WarmFires.ru

Для оценки эффективности вентиляции надо знать не только скорость подачи свежего воздуха в баню, но и траекторию распространения свежего воздуха внутри бани. При малых скоростях принудительного ввода холодный приточный воздух, как более тяжёлый, тонет в горячем воздухе бани, устремляясь ламинарными потоками вниз, растекаясь по полу и вытесняя горячий воздух вверх (рис. 47а). С увеличением скорости ввода, приточный воздух образует дальнобойные струи, также устремляющиеся вниз, но перемешивающиеся с восходящими горячими потоками (рис. 476). При очень больших скоростях приточный воздух идёт «сквозняком» по потолку, не успевая перемешаться.

Типичным случаем является охлаждение пола («дует по полу»), но наибольший интерес для вентиляции бань (а также и для печей) представляет дальнобойный ввод воздуха, имеющий место уже при перепадах давления 0,1 Па и при скоростях воздуха в проёме (0,3-0,5) м/сек. При заборе приточного воздуха (а также при отсосе воздуха из помещения) на всасывающей стороне проёма возникают так называемые всасывающие спектры (стоки), описывающие движения воздуха в приёмное отверстие (см. левую часть рисунка 48). Затем линии тока, сгруппировавшись, формируют за счёт инерции струю воздуха со скоростью У2 (см. правую часть рисунка 48).

Рис. 48. Схема линий потока воздуха, подаваемого под напором (перепадом давления Ар=рі-р2) через отверстие (при незначительности сил вязкости). Слева - всасывающий спектр в осессиметричный сток. Справа - направленная осесимметричная струя (модель пылесоса).

Если бы струя попала в плавно расширяющийся канал (трубку Бер-нулли, рис. 43а), то могла бы плавно (и ламинарно) расшириться и затормозиться, создав фронт вентиляционного воздуха в бане. Но вырывающаяся из отверстия струя попадает в неподвижный воздух бани, «расталкивая» его. Такая струя называется затопленной. В затопленной струе развивается турбулентность: ламинарная приосевая часть струи (ядро) сужается и исчезает на расстоянии шести диаметров отверстия (шести калибров), а турбулентная периферическая часть расширяется за счёт вихрей (рис. 49). Осевая скорость струи падает обратно пропорционально расстоянию от отверстия. Так, струя с начальной скоростью 1 м/сек, истекающая из отверстия диаметром 10 см (расход струи 28 м3/час), на расстоянии 3 м имеет скорость 0,2 м/сек и диаметр1,2 м (включающий 99,9% массового потока струи). Отметим, что масса струи по мере удаления от отверстия постоянно увеличивается за счёт эжекции (подсасывания неподвижного воздуха в струю в процессе образования движущихся вихрей). Если приточный воздух является холодным, то следует учитывать искривление траектории струи вниз к полу бани.

Рис. 49. Скорость турбулентной затопленной осесимметрич-ной струи, истекающей из отверстия диаметром ¿0 со скоростью Уо. Внизу - график уменьшения скорости движения воздуха на оси струи по мере удаления от отверстия, построенный по формуле Ух=Уо<6Дао/х)-ехр(-74,5у2/х2).

Рис. 50. Схема слияния отдельных струй в единый фронт движущегося воздуха

При наличии нескольких отверстий отдельные струи постепенно по мере удаления сливаются и дают единую ши-. рокую струю, имитирующую фронт ветра (рис. 50).

С учётом вышеизложенного могут реализоваться два противоположных типа вентиляции: либо через множество мелких отверстий (то есть через пористые или мелкощелевые стены), либо через отдельные локальные отверстия в воздухонепроницаемых стенах (то есть через воздухозаборы, продухи, окна, форточки, двери). В первом случае многочисленные мелкие струи сливаются в единый фронт движения воздуха (рис. 51а), а во втором - формируются развитые турбулентные струи, перемешивающие весь воздух в помещении (рис. 516). Первый случай обычно отождествляют с вытеснительной схемой вентиляции, а второй - со смесительной схемой.