Прогнозирование запыления воздухопроницаемых ограждающих конструкций зданий тема диссертации и автореферата по ВАК, кандидат технических наук Максимова, Марина Владимировна

Прогнозирование запыления воздухопроницаемых ограждающих конструкций зданий тема диссертации и автореферата по ВАК, кандидат технических наук Максимова, Марина ВладимировнаПрогнозирование запыления воздухопроницаемых ограждающих конструкций зданий тема диссертации и автореферата по ВАК 05.23.01, кандидат технических наук Максимова, Марина Владимировна.

Оглавление диссертации кандидат технических наук Максимова, Марина Владимировна.

ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА. АНАЛИЗ ФАКТОРОВ, ВЛИЯЮЩИХ НА ЗАПЫЛЕНИЕ ВОЗДУХОПРОНИЦАЕМЫХ ОГРАЖДАЮЩИХ КОНСТРУКЦИЙ.

1.1. Особенности проектирования и строительства зданий с воздухопроницаемыми ограждающими конструкциями.

1.2. Анализ исследований фильтрационных свойств воздухопроницаемых ограждающих конструкций при их запыле-нии.

1.3. Расход воздуха через воздухопроницаемые ограждающие конструкции.

1.4. Особенности капиллярнопористой структуры воздухопроницаемых строительных материалов и конструкций.

1.5. Режим течения воздуха в порах материала воздухопроницаемых ограждающих конструкций.

1.6. Анализ запыленности атмосферного воздуха.

1.7. Анализ запыленносжи^оздуха помещений промышленных и гражданских зданий.

ГЛАВА 2. ФИЗИКО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ФИЛЬТРОВАНИЯ ВОЗДУХА И ЗАПЫЛЕНИЯ ВОЗДУХОПРОНИЦАЕМЫХ ОГРАЖДАЮЩИХ КОНСТРУКЦИЙ.

2.1. Осаждение частиц пыли на поверхности тел простой геометрической формы.

2.1.1. Осаждение частиц за счет эффекта касания.

2.1.2. Осаждение частиц за счет броуновской диффузии.

2.1.3. Инерционное осаждение частиц.

2.1.4. Гравитационное и электростатическое осаждение частиц.

2.1.5. Суммарный коэффициент осаждения частиц пыли на поверхности тел простой геометрической формы.

2.2. Осаждение частиц пыли в элементарном слое и материале ограждения. Распределение осаждающейся пыли по толщине ограждения.

2.3. Особенности запыления двухслойных и многослойных воздухопроницаемых ограждающих конструкций.

2.4. Особенности запыления воздухопроницаемых ограждающих конструкций, занимающих различное положение в пространстве.

ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ЗАПЫЛЕНИЯ ВОЗДУХОПРОНИЦАЕМЫХ ОГРАЖДАЮЩИХ КОНСТРУКЦИЙ.

3.1. Физическая модель процесса запыления воздухопроницаемых ограждающих конструкций.

3.2. Сопротивление воздухопроницанию ограждающих конструкций на отдельных стадиях запыления.

3.2.1. Сопротивление воздухопроницанию первичного сплошного слоя пыли.

3.2.2. Сопротивление воздухопроницанию внутреннего пылевого слоя.

3.2.3. Сопротивление воздухопроницанию поверхностного пылевого слоя.

3.3. Аналитическое решение задачи изменения фильтрационных свойств ограждения на стадии формирования первичного пылевого слоя.

3.4. Предельно-допустимое запыление воздухопроницаемых ограждающих конструкций.

3.5. Инженерная методика прогнозирования запыления воздухопроницаемых ограждающих конструкций.

3.6. Запыление предварительно очищенного материала воздухопроницаемых ограждающих конструкций.

ГЛАВА 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ЗАПЫЛЕНИЯ ВОЗДУХОПРОНИЦАЕМЫХ ОГРАЖДАЮЩИХ КОНСТРУКЦИЙ ЗДАНИЙ.

4.1. Исследования сепарации пылевоздушного потока, движущегося в направлении к поверхности воздухопроницаемой ограждающей конструкции.

4.1.1. Цель и методика экспериментальных исследований.

4.1.2. Методика обработки и результаты исследований.

4.2. Определение основных характеристик пыли атмосферного воздуха.

4.3. Исследование процесса запыления материалов воздухопроницаемых ограждающих конструкций.

4.3.1. Цель и методика экспериментальных иследований.

4.3.2. Методика обработки и результаты исследований.

ГЛАВА 5. КОНСТРУКТИВНЫЕ ОСОБЕННОСТИ И ЭКСПЛУАТАЦИЯ ВОЗДУХОПРОНИЦАЕМЫХ ОГРАЖДЕНИЙ.

С УЧЕТОМ ИХ ЗАПЫЛЕНИЯ.

5.1. Воздухопроницаемые ограждающие конструкции. Принцип разделения эксплуатационных функций между их отдельными слоями.

5.2. Регенерация запыленных воздухопроницаемых ограждающих конструкций.

5.3. Примеры реализации конструктивных решений воздухопроницаемых ограждений с учетом их запыления.

Введение диссертации (часть автореферата) На тему "Прогнозирование запыления воздухопроницаемых ограждающих конструкций зданий.

Необходимость обеспечения естественного регулируемого воздухообмена в современных зданиях, характеризующихся высокой герметичностью ограждающих конструкций, обуславливает поиск и разработку различных технических решений, обеспечивающих проветривание помещений при сохранении возможности управления процессами воздухораспределения.

Одним из таких технических решений, обеспечивающих регулируемый рассредоточенный приток свежего воздуха в помещения без образования дискомфортных зон и сквозняков, являются воздухопроницаемые ограждающие конструкции, работающие в режиме поровой инфильтрации: пористые вставки, встраиваемые в наружные стены или заполнение оконных проемов, подвесные потолки, стеновые панели и т.п.

Эффективность применения таких конструкций для улучшения теплового, влажностного режимов зданий, обеспечения требуемого воздухообмена помещений обусловлена возможностью реализации известных физических эффектов поровой инфильтрации: теплового, осушающего, вентиляционного - и подтверждается многолетней практикой эксплуатации в зданиях различного назначения как в нашей стране, так и за рубежом.

Однако фильтрация воздуха через пористые материалы неизбежно сопровождается их запылением и постепенным изменением фильтрационных свойств. Этот процесс с одной стороны является положительным фактором, поскольку способствует очистке приточного воздуха от загрязнений, однако с другой стороны обуславливает постепенное изменение эксплуатационных свойств конструкций и необходимость их периодической очистки или замены.

Известен достаточно широкий круг работ отечественных и зарубежных ученых, посвященных исследованиям теплового, влажностного, воздушного режимов ограждающих конструкций зданий при фильтрации через них воздуха (Ф.В.Ушков, В.Н.Богословский, В.П.Титов, В.С.Беляев, Е.В.Медведева, В.М.Валов, Г.А.Пахотин, А.Д.Кривошеин, Т.ТоЬгеп, Н.ВагШБзек, Н.ВаЪг, К.Неегс1е§еп, в.АпёегИпс. В.Мгашзоп и др.). Однако вопросы, связанные с прогнозированием изменения фильтрационных свойств воздухопроницаемых ограждающих конструкций вследствие их запыления, несмотря на очевидную актуальность и многочисленные ссылки о необходимости решения, до последнего времени детально не прорабатывались.

Решение проблемы накопления пылевых отложений в воздухопроницаемых ограждающих конструкциях в результате фильтрации сквозь них запыленного воздуха представляет значительный практический интерес не только для прогнозирования эксплуатационного состояния ограждающих конструкций, работающих в условиях поровой фильтрации воздуха, но и их конструирования, определения режима эксплуатации и проведения профилактических мероприятий по очистке от осевших частиц пыли.

Целью диссертационной работы является разработка методов расчета и прогнозирования изменения фильтрационных свойств воздухопроницаемых ограждающих конструкций зданий вследствие их запыления.

Для достижения намеченной цели были поставлены и решены следующие задачи.

- выявить особенности проектирования, строительства и эксплуатации ограждающих конструкций зданий, работающих в условиях поровой фильтрации воздуха.

- провести анализ результатов исследований по изменению фильтрационных свойств воздухопроницаемых ограждающих конструкций вследствие их запыления.

- установить основные факторы, влияющие на запыление воздухопроницаемых конструкций.

- разработать инженерную методику расчета изменения фильтрационных свойств воздухопроницаемых осаждающих конструкций зданий вследствие их запыления.

- экспериментально проверить полученные теоретические закономерности.

- разработать основные принципы конструирования и эксплуатации воздухопроницаемых конструкций с учетом их запыления.

Научная новизна работы заключается в следующем.

- определена физическая сущность процесса запыления воздухопроницаемых ограждающих конструкций.

- выявлены особенности запыления ограждающих конструкций, работающих в условиях поровой фильтрации воздуха.

- разработана методика расчета изменения фильтрационных свойств воздухопроницаемых ограждающих конструкций вследствие запыления.

- разработаны принципы конструирования воздухопроницаемых ограждений с учетом их запыления.

Практическая ценность работы состоит в том, что разработанный метод расчета позволяет прогнозировать изменение фильтрационных свойств воздухопроницаемых ограждающих конструкций в результате их запыления. Предлагаемый способ уменьшения запыления воздухопроницаемых ограждающих конструкций позволяет сохранить заданные эксплуатационные свойства воздухопроницаемых ограждающих конструкций и повысить их долговечность.

На защиту выносятся.

- результаты исследований особенностей запыления воздухопроницаемых ограждающих конструкций.

- методика расчета изменения фильтрационных свойств воздухопроницаемых ограждающих конструкций вследствие их запыления.

- результаты экспериментальных исследований по запылению материалов воздухопроницаемых ограждающих конструкций.

- конструктивные решения и мероприятия по снижению запыления воздухопроницаемых ограждающих конструкций.

Заключение диссертации по теме "Строительные конструкции, здания и сооружения", Максимова, Марина Владимировна.

1. Одним из основных факторов, сдерживающих внедрение в практику строительства ограждающих конструкций, работающих в условиях поро-вой фильтрации воздуха, является отсутствие методики прогнозирования их фильтрационных свойств вследствие запыления.

Результаты отечественных и зарубежных исследований запыления воздухопроницаемых ограждающих конструкций в процессе эксплуатации носят частный характер и не учитывают многофакторности процесса запыления. Исследования в области пылеулавливания и очистки запыленных газов пористыми фильтрами, вследствие существенных отличий в условиях эксплуатации, требуют уточнения и доработки.

2. Определяющими факторами, влияющими на запыление воздухопроницаемых конструкций, являются: концентрация и свойства пылевого состава фильтрующегося воздуха, конструктивное решение ограждения и его положение в пространстве, направление движения и расход воздуха, структурные особенности материала ограждения, режим фильтрации и время эксплуатации ограждения.

3. При прогнозировании запыления воздухопроницаемых ограждающих конструкций необходимо учитывать процесс сепарации частиц пыли воздуха, поступающего на поверхность ограждения. Влияние процесса сепарации рекомендуется учитывать с помощью предлагаемого коэффициента сепарации, представляющего собой отношение массы частиц пыли, поступивших на единичную поверхность рассматриваемой конструкции, к массе частиц пыли, поступивших на единичную поверхность горизонтально расположенного в пространстве ограждения при движении воздуха сверху вниз.

4. Исследования возможных механизмов осаждения частиц пыли в пористых средах в результате фильтрации запыленного газа показали, что преобладающими механизмами осаждения частиц пыли на поверхности структурных элементов материала воздухопроницаемых ограждающих конструкций является гравитационное осаждение и броуновская диффузия.

5. Установлено, что процесс запыления воздухопроницаемых ограждений протекает на трех основных стадиях: формирования первичного сплошного слоя пыли, стадии, связанной с завершением образования внутреннего пылевого слоя, и на стадии формирования поверхностного пылевого слоя.

6. Установлено, что для воздухопроницаемых ограждений, в отличие от промышленных пористых фильтров, особое значение имеет прогнозирование процесса запыления на стадии формирования первичного пылевого слоя. В работе получены аналитические зависимости, позволяющие прогнозировать изменение фильтрационных свойств ограждений на стадии образования пылевых наростов. Сопоставление результатов расчетов по ана.

137 литической и эмпирической зависимостям показывает их достаточно удовлетворительное совпадение.

7. Разработанная методика расчета позволяет прогнозировать процесс запыления воздухопроницаемых ограждающих конструкций. Результаты экспериментальных исследований подтверждают теоретические зависимости о характере и интенсивности запыления рассматриваемых конструкций, Расчеты по эмпирическим зависимостям и экспериментальные исследования запыления материалов воздухопроницаемых конструкций разнятся в пределах 6+26.

8. На основе выявленных физико-технических закономерностей запыления воздухопроницаемых ограждений разработаны принципиальные положения их конструирования и эксплуатации. Реализация этих положений обеспечивает увеличение продолжительности эксплуатации воздухопроницаемых конструкций до их замены или регенерации.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Максимова, Марина Владимировна, 2000 год.

1. Абакумова H.H. Физико-технические основы проектирования мобильных овцеводческих сооружений с тентовым покрытием (для условий Южного Казахстана): Дис. канд. техн. наук. М. 1989,- 231с.

2. Абросимов Ю.В. Каркасные стеклотканевые фильтры (Справочник).-М. Машиностроение, 1972,- 81 с.

3. Баттан Л.Д. Загрязненное небо,- М. Мир, 1967,- 124 с.

4. Батурин В.В. Основы промышленной вентиляции,- М. Профиздат, 1965,- 608 с.

5. Беляев B.C. Применение пористых вставок в наружных ограждениях зданий// Теплотехнические качества и микроклимат крупнопанельных зданий: Сб. науч. тр./ ЦНИИЭПжилища. М.,1976,- Вып.4 - С.63-71.

6. Беляев B.C. Экспериментальные исследования теплового эффекта по-рового проветривания зданий: Дис. канд. техн. наук,- М.,1975,- 202 с.

7. Беркман A.C. Мельникова И.Г. Пористая проницаемая керамика. Издание 2-е, переработанное и дополненное,- Л. Издательство литературы по строительству, 1961,- 141 с.

8. Биреер Ш.И. Справочник по пыле- и золоулавливанию. М. Энерго-атомиздат, 1983,- 312 с.

9. Брилинг P.E. Воздухопроницаемость ограждающих конструкций и материалов,- М. Стройиздат. 1948,- 102 с.

10. Валов В.М. Животноводческие здания с воздухопроницаемыми ограждающими конструкциями: Учебное пособие / ОмПИ,- Омск, 1986,- 92 с.

11. Валов В.М. Физико-технические основы формирования среды содержания крупного рогатого скота (применительно к условиям Сибири): Дис. д-ра. техн. наук,- Омск, 1988,- 345 с.

12. Валов В.М. Энергосберегающие животноводческие здания (физико-технические основы проектирования).- М. Издательство АСВ. 1997,- 310 с.

13. Валов В.М. Кривошеин А.Д. Теплофизические основы проектирования тонкостенных оболочек с воздухопроницаемым слоем утеплителя// Изв.вузов. Строительство,- 1994,- № 12,- С.102 113.

14. Гершензон Ю.А. Использование подвесных потолков для вентиляции общественных зданий (обзор). М. ЦНТИ по гражданскому строительству и архитектуре, 1974,- 34 с.

15. Гор/юн Г.М. Пейсахов И.Л. Пылеулавливание и очистка газов. М. Металлургия, 1968,-499 с.

16. ГОСТ 25891-83. Методы определения сопротивления воздухопро-ницанию ограждающих конструкций.

17. Грин X. Лейн В. Аэрозоли- пыли, дымы и туманы,- Л. Химия, 1972,427 с.

18. Громыхин П.С. Горизонтальная вентиляция с заполнителем в помещениях для животных // Советская ветеринария. -1940. -№ 8-9. С.79-85.

19. Губернский Ю.Д. Дмитриев М.Т. Гигиенические проблемы оздоровления воздушной среды современных городов // Водоснабжение и санитарная техника,- 1984.-№ 11.-С. 12-13.

20. Дроздов В.Ф. Отопление и вентиляция. ч.2. Вентиляция,- М. Высшая школа, 1984,-263 с.

21. Елисеев H.H. Свойства пылевого слоя на рукавах// Сборник материалов по пылеулавливанию в цветной металлургии, М. Металлургия, 1957 -С.251-259.

22. Комиссаров О.Г. Гордон Г.М. Васильев В.И. Рожавский Г.С. Исследования закономерностей осаждения пыли в рукавном фильтре со струйной продувной. Цветные металлы. 1971. - № 7. - С.23-27.

23. Комиссаров О.Г. Гордон Г.М. Карпунин В.Г. Закономерности распределения газового потока и осаждения пыли в рукавах фильтра со струйной продувкой// Цветные металлы. 1973. - № 5. - С.29-32.

24. Коузов П.А. Основы анализа дисперсного состава промыпшенных пылей и измельченных материалов издание 3-е, переработанное: Л. Химия, 1987.-264 с.

25. Коузов П.А. Мальгин А.Д. Скрябин Г.М. Очистка от пыли газов и воздуха в химической промышленности,- Л. Химия, 1982,- 256 с.

26. Кривошеин А.Д. Производственные сельскохозяйственные здания с воздухопроницаемыми ограждающими конструкциями /теплотехнические основы проектирования/ Дис. канд. техн. наук,- Омск 1993,- 200 с.

27. Куркин В.П. Влияние воздухопроницаемости ткани на ее фильтровальную способность// Текстильная промышленность,- 1968. № 1. - С.55-57.

28. Куркин В.П. Исследование распределения пылегазового потока в процессе его фильтрациии в рукавном фильтре// Теоретические основы химической технологии. 1978,- № 3. - С.471-473.

29. Куркин В.П. Горячев И.К. Распределение дисперсной фазы аэрозоля в рукавном фильтре// Химическое и нефтяное машиностроение. 1989. -№9.-С.21-22.

30. Лийбензон Л.С. Собрание трудов, том П. Подземная гидрогазодинамика.- М. Издательство Академии наук СССР. 1953,- 544 с.

31. Ливчак И.Ф. Воронов Ю.В. Охрана окружающей среды. М. Стройиздат, 1988. - 191 с.

32. Мазус М.Г. Мальгин А.Д. Моргулис М.Л. Фильтры для улавливания промышленных пылей,- М. Машиностроение, 1985,- 239 с.

33. Мандрико A.C. Пейсахов И.Л. Гидравлическое сопротивление фильтровальных тканей // Научные труды (Гиредмет), М. Металлургия, 1967,- С.97-130.

34. Методика испытания фильтров и фильтрующих материалов применяемых для очистки приточного воздуха в системах вентиляции и кондиционирования (отрослевая). М. Изд-во ВЦСПС. 1974,- 40 с.

35. Пахотин Г.А. Улучшение влажностного режима стен поровой инфильтрацией (на примере животноводческих зданий в условиях Западной Сибири): Дис. канд.техн.наук М. 1980,- 157 с.

36. Пейсахов И.Л. Лютин Ф.Б. Атлас диаграмм и номограмм по газопылевой технике. Издание 2-е, переработанное и дополненное,- М. Металлургия, 1974,-116 с.

37. Пейсахов И.Л. Мандрико A.C. О регенерации тканевых фильтров // Цветные металлы,- 1970. № 10 - С.30-34.

38. Петров-Денисов В.Г. Масленников Л.А. Процессы тепло- и влагооб-мена в промышленной изоляции,- М. Энергоатомиздат, 1983. 192 с.

39. Петрянов И.В. Козлов В.И. Басманов П.И. Огородников Б.И. Волокнистые фильтрующие материалы ФП,- М. Знание, 1968,- 78 с.

40. Пирумов А.И. Аэродинамические основы инерционной сепарации.-М. Госстройиздат. 1961. 124 с.

41. Пирумов А.И. Обеспыливание воздуха. Издание 2-е, переработанное и дополненное,- М. Стройиздат, 1981,- 296 с.

42. Пирумов А.И. Ван Ч. Исследование осаждения пыли в пористых фильтрах// Водоснабжение и санитарная техника,- 1968,- № 8. С.3-7.

43. Попов Л.Н. Общая технология строительных материалов,- М. Высшая школа, 1989,-352 с.

44. Руководство по контролю загрязнения атмосферы. Ленинград: Гидрометеоиздат, 1979. - 135 с.

45. Рязанов В.А. Атмосфера наших городов,- М. Знание, 1965,- 32 с.

46. Скварик В.П. Зидра H.H. Левина P.C. Стуков Н.Д. Очистка воздуха в бытовых условиях,- Киев, 1969,- 35 с.

47. СНиП 2.08.01-89. Жилые здания.

48. СНиП 2.01.01,- 82. Строительная климатология и геофизика.

49. СНиПП-3-79*. Строительная теплотехника.

50. Спурный К. Йех Ч. Седлачек Б. Шторх О. Аэрозоли,- М. Атом-издат, 1964,- 360 с.

51. Староверов И.Г. Справочник проектировщика промышленных, жилых и общественных зданий и сооружений. Вентиляция и кондиционирование воздуха (внутренние санитарнотехнические устройства), часть II. М. Стройиздат, 1969,-536 с.

52. Тищенко Н.Ф. Охрана атмосферного воздуха. Справочник в двух частях. 4.2.- М. Химия, 1993,- 192 с.141.

53. Ужов В.Н. Борьба с пылью в промышленности,- М. Госхимиздат, 1962,- 184 с.

54. Ужов В.Н. Очистка промышленных газов от пыли,- М. Химия, 1981.- 390 с.

55. Ужов В.Н. Мягков Б.И. Очистка промышленных газов фильтрами. -М. Химия, 1970,-320 с.

56. Уорк К. Уорнер С. Загрязнение воздуха источники и контроль,- М. Мир, 1980,- 539 с.

57. Ушков Ф.В. Теплопередача ограждающих конструкций при фильтрации воздуха,- М. Стройиздат, 1969,- 144 с.

58. Фетт В. Атмосферная пыль,- М. Издательство иностранной литературы, 1961.- 336 с.

59. Фильтры для очистки воздуха от пыли. М. Стройиздат, 1949,- 68 с.

60. Фокин К.Ф. Строительная теплотехника ограждающих частей зданий. Издание 4-е, переработанное и дополненное,- М. Стройиздат, 1973. -287 с.

61. Фукс H.A. Механика аэрозолей,- М. Издательство Академии наук СССР, 1955.- 354 с.

62. Хлебников Ю.П. Фильтры систем кондиционирования воздуха и вентиляции,- М. Стройиздат, 1990,- 128 с.

63. Ходаков Г.С. Основные методы дисперсионного анализа порошков. М. Стройиздат, 1968.- 199 с.

64. Черепенников A.A. Химия воздушной среды,- JL: Издательство литературы по строительству, 1971,- 128 с.

65. Шепелев И.А. Основы расчета воздушных завес, приточных струй и пористых фильтров,- М.-Л. Стройиздат, 1950,- 140 с.

66. Bartussek Н. Luftdurchlassige Konstruktionen // Schweizer Ingenieur and Arhitekt.- 1986.-№ 30-31.-S.725-734.

Обратите внимание, представленные выше научные тексты размещены для ознакомления и получены посредством распознавания оригинальных текстов диссертаций (OCR). В связи с чем, в них могут содержаться ошибки, связанные с несовершенством алгоритмов распознавания. В PDF файлах диссертаций и авторефератов, которые мы доставляем, подобных ошибок нет.

Добавить комментарий