Развитие теории массопереноса загрязняющих веществ при обтекании конструкции вентилируемого фасада
Воздушные потоки атмосферного воздуха находятся в сложном и непрерывном движении, которое усложняется наличием местных особенностей, особенно в условиях городской застройки. Разрастание города и его инфраструктуры способствует увеличению содержания загрязняющих веществ в атмосферном воздухе.
Поступление различных химических веществ и отработанных газов от промышленных объектов и автомобильного транспорта, изменяют атмосферный воздух, резко ухудшая его состав. Концентрация загрязняющих веществ часто приближается к биологически опасному пределу, что является вредным не только для людей, животных, растений, но и для строительных конструкций. При этом в атмосферном воздухе присутствуют различные загрязняющие вещества (SO2, CO, NO2, H2S), частицы тяжелых металлов (Pb, Zn, Ni, Co), а также частицы от дорожного покрытия, включающие асфальт или асфальтобетон, и от автомобильного транспорта - резины. Они в виде аэрозолей (пыли) под действием аэродинамических потоков поднимаются вверх и обтекают фасады зданий, в том числе и конструкции вентфасадов [171, 178].Для решения «поставленной проблемы рассмотрим комплексную модель динамики перемещения воздушного потока с твердыми частицами аэрозолей от приземных поверхностей городской среды до его проникновения и витания в вентилируемом воздушном пространстве вентфасада»[201].
Движение аэрозолей под действием ветрового воздушного потока от поверхности дорожного покрытия и обтекание ими наветренной стороны
вентфасада с частицами загрязняющих веществ (С1+ C2 + ...+ Cn), обладающих суммацией действия, приведены на рисунке 3.1 [179].
Рисунок 3.1 - Схема обтекания здания ветровым потоком.
Сечение 1-1 - находится на значительном расстоянии от здания; сечение 2-2 - около поверхности вентилируемого фасада; А, Б - точки контроля параметров ветрового потока
Выделим некоторую воздушную струю и запишем для нее уравнения Бернулли.
В работе [175 ] рассмотрена «скорость ветрового потока в сечении 1-1. Оно находится на значительном расстоянии от здания и скорость в точке А можно принять как расчетную скорость ветра Va = Vb^i^.При этом будем считать, что плотность ρ азота равняется 1,25 кг/м3, аргона 1,782 кг/м3, бутана 1,976 кг/м3, двуокиси серы 2,927 кг/м3, двуокиси углерода 1,976 кг/м3, метана 0,717 кг/м3, окиси углерода 1,25 кг/м3, пропана 2,02 кг/м3, пропилена 1,914 кг/м3, сероводорода 1,539 кг/м3, хлора 3,217 кг/м3, этилена 1,261 кг/м3, а также учтем плотность частиц пыли тяжелых металлов - свинца от 57 до 100 мг/м3, цинка от 132 до 180 мг/м3, меди от 22 до 53 мг/м3, никеля от 14 до 23 мг/м3, кобальта от 6 до 10 мг/м3. В работе [175] отмечается, что «плотность воздуха в ветровом потоке с загрязняющими веществами, а также частицами пыли тяжелых металлов можно представить в виде (С1 + C2 + ...+Cn)/10000, кг/м3.Тогда вместо
можно записать
Выражение для
вычисления давления ветра в сечении 1-1 будет иметь следующий вид:
Примем, что количество загрязняющих веществ
содержащихся в ветровом потоке сечения 1-1 больше по сравнению с их содержанием
в сечении 2-2. Тогда для воздушного потока у
поверхности вентилируемого фасада его скорость обозначим через vπ.ψacи вместо 
кг/м3.
где К - аэродинамический коэффициент, с использованием геометрического критерия, предложенного в [129]. На основе экспериментальных исследований с учетом действия ветра под углом 45° на наветренную поверхность, имеющую отверстия, им предложена следующая формула
где z45- геометрический критерий, определяемый по следующему выражению
где х - абсцисса вертикального сечения, параллельная плоскости торца; Н и В - соответственно высота и длина здания, м.
Исходя из условий, что потери энергии между сечением 1-1 и 2-2 практически нет, то баланс энергии структурного потока выразим уравнением Бернулли 
После соответствующих преобразований получим общее уравнение (3.6), которое позволяет в первом приближении в зависимости от скорости ветра проследить динамику перемещения загрязняющих веществ в виде газов с твердыми частицами аэрозолей при обтекании ими наветренной части вентфасада с частичным проникновением через зазоры между облицовочными плитами в вентилируемое воздушное пространство вентфасада 
определенные экспериментально, мг/м3» [175].
Воздушный поток обтекает здание, попадает в воздушное пространство через зазоры между облицовочными плитами во входные отверстия и удаляется через вытяжные отверстия. Под действием ветрового и гравитационного давления произойдет естественная циркуляция воздушного потока с твердыми частицами аэрозолей в воздушном пространстве конструкции вентфасада.
3.2
Еще по теме Развитие теории массопереноса загрязняющих веществ при обтекании конструкции вентилируемого фасада:
- Структурная деградация утеплителя в конструкциях вентилируемых фасадов
- 7.1 Конструкций вентилируемых фасадов с воздушными пространствами
- Перемещение твердых частиц аэрозолей в воздушных пространствах конструкций вентилируемых фасадов
- Математическое моделирование конструкций вентилируемого фасада с воздушным пространством методом конечных элементов
- УМНЯКОВА НИНА ПАВЛОВНА. РАЗВИТИЕ ТЕОРИИ РАСЧЕТА И ПРОЕКТИРОВАНИЯ ОГРАЖДАЮЩИХ КОНСТРУКЦИЙ С УЧЕТОМ СПЕЦИФИКИ ВНЕШНИХ ВОЗДЕЙСТВИЙ И ОТРАЖАТЕЛЬНЫХ СВОЙСТВ МАТЕРИАЛОВ. Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук. Москва - 2019, 2019
- 2.2 Особенности процессов теплообмена в конструкциях с вентилируемыми воздушными пространствами при учете скорости ветрового воздействия
- Особенности конструктивных решений вентилируемых фасадов с воздушными пространствами
- 1.2 Основные теории образования и развития стресс-коррозионных трещин, представленные в материаловедческой литературе
- Экспериментальные исследования ограждающих конструкций с вентилируемыми воздушными пространствами, учитывающие специфику ветрового воздействия
- Анализ методов расчета и экспериментальных исследований конструкций наружных стен с замкнутыми и вентилируемыми воздушными пространствами
- Модели движения воздуха в воздушных пространствах конструкций вентфасадов при ламинарном режиме
- Моделирование теплопотерь в конструкции вентфасада с учетом скорости ветра и термического сопротивления вентилируемого воздушного пространства с отражательной теплоизоляцией
- Модели движения воздуха в воздушных пространствах конструкций вентфасадов при турбулентном режиме
- ГЛАВА 3. МОДЕЛИРОВАНИЕ ДВИЖЕНИЯ ТВЕРДЫХ ЧАСТИЦ АЭРОЗОЛЕЙ В ВЕНТИЛИРУЕМОМ ВОЗДУШНОМ ПРОСТРАНСТВЕ КОНСТРУКЦИИ ВЕНТФАСАДА