Методические указания к выполнению контрольной работы по курсу “Теоретические основы создания микроклимата в помещении” для студентов специальности 270109 “Теплогазоснабжение




Скачать 499.86 Kb.
НазваниеМетодические указания к выполнению контрольной работы по курсу “Теоретические основы создания микроклимата в помещении” для студентов специальности 270109 “Теплогазоснабжение
страница3/5
Дата конвертации13.01.2013
Размер499.86 Kb.
ТипМетодические указания
1   2   3   4   5

Определение параметров точки смеси влажного воздуха при смешивании влажного воздуха с различными параметрами. i-d диаграмма влажного воздух

Особым процессом является процесс смешивания двух количеств воздуха (или двух расходов), начальные состояния которых на i-d диаграмме отображаются точкам

1 и 2 (рисунок 2.). В результате смешения оба воздуха изменяют своё состояние и принимают конечное состояние смеси, отображаемое на диаграмме точкой 3, которая лежит на прямом отрезке, соединяющем точки начальных состояний 1 и 2 , а точка смеси – точка 3 лежит ближе к той точке, которая имеет большую массу.




Рис.2. Нахождение параметров точки смеси при смешивании воздуха с различными параметрами

Положение точки 3 на отрезке 1-2 может быть определено по значению любого из трёх параметров (температура, влагосодержание или энтальпия), которое определяется из уравнений состояния:


Gсм = G3 = (G1+G2); (10)


cG3t3 = cG1t1 +cG2t2; (11)


G3d3 = G1d1 + G2d2; (12)

G3i3 = G1i1 + G2i2, (13)


где G1, G2, G3 – массы сухой части воздуха, кг, соответственно точек 1, 2, 3;

t1, t2, t3 – температуры, ºC , соответственно точек 1, 2, 3;

d1, d2, d3 – влагосодержание г/кг сух. воздуха, соответственно точек 1, 2, 3;

i1, i2, i3 – энтальпия, кДж/кг сух. воздуха, соответственно точек 1, 2, 3.

Параметры точки смеси – точки 3 определяются из выражений:

- температура точки смеси

tсм = (G1t1 + G2t2) / Gсм (14)

- влагосодержание точки смеси

dсм = (G1d1 + G2d2) / Gсм (15)

- энтальпия точки смеси

iсм = (G1I1 + G2I2) / Gсм (16)

Как видно, принципиальный вид и смысл уравнений для любого параметра одинаков: количество вещества или теплоты в смеси равно сумме вкладов двух составляющих.

Выбор, какой параметр лучше использовать для определения положения точки смеси, основывается на принципе достижения максимальной точности построения. Если смешиваемые количества имеют примерно равные влагосодержания, то нет смысла определять параметр

dсм, так как это даст большую погрешность, а следует определить параметр tсм, при котором точность построения будет максимальна Таким образом, следует соблюдать правило:

а) для примерно вертикальных линий смешивания лучше определять параметр tсм;

б) для примерно горизонтальных линий смешивания лучше определять параметр dсм;

в) для линий смешивания, наклонённых примерно под углом 45°С, лучше определять iсм.

Для определения параметров точки смеси предлагается метод построения, основанный на измерении длины отрезка 1-2 и делении его в отношении, пропорциональном расходам G1 и G2. При таком подходе длина отрезка 1-2 отражает общее количество смеси Gсм, длина отрезка 1-3 отражает количество воздуха G2, а длина отрезка 2-3 отражает количество воздуха G1. Особо подчеркнём, что отрезки, прилегающие к исходным точкам, отражают количества не того воздуха, к точке которого они прилегают, а другого, отображаемого второй точкой. Такой метод не имеет каких либо преимуществ, требует для выполнения большого количества операций измерения линейкой, и точность построения будет ниже. Поэтому в качестве основного рекомендуется метод расчёта одного из параметров.

В некоторых случаях точка смеси 3' при построении может попасть ниже кривой φ=100%. Такого состояния воздуха не может быть, поэтому при смешивании часть влаги конденсируется в виде тумана. При этом из воздуха с влагой уходит часть скрытого тепла, однако почти такое же количество теплоты конденсации поступает в воздух в явном виде. Поэтому общее теплосодержание воздуха не меняется, и реальная точка смеси будет расположена на пересечении кривой φ=100% и линии, проведённой по i=const из предварительной точки смеси 3'. Пример такого построения показан на рисунке 2. Исходные состояния воздуха отображаются точками 1' и 2', а результат смешивания соответствует точке 3". Количество влаги ∆d выпадает в виде конденсата, то есть тумана.

В расчётах систем вентиляции и кондиционирования воздуха часто используют понятия температуры точки росы (tтр) и температура мокрого термометра (tмт). Эти параметры соответствуют состоянию полного насыщения воздуха водяным паром (φ =100%) при условии d=const (tтр) и i= const (tмт). Построение приведено на рисунке 2.

Температура мокрого термометра (tмт) - это та минимальная температура, до которой можно охладить воздух до полного его насыщения водяным паром при условии i=const.

Температура точки росы (tтр) - это та минимальная температура, до которой можно охладить воздух до полного насыщения водяным паром при условии d= const.

Исходные данные для выполнения задания 4 следует принять по приложению 2.


Задание № 4.


Смешивается наружный и внутренний воздух. Объём наружного воздуха V1 = ________м3, t1 = ______ºC, φ1=_______% (состояние 1); V2 = ______м3, t2 = _______ºC , φ2=______% (состояние 2). Исходные данные для выполнения задания 4 следует принимать по приложению 2. Атмосферное давление 105 Па. Определить аналитическим путём и по i – d диаграмме: параметры i1 кДж/кг, d1 Г /кг, i2 кДж/кг, d2 г/кг; параметры точки смеси: температуру tсм ,ºC ; теплосодержание icм, кДж/кг; влагосодержание dсм, г/кг; относительную влажность φсм ,%; температуру точки росы tтр , ºC ; температуру мокрого термометра tмт , ºC. Следует привести решение задания №4 с использованием i – d диаграммы.


Пример определения параметров точки смеси влажного воздуха при смешивании влажного воздуха с различными параметрами


Смешивается наружный и внутренний воздух. Объем наружного воздуха V1=6000 м3; t1 = +120C; φ1 = 80%; d1 = 6,3 г/кг; i 1 = 28,0 кДж/кг; ρ1 = 1,24 кг/м3 (состояние 1); объем внутреннего воздуха V2=12000 м3; t2 = +250C; φ2 = 60%; d2 = 12 г/кг; i2 = 55 кДж/кг; ρ2 = 1,18 кг/м3 (состояние 2). Атмосферное давление 105 Па. Определить параметры точки смеси.

Решение (аналитическое).

Определяем массу G сухой части воздуха:


G+12 = ρ+12 V+12 = 1,24 ∙ 6000 = 7440 кг;

G+25 = ρ+25 V+25 = 1,18 ∙ 12000 = 14160 кг;

Gсм = 7440 + 14160 = 21600 кг;

ρ1 = 353 / (273 + t1) = 353 / (273 + 12) = 1,24 кг/м3

ρ2= 353 / (273 + t2) = 353 / (273 + 25) = 1,18 кг/м3


Определяем параметры смеси:


dсм = (G1d1 + G2d2) / Gсм = (7440 ∙ 6,3 + 14160 ∙ 12) / 21600 = 10 г/кг сух. возд;

iсм = (G1i1 + G2i2) / Gсм = (7440 ∙ 28,0 + 14160 ∙ 55) / 216000 = 46,0 кДж/кг сух. возд;

tсм = (G1t1 + G2t2) / Gсм = (7440 ∙ 12+ 14160 ∙ 25) / 21600 = 21,00C;


Решение с использованием i-d диаграммы. Наносим на i-d диаграмму точки, соответствующие параметрам наружного 1 (t1 = 120C; φ1 = 80%) и внутреннего 2 (t2 = 250C; φ2 = 60%) воздуха. Массы воздуха G1 = 7440кг, G2 = 14160 кг (рис.2.).

Соединяем точки 1 и 2 прямой линией и измеряем длину отрезка (1-2), которая составляет 4,0 см.

Находим отношение масс сухих частей воздуха. При этом массу сухой части состояния воздуха 1 примем за единицу, а состояния 2 – за n, после чего получим

G2 / G1 = n = 14160 / 7440 = 1,9.

Длину отрезка величиной 4,0см, соединяющего точки 1 и 2, делим на (n + 1) = 2,9, то есть 4,0 : 2,9 = 1,38 см, что соответствует одной части. От точки 2 откладываем по прямой линии (1-2) отрезок длиной 1,38 см и получаем точку 3 - точку смеси. На i-d диаграмме находим параметры точки смеси: tсм = 21,00C; φсм = 65,0 %; dсм = 10,0 г/кг сух. возд.; i = 46,0 кДж/кг сух. возд.

Точка смеси лежит ближе к параметру воздуха, сухая часть которого имеет большую массу, т.е. к точке 2. Результаты, как видно, совпадают с результатами аналитического расчета.

С использованием i-d диаграммы для точки смеси - точки 3 определяем температуру точки росы, значение которой составляет tтр = 14,0 0C и температуру мокрого термометра, значение которой равно tмт = 16,5 0C.

Примеры определения параметров точки смеси при смешивании влажного воздуха с различными параметрами приведены в [12], [13].


Задание 5.

Определение параметров воздухораспределения на основе теории истечения свободной осесимметричной изотермической струи

Свободной является струя, не ограниченная стенками. Свободные струи образуются при истечении в пространство, заполненное той же средой, находящейся в относительно спокойном состоянии. Так как струи воздуха движутся в воздушной же среде, с точки зрения гидравлики они являются затопленными. Если плотность струи и окружающего воздуха одинакова, то ось струи прямолинейна. При различной плотности ось струи искривляется.

Свободная изотермическая струя. Струя по выходе из отверстия расширяется, ширина её растёт пропорционально увеличению расстояния от места истечения. Скорость по мере удаления постепенно уменьшается и затухает. Измерениями давлений установлено, что статическое давление в струе остаётся постоянным и равным статическому давлению в окружающей среде. Следовательно, так как статическое давление вдоль струи остаётся постоянным, то потери энергии компенсируются в ней за счёт кинетической энергии, поэтому скорость затухает. Но это уменьшение скорости не аналогично снижению скорости в диффузоре (когда по всему сечению идёт одно количество воздуха). Так как струя эжектирует частицы окружающего воздуха, расход в ней увеличивается по мере удаления от приточного отверстия и поперечное сечение её возрастает. При этом скорость частиц вследствие торможения, оказываемого окружающим воздухом, постоянно падает.

Структура и свойства струи ( см. рис.3.). В начальном сечении (а-б) скорость потока во всех точках сечения одинакова. Осевая скорость на протяжении l0 длины начального участка одинакова и равна скорости выходного сечения vнач.

Благодаря турбулентному перемешиванию с окружающим воздухом масса приточной струи по мере удаления от приточного отверстия возрастает, а скорость в ней уменьшается. Боковые границы струи соответствуют приблизительно лучам, исходящим из точки, называемой полюсом (точка О).

Свободная струя практически не зависит от числа Рейнольдса (Rе) (струи автомодельны).

На структуру струи оказывает влияние начальная турбулентность: чем турбулентнее поток перед выходом из насадка, тем интенсивнее протекает перемешивание его с воздухом атмосферы, тем больше угол расширения струи , тем короче длина начального участка и тем быстрее уменьшение осевой скорости в основном участке.

Экспериментально показано, что эпюры скоростей в различных поперечных сечениях струи подобны и при построении их в безразмерных координатах совпадают друг с другом. Это совпадение наблюдается и у различных струй, если в безразмерные координаты вводить коэффициент , характеризующий начальную турбулентность. Значения коэффициента , получаемые опытным путём, приведены ниже в таблице 7.

Таблица 7.

Коэффициент , характеризующий начальную турбулентность

Конструкция насадков



Цилиндрический насадок с поджатием

0,07

То же, без поджатия

0,08

Щелевидный насадок с поджатием (плоская струя)

0,09

То же, без поджатия

0,12

Квадратный насадок

0,09-0,1

Прямоугольный насадок с направляющими лопатками

0,17-0,2


Обнаружено, что свободная струя, выходящая из прямоугольного отверстия, деформируется, принимая в сечении форму, приближающуюся к кругу.

В безразмерных координатах y/(x) и профили скоростей подобны для всех струй с геометрически подобными отверстиями истечения.

Формулы Г.Н. Абрамовича, полученные на основании экспериментальных данных и определяющие основные параметры свободных струй, приведены в таблице 8.

Таблица 8.

Формулы для свободных струй



Наименование

Обозначение

Начальный участок струи

Основной участок струи

Осесимметричные струи

1

Расстояние от начального сечения до полюса струи

h0/d0

0,145/а

-

2

Длина начального участка

L0

0,335d0

-

Продолжение таблицы 8

3

Осевая скорость



1

0,48/(ax/d0+0,145)

4

Расход

Lx/L0

1+1,52ax/d0+5,28(ax/d0)2

4,36(ax/d0+0,145)

5

Средние скорости по площади





0,0945/(ax/d0+0,145)

6

Средние скорости по расходу





0,226/(ax/d0+0,145)

7

Диаметр струи

dx/d0

6,8ax/d+1

6,8(ax/d0+0,145)

8

Перепад температур на оси струи



-

0,35/(ax/d0+0,145)

9

Средняя температура (или концентрация)





0,226/(ax/d0+0,145)

10

Формула Г.Шлихтинга (построение профиля поля скоростей)









11



Относительная ордината








= y/ yгр



Текущая ордината

Ордината границы

y


yгр








12



Относительная скорость









Текущая скорость

Скорость на оси струи

υ


υос








a – безразмерный коэффициент турбулентности структуры струи

x – расстояние расчётного сечения струи до начального сечения, м

d0 – диаметр выходного отверстия, м;

dx – диаметр струи в сечении Х, м.

Методика расчёта различных современных конструкций воздухораспределителей приводится в пособиях и каталогах фирм – изготовителей вентиляционного оборудования.
1   2   3   4   5

Похожие:

Методические указания к выполнению контрольной работы по курсу “Теоретические основы создания микроклимата в помещении” для студентов специальности 270109 “Теплогазоснабжение  iconМетодические указания к выполнению курсовых и дипломных работ Факультет инженерно-строительный Специальности: 270109 «Теплогазоснабжение и вентиляция»
Методические указания предназначены для выполнения курсовых работ по курсу «Котельные установки и парогенераторы» для студентов специальности...

Методические указания к выполнению контрольной работы по курсу “Теоретические основы создания микроклимата в помещении” для студентов специальности 270109 “Теплогазоснабжение  iconМетодические указания к выполнению контрольной работы по дисциплине «Теплогазоснабжение и вентиляция»
«Теплогазоснабжение и вентиляция» для студентов очной и заочной формы обучения специальности

Методические указания к выполнению контрольной работы по курсу “Теоретические основы создания микроклимата в помещении” для студентов специальности 270109 “Теплогазоснабжение  iconМетодические указания для выполнения лабораторных работ для студентов специальности 270109 «Теплогазоснабжение и вентиляция»
Теплогенерирующие установки [текст]: методические указания для выполнения лабораторных работ для студентов специальности 270109 «Теплогазоснабжение...

Методические указания к выполнению контрольной работы по курсу “Теоретические основы создания микроклимата в помещении” для студентов специальности 270109 “Теплогазоснабжение  iconМетодические указания по выполнению дипломного проекта по разделу «Технология и организация строительно-монтажных работ» для студентов специальности 270109 «Теплогазоснабжение и вентиляция»
Ания по выполнению дипломного проекта по разделу «Технология и организация строительно-монтажных работ» для студентов специальности...

Методические указания к выполнению контрольной работы по курсу “Теоретические основы создания микроклимата в помещении” для студентов специальности 270109 “Теплогазоснабжение  iconМетодические указания к выполнению контрольной работы для студентов заочного обучения специальности
Методические указания устанавливают необходимый уровень и перечень теоретических вопросов и практических заданий для самостоятельной...

Методические указания к выполнению контрольной работы по курсу “Теоретические основы создания микроклимата в помещении” для студентов специальности 270109 “Теплогазоснабжение  iconМетодические указания по выполнению контрольной работы Для самостоятельной работы
Организация биржевой торговли. Методические указания по выполнению контрольной работы для студентов V курса (I и II образование)...

Методические указания к выполнению контрольной работы по курсу “Теоретические основы создания микроклимата в помещении” для студентов специальности 270109 “Теплогазоснабжение  iconМетодические указания к лабораторным работам по автоматике для студентов специальностей 270109 «Теплогазоснабжение и вентиляция»
Автоматизация и управление процессами теплогазоснабжения и вентиляции. Методические указания к лабораторным работам по автоматике...

Методические указания к выполнению контрольной работы по курсу “Теоретические основы создания микроклимата в помещении” для студентов специальности 270109 “Теплогазоснабжение  iconМетодические указания по выполнению контрольной работы для студентов 6 курса (1 образования) и 5 курс (2 образование) специальности 060400 «Финансы и кредит»
Методические указания по выполнению контрольной работы одобрены на заседании Научно-методического совета взфэи

Методические указания к выполнению контрольной работы по курсу “Теоретические основы создания микроклимата в помещении” для студентов специальности 270109 “Теплогазоснабжение  iconМетодические указания по выполнению контрольной работы
Приведены правила оформления и методические указания по выполнению контрольной работы по дисциплине «Организация производства». Предназначено...

Методические указания к выполнению контрольной работы по курсу “Теоретические основы создания микроклимата в помещении” для студентов специальности 270109 “Теплогазоснабжение  iconМетодические указания по выполнению контрольной работы Для самостоятельной работы студентов IV курса
Территориальная организация населения. Методические указания по выполнению контрольной работы для самостоятельной работы студентов...


Разместите кнопку на своём сайте:
lib.convdocs.org


База данных защищена авторским правом ©lib.convdocs.org 2012
обратиться к администрации
lib.convdocs.org
Главная страница