Способ определения приведенного коэффициента воздухообмена помещений для средних метеорологических условий и оценки эффективности аэродисперсных образований



Способ определения приведенного коэффициента воздухообмена помещений для средних метеорологических условий и оценки эффективности аэродисперсных образований
Способ определения приведенного коэффициента воздухообмена помещений для средних метеорологических условий и оценки эффективности аэродисперсных образований
Способ определения приведенного коэффициента воздухообмена помещений для средних метеорологических условий и оценки эффективности аэродисперсных образований

 


Владельцы патента RU 2481572:

Федеральное бюджетное учреждение "33 Центральный научно-исследовательский испытательный институт Министерства обороны Российской Федерации" (RU)

Способ определения приведенного коэффициента воздухообмена помещений для средних метеорологических условий и оценки эффективности аэродисперсных образований внутри помещения заключается в том, что сперва определяют характеристику исследуемого помещения (внутреннего объема помещения V, суммарной площади неплотностей Fcyм). Затем определяют коэффициент расхода µ в зависимости от геометрической формы неплотностей и внешних условий проведения исследований (скорость U и направление ветра α). Далее определяют текущее значение коэффициента воздухообмена Кнi, а также аэродинамических коэффициентов Sg и Сх. Затем определяют приведенный коэффициент воздухообмена приведением экспериментальных значений коэффициента воздухообмена к средним метеорологическим условиям Кнср. Далее опытным путем определяют текущие концентрации С(τ), образованные к заданным моментам времени τi в результате функционирования испытуемого образца в помещении, а также определяют скорости и направления ветра снаружи помещения во время проведения опыта. Затем определяют величину коэффициента воздухообмена Кнi во время проведения испытаний исходя из полученных данных по скорости и направлению ветра и начальную концентрацию целевого вещества, созданную сразу после окончания функционирования образца. Также определяют текущие значения концентраций целевого вещества, которые могли бы быть получены в ходе испытаний образца при средних метеорологических условиях. Затем оценивают эффективность аэродисперсных образований (исследуемого образца, продуцирующего аэродисперсные системы) в зависимости от типа используемого целевого вещества, технических характеристик диспергирующего устройства, его месторасположения и их количества. Техническим результатом изобретения является оценка величины коэффициента воздухообмена непосредственно во время проведения испытаний образцов, возможность учитывает как характеристики объекта, в котором производятся испытания, так и метеорологические условия во время проведения эксперимента, а также возможность производить сравнительную характеристику испытуемых образцов при приведении результатов испытаний к средним метеорологическим условиям. 2 табл., 2 ил.

 

Задача определения коэффициента воздухообмена помещений актуальна для выполнения работ по экспериментальной оценке эффективности применения различных автоматизированных систем пожаротушения, проведения санитарной обработки помещений и т.д, в результате функционирования которых в помещении образуется облако аэрозоля.

Трудности, с которыми сталкиваются исследователи, заключаются в том, что использование известных способов определения коэффициентов воздухообмена защищаемых помещений производится для конкретных метеорологических условий, в которых производится эксперимент. Проведение ряда экспериментов для усреднения получаемых данных трудно осуществимо, так как с изменением метеорологических условий изменяются и условия воздухообмена в помещениях, что приводит к низкой достоверности усредненных экспериментальных данных. Сопоставление эффективности ряда исследуемых образцов для получения аэродисперсных систем очень проблематично вследствие невозможности точного воспроизведения идентичных метеорологических условий в экспериментах, в результате чего получаемые зависимости концентраций целевых веществ сравнивать можно только приблизительно.

Сущность заявляемого способа заключается в создании такого технического решения, которое бы позволяло оценивать величину коэффициента воздухообмена в помещении во время функционирования образца, например генерирующего аэрозоль целевого вещества, а затем при приведении результатов испытаний к средним метеорологическим условиям выполнять сравнительную оценку характеристик качества испытуемых образцов и систем.

В настоящее время применяются следующие способы определения коэффициента воздухообмена помещений /1/.

При инструментальном исследовании естественной вентиляции (аэрации) воздухообмен определяется суммированием расходов воздуха (раздельно по притоку или по вытяжке) через аэрационные проемы обследуемого помещения /1/. Измерения осуществляются при помощи анемометров. Как и все инструментальные методы, данный способ сопряжен с погрешностью используемых приборов. Кроме того, определить расход воздуха непосредственно во время испытаний образца невозможно, тем более что существующие приборы позволяют определить воздухообмен лишь в одной точке при равномерном потоке воздуха. Таким образом, данный способ не может быть использован для решения нашей задачи.

Также известен «метод спада концентраций», при котором необходимо создать равномерную концентрацию невесомой примеси и по ее спаду во времени определить величину коэффициента воздухообмена. В работах /2, 3/ было использовано основное уравнение, показывающее закономерность падения концентрации невесомой примеси с естественной вентиляцией во времени:

или

где С0 - средняя концентрация примеси в объекте ко времени, принятому за начало отсчета, мг/л;

C(t) - концентрация примеси в объекте через заданный промежуток времени t после начала отсчета, мг/л;

Кн - коэффициент воздухообмена, 1/с.

Указанные концентрации могут быть получены экспериментально путем создания внутри объекта облака модельного вещества.

Этот способ может быть использован только при условиях непосредственной экспериментальной оценки в данных метеорологических условиях разрабатываемых систем, полученные с его использованием результаты трудно сравнивать при исследовании ряда целевых веществ, конструкций образцов и т.д. Кроме того, этот метод требует значительных материальных, трудовых и временных затрат.

В связи с этим предлагается способ определения приведенного коэффициента воздухообмена помещений для средних метеорологических условий и оценки эффективности аэродисперсных образований непосредственно при проведении экспериментальных исследований разрабатываемых систем.

Заявляемый способ заключается в проведении следующих этапов работ:

1 этап - определение характеристик исследуемого помещения:

- геометрические размеры для определения внутреннего объема помещения V;

- форму и площадь неплотностей для определения суммарной площади неплотностей Fсум;

2 этап - определение коэффициента расхода µ в зависимости от геометрической формы неплотностей. Значение коэффициента µ определяется по данным таблицы 1.

3 этап - определение внешних условий проведения исследований:

- оценить скорость U и направление ветра α;

4 этап - определение текущего значения коэффициента воздухообмена Kнi в зависимости от условий исследований (характеристик помещения, характеристик расхода и внешних условий проведения исследований), а также аэродинамических коэффициентов Sg и Сх, определяемых расположением неплотностей по отношению к направлению ветра и геометрическими параметрами помещения.

Экспериментальное определение текущих значений коэффициента воздухообмена производится путем проведения не менее 3 опытов, варьируя внешними условиями, методом «спада концентраций» для модельного вещества с использованием формулы (2).

В связи с тем что текущее значение коэффициента воздухообмена определено без учета значений коэффициентов Sg и Сх, воспользовавшись эмпирической сверткой:

определяем их, решив систему уравнений, подставив экспериментальные данные;

5 этап - определение приведенного коэффициента воздухообмена - приведение экспериментальных значений коэффициента воздухообмена к средним метеорологическим условиям Кнср (скорость ветра U=3 м/с, направление α=0°)

6 этап - опытное определение текущих концентраций С(τ), образованных к заданным моментам времени τi в результате функционирования испытуемого образца в помещении, а также определение скорости и направления ветра снаружи помещения во время проведения опыта;

7 этап - определение по уравнению (3) величины коэффициента воздухообмена Кнi во время проведения испытаний исходя из полученных данных по скорости и направлению ветра;

8 этап - определение начальной концентрации целевого вещества, созданной сразу после окончания функционирования образца с использованием формулы (1);

9 этап - определение текущих значений концентрации целевого вещества, которые могли бы быть получены в ходе испытаний образца при средних метеорологических условиях

10 этап - оценка эффективности аэродисперсных образований (исследуемого образца, продуцирующего аэродисперсные системы) в зависимости от технических характеристик диспергирующего устройства, его месторасположения и их количества.

Оценка производится путем определения площади под кривой спада концентрации исследуемого вещества во времени, приведенной к средним метеорологическим условиям.

С целью практической проверки предложенного метода была проведена серия экспериментальных исследований, где в качестве источника аэрозоля использовались образцы взрывного и термовозгоночного принципа действия на основе антрацена. Характеристики образцов и результаты их испытаний представлены в таблице 2.

Исследования проводились при условии естественной вентиляции, в неотапливаемом объекте, который представляет собой кирпичную камеру с одним окном и одной дверью с тамбуром. Внутренние размеры объекта: длина - 6 м; ширина - 4,8 м; высота - 3,5 м. Объем камеры составляет 100,8 м3. Суммарная площадь неплотностей для данного объекта составляет Fсум=3,102 м2, коэффициент расхода µ=0,75.

Внутренняя часть камеры оборудовалась средствами технического контроля. В качестве этих средств использовали пробоотборные трубки, через которые проводился отбор воздушных проб с помощью аспираторов. Скорость отбора проб составляла 5 л/мин.

При определении направления ветра нормаль к окну условно принималась как 0º. В перпендикулярных направлениях соответственно - 90º и 270º, в обратном 180º.

В результате произведенных расчетов концентраций для средних метеорологических условий были построены зависимости Ci=f(τ), представленные на фигуре 1.

Используя данные фигуры 1, нетрудно получить, что площадь под кривой (а) равна 0,01064 отн. ед., под кривой (б) - 0,01256 отн. ед.

Как видно из представленных расчетов, второй образец более эффективен при его применении в помещении.

Обобщенный анализ результатов выполненной экспериментальной проверки заявляемого способа определения приведенного коэффициента воздухообмена помещений для средних метеорологических условий и оценки эффективности аэродисперсных образований подтверждает достижение поставленной задачи.

С использованием полученных данных при реализации заявляемого способа можно иметь следующие преимущества:

- предложенный способ позволяет оценить величину коэффициента воздухообмена непосредственно во время проведения испытаний образцов;

- данный способ учитывает как характеристики объекта, в котором производятся испытания, так и метеорологические условия во время проведения эксперимента;

- способ позволяет производить сравнительную характеристику испытуемых образцов при приведении результатов испытаний к средним метеорологическим условиям;

- представленный способ имеет достаточно широкие пределы

применения:

а. для помещений с внутренним объемом до 200 м3;

б. для всех направлений ветра за исключением α=90º и α=270º;

в. для скорости ветрового потока от 0,05 до 15,00 м/с;

г. для температуры воздуха выше минус 5ºС;

д. для относительной влажности воздуха от 30 до 90% (исключая

осадки).

Список используемых источников

1. Ананьев В.А., Балуева Л.Н. и др. Системы вентиляции и кондиционирования. Теория и практика. -М.: Евроклимат, 2001. - 416 с.

2. Реттер Э.И., Стриженов С.И. Аэродинамика зданий. - М.: Стройиздат, 1968. - 239 с.

3. Крум Д., Робертс Б. Кондиционирование воздуха и вентиляция зданий. Пер. с англ. / Под ред. Е.Е.Карписа. - М.: Стройиздат, 1980. - 399 с.

Способ определения приведенного коэффициента воздухообмена помещений для средних метеорологических условий и оценки эффективности аэродисперсных образований внутри помещения путем выполнения следующей последовательности действий:
- определение характеристик исследуемого помещения (внутреннего объема помещения V, суммарной площади неплотностей Fcyм);
- определение коэффициента расхода µ в зависимости от геометрической формы неплотностей;
- определение внешних условий проведения исследований (скорость U и направление ветра α);
- определение текущего значения коэффициента воздухообмена Кнi, а также аэродинамических коэффициентов Sg и Сх;
- определение приведенного коэффициента воздухообмена - приведение экспериментальных значений коэффициента воздухообмена к средним метеорологическим условиям Кнср;
- опытное определение текущих концентраций С(τ), образованных к заданным моментам времени τi в результате функционирования испытуемого образца в помещении, а также определение скорости и направления ветра снаружи помещения во время проведения опыта;
- определение величины коэффициента воздухообмена Кнi во время проведения испытаний, исходя из полученных данных по скорости и направлению ветра;
- определение начальной концентрации целевого вещества, созданной сразу после окончания функционирования образца;
- определение текущих значений концентрации целевого вещества, которые могли бы быть получены в ходе испытаний образца при средних метеорологических условиях;
- оценка эффективности аэродисперсных образований (исследуемого образца, продуцирующего аэродисперсные системы) в зависимости от типа используемого целевого вещества, технических характеристик диспергирующего устройства, его месторасположения и их количества.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к аналитической химии, а именно к способам определения химических соединений газохроматографическим методом, и может быть использовано в различных областях химии, фармации, медицины, контроле окружающей среды и технологических процессах в нефтегазовой, химической и пищевой промышленности и так далее.
Изобретение относится к биохимии и клинической лабораторной диагностике. .

Изобретение относится к газохроматографическим методам анализа и может быть использовано в нефтяной и газовой отраслях промышленности для количественного определения в пластовых водах различных водорастворимых индикаторов, например изопропанола.

Изобретение относится к инструментальной аналитической химии, в частности к определению стабильных изотопов в пищевых продуктах. .

Изобретение относится к области приборостроения, в частности к приборам для разделения и анализа смесей веществ методом хроматографии. .

Изобретение относится к способу оценки чистоты воздуха гермокабин летательных аппаратов, поступающего от компрессоров газотурбинных двигателей, на содержание продуктов разложения смазочных масел, включающий проведение параллельных отборов проб воздуха гермокабины путем его прокачки через патроны с сорбентом с последующим наземным газохроматографическим анализом на колонках разной селективности и полярности для идентификации компонентов-примесей.

Изобретение относится к аналитической химии органических соединений (концентрирование и определение) и может быть использовано для санитарно-эпидемиологического контроля питьевых вод, воды объектов, имеющих рыбохозяйственное значение, а также степени очистки сточных вод различных химических производств.

Изобретение относится к области аналитической химии и может быть использовано в медицинских, ветеринарных и других исследованиях для определения троксерутина, декспантенола, бензокаина и метилпарагидроксибензоата в лекарственных препаратах.

Изобретение относится к медицинским токсикологическим исследованиям, в частности к санитарной токсикологии. .
Изобретение относится к области анализа паров токсичных химикатов, а именно к области обеспечения безопасности персонала химически опасных объектов, личного состава Министерства Обороны, МЧС, МВД, действующего в зоне химического заражения, а также передовых и аварийно-спасательных отрядов при ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций на химически опасных объектах

Изобретение относится к аналитической химии и может быть использовано при анализе смесей органических и неорганических веществ в различных научных и практических областях медицины, биологии, химии, пищевой промышленности, охране окружающей среды и других отраслях народного хозяйства для анализа смесей органических и неорганических веществ методом тонкослойной хроматографии

Изобретение относится к области экологической и аналитической химии, в частности к способу определения загрязненности воды дизельным топливом

Изобретение относится к ветеринарной токсикологии и санитарии, а именно к определению остаточных количеств инсектицида в органах и тканях животных при подозрении на отравление имидаклопридом, а также в продуктах животного происхождения

Изобретение относится к атомной энергетике, а именно к тепловыделяющим элементам (ТВЭЛ) ядерных реакторов

Изобретение относится к медицине, а именно к лабораторной диагностике, и может быть использовано для диагностики патологий, связанных с заболеваниями коры надпочечников

Изобретение относится к химическим методам анализа жидкостей с использованием автоанализаторов проточного или проточно-дискретного типов, или отдельных спектрофотометров, имеющих гидравлическую систему с перистальтическим насосом, эластичными трубками и проточной кюветой

Изобретение относится к области газовой хроматографии, а именно к прокачке поверочных газовых смесей (ПГС) через какие-либо изделия, например концентраторы, используемые в дальнейшем в лабораторных комплексах для отбора и газохроматографического анализа проб воздуха из компрессора газотурбинного авиационного двигателя при его стендовых испытаниях на наличие и содержание вредных примесей
Изобретение относится к области аналитической химии и может быть использовано для одновременного определения содержания диэтиленгликоля и метанола в природных, поверхностных, подземных, сточных и технологических водах

Изобретение относится к аналитической химии органических соединений и может быть применено для детектирования паров фенола в воздушной рабочей зоне
Наверх