Примеры выполнения упражнений

⇐ ПредыдущаяСтр 16 из 16

Пример 1.Задан дисперсный состав кварцевой пыли. Аппроксимировать его используя логарифмически-нормальное распределение.

Дисперсный состав кварцевой пыли

i	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
d_i_-1-d_i	<2.5	2.5-4	4-6.3	6.3-10	10-16	16-25	25-40	40-63	63-100	>100
DD_i	0.058	0.034	0.058	0.065	0.095	0.112	0.118	0.11	0.06	0.29

Значения функции распределения по проходу:

d	2.5	4	6.3	10	16	25	40	63	100
D	0.058	0.092	0.15	0.215	0.310	0.422	0.54	0.65	0.71

Теоретическое значение функции распределения по проходу

где Ф₀(x) - функция Лапласа.

d	2.5	4	6.3	10	16	25	40	63	100
x	-1.57	-1.33	-1.04	-0.79	-0.5	-0.2	0.1	0.38	0.56
Ф₀( x )	-0.442	-0.408	-0.350	-0.285	-0.190	-0.078	0.04	0.150	0.210
D _теор	0.058	0.092	0.15	0.215	0.310	0.422	0. 54	0.65	0.71

Пример 2. Рассмотрим аспирационное укрытие места перегрузки сыпучего материала плотностью кг/м³. Укрытие имеет следующие характеристики: L = 1м, H = 0.5 м, a = 0.5 м, U₀ = 1 м/с. Предположим, что на входе в укрытие пыль распределена по логарифмически нормальному закону со следующими параметрами:

мкм, мкм, .

Рис. 2. Кривые плотности распределения частиц пыли: 1 – на входе в укрытие, 2 – в аспирируемом воздухе без учета турбулентного перемешивания частиц.

Пример 3 .В помещении с размерами 24x12x6 имеется источники выделения тепла и пыли. Теплоизбытки внутри помещения DQ = 8640 Вт., Количество пыли, выделяемое в помещении G = 30. Площадь неплотностей в нижней части помещения Fп = 2 м². Площадь вытяжки Fв = 0.25 м². Наружная температура воздуха tн = -10 °C.

Определить необходимую производительность механического притока воздуха температурой tм = 25°C для обеспечения внутри помещения температуры t = 18°C. Определить, будет ли при этом обеспечиваться предельно допустимая средняя концентрация пыли в помещении 3 мг/м³, если концентрация пыли в приточном воздухе Сп = 2 мг/м³.

Скорость осаждения пыли принять равной Vs = 0.05.

Сначала определим плотность воздуха

;

Плотность наружного воздуха

Плотность воздуха, подаваемого механическим способом

Плотность внутреннего воздуха

Далее определим объем воздуха, поступающего снаружи, через неплотности, по формуле (3.20) G_p = 9.64 кг/с.

По формуле (3.12) определяем необходимую производительность механического притока. G_м = 37.6 кг/с.

По формуле (3.6) определим среднюю концентрацию пыли в помещении.

где , .

С = 2.496 мг/м³. Предельно допустимая концентрация С пдк = 3 мг/м³ обеспечивается.

Пример 4. Помещение объемом 24x12x6 вентилируется сверху-вниз рассредоточено со скоростью v = 0.04 м/с; рассчитанная средняя скорость витания частиц Vs = 0.05 м/с; концентрация пыли в приточном воздухе равна С_п = 0.5 мг/м³. Интенсивность выделения определяется экспериментально, g = 0.09 мг/(с×м³). Определить характер распределения концентрации в помещении.

Рис. 3. Рассредоточенная вентиляция помещения “сверху-вниз”

Для решения этой задачи можно ограничиться одномерным уравнением диффузии:

v_s – скорость седиментации частиц.

Плотность потока твердой фазы:

Граничные условия: ;

;

По последней формуле построим график изменения концентрации пыли с изменением высоты в помещении.

Рис. 4. График изменения концентрации пыли с изменением высоты в помещении, вентилируемом сверху вниз.

Упражнения

Задан дисперсный состав пыли

<2.5	2.5-4	4-6.3	6.3-10	10-16	16-25	25-40	40-63	63-100	>100
0.045	0.024	0.066	0.057	0.087	0.13	0.04	0.12	0.05	0.381

1. Определить средний и медианный размеры частиц пыли.

2. Аппроксимировать дисперсный состав используя логарифмически-нормальное распределение.

3. Аппроксимировать дисперсный состав используя формулу Розина-Раммлера. Сравнить какая аналитическая зависимость лучше описывает этот дисперсный состав.

4. Во входном сечении аспирационного укрытия места перегрузки сыпучего материала дисперсный состав пыли задан таблицей

<2.5	2.5-4	4-6.3	6.3-10	10-16	16-25	25-40	40-63	63-100	>100
0.04	0.05	0.044	0.06	0.099	0.1	0.13	0.088	0.01	0.379

Концентрация пыли во входном сечении С₁ = 100 мг/м³ . Плотность материала пыли кг/м³. Укрытие имеет следующие характеристики: L = 2м, H = 1 м, a = 0.5 м, U₀ = 5 м/с. Определить дисперсный состав и концентрацию пыли поступающей в аспирационную сеть.

5. Сравнить дисперсные составы на входе и выходе из укрытия, полученные в предыдущем задании. Какие фракции преобладают на входе, а какие на выходе из укрытия.

6. Определите геометрические параметры укрытия, при которых содержание крупных фракций поступающих в аспирационную сеть уменьшится в два раза по сравнению с входным дисперсным составом.

7. Для рассмотренного примера принять интенсивность выделения пыли равную g = 0.09 мг/(с×м³). Какая должна быть производительность и температура механического притока, для обеспечения средней температуры внутри помещения 20 °C и средней концентрации пыли внутри помещения С = 3 мг/м³. Скорость осаждения взять равной скорости осаждения частиц среднего размера для приведенного дисперсного состава.

8. Помещение объемом 20x15x6 вентилируется сверху-вниз. рассредоточено; рассчитанная средняя скорость витания частиц Vs = 0.08 м/с; концентрация пыли в приточном воздухе равна С_п = 0.5 мг/м³. Интенсивность выделения определяется экспериментально, g = 0.07 мг/(с×м³). Определить необходимый расход приточного воздуха, для обеспечения концентрации пыли на высоте 2 м равной С = 3 мг/м³.

Тест

1. Эквивалентный диаметр частицы это

а) наибольший размер

б) диаметр сферы того же объема, что и частица

в) диаметр сферы, скорость оседания которой в поле силы тяжести такая же, что и у частицы.

2. Удельная поверхность частицы равна

а) отношению площади поверхности частицы к ее объему

б) произведению площади поверхности частицы на ее объем

в) отношению объема частицы к ее площади поверхности

3. Объемная концентрация частиц это

а) отношение массы твердой фазы к объему занимаемым аэрозолем

б) отношение числа частиц к занимаемому аэрозолем объему

в) отношение объема, занимаемого твердой фазой к объему занимаемому аэрозолем.

4. Для описания дисперсного состава продуктов измельчения, получаемых с помощью мельниц различных типов, обычно используют

а) логарифмически-нормальное распределение

б) распределение Розина-Рамлера

в) распределение Годена-Андреева

5. Турбулентная коагуляция частиц возникает

а) из-за разности скоростей частиц различной массы, приобретаемых ими под действием турбулентных пульсаций газа

б) в тонком пристенном слое газового потока

в) в результате броуновского движения субмикронных частиц

6. При нормальном атмосферном давлении зависимость плотности воздуха от его температуры t выражается формулой

а)

б)

в)

7. уравнение переноса и диффузии дисперсной фазы выглядит так:

а)

б)

в)

Вопросы для повторения

1. Что представляют собой аэрозоли?

2. Назовите основные физико-механические свойства аэрозоля.

3. Приведите основные теоретические зависимости, применяемые для описания дисперсного состава пыли?

4. Назовите основные механизмы коагуляции частиц аэрозоля.

5. Что представляет собой метод траекторий? Для частиц каких размеров его можно использовать?

6. Запишите уравнения баланса массы воздуха и пыли для вентилируемого помещения.

7. Что представляет собой аэрозольная жидкость?

Запишите уравнение турбулентной диффузии дисперсной фазы аэрозоля.

Экзаменационные вопросы

Теорема Стокса
Теорема Остроградского-Гаусса
Уравнение неразрывности
Безвихревое и вихревое движение
Силы и моменты в механике сплошной среды
Уравнение количества движения конечного объема сплошной среды
Основное дифференциальное уравнение движения сплошной среды
Виды сплошной среды
Закон Навье-Стокса
Свойства воздушной среды
Точечный сток
Линейный сток
Сток воздуха к прямоугольным отверстиям
Приточные вентиляционные струи
Распределение скорости воздуха компактной струи
Распределение температуры воздуха компактной струи
Кинематическая и тепловая дальнобойность струи
Тепловы струи
Конвективные потоки над тепловыми источниками компактной формы
Конвективные потоки возле нагретых вертикальных поверхностей
Воздушные фонтаны
Компактные воздушные фонтаны, истекающие под углом к горизонту
Физико-механические свойства дисперсной фазы аэрозоля
Свойства твердой фазы аэрозоля
Закономерности распределения частиц аэрозолей по размерам
Механизмы коагуляции частиц аэрозоля
Метод траекторий
Прогнозирование концентрации и дисперсного состава пыли в аспирируемом из укрытия воздухе
Балансовый расчет общеобменной вентиляции помещения
Исследование дисперсной фазы аэрозоля в приближении сплошной среды

Условные обозначения

T - абсолютная температура, К; R - универсальная газовая постоянная, Дж/(Кмоль×К); М - молярная масса воздуха кг/Кмоль; С_р - изобарическая теплоемкость воздуха, Дж/кг; D_tp - коэффициент турбулентной диффузии частиц, м²/с; V_s - скорость витания частиц, м/с; d - размер частиц, мкм; G _пу, G_ву- массовые расходы воздуха поступающего в укрытие и отсасываемого из него, кг/с; G _по , G _во - расходы воздуха поступающего и удаляемого из помещения через нижние и верхние проемы; G _м - производительность приточной механической вентиляции; F _пу , F _ву - площади приточного и вытяжного проемов, м²; F _по , F _во - площади нижнего и верхнего аэрационных проемов помещения; P _у , P _а - разрежения в укрытии и аспирационном воздуховоде, Па; P_o - избыточное статическое давление в помещении; Q , - теплоизбытки помещении, Вт; m _п = 0.65, m _в = 0.45 - коэффициенты расхода приточных и вытяжных проемов; G _п - интенсивность выделения пыли мг/с; C - средние значения концентрации пыли в помещении, мг/м³; С_н - концентрация пыли в приточном (наружном) воздухе (поступлением пыли вместе с механическим притоком пренебрегаем).

Список литературы

Шаптала В.Г. Математическое моделирование в прикладных задачах механики двухфазных потоков. Учебное пособие. Белгород 1996.
Шепелев И.А. Аэродинамика воздушных потоков в помещении. – М.:Стройиздат, 1978. – 145с.
Лойцянский Л.Г. Механика жидкости и газа. – М.:Наука, 1987. – 840с.

Учебное издание

Шаптала В.В.

АЭРОДИНАМИКА ВЕНТИЛЯЦИИ.

МЕХАНИКА АЭРОЗОЛЕЙ

Учебное пособие для студентов заочной формы обучения

с применением дистанционных технологий специальности

290700 – Теплогазоснабжение и вентиляция

Подписано в печать .Формат 60´84/16. Усл. печ. л. Уч.-изд. л.

Тираж 100 экз. Заказ Цена

Отпечатано в Белгородском государственном технологическом университете им. В.Г. Шухова

308012, г. Белгород, ул. Костюкова 46.

Дата добавления: 2019-02-12; просмотров: 147; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 7 8 9 10 11 12 13 14 1516

Мы поможем в написании ваших работ!