Если вам понравился сайт, то поделитесь со своими друзьями этой информацией в социальных сетях, просто нажав на кнопку вашей сети.
Эффект эжекции заключается в том, что поток с более высоким давлением, движущийся с большой скоростью, увлекает за собой среду низкого давления. Увлеченный поток называется эжектируемым. В процессе смешения двух сред происходит выравнивание скоростей, сопровождающееся, как правило, повышением давления.
Основная особенность физического процесса заключается в том, что смешение потоков происходит при больших скоростях эжектирующего (активного) потока.
Процесс смешения потоков в камере эжектора схематически иллюстрирована на рис. 1.
Смешение потоков в камере эжектора
Аналогичное ядро постоянных скоростей можно наблюдать в пределах кольцевой области, охватываемой всасываемым потоком. Между этими областями постоянных скоростей расположена зона турбулентного обмена, где скорости потоков постоянно меняются от V E в ядре рабочего потока до V EJ в зоне всасываемого потока. Начальный участок заканчивается в створе, где выклинивается ядро рабочего потока.
Когда точки выклинивания ядра скорости рабочего потока и ядра скорости всасываемого потока не совпадают, между начальным и основным участком появляется переходный участок, в пределах которого имеется только одна из зон постоянных скоростей.
Смешение потоков в камере эжектора сопровождается изменениями осредненного давления вдоль проточной части. По мере выравнивания профиля поперечного распределения скоростей потоков и уменьшения от сечения к сечению средней скорости суммарного потока происходит повышение давления.
Повышение давления в зоне смешения канала постоянного радиуса без учета поверхностного трения о стенку может быть определено по формуле:
Эффект проявляется, например, в цилиндрической трубе при наличии не менее двух струйных течений с различными скоростями.
Вещественный поток принимает форму канала или камеры, в которой происходит смешение потоков.
Время существования (log t c от 1 до 9);
Время оптимального проявления (log t k от 1 до 6).
Технические реализации эффекта
Техническая реализация эффекта эжекции
Для технической реализации эффекта эжекции достаточно направить поток воздуха от домашнего пылесоса в приемный патрубок системы, изображенной на рис. 2.
Простейшая эжекционная система
Простейшая эжекционная система входит в комплектацию советских бытовых пылесосов
1. Физика. Большой энциклопедический словарь.- М.: Большая Российская энциклопедия, 1999.- С.90, 460.
2. Новый политехнический словарь.- М.: Большая Российская энциклопедия, 2000.- С.20, 231, 460.
Струйный гидравлический насос — аппарат, основанный на принципе обмена механической энергией между потоками с высоким и низким давлением. Совместим с жидкими, газообразными, сыпучими веществами. Если насос что-то закачивает или распыляет, то это инжектор. Если же прибор что-либо откачивает, то это эжектор.
Конструкция гидравлического агрегата проста. В самом облегченном виде она состоит из двух скрепленных трубок, в ней нет движущихся деталей, электрооборудования. Это упрощает обслуживание и повышает надежность.
Устройство эжектора
Эжектор — устройство, передающее кинетическую энергию среды с большей скоростью к среде с меньшей при их соединении. Вместе с вакуумным насосом аппарат увеличивает напор всасываемой жидкости. Нередко его применяют как смеситель на химических, нефтеперерабатывающих предприятиях.
Работа эжекторного насоса основана на принципе Бернулли. Упрощая, его можно сформулировать так: давление течения с меньшей скоростью движения выше, а с высокой, наоборот, ниже. То есть поток с высоким давлением в трубе вызывает всасывание потока в патрубке с низким.
Принцип работы инжектора
Соответственно, инжектор используют в составе различной аппаратуры. Его применяют в горной промышленности, на электростанциях, в машиностроении; в качестве составной части котельного оборудования — в нефтегазовой отрасли, жилищно-коммунальном хозяйстве, на промышленных предприятиях.
Конструкция инжектора (форсунки) в автомобильных двигателях отличается большей сложностью, включает движущиеся элементы.
Хотелось бы поговорить об Эффекте Эжекции, как о самостоятельном физическом процессе (явлении).
В интернете очень скупо описан этот процесс. Максимум что можно найти – это примерно вот такое объяснение:
«Эффект Эжекции заключается в том, что поток с БОЛЕЕ ВЫСОКИМ давлением, движущийся с большой скоростью (эжектирующий поток или активный или первичный), увлекает за собой среду НИЗКОГО давления. Увлеченный поток называется эжектируемым ( или пассивным или вторичным). В процессе смешения (смешивания) двух сред происходит выравнивание скоростей, сопровождающееся, как правило, повышением Давления. Основная особенность физического процесса заключается в том, что смешение (смешивание) потоков происходит при больших скоростях эжектирующего (первичного) потока.»
Теперь хочу поделиться своими наблюдениями: Первое: Я бегло просмотрел курс физики средней школы, могу ошибаться, но эффекта Эжекции в средней школе нет. Почему? Второе: Все что касается эффекта Эжекции и все опыты и фокусы связанные с ним, озвучиваются под маркой «уравнения Бернулли» и подменены уравнением Бернулли. Причем само уравнение Бернулли (его основной вывод и его принцип) преподается абсолютно неправильно и безграмотно. И третье: Создано нетерпимое отношение к эффекту Эжекции. Как только Вы заикнетесь об этом эффекте (особенно в аэродинамике), то в Ваш адрес посыплются смешки и обвинения в том, что вы чуть ли не полный дурак. Так в чем же здесь дело? Почему такое свинское отношение к данной теме со стороны современной популярной физики.
Действие данного физического процесса основано на двух принципах фундаментальной Физики. 1.Любой скоростной поток имеющий скорость большую, чем скорость окружающей среды всегда имеет более Низкое Давление, чем окружающая среда. 2.Вещество из области высокого Давления всегда переносится (перетекает) в область низкого Давления.
Пояснение к физике происходящего процесса:
Для более полного понимания данного процесса необходимо напомнить основные принципы фундаментальной Физики и некоторые заблуждения популярной современной физики.
Что такое Статическое Давление на самом деле? Или чем Плотность отличается от Концентрации.
Современная физика располагает знаниями о том, что молекулы газов и жидкостей имеют вокруг себя электромагнитное поле и посредством данного поля происходит взаимодействие между ними. В частности молекулы «воздуха» (4 молекулы азота и 1 молекула кислорода (в совокупности 99% атмосферы)) отталкиваются друг от друга. Сила отталкивания по своей физической природе есть сила упругости. По этой причине: чем ближе молекулы находятся друг к другу. Тем больше внутреннее Статическое Давление внутри вещества (далее просто Давление). По этой причине Давление внутри жидкостей, газов и твердых тел, имеет совершенно одинаковую природу (что отвергает современная популярная физика). Эта природа Давления происходит от Концентрации молекул в единице объема, т.е. от их Количества.
Концентрация (К) = [кол-во молекул/м3] или [шт./м3]
Именно количество (Концентрация) обуславливает МежМолекулярное Расстояние (ММР) между молекулами. А ММР обуславливает две параллельные ветви дальнейшего процесса: 1.Степень сжатия или Силу упругости или Силу отталкивания – это кому как больше нравится – что и есть внутреннее Давление в веществе. 2.Массовую Плотность вещества как произведение Концентрации на Массу одной молекулы, наше с вами любимое (ро) = массовая Плотность.
Таким образом мнение современной популярной физики о том, что Давление зависит от Плотности – ошибочно, т.к. и Давление и Плотность одновременно зависят от Концентрации, от ММР между молекулами.
«Бесконечное температурное» летание молекул по теории МКТ посредством «абсолютно упругих соударений» в «идеальной среде» вызывает Давление, т.к. молекулы стукаются своими головами друг с другом и об стенки сосуда.»
Таким образом заявления воинствующих адептов от МКТ о том, что при «определенных (особых) условиях» принципы «идеального мира» можно с легкостью перенести в «реальный мир» считаю УЩЕРБНЫМИ, хотя бы по тому, что никто не озвучивает о каких собственно «особых условиях» идет речь … при которых можно пренебречь ТРЕНИЕМ и кто эти условия должен создать, и как. Поэтому всю тупость теории МКТ оставим на совести тех кто ее придумал и тех кто в нее верит.
Второй способ – изменить Концентрацию при неизменном Объеме. Третий способ – изменить Объем при неизменной Концентрации. Т.е. увеличить или уменьшить ММР.
Скоростной поток или почему в нем падает Статическое Давление?
Очень распространена местная вентиляция в виде зонтов, подвешиваемых над источниками выделения дыма, газов и паров. Применение зонтов особенно рационально для удаления нагретых газов и дымов, устремляющихся вверх от источников их образования. Поэтому зонты часто устраивают над горнами и печами в кузнечных, термических, прокатных и других горячих цехах.
Местная вентиляция над указанными источниками может устраиваться как естественным, так и механическим путем. Для обеспечения более полного эффекта естественной или механической вытяжки зонты должны быть расположены возможно ниже, иметь достаточную емкость и защищать поднимающиеся газы от сбивания их горизонтальными воздушными потоками. Для этого к краям зонтов подвешивают шторки, которые поднимаются при загрузке горнов и печей и опускаются на время нагрева деталей. Шторки должны быть устроены так, чтобы поднимать их было просто и удобно, так как в противном случае ими не пользуются и зонты остаются открытыми со всех сторон.
Эффект действия зонтов резко улучшается, если их всасывающее сечение или вытяжные отверстия расположены как можно ближе к источнику образования дыма или газов. В этом отношении целесообразна конструкция, предложенная Московским институтом охраны труда. Внутри зонта имеются опускаемые на тросах трубы, нижнее отверстие которых может быть максимально приближено к источнику образования дыма и газов. Однако более рационально и надежно с точки зрения эксплуатации устраивать не подвешиваемые на тросах, а стационарно закрепляемые опускные трубы.
Заслуживает внимания также конструкция местной вытяжки от горнов, предложенная Мирец-Имшенецким, в которой приближение всасывающего отверстия к источнику образования дыма и газов достигается путем устройства кирпичной кладки на поде горна, открывающейся отверстием в сторону огней горна. Как при механической, так и при естественной вытяжке вытяжной зонт должен представлять наименьшее сопротивление для движения поднимающихся газов. В этих целях он плавно, конусообразно переходит в вытяжную трубу, размер которой определяется соответствующими расчетами.
Для улучшения тяги применяется также эжекция, или введение в верхнюю часть вытяжной трубы воздуха или пара с большими скоростями. Эффективность эжекционного побуждения, используемого в соответствии с требованиями техники безопасности для удаления взрывоопасных газов (пары растворителей), может быть существенно повышена правильным устройством камер смешения и диаметров сопел эжектируемого и эжектирующего воздуха. В тех случаях, когда осуществление естественной вытяжки по тем или иным конструктивным или строительным соображениям затруднено, устраивается механическая вытяжка.
— Вернуться в содержание раздела «гигиена труда» на нашем сайте
Вентиляция (от лат. ventilatio проветривание ), регулируемый воздухообмен в помещениях благоприятный для человека; совокупность технических средств обеспечивающих такой воздухообмен.
Эффективность вентиляции Эффективность вентиляции — это величина, показывающая, как быстро загрязнённый воздух удаляется из помещения. Она определяется отношением концентрации вредных примесей, содержащихся в вытяжном воздухе к концентрации вредных примесей в помещении.
Эффективность вентиляции часто используется для качественной оценки способности системы обеспечивать комфортные условия по чистоте воздуха. Данный показатель находится в зависимости от геометрии помещения, взаимоположени приточных и вытяжных отверстий и плотности распределения источников вредных примесей в помещении. Вентиляция вытеснением позволяет получить значения эффективности вентиляции свыше 100%, в то время как при вентиляци перемешиванием они не превышают 100%.
Данный параметр характеризует скорость замещения воздуха в помещении. Он зависит от условий раздачи воздуха в помещении, расположения и размеров диффузоров, расположения источников тепла и т.д.
При применении метода вытеснения, возможно получить значения коэффициента воздухообмена от 50 до 100%, в то врем как при вентиляции перемешиванием они не превышают 50%.
Это наиболее эффективный метод традиционно используемый при вентиляции промышленных объектов. Кроме того, данный метод вентиляции нашел широкое применение в так называемых системах комфортной вентиляции. При правильно расчитанной схеме этот метод позволяет эффективно удалять излишки тепловыделений и достигнуть максимальной эффективности вентиляции. Для более подробного описания данного метода необходимо выделить следующие понятия: рабочая зона и прилегающа зона.
Часть комнаты занимаемая или используемая людьми.
Рабочей зоной принято считать пространство отстоящее на 50 см от стен и оконных проёмов,и от 10 см до 180 см над полом.
Это пространство вокруг приточного низкоскоростного диффузора, где им создаётся определённая локальна скорость воздуха.
Для систем комфортной вентиляции принято считать,что локальная скорость воздуха в прилегающей зоне не должна привышать 0,2 м/с.
Такие требования предъявляются с целью максимально возможного уменьшения прилегающей зоны вокруг диффузоров.
Скорость воздуха и температура
При вентиляции вытеснением воздух подаётся на нижний уровень и течёт в рабочую зону с малой скоростью. Приточный воздух должен быть несколько холоднее, чем окружающий воздух помещения для работы принципа вытеснения.
Для комфортных систем, температура подаваемого воздуха должна быть на 1°C ниже комнатной температуры, а для промышленных или специальных систем эта величина составляет от 1 до 5°C.
При слишком низкой температуре на притоке, всегда возникает риск образовани т.н. конвекционных потоков.
Преимущества и недостатки
Вентиляци вытеснением очень удобна для применения в промышленности, где много вредных примесей и тепловыделений. Правильно спроектированные системы для вентиляции вытеснением обеспечивают очень хорошее качество воздуха, но данный принцип имеет некоторые ограничения:
При проектировании данных систем необходимо также учитывать взаиморасположение по высоте и мощности отопительных устройств, которые влияют на динамику воздушных потоков внутри помещения. При сочетании с посторонними токами воздуха помещения, неравномерный нагрев по высоте в некоторых случаях вызывает смещение нагретых слоёв воздуха вниз. На практике, это приводит к функционированию вентиляционной системы по другому принципу — перемешиванию.
При вентиляции перемешиванием приточный воздух одним или несколькими потоками подаётс в рабочую зону,вовлекая в движение большое количество воздуха внутри помещения.Рабочая зона лежит в зоне возвратного потока,где корость воздуха составляет 70%от скорости основного воздушного потока.
Рис. 1. Длина струи боковым фронтом подачи.
Рис. 2. Длина струи при потолочной подаче.
Эжекция
Эжекция — это способность диффузоров подмешивать в струю прилегающий воздух помещения.
Диффузоры сруйного типа (где воздух закручивается проходя на большой скорости через сопла)-являются яркими примерами приточных устройств с высокой степенью эжекции. Диффузоры для вентиляции вытяснением имеют низкую степень эжекции. Для устранени ощущения сквозняка при температуре приточной струи ниже комнатной температуры небходимо использовать приточные диффузоры с высокой степенью эжекции.
Настилающий эффект
При расположении отверстия вентиляции в достаточной близости от плоской поверхности, выходящий ток воздуха отклоняется в её сторону и стремитс течь непосредственнно по поверхности. Этот эффект возникает вследствие образования разряжения между струёй и поверхностью, а так как нет возможности подмеса воздуха со стороны поверхности то струя отклоняетс в её сторону.
Для возникновени настилающего эффекта расстояние между приточным отверстием и потолком (y на рисунке вверху)не должно превышать 30 см.
Скорость воздуха и температура
Приемлема скорость воздуха в рабочей зоне зависит от таких факторов как: температура в помещении, род деятельности в помещении, внутренний интерьер. Отмечено, что ощущение сквозняка устраняется, при скорости воздуха меньше 0,18 м/с и температуре от 20 до 22°C.
Рис 5. Скорость воздуха в рабочей зоне.
Препятствия
Воздушный поток, вероятно изменит направление при наличии препятствий свисающих с потолка, таких как светильники, перекрытия и др. Если выступ не превышает 2% от высоты потолка, то воздушная струя вероятно обогнёт препятствие.
Рис. 6. Вентиляция перемешиванием.
Наиболее распостранённым способом вентиляции учебных классов и аудиторий является организация подвода воздуха под сидячие места.Это делается с расчётом на то, что воздух естественным образом под воздействием тепла перетечёт в верхнюю часть помещения вследствие эффекта вытеснения. Однако, это не всегда так. Воздух ведёт себя как жидкость, стекая вниз и накапливаясь, перед тем как медленно подняться к задней вытяжке. Поэтому приточный диффузор может быть также установлен во фронтальной части аудитории.
Рис. 7. Воздух подаётся из под сидений.
Рис. 8. Приточный диффузор спереди.
Вентиляция вытеснением
Вне зависимости от месторасположения приточных диффузоров, в реальных условиях необычайно трудно добится идеальной вентиляции вытяснением. Лабораторные измерения и компьютерное моделирование как было описано выше показали, что область реальных значений эффективности вентиляции лежит ниже 100%, что на практике означает наличие вентиляции перемешиванием.
Вентиляция перемешиванием
Рис. 9. Потолочный диффузор типа Vortex.
Рис. 10. Дополнительный диффузор сзади.
Дополнительная подача воздуха Независимо от типа вентиляции, необходимо также вентилировать заднюю часть аудитории. Это особенно важно при наличии входной двери в задней части аудитории, таким образом при входе не будет возникать эффекта стены теплого и отработанного воздуха.
Естественная вентиляция помещений обусловливается разностью температур наружного и комнатного воздуха и силой ветра. Ветровой напор воздуха оказывает на одну сторону здания давление, вгоняя воздух в помещение, а с подветренной стороны за счет разрежения отсасывает воздух из помещения. Воздухообмен зависит от вида строительного материала стен здания. Дерево, кирпич хорошо пропускают воздух. Бетонные стены, окраска их масляной краской, цементна штукатурка значительно снижают воздухопроницаемость. В целях усилени естественной вентиляции прибегают к проветриванию помещений через окна, форточки, фрамуги. С целью усиления естественной вентиляции в стенах жилых домов прокладывают вытяжные вентиляционные каналы, открывающиеся в кухне, в ванной и туалете. Они заканчиваются на крыше специальными насадками — дефлекторами, которые усиливают отсасывание воздуха за счет силы ветра. В современных жилищах системы с канальной вытяжкой вентиляции не всегда обеспечивают удаление из квартиры воздуха. Нередко возникает неблагоприятное явление как «опрокидывание тяги». В этих случаях через вентиляционные каналы в помещения поступают посторонние запахи и пыль, что создает опасность распространения загрязнений и инфекций из одной квартиры в другие. Для улучшения воздухообмена в жилых помещениях можно использовать электрические вентиляторы в вытяжном канале.
При проектировании систем вентиляции в механических системах вентиляции используются оборудование и приборы (вентиляторы, электродвигатели, воздухонагреватели, пылеуловители, автоматика и др.), позволяющие перемещать воздух на значительные расстояния. Затраты электроэнергии на их работу могут быть довольно большими. Такие системы могут подавать и удалять воздух из локальных зон помещения в требуемом количестве, независимо от изменяющихся условий окружающей воздушной среды. При необходимости воздух подвергают различным видам обработки (очистке, нагреванию, увлажнению и т.д.), что практически невозможно в системах естественной вентиляции. Следует отметить, что в практике часто предусматривают так называемую смешанную вентиляцию, то есть одновременно естественную и механическую вентиляцию. В каждом конкретном проекте определяется, какой тип вентиляции является наилучшим в санитарно-гигиеническом отношении, а также экономически и технически более рациональным.
Приточные системы служат для подачи в вентилируемые помещения чистого воздуха взамен удаленного. Приточный воздух в необходимых случаях подвергаетс специальной обработке (очистке, нагреванию, увлажнению и т.д.)
Вытяжная вентиляция удаляет из помещения (цеха, корпуса) загрязненный или нагретый отработанный воздух. В общем случае в помещении предусматриваютс как приточные, так и вытяжные системы. Их производительность должна быть сбалансирована с учетом возможности поступления воздуха в смежные помещени или из смежных помещений. В помещениях может быть также предусмотрена только вытяжная или только приточная система вентиляции. В этом случае воздух поступает в данное помещение снаружи или из смежных помещений через специальные проемы или удаляется из данного помещения наружу, или перетекает в смежные помещения. Как приточная, так и вытяжная вентиляция может устраиватьс на рабочем месте (местная вентиляция), или для всего помещения (общеобменна вентиляция).
Местной вентиляцией называется такая вентиляция, при которой воздух подают на определенные места (местная приточная вентиляция) и загрязненный воздух удаляют только от мест образования вредных выделений (местная вытяжна вентиляция).
Местная приточная вентиляция
Местная вентиляция требует меньших затрат, чем общеобменная. В производственных помещениях при выделении вредностей (газов, влаги, теплоты и т.д.) обычно применяют смешанную систему вентиляции — общую для устранения вредностей во всем объеме помещения и местную (местные отсосы и приток) для обслуживани рабочих мест.
Местная вытяжная вентиляция
Местную вытяжную вентиляцию применяют, когда места выделения вредных веществ и выделений в помещении локализованы и можно не допустить их распространени по всему помещению. Местная вытяжная вентиляция в производственных помещениях обеспечивает улавливание и отвод вредных выделений: газов, дыма, пыли и частично выделяющегося от оборудования тепла. Для удаления вредностей применяются местные отсосы (укрытия в виде шкафов, зоны, бортовые отсосы, завесы, укрытия в виде кожухов у станков и др.) Местные вытяжные системы вентиляции, как правило, весьма эффективны, так как позволяют удалять вредные вещества непосредственно от места их образовани или выделения, не давая им распространиться в помещении. Благодаря значительной концентрации вредных веществ (паров, газов, пыли), обычно удается достичь хорошего санитарно-гигиенического эффекта при небольшом объеме удаляемого воздуха. Однако местные системы вентиляции не могут решить всех задач, стоящих перед вентиляцией. Не все вредные выделения могут быть локализованы этими системами. Например, когда вредные выделения рассредоточены на значительной площади или в объеме, подача воздуха в отдельные помещения не может обеспечить необходимые условия воздушной среды. То же самое, если работа производитс на всей площади помещения или ее характер связан с перемещениями и т.д.
Общеобменные системы вентиляции — как приточные, так и вытяжные, предназначены для осуществления вентиляции в помещении в целом или в значительной его части. Общеобменные вытяжные системы относительно равномерно удаляют воздух из всего обслуживаемого помещения, а общеобменные приточные системы подают воздух и распределяют его по всему объему вентилируемого помещения
Общеобменная приточная вентиляция
Общеобменная приточная вентиляция устраивается для ассимиляции избыточного тепла и влаги, разбавления вредных концентраций паров и газов, не удаленных местной и общеобменной вытяжной вентиляцией, а также для обеспечения расчетных норм и свободного дыхания человека в рабочей зоне. При отрицательном тепловом балансе, то есть при недостатке тепла, общеобменную приточную вентиляцию устраивают с механическим побуждением и с подогревом всего объема приточного воздуха. Как правило, перед подачей воздух очищают от пыли. При поступлении вредных выделений в воздух цеха количество приточного воздуха должно полностью компенсировать общеобменную и местную вытяжную вентиляцию Общеобменная вытяжная вентиляция
Простейшим типом общеобменной вытяжной вентиляции является отдельный вентилятор (обычно осевого типа) с электродвигателем на одной оси, расположенный в окне или в отверстии стены. Такая установка удаляет воздух из ближайшей к вентилятору зоны помещения, осуществляя лишь общий воздухообмен. В некоторых случаях установка имеет протяженных вытяжной воздуховод. Если длина вытяжного воздуховода превышает 30-40 м и соответственно потери давления в сети составляют более 30-40 кг/кв.м., то вместо осевого вентилятора устанавливаетс вентилятор центробежного типа. Когда вредными выделениями в цехе являютс тяжелые газы или пыль и нет тепловыделения от оборудования, вытяжные воздуховоды прокладывают по полу цеха или выполняют в виде подпольных каналов. В промышленных зданиях, где имеются разнородные вредные выделения (теплота, влага, газы, пары, пыль и т.п.), и их поступление в помещение происходит в различных условиях (сосредоточенно, рассредоточенно, на различных уровнях и т.п.), часто невозможно обойтись какой-либо одной системой, например, местной или общеобменной. В таких помещениях для удаления вредных выделений, которые не могут быть локализованы и поступают в воздух помещения, применяют общеобменные вытяжные системы. В определенных случаях в производственных помещениях наряду с механическими системами вентиляции, используют системы с естественным побуждением, например, системы аэрации.
Канальная и бесканальная вентиляция
Системы вентиляции либо имеют разветвленную сеть воздуховодов дл перемещения воздуха (канальные системы), либо каналы-воздуховоды могут отсутствовать, например, при установке вентиляторов в стене, в перекрытии, при естественной вентиляции и т.д. (бесканальные системы).