Газодинамический способ саморегулирования воздушного потока в вентиляционной системе



Газодинамический способ саморегулирования воздушного потока в вентиляционной системе
Газодинамический способ саморегулирования воздушного потока в вентиляционной системе
Газодинамический способ саморегулирования воздушного потока в вентиляционной системе
Газодинамический способ саморегулирования воздушного потока в вентиляционной системе
Газодинамический способ саморегулирования воздушного потока в вентиляционной системе
Газодинамический способ саморегулирования воздушного потока в вентиляционной системе
Газодинамический способ саморегулирования воздушного потока в вентиляционной системе
Газодинамический способ саморегулирования воздушного потока в вентиляционной системе
Газодинамический способ саморегулирования воздушного потока в вентиляционной системе

 


Владельцы патента RU 2564589:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Пензенский государственный университет архитектуры и строительства" (RU)
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ВОЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ ВОЕННЫЙ УЧЕБНО-НАУЧНЫЙ ЦЕНТР СУХОПУТНЫХ ВОЙСК "ОБЩЕВОЙСКОВАЯ АКАДЕМИЯ ВООРУЖЕННЫХ СИЛ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ" (ОВА ВС РФ) (RU)

Изобретение относится к способам регулирования воздушных потоков в вентиляционной системе. Цель изобретения заключается в саморегулировании расхода воздуха при работе механической вентиляционной сети за счет создания крутящих аэродинамических сил и моментов в магистрали и ее ответвлениях. Эффект саморегулирования воздушного потока заключается в автоматическом поддержании постоянного расхода воздуха в ответвлении при изменении его количества в магистрали вентиляционной сети за счет регулирования площади свободного прохода воздуха в результате возникновения суммарного аэродинамического управляющего момента. При использовании газодинамического способа саморегулирования воздушного потока в вентиляционной системе за счет отсечения определенного количества воздуха в автоматическом регуляторе происходит уменьшение оттока теплоты, содержащегося в отсекаемом воздухе, которое может быть использовано для рециркуляции или иных целей. Таким образом, происходит экономия затрат на подогрев воздуха. Кроме того, за счет саморегулирования обеспечивается постоянство расхода воздуха в ответвлении. 9 ил.

 

В настоящее время существуют следующие способы регулирования воздушного потока в вентиляционной системе:

- ручное регулирование воздушного потока;

- автоматическое регулирование воздушного потока.

Ручное регулирование воздушного потока осуществляется с помощью различных механических систем, например, запорных устройств дроссельного типа (фиг.1), диафрагм (фиг.2), шиберов (фиг.3), распределительных решеток и анемостатов (фиг.4).

Автоматическое регулирование воздушного потока производится также с помощью механических систем, но оборудованных сервоприводом и управляемых с помощью элементов автоматики (датчики, процессоры и др.).

Основными недостатками указанных способов является в первом случае необходимость регламентного проведения настройки устройств регулирования расхода подаваемого воздуха в вентиляционной сети вручную, что вызывает увеличение инерционности вентиляционной системы, необходимость участия квалифицированных специалистов и соответствующего инструментального обеспечения, а при автоматическом регулировании появляется необходимость установки дополнительных элементов автоматики и устройств обеспечения работы автоматики, что приводит к существенному удорожанию системы и снижению ее надежности.

Таким образом, анализ недостатков перечисленных способов регулирования воздушного потока в вентиляционных системах показывает, что в одном случае возникают проблемы организационного характера, а в другом требуются дополнительные финансовые и материальные затраты.

Заявляемый способ регулирования воздушного потока в вентиляционной системе создает аэродинамические крутящие моменты, которые обеспечивают саморегулирование газовых потоков. При этом не возникает необходимости в устройствах автоматического регулирования или настройке устройств регулирования расхода воздуха вручную с привлечением специалистов, и, следовательно, исключаются дополнительные финансовые и материальные затраты.

В процессе эксплуатации вентиляционной сети возникает необходимость регулирования количества подаваемого воздуха. Принципиальная схема подачи воздуха в помещения (фиг.5) содержит: 1 - устройство для забора наружного воздкха; 2 - вентилятор; 3 - воздухораспределитель; 4 - обслуживаемое помещение; 5 - устройство регулирования подаваемого воздуха; 6 - тройник; 7 - магистральная ветвь; 8 - ответвление.

В этой схеме наладка осуществляется с помощью устройств, управление которыми производится вручную или автоматикой [1, 3, 4].

Принципиальная схема предполагаемого способа саморегулирования воздушного потока в вентиляционной системе изображена на фигурах 6, 7, 8. В схеме (фиг.6) в зависимости от величины и направления результирующего аэродинамического момента, создаваемого плоскостями пластины - 11 и крыльчатки - 12 в тройнике - 9, происходит поворот оси - 10 и закрепленного на ней сектора - 13 в ту или иную сторону относительно неподвижного сектора - 14, что приводит к изменению степени перекрытия «живого» сечения воздуховода в ответвлении магистрали, чем достигается саморегулирование расхода воздуха в ответвлении. Как правило, расход воздуха в ответвлении всегда меньше, чем в магистрали, поэтому существует возможность некоторого уменьшения диаметра ответвления или площади его свободного прохода. На фигуре 7 обозначено: 16 - пластина; 17 - крыльчатка; 18 - поворотный осесимметричный сектор; 19 - неподвижный осесимметричный сектор.

Эффект саморегулирования воздушного потока газодинамическим способом описывается следующей математической моделью.

Согласно схеме движения воздуха (см. фиг.8) на пластину в прямоточной части тройника будет воздействовать газодинамическая сила, определяемая по зависимости:

N 1 = F п л М ϕ 1 ρ υ 1 2 2 , ( 1 )

где F п л М - миделево сечение пластины; φ1 - аэродинамический коэффициент формы пластины; ρ - плотность воздуха; υ1 - скорость движения воздушного потока в сечении данной пластины.

Площадь миделевого сечения в рассматриваемой схеме зависит от угла поворота пластины β (см. фиг.8). При увеличении угла β увеличивается F п л М и соответственно увеличивается сила N1.

Пластина - 21, помещенная в поток воздуха, под действием аэродинамической силы N1 будет стремиться повернуться в сторону движения потока. Сила N1 умноженная на плечо 1 3 l где l - длина пластины, создает крутящий момент М1, который передается на ось - 20 (см. фиг.8). Поворот жестко посаженного на ось - 10 сектора - 13 (см. фиг.6), относительно неподвижного сектора - 14, частично перекрывает «живое» сечение для прохода потока воздуха в ответвление - 15.

Аэродинамическая сила N2 действует на крыльчатку - 12 и за счет того, что ее пластины установлены под углом к потоку и жестко посажены на ось, обеспечивает создание крутящего момента М2. Сила N2 определяется следующей зависимостью:

N 2 = F к р М ϕ 2 ρ υ 2 2 2 , ( 2 )

где F к р М - миделево сечение пластины крыльчатки; φ2 - аэродинамический коэффициент формы пластины крыльчатки; υ2 - скорость движения воздушного потока в сечении крыльчатки.

Момент М2 находится аналогично моменту М1 и равен произведению силы N2 на плечо 0,25D2, где D2 - диаметр воздуховода в сечении осесимметричного неподвижного сектора.

Совокупность моментов M1 и М2, направленных противоположно, дает результирующий момент, определяющий угол поворота оси - 10 и закрепленного на ней сектора - 13. В зависимости от угла поворота сектора - 13 относительно неподвижного сектора - 14 изменяется площадь сечения для прохода воздуха в ответвлении и соответственно расход воздуха. Таким образом, изменение расхода воздуха в магистральном направлении воздуховода приводит к перераспределению скоростей движения воздуха в тройнике и изменению величин моментов M1 и М2. В зависимости от величины и направления результирующего момента изменяется степень перекрытия «живого» сечения в ответвлении тройника, тем самым автоматически обеспечивая регулируемый расход воздуха.

При использовании газодинамического способа саморегулирования воздушного потока в вентиляционной системе за счет отсечения определенного количества воздуха в автоматическом регуляторе одновременно достигается и уменьшение оттока теплоты, содержащейся в отсекаемом воздухе. Излишнее количество тепла может быть использовано для рециркуляции или иных целей. Таким образом, происходит экономия затрат на подогрев воздуха. Кроме того, за счет саморегулирования обеспечивается постоянство расхода воздуха в ответвлении.

Степень перекрытия «живого» сечения в ответвлении составляет:

n = 1 ( D 2 э D 1 э ) ,

где D 1 э - эквивалентный диаметр воздуховода в ответвлении тройника, соответствующий площади свободного прохода воздуха в сечении неподвижного сектора - 19 при отсутствии смещения сектора - 18 (фиг.7);

D 1 э - эквивалентный диаметр воздуховода в ответвлении тройника, соответствующий площади свободного прохода воздуха в сечении неподвижного сектора - 19 при повороте подвижного сектора - 18 (фиг.7) на максимальный угол.

Диапазон перекрытия проходного сечения зависит от конструктивных характеристик поворотного и неподвижного секторов и может изменяться в пределах 0 ≤ n ≤ 1. Исходя из этого можно оценить процентное содержание тепла, которое будет сэкономлено, если произойдет частичное или полное перекрытие канала ответвления тройника, а излишнее количество воздуха пойдет на рециркуляцию без дополнительного подогрева.

В зависимости от степени перекрытия «живого» сечения n диапазон сэкономленной теплоты от одного ответвления будет находиться в пределах (1-n) 100%. Очевидно, что количественная экономия расходуемого тепла за счет одного ответвления зависит от его конструктивных характеристик, в частности от D 1 э и D 2 э .

Экспериментальная установка, представленная на фигуре 9, успешно прошла испытания и подтвердила свою работоспособность.

Литература

1. Блюменкранц Б.А. и др. Справочник монтажника. Монтаж вентиляционных систем / под. ред. Староверова И.Г. изд.3, переработанное. - М.: Стройиздат, 1978. - 591 с.

2. Заявка на полезную модель №2010154681 от 30.12.2010 года.

3. Юрманов Б.Н. Автоматизация систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха. Л. Стройиздат, Ленинградское отделение, 1976. - 216 с.

4. Давыдов Ю.С., Нефелов С.В. Техника автоматического регулирования в системах вентиляции и кондиционирования воздуха. М., Стройиздат, 1977, 216 с.

Газодинамический способ саморегулирования воздушного потока в вентиляционной системе, основанный на законах газовой механики, обеспечивает постоянный расход воздуха в ответвлении воздуховода, отличающийся тем, что создается результирующий аэродинамический крутящий момент, который в зависимости от величины и направления его составляющих аэродинамических моментов М1, осуществляемого за счет воздействия потока воздуха на пластину, установленную в прямоточной части тройника и жестко соединенную с осью, и М2, осуществляемого за счет воздействия потока воздуха на крыльчатку, установленную в ответвлении тройника и жестко соединенную с осью, что вызывает изменение степени перекрытия проходного сечения воздуховода в ответвлении магистрали, обеспечивая автоматическое регулирование расхода воздуха в нем, уменьшение оттока теплоты, содержащейся в отсекаемом воздухе и используемой для рециркуляции, тем самым экономя затраты на его подогрев и поддерживая постоянство расхода воздуха в ответвлении, при этом степень перекрытия «живого» сечения в ответвлении составляет
n = 1 ( D 3 э D 2 э ) 2 ,
где D 2 э - эквивалентный диаметр воздуховода в ответвлении тройника, соответствующий площади свободного прохода воздуха в сечении неподвижного сектора при отсутствии смещения подвижного сектора;
D 3 э - эквивалентный диаметр воздуховода в ответвлении тройника, соответствующий площади свободного прохода воздуха в сечении неподвижного сектора при повороте подвижного сектора на максимальный угол.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области вентиляции и может быть использовано в загруженных помещениях, хранилищах скоропортящихся продуктов. Система воздухораспределения содержит воздухозаборную шахту с жалюзийными решетками, приточную камеру, воздушный клапан, воздушный фильтр, воздухонагреватель и адиабатный охладитель, приточный вентилятор, приточный воздуховод с тремя продольными воздуховодами-ответвлениями, вытяжной вентилятор, вытяжную шахту с дефлектором, хранилище с контейнерами плодоовощной продукции.

Настоящее изобретение относится к вентилятору и к соплу для вентилятора. Сопло вентилятора для формирования потока воздуха, содержащее внутренний проход для приема потока воздуха и для его разделения на множество потоков и множество выходных отверстий для воздуха, предназначенных для выпуска потока воздуха через сопло, формирующее отверстие, через которое поток воздуха снаружи сопла затягивается потоком воздуха, выпускаемым через выходные отверстия для воздуха, при этом внутренний проход расположен вокруг отверстия и в нем установлено средство для нагрева первой части потока воздуха и средство для отклонения второй части потока воздуха от средства нагрева, при этом множество выходных отверстий для воздуха включает в себя по меньшей мере одно первое выходное отверстие для подачи первой части потока воздуха и по меньшей мере одно второе выходное отверстие для подачи второй части потока воздуха.

Настоящее изобретение относится к вентилятору в сборе и к соплу для вентилятора в сборе. Вентилятор в сборе, содержащий средство для формирования потока воздуха, средство для нагрева первой части потока воздуха, средство для отклонения второй части потока воздуха от средства нагрева, и кожух, содержащий множество выходных отверстий для подачи из него потока, и имеющий кольцевую внешнюю поверхность, образующую отверстие, через которое воздух снаружи кожуха поступает с помощью потока воздуха, выпускаемого через выходные отверстия для воздуха, при этом множество выходных отверстий для воздуха содержит, по меньшей мере, одно первое выходное отверстие для подачи первой части потока воздуха через отверстия и, по меньшей мере, одно второе выходное отверстие для подачи второй части потока воздуха через это отверстие, упомянутое, по меньшей мере, одно второе выходное отверстие выполнено с возможностью направления второй части потока воздуха поверх упомянутой внешней поверхности кожуха, и упомянутое, по меньшей мере, одно первое выходное отверстие выполнено с возможностью направления первой части потока воздуха поверх второй части потока воздуха.

Изобретение относится к теплообменным устройствам для газовых сред и может быть использовано, в частности, для рекуперации тепла вытяжного воздуха в приточно-вытяжных вентиляционных системах.

Изобретение относится к области кондиционирования воздуха, в частности к оборудованию для кондиционирования воздуха в помещениях в летнее время года в местностях распространения вечномерзлых грунтов.

Изобретение относится к устройствам поддержания микроклимата с помощью систем вентиляции. Вытяжная вентиляция сварочного участка промышленного предприятия, содержащая воздуховоды, вытяжной зонт, вытяжной вентилятор, устройство автоматического управления, датчик температуры и датчик концентрации вредных веществ, при этом она также включает фотодатчик; все датчики смонтированы рядом с местом проведения сварочных работ на вытяжном зонте; алгоритм работы системы основан на регистрации светового излучения при появлении электрической дуги во время сварочных работ и включении вытяжного вентилятора на определенное время, что позволяет ускорить выведение вредных веществ из рабочей зоны за счет более быстрого включения вытяжной вентиляции; в дальнейшем параметры микроклимата поддерживаются с помощью датчика концентрации вредных веществ и датчика температуры.

Группа изобретений относится к способу замены по меньшей мере части воздуха по меньшей мере в части постройки, содержащей внутреннее помещение и пол. Способ включает подачу первого объема воздуха из первой станции к внутреннему помещению постройки или к пространству, сообщающемуся через первый воздуховод, и/или выведение второго объема воздуха из помещения постройки или из пространства ко второй станции через второй воздуховод.

Группа изобретений относится к области дезинфекции систем приточной вентиляции и кондиционирования воздуха с помощью аэрозолей дезинфицирующих средств. Способ дезинфекции систем приточной вентиляции и кондиционирования воздуха включает подачу дезинфицирующих средств в виде аэрозоля в выходы приточной системы вентиляции, причем на время проведения санитарной обработки приточную систему вентиляции целиком переводят в режим работы вытяжной вентиляции за счет изменения направления вращения крыльчатки вентилятора, либо за счет изменения мест подключения на вентиляторе всасывающего и нагнетающего патрубков, либо за счет использования переносных вакуумных установок с заглушками, а аэрозоль дезинфицирующего средства подают в выходы системы вентиляции.

Изобретение относится к шахтной и рудничной вентиляции и может быть использовано для повышения достоверности определения параметров проветривания подготовительных выработок угольных шахт и рудников, в частности аэродинамических и механических параметров гибкого деформируемого воздухопровода.

Группа изобретений относится к системе вентиляционных каналов, обеспечивающей сведение к минимуму загрязнение воздуха в животноводческой постройке и/или вокруг нее.

Изобретение относится к области вентиляции с применением энергосберегающих технологий, а именно с подогревом приточного воздуха теплотой вытяжного воздуха. Приточно-вытяжное вентиляционное устройство с рекуперацией теплоты содержит корпус и расположенный в нем с радиальным зазором пучок трубок теплообменника-рекуператора и расположенный со стороны входа приточного воздуха двухконтурный вентилятор, при этом в радиальном зазоре по концам устройства оппозитно установлены полуцилиндрические вставки, перекрывающие половину радиального зазора и соединенные между собой двумя оппозитно расположенными продольными перегородками. Отверстие забора вытяжного воздуха из помещения расположено в нижней части устройства, а выхода вытяжного воздуха - в верхней части. Это позволяет повысить эффективность теплообмена при снижении трудоемкости изготовления устройства. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Вентилятор в сборе для создания воздушного потока в помещении, содержащий воздухозаборный отсек, имеющий впускное отверстие для воздуха, крыльчатку и двигатель, обеспечивающий вращение крыльчатки вокруг оси крыльчатки, которая затягивает воздушный поток через впускное отверстие для воздуха. Также вентилятор содержит: кольцевое сопло, имеющее внутреннюю стенку и наружную стенку, которая окружает внутреннюю стенку, так же содержащее впускное отверстие для воздуха для приема воздушного потока, выпускное отверстие для испускания воздушного потока и внутренний проход, расположенный между внутренней стенкой и наружной стенкой для направления воздушного потока к выпускному отверстию для воздуха. Внутренняя стенка ограничивает центральный канал, через который наружный воздух затягивается воздушным потоком, испускаемым выпускным отверстием для воздуха. Держатель в сборе поддерживает воздухозаборный отсек и сопло на потолке помещения. 31 з.п. ф-лы, 13 ил.

Настоящее изобретение относится к способу вентиляции сильно загроможденного помещения, а также к помещению и воздухозаборникам, пригодным для реализации этого способа. Воздухозаборник содержит: воздухозаборную решетку (23), в стене (20); кожух (22), прикрепленный на одной стороне стены (20) и сообщающийся с решеткой (23); приточный воздуховод (21), прикрепленный к стене (20) и сообщающийся с кожухом (22) через защитную решетку (27), причем этот приточный воздуховод (21) имеет меньшее сечение, чем сечение кожуха (22) вдоль плоскости, перпендикулярной к воздухозаборной решетке (23), в котором приточный воздуховод (21) снабжен дефлекторами (24) и дренажными отверстиями (25), причем эти дефлекторы (24) снабжены средством (26) обогрева и имеют поверхность, ориентированную к кожуху (22), менее шероховатую чем поверхность, ориентированная в противоположном направлении. Таким образом, становится возможно корректно осуществлять вентиляция сильно загроможденного помещения при зимних условиях. 3 н. и 10 з.п. ф-лы, 4 ил.

Настоящее изобретение относится к соплу для потолочного вентилятора, предназначенному для создания воздушного потока в комнате, и к потолочному вентилятору, включающему в себя такое сопло. Кольцеобразное сопло для потолочного вентилятора, сопло, содержащее внутреннюю стенку, образующую отверстие, имеющее ось, внешнюю стенку, проходящую вокруг внутренней стенки, воздухоприемник, воздуховыпускной участок, проходящий между внутренней стенкой и внешней стенкой и содержащий, по меньшей мере, одно воздуховыпускное отверстие, и внутренний канал, проходящий вокруг оси отверстия, предназначенный для подачи воздушного потока к воздуховыпускному участку, причем воздуховыпускной участок выполнен так, чтобы выводить воздушный поток от оси отверстия. Это позволяет создать воздушный поток, окружающий сопло, и как следствие расположить вентилятор достаточно близко к потолку. 2 н. и 17 з.п. ф-лы, 13 ил.

Изобретение относится к теплообменным устройствам для газовых сред. Задачей изобретения является обеспечение оттаивания льда на стенках каналов теплоутилизатора в процессе его работы с регламентным номинальным режимом, а также в повышении эффективности работы. Пластинчатый теплоутилизатор, содержащий вертикальные пластины из теплопроводного материала, образующие чередующиеся каналы для греющего и нагреваемого теплоносителей, горизонтальные дно и крышку с прокладками из эластичного материала, рамный каркас, состоящий из боковых, верхних и нижних связей, примыкающие к боковым связям планки, входные и выходные патрубки, обтекатели, замыкающие соответствующие каналы и имеющие разъемные соединения с кромками пластин, дренажные отверстия, соединенные с дренажными коллекторами, дополнительно снабжен поворотными камерами для теплоносителей, которые расположены на одной из торцовых сторон теплоутилизатора, а с другой, противоположной, торцовой стороны установлена реверсивная камера, имеющая перегородки и два гибких рукава, один конец которых закреплен неподвижно, а другой имеет возможность перемещаться и соединяться либо с выходными, либо с входными патрубками, торцовые кромки вертикальных пластин из теплопроводного материала выполнены со срезанными углами. 5 ил.

Изобретение относится к системам вентиляции, в частности к устройствам естественной приточной вентиляции помещений. Техническим результатом заявленного изобретения является создание энергосберегающего устройства естественной приточной вентиляции, обеспечивающего подогрев поступающего с улицы воздуха за счет внутреннего теплообмена устройства. Технический результат достигается тем, что устройство приточной вентиляции, состоящее из воздухозаборного патрубка, установленного в отверстие ограждающей конструкции и закрытого с наружного торца заборной решеткой, также содержит противомоскитную сетку, расположенную с наружного торца воздухозаборного патрубка, а также многослойный теплообменник, который состоит из профилированных металлических труб, размещенных друг в друге на некотором расстоянии между собой, удерживаемых в заданном положении с помощью разделительных вставок, поперечный размер каждой профилированной трубы последовательно увеличивается до внутреннего размера воздухозаборного патрубка, а каждая профилированная труба неразрывно соединена со своей диффузорной чашкой. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.
Наверх