-179.

21. Ханженков В.И. Воздушная завеса применительно к печам для термической обработки металла. М.: Цветная металлургия, № 8,9,1983

22. Шепелев И.А. Основы расчета воздушных завес, приточных струй и пористых фильтров. М.: Стройиздат, 1950.

23. Шилькрот Е.О.Воздушный режим зданий с проемами в наружных ограждениях, оборудованных воздушными завесами. // АВОК №8, 2005.

24. Эльтерман В.М. Воздушные завесы. М.: Машгиз, 1961. - 164с.

25. Энергосбережение в системах теплоснабжения, вентиляции ' и кондиционирования воздуха. Справ. Пособие / Богуславский Л.Д., Ливчак В.И., Титов В.П. и др.; Под ред. Богуславского Л.Д. и Ливчака В.И. М.: Строиздат, 1990-С.68-81.

26. Татарчук г.г. Уточнение метода расчета воздушных завес // Отопление и вентиляция промышленных и сельскохозяйственных зданий: Сб. трудов. М.: НИИСТ, Стройиздат, 1966. № 16.

27. Титов В.П. Особенности струй воздушных завес // Тепловой режим систем отопления, вентиляции, кондиционирования и теплогазоснабжения: Сб. трудов. М.: МИСИ, 1980. №177.

28. Вентиляция производственный зданий. Учебное пособие / Родин А.К. Сарат. гос. Технич. Унив-т. Саратов, 1997

29. Отопление и вентиляция. Учебник для вузов. В 2-х ч. 4.2. Вентиляция. Под ред. В.Н. Богословского. М: Строийздат, 1976., - 439с.

30. Монтаж систем вентиляции и кондиционирования воздуха: Учебю для ПТУ. -4-е изд., перераб. И доп. -М.: Высш. Шк., 1991. С. 932-957.

31. Справочник по расчетам гидравлических и вентиляционных систем. / Под. Ред. Юрьева А.С. С.-Пб: АНО НПО «Мир и семья», 2001.

32. Гримитлин М.И., Тимофеева О.Н. Эльтерман В.М. и др. Вентиляция и отопление цехов машиностроительных заводов. М.: Машиностроение, 1978

33. Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха: Справочное пособие. / Стомахина Г.И., Боровицкий И.И. и др. М.: Пантори. 2003

34. Бутаков С. Е. Аэродинамика систем промышленной вентиляции. М.: Профиздат, 1949. Гл. XI. С. 162—172.

35. СНиП 2.01.07-85*. Нагрузки и воздействия М.: Стройиздат

36. СНиП 23-01-99 Строительная климатология-М.: Стройиздат.

37. Гуревич М.И. Теория струй идеальной жидкости. 2-е изд., переаб. И доп. - М.: Наука, 1979. - 536с.

38. Воронов С.К. Гиршович Т.А., Гришин А.Н. Характеристики плоской турбулентной струи в ограниченном сносящем потоке // ИФЖ. Т. 48, 1985, №6. С. 904-911.

39. Батурин В.В., Эльтерман В.М. Аэрация промышленных зданий. М.: Стройиздат, 1963.

40. Голубев В.А. Распределение параметров в поперечных сечениях струй, распространяющихся в сносящем потоке воздуха // Изв. ВУЗов. Сер. Авиационная техника, 1988, №2 С.91-94.

41. Волчков Э.П. Пристенные газовые завесы. Новосибирск: Наука, 1983. 240 с.

42. Крылатчанов А.П. Вентиляционные процессы в зданиях Новосибирск.: Наука, 1990.

43. Серебровский Ф.Л. Аэрация жилой застройки. -М.:Стройиздат, 1971.

44. Реттер Э.И., Стриженов С.И. Аэродинамика зданий. М.: Стройиздат, 1968.

45. Касотани, Герберю Экспериментальной исследование турбулентной струи, вдуваемой в сносящий поток // Ракетная техника и космонавтика, 1972, № 11. С.43-49.

46. Патанкар, Басю, Альпей. Численный расчет трехмерного поля скорости искривленной турбулентной струи // Теоретические основы инженерных расчетов. 1977, №4. С. 268-273.

47. Проскура Г.Ф. Опытное изучение воздушной завесы. // Технические новости. Бюллетень НТУ ВСНХ УССР №31, 1929.

48. Батурин В.В., Шепелев И.А. Воздушные завесы // Отопление и вентиляция №5, 1936.

49. Батурин В.В. Основы промышленной вентиляции. М.: Профиздат, 1951.

50. Батурин В.В. Проектирование воздушных завес -М.: Профиздат, 1941.

51. Ханженков В.И. Уменьшение аэродинамического сопротивления кольцевыми ребрами и уступами // Промышленная аэродинамика, сб. № 12. М.: Оборонгиз, 1959.

52. Фильней М.И. К вопросу о расчете воздушных завес. // Водоснабжение и санитарная техника №2, 1963.

53. Петрусев В.И., Евгеньев A.M., Тененев В.А., Бендерский Б.Я. Критерии выбора горизонтальных тепловых завес: скорость истечения и теплоьая мощность. // С.О.К. №6, 2004.

54. Мотулевич В.П., Журбин С.В. Численные методы расчета теплообменного оборудования./ Под ред. Сергиевского Э.Д. М.: МЭИ, 1989.78 с.

55. Богословский В. Н. Тепловой режим здания. М.: Стройиздат, 1985. 248 с.

56. Andreopoulos J., RodyW. Experimental investigation of jets in a cross flow // J. Fluid Mech.,1984, V 138. Pp 93-127.

57. Mott L. F. Design for protection by air curtain / Heating and Air Conditioning Journal. 1962. №2.

58. Lajos Т., Preszler L. Untersuchung von Torschleieranlagen // Heizung, Luftung, Haustechnik, 26. 1975, H. 5, s. 171—176; H. 6, s. 226—235.

59. E. Shilkrot, A. Strongin. Industrial Ventilation. Design Guidebook. Academic