空調(diào)房間的氣流組織.ppt

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1、1 第八章 空調(diào)房間的氣流組織 概 述 送 風 口 空 氣 射 流 回 風 口 的 空 氣 匯 流 送 、 回 風 口 型 式 氣 流 組 織 的 評 價 指 標 氣 流 組 織 形 式 氣 流 組 織 設(shè) 計 計 算 2 第一節(jié) 概述 氣 流 組 織 設(shè) 計 的 任 務(wù) 是 合 理 地 組 織 室 內(nèi) 空 氣 的 流 動 、使 室 內(nèi) 工 作 區(qū) 空 氣 的 溫 度 、 濕 度 、 速 度 和 潔 凈 度 能 更好 地 滿 足 工 藝 要 求 及 人 們 的 舒 適 感 要 求 。 空 調(diào) 房 間 氣 流 組 織 是 否 合 理 ， 不 僅 直 接 影 響 房 間 的 空調(diào) 效 果 ， 而

2、且 也 影 響 空 調(diào) 系 統(tǒng) 的 能 耗 量 。 影 響 氣 流 組 織 的 因 素 很 多 ， 如 送 風 口 位 置 及 型 式 ， 回風 口 位 置 ， 房 間 幾 何 形 狀 及 室 內(nèi) 的 各 種 擾 動 等 。 其 中以 送 風 口 的 空 氣 射 流 及 其 參 數(shù) 對 氣 流 組 織 的 影 響 最 為重 要 。 3 第八章 空調(diào)房間的氣流組織 概 述 送 風 口 空 氣 射 流 回 風 口 的 空 氣 匯 流 送 、 回 風 口 型 式 氣 流 組 織 的 評 價 指 標 氣 流 組 織 形 式 氣 流 組 織 設(shè) 計 計 算 4 第二節(jié) 送風口空氣射流 由 送 風 口 射

3、 出 的 空 氣 射 流 ， 對 室 內(nèi) 氣 流 組 織 影 響 最 大， 因 此 ， 首 先 要 討 論 清 楚 送 風 口 空 氣 射 流 的 流 動 規(guī) 律。 先 從 等 溫 自 由 射 流 入 手 ， 然 后 再 考 慮 溫 差 及 邊 界 條件 等 對 射 流 的 影 響 ， 從 而 使 所 討 論 的 間 題 更 加 接 近 實際 。 在 討 論 送 風 口 空 氣 射 流 時 ， 重 點 在 于 闡 明 基 本 概念 ， 確 定 各 種 射 流 的 作 用 范 圍 及 其 速 度 分 布 ， 為 空 調(diào)房 間 氣 流 組 織 設(shè) 計 計 算 提 供 理 論 基 礎(chǔ) 。 5 一、等

4、溫自由紊流射流 設(shè) 射 流 溫 度 與 房 間 溫 度 相 同 ， 房 間 體 積 比 射 流 體 積 大 得 多， 送 風 口 長 寬 比 小 于 10， 射 流 呈 紊 流 狀 態(tài) 。 當 射 流 進 入 房 間 后 ， 射 流 邊 界 與 周 圍 氣 體 不 斷 進 行 動 量 、質(zhì) 量 交 換 ， 周 圍 空 氣 不 斷 被 卷 入 ， 射 流 流 量 不 斷 增 加 ， 斷面 不 斷 擴 大 。 而 射 流 速 度 則 因 與 周 圍 空 氣 的 動 量 交 換 而 不斷 下 降 ， 當 射 流 邊 界 層 擴 散 到 軸 心 時 ， 射 流 發(fā) 展 到 了 主 體段 ， 隨 著 射

5、 程 的 繼 續(xù) 增 大 ， 速 度 繼 續(xù) 減 小 ， 直 至 消 失 。 6 等溫自由紊流射流 射 流 軸 心 速 度 的 計 算 公 式 射 流 橫 斷 面 直 徑 計 算 公 式 147.048.000 daxx )147.0(.86 00 daxddx 7 紊流系數(shù) 紊 流 系 數(shù) 值 的 大 小 與 射 流 出 口 截 面 上 的 速 度 分 布 情 況 有 關(guān) ， 分 布 愈不 均 勻 ， 值 愈 大 。 此 外 ， 值 大 小 還 與 射 流 出 口 截 面 上 的 初 始 紊 動強 度 有 關(guān) 。 紊 流 系 數(shù) 直 接 影 響 射 流 發(fā) 展 的 快 慢 ， 值 大 ， 橫

6、 向 脈 動 大， 射 流 擴 散 角 就 大 ， 射 程 就 短 。 8 二、非等溫自由射流 當 射 流 出 口 溫 度 與 房 間 溫 度 不 相 同 時 ， 稱 為 。 在 空 氣調(diào) 節(jié) 中 ， 正 是 這 種 非 等 溫 射 流 。 送 風 溫 度 低 于 室 內(nèi) 溫 度 者 為 “ 冷射 流 ” ， 高 于 室 內(nèi) 溫 度 者 為 “ 熱 射 流 ” 。 (一 )軸 心 溫 差 計 算 公 式 非 等 溫 射 流 進 入 房 間 后 ， 射 流 邊 界 與 周 圍 空 氣 之 間 不 僅 要 進行 動 量 交 換 ， 面 且 要 進 行 熱 量 交 換 。 因 此 ， 射 流 隨 著

7、 離 開 出口 的 距 離 增 大 ， 其 軸 心 溫 度 也 在 變 化 。 軸 心 溫 差 計 算 公 式 為147.035.0 00 daxTTx 9 非等溫自由射流 (二 )軸 心 溫 差 變 化 與 軸 心 速 度 變 化 之 比 較 熱 量 擴 散 比 動 量 擴 散 要 快 些 ， 且 有 下 式 成 立 (三 )阿 基 米 德 數(shù) Ar 阿 基 米 德 數(shù) Ar表 征 浮 升 力 與 慣 性 力 之 比 ， 其 表 達 式 為00 3.70 xxTT n nT TTgdAr 2000 )( 10 射流軸心軌跡 對 于 非 等 溫 射 流 而 言 ， 阿 基 米 德 數(shù) Ar是

8、十 分 重 要 的 無 因 次 準則 數(shù) 。 如 Ar=0時 ， 顯 然 是 等 溫 射 流 ； 如 |Ar|0.001時 ， 射 流 軸 心 軌 跡 的 計 算 公 式為 : 式 中 :y 射 流 軸 心 偏 離 水 平 軸 之 距 離 。 射 流 出 口 軸 線 與 水 平 軸 之 夾 角 。 a 紊 流 系 數(shù) )35.0cos51.0()cos( 02000 d axd xArtgdxdy 11 三、受限射流 當 射 流 邊 界 的 擴 展 受 到 房 間 邊 壁 影 響 時 ， 就 稱 為。 不 管 是 受 限 射 流 還 是 自 由 射 流 ， 都 是 對 周 圍 空 氣 的 擾動

9、 ， 它 所 具 有 的 能 量 是 有 限 的 ， 它 能 引 起 的 擾 動 范 圍也 是 有 限 的 ， 不 可 能 擴 展 到 無 限 遠 去 ， 而 受 限 射 流 還要 受 到 房 間 邊 壁 的 影 響 ， 因 此 形 成 了 受 限 射 流 的 特 征。 12 (一)受限射流的幾何形狀 射 流 的 幾 何 形 狀 與 送 風 口 安 裝 位 置 有 關(guān) 。假 設(shè) 房 高 為 H， 送 風 口 高 度 為 h， 則 當 h0.5H時 ， 射 流 上 下 對 稱 ， 呈 橄 欖 形 ； 當h0.7H時 ， 由 于 射 流 上 部 與 頂 棚 之 間 距 離減 小 ， 卷 吸 的 空

10、 氣 量 少 ， 因 而 流 速 大 ， 靜壓 小 ， 而 射 流 下 部 則 靜 壓 大 ， 上 下 壓 力 差將 射 流 往 上 舉 ， 使 得 氣 流 貼 附 于 頂 棚 而 流動 ， 故 稱 。 貼 附 射 流 僅 有 一 邊 卷吸 周 圍 空 氣 ， 速 度 衰 減 慢 ， 射 程 比 較 長 。如 是 冷 射 流 ， 則 貼 附 長 度 縮 短 ， 并 且 |Ar|愈 大 ， 貼 附 長 度 愈 短 。o 當 射 流 不 斷 卷 吸 周 圍 空 氣 時 ， 周 圍 較 遠 處 空 氣 流 必 然 要 來 補 充 ， 由 于 邊壁 的 存 在 與 影 響 ， 勢 必 導 致 形 成

11、回 流 (見 圖 8-3)。 而 回 流 范 圍 有 限 ， 則 促使 射 流 外 逸 ， 于 是 射 流 與 回 流 閉 合 ， 形 成 大 渦 流 。 在 所 謂 的 第 臨 界 斷面 處 ， 將 出 現(xiàn) 極 值 :射 流 斷 面 最 大 ， 射 流 流 量 最 大 ， 回 流 流 速 最 大 。 13 (二)半經(jīng)驗公式 若 用 Fn表 示 垂 直 于 單 股 射 流 的 房 間 橫 截 面 積 ， 則 射流 自 由 度 可 表 示 為 射 流 的 無 因 次 距 離 為 第 臨 界 斷 面 的 無 因 次 距 離 為 =0.2 最 大 回 流 平 均 速 度 vhp 0/dFn nFxa

12、x / 69.0 00 dFvv nhp x 14 四、平行射流的疊加 當 兩 股 平 行 射 流 距 離 比 較 近時 ， 射 流 的 發(fā) 展 互 相 影 響 。在 匯 合 之 前 ， 每 股 射 流 獨 立發(fā) 展 。 匯 合 之 后 ， 射 流 邊 界相 交 ， 互 相 干 擾 并 重 疊 ， 逐漸 形 成 一 股 總 射 流 。 總 射 流的 軸 心 速 度 逐 漸 增 大 ， 直 至最 大 ， 然 后 再 逐 漸 衰 減 直 至趨 近 于 零 。 15 五、旋轉(zhuǎn)射流 氣 流 通 過 具 有 旋 流 作 用 的 噴 咀向 外 射 出 ， 氣 流 本 身 一 面 旋 轉(zhuǎn)， 一 面 又 向

13、靜 止 介 質(zhì) 中 擴 散 前進 ， 這 種 射 流 稱 為。 由 于 射 流 的 旋 轉(zhuǎn) ， 使 得 射 流 介質(zhì) 獲 得 向 四 周 擴 散 的 離 心 力 。和 一 般 射 流 相 比 ， 旋 轉(zhuǎn) 射 流 的擴 散 角 要 大 得 多 ， 射 程 短 得 多， 并 且 在 射 流 內(nèi) 部 形 成 了 一 個回 流 區(qū) 。 正 因 為 旋 轉(zhuǎn) 射 流 有 如此 特 點 ， 所 以 ， 對 于 要 求 快 速混 合 的 通 風 場 合 ， 用 它 作 為 送風 口 是 很 合 適 的 。 16 第八章 空調(diào)房間的氣流組織 概 述 送 風 口 空 氣 射 流 回 風 口 的 空 氣 匯 流 送

14、 、 回 風 口 型 式 氣 流 組 織 的 評 價 指 標 氣 流 組 織 形 式 氣 流 組 織 設(shè) 計 計 算 17 第三節(jié) 回風口的空氣匯流 由 流 體 力 學 可 知 ， 對 于 一 個 點 匯 ， 其 流 場 中的 等 速 面 是 以 匯 點 為 中 心 的 等 球 面 。 因 為 通 過 各 個 球 面 的 流 量 都 相 等 ， 故 有 下 式成 立 ： v1、 v2 任 意 兩 個 球 面 的 流 速 。 r1、 r2 任 意 兩 個 球 面 至 匯 點 的 距 離 。 可 以 看 出 ， 對 于 匯 流 來 說 ， 隨 著 離 開 匯 點 的距 離 增 加 ， 流 速 呈

15、二 次 方 衰 減 。 所 以 匯 流 的作 用 范 圍 是 很 小 的 ， 這 就 是 它 對 房 間 氣 流 組織 影 響 比 較 小 的 原 因 。 21221 )(rrvv 18 回風口的空氣匯流 實 際 回 風 口 面 積 與 房 間 相 比 ， 并 不 能 看 作 為 一個 點 ， 而 是 一 個 面 積 。 因 此 ， 用 點 匯 的 計 算 方法 來 計 算 回 風 口 的 匯 流 場 是 不 合 適 的 。 圖 (8-7)是 對 具 有 面 積 為 F的 回 風 口 的 實 驗 曲 線 ， 其 等速 面 為 橢 球 面 。 寫 成 公 式 形 式 為 適 用 范 圍 為 ，

16、回 風 口 的 高 寬 比 大 于 0.2及x/d1.5， 其 中 d0為 回 風 口 的 當 量 直 徑 。 F Fxx 20 1075.0 19 第八章 空調(diào)房間的氣流組織 概 述 送 風 口 空 氣 射 流 回 風 口 的 空 氣 匯 流 送 、 回 風 口 型 式 氣 流 組 織 的 評 價 指 標 氣 流 組 織 形 式 氣 流 組 織 設(shè) 計 計 算 20 一、送風口型式 送 風 口 型 式 及 其 紊 流 系 數(shù) 大 小 ， 對 射 流 的 發(fā) 展 及 流 型的 形 成 都 有 直 接 影 響 。 因 此 ， 在 設(shè) 計 氣 流 組 織 時 ， 根據(jù) 空 調(diào) 精 度 、 氣 流

17、型 式 、 送 風 口 安 裝 位 置 以 及 建 筑 裝修 的 藝 術(shù) 配 合 等 方 面 的 要 求 選 擇 不 同 型 式 的 送 風 口 。 (一 )側(cè) 送 風 口 在 房 間 內(nèi) 橫 向 送 出 氣 流 的 風 口 叫 側(cè) 送 風 口 。 這 類 風 口 中 ， 用得 最 多 的 是 百 葉 風 口 。 百 葉 風 口 中 的 百 葉 做 成 活 動 可 調(diào) ， 既能 調(diào) 風 量 ， 也 能 調(diào) 方 向 。 為 了 滿 足 不 同 的 調(diào) 節(jié) 性 能 要 求 ， 可將 百 葉 做 成 多 層 ， 每 層 有 各 自 的 調(diào) 節(jié) 功 能 。 除 了 百 葉 送 風 口外 ， 還 有 格

18、 柵 送 風 口 和 條 縫 送 風 口 ， 這 兩 種 風 口 可 以 與 建 筑裝 飾 很 好 地 配 合 。 常用側(cè)送風口型式 23 固 定 葉 片 斜 百 葉 式 送 風 口可 開 百 葉 側(cè) 壁 格 柵 風 口o 葉 片 固 定 ， 傾 斜 角 24度 。 o 可 作 為 送 風 口 或 回 風 口 o 有 單 向 和 雙 向 斜 送 風 兩 種 o 整 個 風 口 呈 活 門 形 式 ， 活 門 與 邊 框 間 開關(guān) 自 如 ， 有 利 于 安 裝 和 與 過 濾 器 的 配 套使 用 ， 常 用 于 客 房 的 回 風 24 自 垂 百 葉 風 口遮 光 百 葉 風 口 o 用

19、于 有 正 壓 的 空 調(diào) 房 間 的 自 動 排 氣 o 百 葉 依 靠 自 重 自 然 下 垂 ， 隔 絕 室 內(nèi)外 的 空 氣 交 換 ， 當 室 內(nèi) 氣 壓 高 于 室外 時 ， 氣 流 將 百 葉 吹 開 ， 排 氣 ， 反之 ， 則 不 行 。o 用 于 暗 室 通 風 25 o 垂 直 送 風 ， 側(cè) 送 ， 上 送 ， 一 般 空 調(diào) 工 程格 柵 風 口 （ Grille) 26 o 條 縫 散 流 器 (Linear slot diffusers) VAV合 適 o 燈 具 送 風 散 流 器 (Light troffer diffusers) VAV合 適 o 條 縫 隔

20、 柵 風 口 （ Linear Bar G rille)： 一 般 空 調(diào) o 適 用 ： 內(nèi) 區(qū) 吊 頂 ， 周 邊 吊 頂 ， 窗 臺 ， 地 板 ， 上 側(cè) 送條 縫 風 口 (Linear slot outlets) 27 (二)散流器 散 流 器 是 安 裝 在 頂 棚 上 的 送 風 口 ， 自 上 而 下 送 出 氣 流。 散 流 器 的 型 式 很 多 ， 有 盤 式 散 流 器 ， 氣 流 呈 輻 射 狀送 出 ， 且 為 貼 附 射 流 ； 有 片 式 散 流 器 ， 設(shè) 有 多 層 可 調(diào)散 流 片 ， 使 送 風 或 呈 輻 射 狀 ， 或 呈 錐 形 擴 散 ； 也

21、有 將送 回 風 口 結(jié) 合 在 一 起 的 送 、 吸 式 散 流 器 ； 另 外 還 有 適用 于 凈 化 空 調(diào) 的 流 線 型 散 流 器 。 28 29 o 方 矩 形 散 流 器 :氣 流 形 式 為 貼 附 （ 平 送 ） 型o 一 般 用 于 冷 暖 送 風 o 吹 出 氣 流 貼 附 型 o 結(jié) 構(gòu) 多 為 多 層 錐 面 型 o 室 內(nèi) 誘 導 氣 流 量 大 ， 出 風 氣 流 速 度 和 溫 度 衰 減 快圓 形 散 流 器 30 p圓 盤 散 流 器 :一 般 用 于 冷 暖 送 風吹 出 氣 流 散 流 （ 下 送 ） 型o 圓 形 斜 片 散 流 器 : n 圓

22、形 外 框 ， 直 形 葉 片 ， 葉 片 傾 斜 角 24度o 圓 環(huán) 形 葉 片 散 流 器 : n 葉 片 圓 環(huán) 形 31 (三)孔板送風口 空 氣 經(jīng) 過 開 有 若 干 小 孔 的 孔 板 而 進 人 房 間 ， 這 種 風口 型 式 叫 孔 板 送 風 口 。 孔 板 送 風 口 的 最 大 特 點 是 送風 均 勻 ， 氣 流 速 度 衰 減 快 。 因 此 最 適 用 于 要 求 工 作區(qū) 氣 流 均 勻 、 區(qū) 域 溫 差 較 小 的 房 間 ， 如 高 精 度 恒 溫室 與 平 行 流 潔 凈 室 。 32 (四)噴射式送風口 噴 射 式 送 風 口 是 一 個 漸 縮

23、圓 錐 臺 形 短 管 ，它 的 漸 縮 角 很 小 ， 風 口 無 葉 片 阻 擋 ， 噪 聲低 ， 紊 流 系 數(shù) 小 ， 射 程 長 。 這 種 送 風 口 適用 于 大 空 間 公 共 建 筑 ， 如 體 育 館 ， 電 影 院以 及 大 的 生 產(chǎn) 車 間 等 場 合 。 33 (五)旋流送風口 空 調(diào) 送 風 經(jīng) 旋 流 葉 片 切 向 進 入 集 塵箱 ， 形 成 旋 轉(zhuǎn) 氣 流 由 格 柵 送 出 。 送風 氣 流 與 室 內(nèi) 空 氣 混 合 好 ， 速 度 衰減 快 。 這 種 送 風 口 很 適 合 于 電 子 計算 機 房 的 地 面 送 風 。 34 二、回風口 由 于

24、 回 風 口 的 匯 流 場 對 房 間 氣 流 組 織 影 響 比 較 小 ， 因此 它 的 形 式 也 比 較 簡 單 ， 有 的 只 在 孔 口 加 一 金 屬 網(wǎng) 格， 也 有 裝 格 柵 和 百 葉 的 ， 通 常 要 與 建 筑 裝 飾 相 配 合 。 回 風 口 的 形 狀 和 位 置 根 據(jù) 氣 流 組 織 要 求 而 定 。 若 設(shè) 在房 間 下 部 時 ， 為 避 免 灰 塵 和 雜 物 被 吸 入 ， 風 口 下 緣 離地 面 至 少 為 0.15m 。 回 風 口 形 式 可 以 簡 單 ， 但 要 求 應(yīng) 有 調(diào) 節(jié) 風 量 的 裝 置 。 35 第八章 空調(diào)房間的氣

25、流組織 概 述 送 風 口 空 氣 射 流 回 風 口 的 空 氣 匯 流 送 、 回 風 口 型 式 氣 流 組 織 的 評 價 指 標 氣 流 組 織 形 式 氣 流 組 織 設(shè) 計 計 算 36 一、技術(shù)指標 籠 統(tǒng) 地 說 ， 設(shè) 計 標 準 就 是 理 所當 然 的 技 術(shù) 指 標 。 但 對 不 同 性質(zhì) 的 空 調(diào) 系 統(tǒng) 來 說 ， 由 于 所 要強 調(diào) 的 角 度 不 同 ， 所 以 往 往 提出 不 同 的 評 價 指 標 。 (一 )速 度 不 均 勻 系 數(shù) 對 工 藝 性 空 調(diào) 來 說 ， 除 了 要 求 在工 作 區(qū) 內(nèi) 所 有 測 點 的 速 度 平 均 值滿

26、足 設(shè) 計 要 求 外 ， 還 要 求 工 作 區(qū)內(nèi) 的 速 度 不 均 勻 性 滿 足 設(shè) 計 要 求。 為 此 ， 引 入 “ 速 度 不 均 勻 系 數(shù)” K。 pvv vK nvvp 1 )( 2 n vv pv式 中 :n 測 量 點 數(shù) ， v 工 作 區(qū) 任 一 點 速 度 ， vp n個 測 點 的 ， v 。 37 (二)有效溫度差 對 舒 適 性 空 調(diào) 來 說 ， 則 用 人 的 舒 適 感 覺 作 為 評 價 的 技 術(shù) 指 標 。 人 的舒 適 感 覺 與 眾 多 因 素 有 關(guān) ， 評 價 指 標 也 可 以 是 各 種 各 樣 。 這 里 采 用有 效 溫 度 差

27、 q 來 評 價 溫 度 和 速 度 對 舒 適 感 覺 的 綜 合 作 用 效 果 。q =(t tn) M(v vr) 式 中 :t 房 間 任 一 點 溫 度 ， v 房 間 任 一 點 速 度 ， tn 給 定 室 溫 ， vr 停 滯 區(qū) 流 速 ， 取 vr 0.15m /s， M 與 單 位 風 速 效 應(yīng) 相 當 的 溫 度 值 ， 取 M 7.66 (m s -1)。 大 多 數(shù) 人 感 覺 舒 適 的 有 效 溫 度 差 q值 ， 是 的 。若 q -1.7 +1.1之 間 ， 則 多 數(shù) 人 感 覺 舒 適 。 38 二、經(jīng)濟指標 氣 流 組 織 設(shè) 計 的 任 務(wù) ，

28、就 是 以 一 定 型 式 送 進 房 間 一 定 數(shù) 量 經(jīng) 過 處 理 成某 種 參 數(shù) 的 空 氣 ， 用 以 消 除 室 內(nèi) 一 定 量 的 某 種 有 害 物 使 室 內(nèi) 工 作 區(qū) 空氣 的 某 些 參 數(shù) 的 值 和 波 動 范 圍 達 到 設(shè) 計 要 求 。 換 句 話 說 ， 消 除 室 內(nèi) 某種 有 害 物 是 以 投 入 能 量 為 代 價 的 。 因 此 ， 作 為 評 價 氣 流 組 織 的 經(jīng) 濟 指標 ， 就 應(yīng) 能 夠 反 映 投 入 能 量 的 利 用 程 度 ， 為 此 ， 引 入 “ 投 入 能 量 利 用系 數(shù) ” b. 恒 溫 空 調(diào) 系 統(tǒng) 的 “

29、投 入 能 量 利 用 系 數(shù) ” bt。 式 中 :t 0 送 風 溫 度 ， tn 工 作 區(qū) 設(shè) 計 溫 度 ， tp 排 風 溫 度 。 通 常 ， 送 風 量 是 根 據(jù) 排 風 溫 度 等 于 工 作 區(qū) 設(shè) 計 溫 度 進 行 計 算 的 。 實 際上 ， 房 間 內(nèi) 的 溫 度 并 不 處 處 均 勻 相 等 ， 因 此 ， 排 風 口 設(shè) 置 在 不 同 部 位， 就 會 有 不 同 的 排 風 溫 度 ， 投 入 能 量 利 用 系 數(shù) 也 不 相 同 。00tt ttnpt b 39 經(jīng)濟指標可 以 看 出 : 當 tp = tn 時 ， bt=1.0， 表 明 送 風

30、經(jīng) 熱 交 換 吸 收 余 熱 量 后達 到 室 內(nèi) 溫 度 ， 并 進 而 排 出 室 外 。 當 tp tn 時 ， bt1.0， 表 明 送 風 吸 收 部 分 余 熱 達 到 室 內(nèi)溫 度 、 且 能 控 制 工 作 區(qū) 的 溫 度 ， 而 排 風 溫 度 可 以 高 于室 內(nèi) 溫 度 ， 經(jīng) 濟 性 好 。 當 tp tn時 ， bttn ， 故 而 bt 1.0， 經(jīng) 濟 性 好 。 但 是 ， 下 部 送 風 溫 差不 能 太 大 。 為 此 ， 可 采 用 旋 流 送 風 口 ， 因 旋 流 的 強 烈 混 摻 作 用 ， 特 別是 旋 流 中 存 在 回 流 區(qū) ， 使 得

31、送 風 與 室 內(nèi) 空 氣 迅 速 混 合 和 均 化 ， 從 而 可使 送 風 溫 差 加 大 。 可 以 認 為 ， 在 上 述 條 件 下 ， 采 用 旋 流 送 風 口 的 下 送上 回 形 式 是 一 種 較 為 理 想 的 氣 流 組 織 形 式 。 46 五、上送上回 這 種 氣 流 組 織 形 式 是 將 送 風 口 和 回 風 口 疊 在 一 起 ， 布 置在 房 間 上 部 。 對 于 那 些 因 各 種 原 因 不 能 在 房 間 下 部 布 置回 風 口 的 場 合 是 相 當 合 適 的 。 但 應(yīng) 注 意 氣 流 短 路 的 現(xiàn) 象發(fā) 生 。 如 果 氣 流 短 路

32、 時 ， 則 tptn ， bt 1.0 ， 經(jīng) 濟 性 差 。 47 第八章 空調(diào)房間的氣流組織 概 述 送 風 口 空 氣 射 流 回 風 口 的 空 氣 匯 流 送 、 回 風 口 型 式 氣 流 組 織 的 評 價 指 標 氣 流 組 織 形 式 氣 流 組 織 設(shè) 計 計 算 48 一、側(cè)送側(cè)回 側(cè) 向 送 風 在 整 個 房 間 內(nèi) 形 成 一 個 大 的 回 旋 氣 流 ， 工 作 區(qū) 處 于 回 流 區(qū)。 為 保 證 射 流 在 進 到 工 作 區(qū) 之 前 有 足 夠 的 射 程 進 行 衰 減 ， 工 程 中 常設(shè) 計 成 貼 附 射 流 .為 此 ， 送 風 口 應(yīng) 盡 量

33、 靠 近 頂 棚 布 置 ， 甚 至 以 15 20度 仰 角 向 上 送 風 。 為 了 使 射 流 在 整 個 射 程 中 都 能 貼 附 于 頂 棚 而 不 進入 工 作 區(qū) ， 必 須 控 制 阿 基 米 德 數(shù) 小 于 一 定 數(shù) 值 。 側(cè) 送 空 氣 射 流 參 數(shù) ， 按 照 受 限 貼 附 射 流 的 計 算 公 式 進 行 計 算 。 側(cè) 送 側(cè) 回 形 式 的 氣 流 組 織 設(shè) 計 計 算 步 驟 如 下 : (一 )選 定 送 風 口 型 式 ， 確 定 紊 流 系 數(shù) a:布 置 送 風 口 位 置 ， 確 定 射 程 x。 送 風 口 型 式 及 其 紊 流 系

34、數(shù) 可 查 表 8-2和 表 8-1。 (二 )選 取 送 風 溫 差 ， 計 算 送 風 量 和 換 氣 次 數(shù) 。 送 風 溫 差 及 換 氣 次 數(shù)與 室 溫 允 許 波 動 范 圍 有 關(guān) ， 可 查 表 2-12。 (三 )確 定 送 風 口 的 出 流 速 度 v0。 49 送風口的出流速度送 風 口 的 出 流 速 度 是 根 據(jù) 以 下 兩 條 原 則 確 定 的 :1.應(yīng) 使 回 流 平 均 速 度 vh， p小 于 工 作 區(qū) 的 允 許 流 速 。 工 作 區(qū) 允 許 速 度 根 據(jù) 工 藝要 求 而 定 ， 在 一 般 情 況 下 可 按 0.25m/s考 慮 。2在

35、空 調(diào) 房 間 內(nèi) ， 為 防 止 風 口 的 噪 聲 ， 限 制 送 風 速 度 在 2 5 m/s范 圍 內(nèi) 。考 慮 以 上 兩 條 原 則 ， 表 8-4中 給 出 了 最 大 允 許 送 風 速 度 和 建 議 送 風 速 度以 工 作 區(qū) 允 許 流 速 為 0.25m/s， 則 得 最 大 允 許 送 風 速 度 為 如 果 算 出 的 v0=2 5m/s范 圍 內(nèi) ， 即 認 為 可 滿 足 設(shè) 計 要 求 。00 6.30 dFn (8-15) 50 用試算法確定送風速度v0 射 流 自 由 度 在 計 算 的 公 式 中 又 包 含 有 未 知 數(shù) v0， 因 而 只 能用

36、 試 算 法 來 求 v0 ， 即 (1)假 設(shè) v0 ， 由 上 式 算 出 ； (2)將 算 出 的 代 入 式 (8-15)中 ， 計 算 出 v 0 ； (3)若 算 得 v0 =2 5m/s， 即 認 為 可 滿 足 設(shè) 計 要 求 ， 否 則 重 新假 設(shè) v0 ， 重 復(fù) 上 述 步 驟 ， 直 至 滿 足 設(shè) 計 要 求 為 止 。0/dFn 0/dFn0/dFn LHBdFn 00 7.153 51 (四)確定送風口數(shù)目N tx為 射 程 x處 的 軸 心 溫 差 ， 一 般 應(yīng) 小 于或 等 于 空 調(diào) 精 度 。 例 如 ， 空 調(diào) 精 度 為 0.5 時 ， 取 tx

37、0.5 ； 對 于 高 精 度恒 溫 工 程 ， 則 取 空 調(diào) 精 度 的 0.4 0.8倍為 宜 。 貼 附 射 程 取 為 x=A 0.5m， A為 房 間 長度 ， 減 去 0.5m是 考 慮 距 墻 0.5m范 圍 內(nèi) 劃為 非 恒 溫 區(qū) 。 綜 上 所 述 ， 當 給 定 房 間 尺 寸 ， 選 定 送 風口 型 式 ， 且 知 設(shè) 計 空 調(diào) 精 度 時 ， 就 可 由圖 6-16查 出 無 因 次 距 離 ， 再 代 入 式 (8-17)中 算 出 送 風 口 數(shù) 目 。 2)( xaxHBN 52 (五)確定送風口尺寸 算 得 每 個 風 口 面 積 f L/(3600v0

38、N) 根 據(jù) 面 積 f ， 就 可 確 定 圓 形 風 口 的 直徑 或 者 矩 形 風 口 的 長 和 寬 了 。 (六 )校 核 射 流 的 貼 附 長 度 射 流 貼 附 長 度 是 否 等 于 或 大 于 射 程 長度 ， 關(guān) 系 到 射 流 會 否 過 早 地 進 入 工 作區(qū) 。 因 此 需 對 貼 附 長 度 進 行 校 核 。 若算 出 的 貼 附 長 度 大 于 或 等 于 射 程 長 度， 即 認 可 滿 足 要 求 ， 否 則 須 重 新 設(shè) 計計 算 。 射 流 貼 附 長 度 主 要 取 決 于 阿 基 米 德 數(shù)Ar。 阿 基 米 德 數(shù) Ar按 照 式 (8-5

39、)計 算 ， 式 中的 d0可 按 流 量 當 量 直 徑 計 算 。 n nT TTgdAr 2000 )( 53 (七)校核房間高度 為 了 保 證 工 作 區(qū) 都 能 處 于 回 流 狀 態(tài) ， 而 不 受 射 流 的影 響 ， 需 要 有 一 定 的 射 流 混 合 層 高 度 ， 因 此 ， 空 調(diào)房 間 的 最 小 高 度 H為 ，H=h+W+0.07x+0.3 m 式 中 : h 空 調(diào) 區(qū) 高 度 ， 一 般 取 h=2m； W 送 風 口 底 邊 至 頂 棚 距 離 ； 0.07x 射 流 向 下 擴 展 的 距 離 ， 取 擴 散 角 q4 ， 則 tg4 =0.07； 0

40、.3m 為 安 全 系 數(shù) 。 如 果 房 間 高 度 大 于 或 等 于 H， 即 認 可 滿 足 要 求 ， 否 則要 調(diào) 整 設(shè) 計 。 54 二、孔板送風的設(shè)計計算 當 空 調(diào) 房 間 精 度 或 潔 凈 度 要 求 很 高 ， 迭 風 量 很 大 ， 而 房 間 高 度 又 低于 4m時 ， 采 用 孔 板 送 風 是 相 當 合 適 的 。 孔 板 分 為 全 面 孔 板 和 局 部 孔 板 兩 種 。 在 整 個 頂 棚 上 全 面 布 置 穿 孔 板， 稱 為 全 面 孔 板 ； 在 頂 棚 上 局 部 布 置 穿 孔 板 ， 稱 為 局 部 孔 板 ， 不 同孔 板 布 置

41、方 式 及 其 孔 口 出 風 參 數(shù) ， 將 會 形 成 不 同 的 氣 流 流 型 。 全 面 孔 板 平 行 流 型 主 要 用 于 高 潔 凈 度 空 調(diào) 房 間 ， 不 穩(wěn) 定 流 型 適 用 于工 藝 布 置 部 分 區(qū) 域 內(nèi) 有 較 高 精 度 或 潔 凈 度 要 求 的 房 間 。 孔 板 送 風 設(shè) 計 計 算 步 驟 如 下 ： (一 )確 定 孔 板 送 風 形 式 ， 即 選 用 全 面 孔 板 或 局 部 孔 板 。 (二 )計 算 送 風 量 L 孔 板 送 風 的 特 點 是 射 流 擴 展 較 好 ， 軸 心 溫 差 衰 減 較 快 。 因 此 ， 對 于一

42、般 精 度 要 求 的 空 調(diào) 房 間 ， 孔 板 送 風 溫 差 取 為 6 10 ， 對 于 區(qū) 域溫 差 要 才 較 嚴 的 空 調(diào) 房 間 ， 孔 板 送 風 溫 差 取 為 3 5 ； 至 于 潔 凈 度要 求 很 高 的 超 凈 房 間 ， 其 送 風 量 是 按 房 間 換 氣 次 數(shù) 或 房 間 氣 流 斷 面風 速 大 小 來 確 定 的 。 55 (三)確定孔口送風速度v0 孔 板 送 風 的 作 用 原 理 是 孔 口 出 流 ， 靠 穩(wěn) 壓 層 與 室 內(nèi) 之 間 的 靜 壓 差 將空 氣 送 出 ， 穩(wěn) 壓 層 內(nèi) 空 氣 流 速 愈 小 ， 孔 口 出 流 方 向

43、受 其 影 響 也 愈 小， 從 而 保 證 氣 流 為 垂 直 下 送 。 不 過 ， 穩(wěn) 壓 層 內(nèi) 靜 壓 過 高 的 話 ， 漏 風量 會 增 大 ， 并 且 當 出 風 速 度 超 過 7m /s時 ， 會 產(chǎn) 生 孔 口 噪 聲 ， 因 此 必須 限 制 出 風 速 度 v0=2 5m /s。 設(shè) 定 v0=2 5m /s， 通 常 取 孔 徑 d0=4 10m m ， 在 20 條 件 下 空 氣 運動 粘 性 系 數(shù) n =15.7 10-6m 2/s。 則 算 得 平 均 雷 諾 數(shù) 為 從 而 得 到 送 風 速 度 v 0的 另 一 種 計 算 式 56 (四)計算開孔總

44、面積Fk和凈孔面積比KFk L/(3600v0a) 式 中 ， a是 孔 口 流 量 系 數(shù) ， 一 般 取 a=0.74 0.82。 凈 孔 面 積 比 K定 義 為 開 孔 總 而 積 Fk與 孔 板 總 面 積 F之 比， 即 K Fk/ F 若 孔 板 面 積 F=a b， 孔 口 與 孔 口 中 心 距 離 為 l。 孔 板 縱 向 和 橫 向 的 開 孔 數(shù) 分 別 為 na和 nb， na=a/l， nb=b/l 孔 板 開 孔 總 數(shù) n為 : 若 孔 徑 為 d 0， 則 單 孔 面 積 為 pd02/4, 凈 孔 面 積 K可 按 需 要 開 孔 總 面 積 與 孔 板 總

45、 面 積 之 比 來 求 得 ， 孔 徑 一 般 取 為4 10 mm， 所 以 ， 很 容 易 算 出 孔 口 之 間 距 l。 57 (五)計算工作區(qū)最大風速vx 孔 板 垂 直 下 送 風 的 流 程 分 為 三 個 區(qū) 段 ， 即 核 心 區(qū) 段， 過 渡 區(qū) 段 和 紊 流 區(qū) 段 。 根 據(jù) 射 流 沿 流 程 動 量 不 變 原 理 ， 可 以 計 算 射 程 x處的 中 心 速 度 ， 即 最 大 速 度 。 設(shè) 定 送 風 氣 流 在 出 口 處 和 射 程 x處 的 風 量 及 平 均 流速 分 別 為 L0， v0及 Lx， vx并 設(shè) 空 氣 密 度 沿 程 不 變 ，

46、 58 (六)校核射流中心溫差tx 由 于 孔 板 送 風 的 氣 流 速 度 衰 減 比 較 快 ， 可 以 近 似 認 為 :00 vvtt xx 對 于 恒 溫 房 間 ， 應(yīng) 使 t x ， 小 于 或 等 于所 要 求 的 恒 溫 精 度 。 59 (七)穩(wěn)壓層的設(shè)計計算 為 保 證 孔 板 實 現(xiàn) 均 勻 送 風 ， 則 需 保 證 穩(wěn) 壓 層 內(nèi) 靜 壓 處 處 相 等 。 實 際 上 ， 空 氣在 流 經(jīng) 穩(wěn) 壓 層 的 過 程 中 ， 一 方 面 由 于 流 動 阻 力 使 靜 壓 下 降 ， 另 一 方 面 ， 在 穩(wěn)壓 層 內(nèi) 由 于 流 量 沿 程 逐 漸 減 少 ，

47、從 而 使 動 壓 逐 漸 減 少 和 靜 壓 逐 漸 大 。 總 之 ，穩(wěn) 壓 層 內(nèi) 的 空 氣 靜 壓 是 變 化 的 。 為 保 證 均 勻 送 風 ， 通 常 限 制 穩(wěn) 壓 層 內(nèi) 的 靜 壓變 化 不 超 過 10%， 因 此 ， 在 設(shè) 計 穩(wěn) 壓 層 時 ， 一 方 面 要 使 空 氣 流 程 不 要 太 長 ，另 一 方 面 面 要 限 制 穩(wěn) 壓 層 內(nèi) 水 平 流 速 v與 孔 口 流 速 v0的 比 值 為v/v00.25 若 為 全 孔 板 ， 則 a=A， b=B， 且 b為 氣 流 流 程 方 向 ， 穩(wěn) 壓 層 凈 高 為 h， 則 ， 通過 穩(wěn) 壓 層 的

48、風 量 為 ： L=3600vah m 3/h 按 空 調(diào) 房 間 面 積 計 算 的 單 位 面 積 送 風 量 為L d=L/(AB)=3600vah/(as) m 3/(hm 2)h=sLd/(3600v) 將 v 0.25v0代 入 ， 得 到 h 0.0011sLd/v0 式 中 ， s是 空 氣 在 靜 壓 層 內(nèi) 有 孔 板 部 分 的 最 大 流 程 ， m 。 為 了 便 于 施 工 安 裝 ， 穩(wěn) 壓 層 凈 高 h一 般 不 應(yīng) 小 于 0.2m 。 60 三、噴口送風的設(shè)計計算 噴 口 送 風 (又 稱 集 中 送 風 )它 通 常 是 將 送 回 風 口 布 置 在

49、同 一 側(cè) ， 以較 高 的 空 氣 速 度 和 較 大 的 風 量 集 中 在 少 數(shù) 的 風 口 射 出 ， 射 流 行 至一 定 路 程 后 折 回 ， 在 房 間 內(nèi) 形 成 大 回 流 流 型 ， 使 工 作 區(qū) 處 于 回 流區(qū) 。 設(shè) 計 噴 口 送 風 的 主 要 任 務(wù) ， 是 根 據(jù) 需 要 的 射 程 、 落 差 及 工 作 區(qū) 流速 ， 確 定 噴 口 直 徑 、 送 風 速 度 及 噴 口 數(shù) 目 。 61 設(shè)計計算步驟 (一 )確 定 射 流 落 差 噴 口 中 心 標 高 與 射 流 末 端 的 軸 心 標 高 之 差 稱 為 射 流 落差 。 射 流 末 端 軸

50、 心 標 高 希 望 與 工 作 區(qū) 上 界 齊 平 ， 因 比落 差 與 噴 日 高 度 有 關(guān) 。 若 噴 口 太 低 ， 射 流 會 直 接 進 到工 作 區(qū) ， 若 噴 口 太 高 ， 會 使 回 流 厚 度 增 加 ， 回 流 速 度減 小 。 因 此 ， 一 般 噴 口 高 度 取 為 5 7m。 (二 )確 定 射 程 長 度 噴 口 送 風 的 射 程 是 指 噴 口 至 射 流 斷 面 平 均 流 速 為0.2m/s間 的 距 離 。 此 后 射 流 開 始 折 回 形 成 回 流 區(qū) 。 62 設(shè)計計算步驟 (三 )確 定 工 作 區(qū) 流 速 因 工 作 區(qū) 處 于 回 流

51、 區(qū) ， 故 工 作 區(qū) 流 速 亦 即 回 流 區(qū) 流 速 ， 由 于 回 流區(qū) 的 流 場 不 象 射 流 那 樣 有 規(guī) 律 ， 其 速 度 難 以 確 定 ， 但 經(jīng) 實 驗 發(fā) 現(xiàn)， 回 流 平 均 速 度 與 射 流 末 端 平 均 速 度 基 本 相 等 ， 作 為 近 似 計 算 ，就 以 射 流 末 端 的 平 均 速 度 代 替 回 流 平 均 速 度 。 大 空 間 噴 口 送 風 的 射 流 規(guī) 律 與 自 由 射 流 規(guī) 律 基 本 相 同 ， 故 而 射 流末 端 軸 心 速 度 用 下 式 計 算 : 取 射 流 末 端 平 均 速 度 vxp近 似 等 于 軸

52、心 速 度 vx的 一 半 ， 則vxp 0.5vx147.048.000 daxvvx 63 設(shè)計計算步驟 (四 )選 定 送 風 溫 差 ， 計 算 送 風 量 L 由 于 噴 口 送 風 射 程 長 ， 卷 吸 空 氣 量 大 ， 即 溫 度 衰 減 大 ， 因 此 可 以選 用 較 大 送 風 溫 差 ， 通 常 取 t0=8 12 ， 因 送 風 溫 差 大 ， |Ar|大， 射 流 彎 曲 不 可 忽 視 ， 其 彎 曲 程 度 用 相 對 落 差 麥 示 。 (五 )設(shè) 計 噴 口 出 流 速 度 vo 當 送 風 量 一 定 時 ， 出 流 速 度 v0與 噴 口 直 徑 d0

53、是 相 關(guān) 的 。 為 滿 足 有足 夠 長 的 射 程 ， v0和 d0都 要 求 足 夠 大 。 但 是 ， 為 防 噪 聲 ， 限 制v0=4 10m /s， 為 保 證 衰 減 ， 限 制 d0=0.2 0.8m 為 了 防 止 射 流 過 早 進 入 工 作 區(qū) ， 就 必 須 限 制 阿 基 米 德 數(shù) Ar， 由 v0和 d 0的 不 同 組 合 可 以 得 到 相 同 的 Ar。 為 此 ， 可 以 先 假 設(shè) 一 個 d0，由 計 算 Ar的 公 式 ， 反 算 出 v0， 若 算 得 v010m /s， 而 且 將 v0代 入 式(8-39)中 ， 若 算 得 vxp0.5m /s， 即 可 認 為 滿 足 要 求 。 否 則 重 新 假 設(shè)d0， 重 復(fù) 上 述 步 驟 ， 直 到 滿 足 要 求 為 止 。 64 設(shè)計計算步驟 (六 )計 算 噴 口 數(shù) 目 N 每 個 噴 口 送 風 量 為 需 要 噴 口 的 數(shù) 目 為 43600 2000 dvL p 0LLN