устройство для рассеивания в атмосфере выбрасываемых из здания загрязняющих веществ

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАССЕИВАНИЯ В АТМОСФЕРЕ ВЫБРАСЫВАЕМЫХ ИЗ ЗДАНИЯ ЗАГРЯЗНЯЮЩИХ ВЕЩЕСТВ, включающее обтекатель с криволинейной поверхностью, размещенный снаружи здания и выполненный из отдельных элементов, каждый из которых прикреплен вертикально по углам здания на всю его высоту, при этом верхняя часть элемента по отношению к зданию выполнена выпускной по параболической кривой, а нижняя часть имеет две линии перегиба, между которыми поверхность элемента выпуклая, а за ними переходит в вогнутую, причем верхняя и нижняя части каждого элемента между собой имеют плавный переход, а каждый элемент обтекателя прикреплен к зданию в верхней части - жесткими тягами и в нижней части - плунжерными и телескопическими тягами, при этом элементы обтекателя с тягами соединены шарнирно, отличающееся тем, что обтекатель содержит дополнительно по количеству наружных стен здания съемные элементы, каждый из которых включает центральный плоский участок, а также два боковых и верхний концевой криволинейный участки, причем дополнительные элементы установлены вертикально на всю высоту и ширину здания перед соответствующей каждому элементу наружной стеной на расстоянии до противоположной наружной стены, равном 2,6 - 2,8 высоты здания.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к вентиляционной технике, в частности к устройствам для предотвращения накопления загрязняющих веществ в циркуляционных зонах зданий от вентиляционных выбросов и может быть использовано во всех отраслях промышленности.

Известно устройство для проветривания циркуляционных зон здания по авт. св. N 1548609, содержащее вентиляционную шахту, криволинейный экран, установленный по периметру здания с зазором.

Наиболее близким является устройство для рассеивания в атмосфере выбрасываемых из здания загрязняющих веществ по авт. св. N 1665192, используемое для активизации воздухообмена заветренных зон промышленных зданий. Это устройство включает обтекатель с криволинейной поверхностью, размещенный снаружи здания. Обтекатель выполнен из отдельных элементов, каждый из которых прикреплен вертикально по углам здания на всю его высоту, при этом верхняя часть элемента по отношению к зданию выполнена выпуклой по параболической кривой, а нижняя часть имеет две линии перегиба, между которыми поверхность элемента выпуклая, а за ними по периферии переходит в вогнутую, причем верхняя и нижняя части каждого элемента имеют между собой плавный переход. Каждый элемент прикреплен к зданию в верхней части - жесткими, а в нижней части - плунжерными и телескопическими тягами, причем элементы обтекателя с тягами соединены шарнирно.

Однако это устройство неэффективно при установке его элементов возле углов узких зданий.

Целью изобретения является повышение эффективности рассеивания загрязняющих веществ.

Цель достигается тем, что обтекатель содержит дополнительно по количеству наружных стен здания съемные элементы, каждый из которых включает центральный плоский участок, а также два боковых и верхний концевой криволинейные участки, причем дополнительные элементы установлены вертикально на всю высоту и ширину здания перед соответствующей каждому элементу наружной стеной на расстоянии до противоположной наружной стены, равном 2,6-2,8 высоты здания.

На фиг. 1 показано предлагаемое устройство; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1.

Устройство представляет собой установленные вдоль вертикальных ребер здания 1 элементы 2, образующие обтекатель с дополнительными элементами, стоящими снаружи здания 1 и состоящими из центрального плоского участка 3 и двух боковых и верхнего концевых криволинейных, отогнутых в сторону здания участков 4. Рассматриваемое здание 1 является узким и имеет размеры в плане соответственно 1,5 Н_зд и 2 Н_зд (Н_зд - высота здания). При этом направление ветра перпендикулярно меньшей стороне здания в плане. Дополнительный элемент обтекателя установлен перпендикулярно направлению ветра перед наветренной стеной 5 здания 1 так, что расстояние l между ним и противоположной заветренной стенкой 6 составляет 2,7 Нзд. При этом остальные дополнительные элементы, отвечающие другим возможным направлениям ветра и установленные перед стенами 6-8 здания 1, сняты.

Устройство работает следующим образом. При обтекании ветром узкого здания 1 воздушный поток встречает с его наветренной стороны дополнительный элемент обтекателя. В результате взаимодействия воздушного потока с плоским участком 3 дополнительного элемента обтекателя перед ним возникает область вихревого движения воздуха. Это движение наблюдается в вертикальной плоскости, параллельной направлению ветра. При этом образующиеся перед плоским участком 3 вихри под воздействием ветрового напора начинают растекаться по фронтальной плоскости центрального плоского 3 и двум концевым криволинейным участкам 4 дополнительного и сходят с их вертикальных граней. Сход вихрей с дополнительного элемента является упорядоченным по направлению, так как подвергается эжекционному воздействию со стороны вновь поступающих воздушных струй. Аналогичная картина наблюдается и при сходе вихрей с горизонтальной грани верхнего криволинейного участка 4. В пространстве между дополнительным элементом и элементом 2 обтекателя (фиг. 1) и дополнительным элементом и стеной 5 здания 1 (фиг. 2) образуется система цилиндрических вихревых роликов, характеризующихся постоянством своих геометрических и аэродинамических параметров во времени при данном направлении ветра. Совокупность сходящих с дополнительного элемента вихрей образует вихревой шнур, натекающий последовательно на вихревые ролики, находящиеся между дополнительным элементом и обтекаемой поверхностью элемента 2, и непосредственно на указанную поверхность элемента 2. В результате криволинейные участки 4, вихревые ролики и криволинейные поверхности элементов 2 образуют в совокупности удобообтекаемую аэродинамическую поверхность, способствующую плавному и раннему натеканию воздушного потока на стены 7, 8 и кровлю узкого здания 1. Присоединявшиеся таким образом к наружным поверхностям здания 1 воздушные потоки организованно попадают в зону расположения элементов 2 обтекателя, расположенных с заветренной стороны узкого здания 1. При этом верхний криволинейный участок 4, приводящий к более раннему присоединению воздушного потока к кровле, способствует более организованному захвату потока верхними участками элементов 2, а боковые криволинейные участки 4, приводящие к более раннему присоединению воздушных потоков к стенкам 7, 8, способствуют более организованному захвату этих потоков боковыми участками элементов 2.

Описанные эффекты наблюдаются только при расположении дополнительного элемента перед наветренной стеной 5 узкого здания 1. При этом дополнительныеэлементы, находящиеся возле стен 7, 8, снимаются для предупреждения возникновения эффекта "аэродинамической трубы", приводящего к отсоединению воздушных потоков от стен 7, 8 и принудительному протягиванию этих потоков через образующиеся проемы мимо элементов 2. А дополнительный элемент, находящийся со стороны заветренной стены 6, также снимается, поскольку препятствует интенсивному проветриванию заветренной зоны узкого здания 1.

В дальнейшем часть воздушного потока, попадающая в зону расположения элемента 2, срываясь с горизонтальной и вертикальной кромок здания 1, захватывается верхней и боковой кромками элемента 2. При этом верхняя кромка, выполненная по выпуклой параболе, обеспечивает формирование компактного воздушного потока непосредственно после его отрыва от поверхности здания, а боковая кромка элемента 2 обеспечивает распределение сформированного в верхней части потока в заветренную циркуляционную область равномерно по высоте здания. По мере продвижения захваченного сверху воздушного потока по внутренней поверхности элемента 2, благодаря плавному переходу параболической поверхности в двояковогнутую с линиями перегиба, вогнутая с заветренной стороны 1 часть поверхности элемента 2 обеспечивает увеличение книзу по высоте здания расхода распределяемого в заветренную циркуляционную область активного воздушного потока. При этом вогнутая часть поверхности элемента 2 с наветренной стороны обеспечивает снижение аэродинамического сопротивления обтеканию при формировании бокового воздушного потока, а следовательно, увеличение книзу количества захватываемого им воздуха. В результате формируется активная зона проветривания с параметрами, обеспечивающими более интенсивное воздействие на заветренную циркуляционную область с учетом ее свойств при увеличении книзу: расхода воздуха в область, его скорости, кривизны траектории элементарных воздушных потоков в направлении от заветренной стены здания и объема активной зоны проветривания, максимально перекрывающей объем заветренной циркуляционной области. Захваченный боковой кромкой элемента 2 внешний воздушный поток дополнительно увеличивает и стабилизирует значения перечисленных параметров активной зоны. Жесткие тяги предназначены для обеспечения постоянного зазора между зданием 1 и верхней частью элемента 2 при формировании воздушного потока активной зоны проветривания на внутренней поверхности элемента 2. Шарнирное закрепление элемента 2 в верхней его части, на плунжерном устройстве по центральной оси и телескопических опорах по краям в нижней его части обеспечивает при сохранении устойчивости устройства возможность изменения угла атаки центральной осевой образующей поверхности обтекателя (при увеличении скорости уменьшение угла), а следовательно, изменение количества захватываемого верхней частью элемента 2 внешнего воздушного потока в зависимости от его скорости. Учитывая, что при увеличении скорости внешнего воздушного потока в заветренную циркуляционную область при неизменном ее объеме попадает большое количество загрязняющих веществ, чем при малых скоростях (так как струя выброса загрязняющих веществ становится более направленной и настилающей), упомянутое уменьшение угла атаки обеспечивает большой расход воздуха через заветренную циркуляционную область при неизменных значениях остальных параметров активной зоны проветривания. Перечисленные признаки устройства, приводящие к описанным эффектам, в конечном счете позволяют достичь конечную цель изобретения - повысить эффективность рассеивания загрязняющих веществ в атмосфере за счет улучшения параметров активной зоны проветривания заветренных циркуляционных областей здания, и проще всего, увеличения объема этой зоны.

Для обеспечения достигаемой заявляемым устройством эффективности рассеивания при любом направлении ветра предлагаемую конструкцию необходимо устанавливать на каждом вертикальном ребре здания.

На лабораторном стенде проводили испытания, изменяя высоту, ширину и форму дополнительных элементов обтекателя, расстояние от дополнительного элемента до противоположной наружной стены здания и количество этих элементов, измеряя при этом эффективность рассеивания (% ) заявляемым устройством. Результаты испытаний сведены в табл. 1 и 2.

Из табл. 1 и 2 видно, что максимальная эффективность рассеивания в условиях узкого здания достигает 62,5% . Эффективность рассеивания заявляемого устройства по сравнению с основным изобретением, эффективность рассеивания которого в условиях узкого здания снижается до 22,6% , выше на 39,9% . (56) Авторское свидетельство СССР N 1665192, кл. F 24 F 7/00, 1990.