STRUMIENIE aktywnie powodują ruch pow w pom

Struga zatopiona zwarta masa pow z wyraźną różnicą między strumieniem a pow otaczającym. Strumień nie ulega rozproszeniu.

Wewnątrz strugi zachodzi:

-duża burzliwość pow w objętości strugi dzięki czemu mamy:

-intensywne przemieszanie się w strudze

-indukcja pow z pom na granicy strugi z pow otaczającym porywanie cząsteczek pow w pom na zasadzie przekazywania pędu dzięki temu objętość strugi przyrasta

-podobieństwo geometryczne i fizyczne w przypadku strug wypływających z otworów geometrycznie podobnych

KLASYFIKACJA STRUG

1a)S stożkowe są to strugi które wypływają z otworów prostokątnych (a/b<1/2), kołowych, kwadratowych. Po wypłynięciu z otworu struga ma kształt stożka. Kształt otworu nie ma znaczenia. Rozkład parametrów ma charakter osiowo promieniowy.

1b)S płaskie gdy wypływają z otworów szczelinowych h/l<1/20 (prostokątne) Cechą charakterystyczną jest że rozkład parametrów w tej strudze jest dwuwymiarowy wzdłuż osi i względem wysokości.

2a)s swobodne wypływają do przestrzeni nieograniczonej, mają swobodę kształtowania się; jest to strumień który rozwija się w ośrodku powietrznym będącym w stanie względnego bezruchu i przestrzeni nieskrępowanej powierzchniami przegród tworzących pom na przepływ pow nie wpływają ani przeszkody, ani powierzchnie ograniczające pom ani sąsiednie strumienie

2b)s ograniczone przemieszczają się wzdłuż przegród albo też innych stróg

3a)s izotermiczne temp pow nawiewanego jest zbliżona do temp w pom

IΔtI<0,5’C

Oś strumienia przebiega prostoliniowo jeśli temp pow nawiewanego i pow w pom są jednakowe

3b)s nieizotermiczna wyraźna różnica w Δt strumień pow opuszczający wylot ma z reguły charakter ruchu burzliwego, przy czym temp pow w strumieniu może być niższa lub wyższa od temp pow w pom

Gdy jest duża Δt to mamy do czynienia ze zjawiskiem wyporu.

STRUGI IZOTERMICZNE SWOBODNE

Wprowadzamy strugę do przestrzeni nieograniczonej o temp = temp pow w pom. Najczęściej spotykanym rodzajem strugi jest struga stożkowa

Geometria strugi

V=0,2m/s prędkość na granicy strugi

Jeśli V=0m/s to kąt α=24’

W takiej strudze możemy wyróżnić 3 strefy

1możemy zaobserwować jądro strumienia w strefie początkowej prędkość w jej osi jest niezmienna

l=3-4d

jądro ma charakter stożka o α=8,8’

2s przejściowa powstawania charakterystycznego dla strumieni swobodnych rozkładu prędkości w przekroju poprzecznym

3s główna proporcjonalnego spadku prędkości osiowej w stosunku do odległości od wylotu regularne zachowanie się prędkości

Ten podział wynika z charakterystyki prędkości osiowej w tych strefach

x-odległość od płaszczyzny otworu nawiewnego

Vox wprost proporcjonalna do odległości od otworu nawiewnego

Najbardziej nas interesuje strefa główna bo

-kształtuje się w pewnej odległości od otworu nawiewnego

-występuje w niej pewne regularności które wykorzystujemy przy projektowaniu

Rozkład prędkości w strefie głównej

Największa prędkość jest w osi strumienia maleje ku granicom oś strumienia pokrywa się z osią dyszy, prędkość osiowa w przekroju dyszy jest największa; określa się ją jako prędkość osiową

Prędkość osiowa w danej odległości od otworu wylotowego

Vx=C*(Vo√F)/(x√αε)

Dotyczy przekrojów kołowych i prostokątnych

Vx prędkość osiowa

C wsp burzliwości strumienia

Vo prędkość pow w otworze nawiewnym

F powierzchnia otwory nawiewnego brutto (z uwzględnieniem przeszkód w świetle otworu)

α wsp wypływu

0,61 dla otworów o ostrych krawędziach (przewężenie się strugi bezpośrednio za otworem)

0,95 krawędzie zaokrąglone

ε stopień przysłonięcia otworu stosunek powierzchni netto do powierzchni brutto

x odległość od otworu wylotowego

Otwory o przekroju kołowym

Vx=c/1,13*Vodo/x√αε

Gdy znamy ilość pow wypływającego

Vx=c*Vo/x√αFε

Vo ilość wypływającego pow z otworu

W pewnej odległości od otworu nawiewnego w osi prędkość zamiera

Zasięg strumienia L odległość od otworu wylotowego do miejsca w którym prędkość osiowa maleje do pewnej określonej wartości. Jako tę wartość oznaczamy Vl- prędkość w osi strumienia

Najczęściej dla 0,2m/s sporządza się charakterystykę otworów nawiewnych

Zasięg strumienia

L=c*Vo/Vl*√(F/αε)

L=c*Vo/(Vl*√(Fαε)

Vl-prędkość pow w odległości równej zasięgowi strumienia

c-wsp burzliwości ma duży wpływ na to jaki zasięg strumienia osiągniemy w przypadku stosowania danego otworu nawiewnego zależy:

-otworu nawiewnego

-prędkości w otworze nawiewnym

	2<Vo<4m/s	8<Vo<10m/s
Mały otwór bosy kołowy lub prostokątny	5,7	7,0
szczelina	4,9	6,0
Otwór z żaluzjami ε=0,7-0,9	4,9	5,9
Otwór z siatką ε=0,8-0,9	4,5	5,5

STRUGI IZOTERMICZNE SWOBODNE PŁASKIE

Geometria

Nałożenie się dwóch stożków wychodzących ze szczeliny w obszarze strefy początkowej mamy stożek o kącie 18,4’ Jądro strumienia ma kąt 8,8’

3,4 wysokości szczeliny

s przejściowa stożek jest bardziej otwarty 33’ tu formuje się struga 7h

s główna regularna zmiana prędkości osiowej

Vox~1/√x

Prędkość osiowa

Ax=Vo√(c*h/xαε)

h-wysokość szczeliny

Zasięg strumienia wypływającego ze szczeliny

L=c*(Vo²*h)/(Vl²*αε)

NIEIZOTERMICZNE STRUGI SWOBODNE

Siły wyporu mają wpływ na przebieg strugi. Struga może być albo cieplejsza albo zimniejsza niż temp pow w pom. W przypadku strugi cieplejszej obserwyjemy podnoszenie się do góry strugi w fazie początkowej a struga chłodniejsza gwałtownie opada

W przypadku strugi nieizotermicznej możemy spodziewać się zmiany zasięgu strumienia (związane z temp)

Zmiana zasięgu strugi w zależności od temp

Wsp k korekcyjny względem przyrostu temp w pom

L_Δt=L*k

L jak dla strugi nieizotermicznej

Gdy nawiewamy pow chłodniejsze musimy uwzględnić k

W strudze możemy zaobserwować zmianę temp w osi strugi. Jest ona wywołana dwoma efektami:

-struga indukuje pow z pom po czym zwiększa się jej objętość

-mieszanie się pow w strudze co powoduje, że w strudze jest pow z pom i temp zmienia się w osi strugi

Równanie bilansu pędu strugi wprowadzanej do pom

Wprowadzamy strugę o moVo która miesza się z pow w pom m1V1 co nam daje wypadkowy strumień

MoVo+m1V1=(mo+m1)Vxśr

Zakładając

V1=0

MoVo=(mo+m1)Vśrx

moVo

mo+m1Vx za strumienie masowe przyjmiemy strumienie objętościowe

V*V’o=VxV’xśr

Vśrx w danym przekroju strugi

Vx prędkość w osi strugi

V’xśr=0,5V’x

Vx=VoV’o/0,5V’x

Tę zależność możemy wykorzystać w równaniu bilansu energi

Voto+(Vx-Vo)tp=V’xtxśr

Vo strumień pow nawiewanego

Vx strumień pow z indukowanym z pom

V’x strumień ciepła niesiony przez strugę

txśr wprowadzamy strumień o to do pom o tp

txśr=(Voto+(Vx-Vo)tp)/Vx

(to-tp)/(txśr-tp)=Vx/Vo=2V’o/V’x=V’o/V’xśr – temp w osi strugi

Zmiana temp w osi strugi jest proporcjonalna do prędkości pow w osi strugi

Przebieg strugi nieizotermicznej w pom

Nawiewamy pow z otworu o do i kącie α

yw-wyniesienie strugi

xw-punkt w którym jest max wyniesienie strugi

Liczba Archimedesa wyraża stosunek siły wyporu do sił bezwładności.

Ar=g*lΔt/(V_o²*t_α)

g przyspieszenie ziemskie

l charakterystyczna wielkość która dla strumienia okrągłego l=d zaś dla płaskiego l=h

Δt różnica temp między pow nawiewanym i pow w pom

V_o prędkość wypływy

t_α temp pow w pom

Wszystko zależy od tego na ile temp strugi różni się od temp pom, na ile pęd tej strugi jest duży aby pokonać siły wyporu.

STRUGI OGRANICZONE

Wprowadzane do pom wzdłuż przegród, obserwujemy oderwanie się strumienia

Granica penetracji strugi pow w pom

Nawiew podokienny

Projektując trzeba zwracać uwagę na względną głębokość pom jeśli G/H>3 to trzeba stosować dwustronny

Obserwujemy też w przypadku strug ograniczonych efekt coanda przyklejanie się strumieni. Gdy wprowadzamy do pom strumień w stosunkowo niewielkiej odległości od przegród to strumień taki zaczyna zmieniać kierunek i przepływać wzdłóż takich przegród

Przyklejanie się strumienia do sufitu pom

Jeśli otwór nawiewny jest stosunkowo blisko sufitu to nad otworem pojawia się podciśnienie które powoduje odchylenie kierunku strumienia od jego pierwotnego kierunku

Strugi stożkowe a<0,3m na pewno wystąpi efekt C

a>0,8m nie wystąpi muwimy o strudze swobodnej

Strugi płaskie a<(30-50)h żeby wystąpił efekt C. Praktycznie zawsze mamy do czynienia z tym efektem( przy strugach płaskich)

Nawiew strugi pow pod kątem efekt może wystrąpić

Występuje jeszcze gdy strumienie nawiewane są blisko siebie

Efekt Coanda powoduje zmniejszenie ilości indukowanego pow w związku z czym wolniej spada prędkość w strudze i zwiększa się zasięg takiego strumienia> powinniśmy unikać tego efektu jeśli zależy nam na wysokiej indukcji pow w pom. Gdy chcemy zwiększać zasięg strumienia powinniśmy mieć efekt

W efekcie Coanda zasięg strumienia:

Lc=√2*L- jak dla strugi swobodnej

Wnioski

Zasięg strumienia zwiększy się jeśli wymiar otworu nawiewnego zostanie zmniejszony w stosunku proporcjonalnym i jeśli prędkość zostaje zwiększona w stosunku kwadratowym i jeśli temp pow wprowadzonego zostanie zwiększona

Zasięg się zmniejszy jeśli zmniejszymy prędkość i temp a zwiększymy wymiar otworu nawiewnego

Ruch pow przy otworach wywiewnych

Analizujemy pole prędkości przy otworze wywiewnym

Rozkład prędkości otwór kołowy

Zależność Dalla Vale na prędkość osiową

Vx/Vo=F/(f+10x²)- otwór nieuzbrojony swobodnie zawieszony

Vx/Vo=1,33*F/(f+10x²) dla kołowego

Zakres oddziaływania otworu wywiewnego= 1 średnica, nawiewnego 40-50d

Otwory nawiewne aktywnie decydują o ruchu pow w strefie przebywania ludzi

Gdy chcemy przeliczyć zasięg na inną niż 0,2m/s wartość

Lv=Lox*0,2/V skorygowany zasięg