Батурин В.В. - Основы промышленной вентиляции [1990, DjVu, RUS]

ПРЕДИСЛОВИЕ
В монографии профессора, доктора технических наук Владимира Васильевича Батурина «Основы промышленной вентиляции», вышедшей тремя изданиями, весьма кратко изложены богатые исследования в области промышленной вентиляции, выполненные в 1930—1960 годах.
Интенсивное развитие промышленной вентиляции в нашей стране началось в 30-х годах в период индустриализации. В эти годы потребовалось решение ряда сложных проблем вентиляции вновь строящихся предприятий, что способствовало формированию московской школы вентиляционной техники, положившей начало научному экспериментальному изучению воздухообмена. Крупнейшим ее представителем был В.' В. Батурин, которому принадлежат многочисленные фундаментальные исследования в этой области. В. В. Батурин — выдающийся инженер, талантливый ученый — стал основоположником промышленной вентиляции как научной дисциплины. Будучи человеком, глубоко вникающим в сущность физических явлений, Владимир Васильевич мог правильно определять и формулировать первоочередные задачи вентиляции, успешно их решать, создавая таким образом основы, на которых она базируется до сих пор.
В монографии Владимир Васильевич систематизировал и обобщил большинство работ, выполненных к шестидесятым годам. Текст изложен в виде стройной системы основных положений и руководящих материалов. В книге даны безупречные формулировки основных понятий и положений.
Автор не останавливался на вопросах вентиляции в отдельных отраслях промышленности, полагая, что при достаточно углубленной проработке материалов монографии затруднений в решении вопросов вентиляции в любой отрасли промышленности не возникнет. Автор стремился, как можно полнее разъяснить сущность явлений и процессов, лежащих в основе вентиляции (большую помощь инженерам при проектировании вентиляции оказала книга «Вентиляция машиностроительных заводов», подготовленная В. В. Батуриным и В. В. Кучеруком).
В монографии «Основы промышленной вентиляции» сформулированы требования к воздушной среде производственных помещений, которые автор предлагает рассматривать как своеобразный воздушный бассейн, где происходит перемешивание воздушных масс и наряду с ярко выраженными струями господствует кажущаяся бесформенной подвижность воздуха вследствие взаимодействия струй между собой и с окружающими предметами. Автор отмечает, что в распространении вредностей диффузия не играет сколько-нибудь существенной роли, и поэтому считает, что познание процессов должно сводиться к изучению движения воздушных потоков в ограниченном объеме помещения.
Владимир Васильевич широко пользовался экспериментом, считая его основным источником познания протекающих процессов, и вооружил исследователей фундаментальным методом — методом физического моделирования. Предложенный им метод расчета модели промышленного здания (выбор геометрического масштаба) позволил моделировать аэродинамические процессы, сопровождающиеся поступлением в воздушную среду тепла, влаги, газов, что не представлялось возможным сделать при помощи методов других авторов. Метод оказался простым, удобным, нашел широкое распространение и стал достоянием всех вентиляционных лабораторий, как у нас, так и за рубежом, и до настоящего времени используется для установления закономерностей течения воздуха в ограниченном объеме вентилируемого помещения, а также для разработки методов расчета вентиляционных устройств.
Известно, что воздух при предварительной его подготовке и поступлении в производственное помещение претерпевает термодинамические изменения. В монографии автор освещает физические свойства влажного воздуха, дает предпосылки к построению i-диаграммы и схем обработки и смешения воздуха, без знания которых вентиляция не может быть реализована.
При решении задач вентиляции производств с повышенным содержанием влаги в воздушной среде для борьбы с образованием тумана были разработаны обестуманивающие установки. Однако их расчет проводили грубо, примитивно, с произвольными допущениями, не отвечающими закономерностям процесса. В. В.
Батурин для расчета обестуманивания впервые использовал /—d- диаграмму, что дало возможность получить простое, наглядное решение, позволяющее глубоко вникнуть в сущность происходящих процессов.
В монографии автор приводит материал «Аэродинамические основы организации воздухообмена», который позволяет подойти к решению организации воздухообмена путем представления качественной картины явлений, а в отдельных случаях количественно оценить значение факторов, играющих существенную роль; приводит закономерности распространения свободных круглой и плоской струй, струй, настилающихся на плоскость, обтекающих препятствия; отмечает явление взаимодействия струй и особенности движения воздушных потоков в ограниченном объеме помещения. В настоящее время взаимодействие струй (аэродинамическое и тепловое) решено аналитически и расчет воздухообмена невозможен без его учета.
Впервые В. В. Батуриным и его учениками были проведены качественные исследования движения воздушных потоков в вентилируемом помещении. Эти исследования в дальнейшем, по существу, составили основу промышленной вентиляции. Впервые была раскрыта физическая сущность целого ряда обнаруженных ранее явлений, которые до того времени оставались необъяснимыми. Авторами показано, что характер циркуляции воздуха в помещении определяется местом подачи струй и их количеством, на содержание вредных примесей и температуру воздуха в рабочей зоне оказывает влияние место расположения вытяжных отверстий.
В вентиляционной технике вопрос развития струй в условиях стеснения до настоящего времени является предметом количественного изучения. Учитывая важность специфики распространения вентиляционных струй в среде иной плотности, автор в монографии приводит закономерности искривления струи гравитационными силами. Первая попытка приближенного определения траектории оси струи была также сделана им совместно с учениками. Было показано, что искривление струи определяется критерием Архимеда. При расчете воздухообмена в настоящее время определяют место входа струи в рабочую зону, что может быть сделано лишь при знании траектории приточной струи.
В монографии изложен разработанный автором метод расчета аэрации одно- и многопролетных зданий, в том числе сложного профиля. В основу положен принцип фиктивных давлений. Наблюдения за движением воздушных потоков при аэрации позволили автору дать новое представление о циркуляции воздуха.
Автор считает, что часть нагретого загрязненного воздуха возвращается в нижнюю зону для питания конвективных струй и струй, поступающих через оконные проемы. Такая картина циркуляции воздуха составляет основу современных методик расчета аэрации, в которых используются теоретические зависимости конвективных струй.
В. В. Батурин рассматривает воздействие ветра на эффективность аэрации и формулирует требования к объемно-планировочным и конструктивным решениям, обеспечивающим наилучшее проветривание. Владимир Васильевич предложил наиболее рациональную конструкцию незадуваемого аэрационного фонаря, который широко использовали в новом строительстве (результаты исследований были опубликованы в специальных статьях, брошюрах, книге «Аэрация промышленных зданий»).
Далее, рассматривая основные приемы вентилирования производственных помещений, автор описывает конструкции и методы расчета существенных по своему значению вентиляционных устройств, играющих особую роль в системах вентиляции.
Для улучшения условий труда работающих в зонах интенсивного теплооблучения или высокой температуры используют воздушные души. Автором предложены конструкция и метод расчета воздушно - душирующих устройств. Патрубок для создания направленного на рабочего потока воздуха заданной температуры и скорости, известный под названием «батуринский», — наиболее удачная конструкция приточного насадка. Десятки тысяч таких насадков обеспечивают душирование рабочих на наших заводах.
Для устранения прорыва больших объемов холодного воздуха через открытые ворота промышленных предприятий Владимир Васильевич предложил метод расчета и конструкцию «воздушных завес».
В монографии существенное внимание уделяется результатам изучения работы местных отсосов как наиболее эффективного приема вентиляции. Приводятся закономерности течения воздуха в зоне действия стоков различной формы, в том числе в рабочих проемах вытяжных зонтов, шкафов. Автором также исследованы и разработаны методы расчета бортовых отсосов у промышленных ванн (обычных и опрокинутых), панелей у горячего оборудования (простых и угловых). Для сокращения расхода воздуха, удаляемого от промышленных ванн, В. В. Батурин предлагает использовать совместное действие приточной струи и всасывания, так называемую передувку — подачу плоской струи на зеркало испарения ванн, позволившую в 3 раза сократить расход удаляемого воздуха. Это была новая система «отсос — поддув», которая и поныне является предметом теоретического и экспериментального изучения. Приведенные автором более поздние исследования эффективности струи, поданной в зону выделения вредностей у боковых панелей, подачи плоской струи в рабочий проем вытяжного шкафа, кольцевой воздушной струи у крупного нагретого источника являются модификациями «батуринской передувки».
Достаточно ознакомиться с освещенными в монографии решениями главных проблем промышленной вентиляции, чтобы убедиться, что эти решения не утратили своей актуальности до настоящего времени и по-прежнему составляют основы для дальнейшего развития вентиляции.
Отдавая должное памяти профессора, доктора технических наук Владимира Васильевича Батурина и отмечая огромный вклад, внесенный им в становление промышленной вентиляции как научной дисциплины, Всесоюзный центральный научно-исследовательский институт охраны труда ВЦСПС, где Владимир Васильевич работал с 1929 по 1964 год, счел своим долгом предоставить возможность новому поколению ученых и инженеров ознакомиться с первоисточником основ промышленной вентиляции.
К 100-летию со дня рождения В. В. Батурина, которое исполняется в 1990 году, ВЦНИИОТ ВЦСПС подготовил к переизданию монографию «Основы промышленной вентиляции». Монография, изданная в 1965 году, пользуется известностью не только в Советском Союзе, но и за рубежом и переведена на 12 языков стран мира.
Эта книга, как содержащая основополагающий материал промышленной вентиляции, вошла в 10-томную серию монографий ученых мира, освещающих проблемы отопительно-вентиляционной техники (издана в Великобритании).
Настоящее издание печатается с некоторыми сокращениями, которые свелись к исключению сведений об очистке воздуха от пыли, не являющихся собственными исследованиями автора и более подробно изложенных в специальной литературе, а также примеров использования отдельных вентиляционных устройств, относящихся к периоду подготовки первого издания монографии.