Выражения для аэродинамической и тепловой характеристики свободной струи представляют комплекс постоянных коэффициентов, учитывающих различие плотности и температуры приточного и окружающего воздуха, неравномерность распределения скорости воздуха по площади приточного отверстия. Формулы, полученные И. А. Шепелевым для различных типов свободной струи, представлены в таблице 4.1.
В формулах приняты следующие обозначения:
в — коэффициент, учитывающий изменение плотности воздуха в зависимости от температуры:
»= Щ^, (4.7)
, 273 + г,
где t0 — температура приточной струи в начальном сечении, °С;
г„ — температура окружающего воздуха на удалении от струи, °С;
Под дальнобойностью струи понимают расстояние от места выпуска струи до точек на оси струи, где будут достигнуты минимальные заданные значения скорости воздуха или избыточной температуры, т. е. расстояния, на которых кончается осязаемая струя. В зарубежной практике принято принимать дальнобойность струи по нормируемому значению подвижности воздуха в помещении: в европейских странах — 0,2 м/с, в США — 0,25 м/с.
Известно, что свободные нагретые или охлажденные струи под действием архимедовых сил всплывают или тонут в окружающем воздухе, вследствие чего их траектория изменяется. Эти же силы вызывают отрыв охлажденной струи от потолка и нагретой от пола. При вертикальной подаче воздуха при действии инерционных сил навстречу гравитационным силам происходит торможение струи, а при совпадении их увеличивается дальнобойность струи. В. В. Батуриным установлено, что характер направления искривления неизотермической струи определяется критерием Архимеда, который определяет соотношение инерционных и гравитационных сил. В начальном сечении струи критерий Архимеда определяют по формуле:
"о (273 +/в)
Комплекс величин Я, определяемых начальными условиями истечения приточной струи, И. А. Шепелев назвал геометрической характеристикой струи. Это линейный размер, позволяющий определять характерные размеры неизотермической струи, включая отклонение нагретой или охлажденной струи от ее оси, расстояние отрыва настилающейся струи и т.д.
Геометрическую характеристику для компактной, конической и веерной струй определяют по формуле:
ml