空調(diào)房間的氣流組織.ppt

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1,第八章 空調(diào)房間的氣流組織,概述 送風(fēng)口空氣射流 回風(fēng)口的空氣匯流 送、回風(fēng)口型式 氣流組織的評(píng)價(jià)指標(biāo) 氣流組織形式 氣流組織設(shè)計(jì)計(jì)算,2,第一節(jié) 概述,氣流組織設(shè)計(jì)的任務(wù)是合理地組織室內(nèi)空氣的流動(dòng)、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(fēng)口位置及型式，回風(fēng)口位置，房間幾何形狀及室內(nèi)的各種擾動(dòng)等。其中以送風(fēng)口的空氣射流及其參數(shù)對(duì)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(fēng)口空氣射流 回風(fēng)口的空氣匯流 送、回風(fēng)口型式 氣流組織的評(píng)價(jià)指標(biāo) 氣流組織形式 氣流組織設(shè)計(jì)計(jì)算,4,第二節(jié) 送風(fēng)口空氣射流,由送風(fēng)口射出的空氣射流，對(duì)室內(nèi)氣流組織影響最大，因此，首先要討論清楚送風(fēng)口空氣射流的流動(dòng)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(duì)射流的影響，從而使所討論的間題更加接近實(shí)際。在討論送風(fēng)口空氣射流時(shí)，重點(diǎn)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(jì)計(jì)算提供理論基礎(chǔ)。,5,一、等溫自由紊流射流,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(fēng)口長(zhǎng)寬比小于10，射流呈紊流狀態(tài)。 當(dāng)射流進(jìn)入房間后，射流邊界與周圍氣體不斷進(jìn)行動(dòng)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(kuò)大。而射流速度則因與周圍空氣的動(dòng)量交換而不斷下降，當(dāng)射流邊界層擴(kuò)散到軸心時(shí)，射流發(fā)展到了主體段，隨著射程的繼續(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(jì)算公式 射流橫斷面直徑計(jì)算公式,7,紊流系數(shù),紊流系數(shù)α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，α值愈大。此外，α值大小還與射流出口截面上的初始紊動(dòng)強(qiáng)度有關(guān)。紊流系數(shù)直接影響射流發(fā)展的快慢，α值大，橫向脈動(dòng)大，射流擴(kuò)散角就大，射程就短。 要想增大射程，可以提高出出口速度v0或者減小紊流系數(shù)α；要想增大射流擴(kuò)散角，可以選用α值較大的送風(fēng)口。,8,二、非等溫自由射流,當(dāng)射流出口溫度與房間溫度不相同時(shí)，稱為非等溫射流。在空氣調(diào)節(jié)中，正是這種非等溫射流。送風(fēng)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(jì)算公式 非等溫射流進(jìn)入房間后，射流邊界與周圍空氣之間不僅要進(jìn)行動(dòng)量交換，面且要進(jìn)行熱量交換。因此，射流隨著離開(kāi)出口的距離增大，其軸心溫度也在變化。軸心溫差計(jì)算公式為,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(kuò)散比動(dòng)量擴(kuò)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(dá)式為,10,射流軸心軌跡,對(duì)于非等溫射流而言，阿基米德數(shù)Ar是十分重要的無(wú)因次準(zhǔn)則數(shù)。如Ar=0時(shí)，顯然是等溫射流；如|Ar|0.001時(shí)，射流軸心軌跡的計(jì)算公式為: 式中:y－射流軸心偏離水平軸之距離。 α－射流出口軸線與水平軸之夾角。 a －紊流系數(shù),11,三、受限射流,當(dāng)射流邊界的擴(kuò)展受到房間邊壁影響時(shí)，就稱為受限射流。 不管是受限射流還是自由射流，都是對(duì)周圍空氣的擾動(dòng)，它所具有的能量是有限的，它能引起的擾動(dòng)范圍也是有限的，不可能擴(kuò)展到無(wú)限遠(yuǎn)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(fēng)口安裝位置有關(guān)。假設(shè)房高為H，送風(fēng)口高度為h，則當(dāng)h＝0.5H時(shí)，射流上下對(duì)稱，呈橄欖形；當(dāng)h≥0.7H時(shí)，由于射流上部與頂棚之間距離減小，卷吸的空氣量少，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(dòng)，故稱貼附射流。貼附射流僅有一邊卷吸周圍空氣，速度衰減慢，射程比較長(zhǎng)。如是冷射流，則貼附長(zhǎng)度縮短，并且|Ar|愈大，貼附長(zhǎng)度愈短。,當(dāng)射流不斷卷吸周圍空氣時(shí)，周圍較遠(yuǎn)處空氣流必然要來(lái)補(bǔ)充，由于邊壁的存在與影響，勢(shì)必導(dǎo)致形成回流(見(jiàn)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Ⅱ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(yàn)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(wú)因次距離為 第Ⅱ臨界斷面的無(wú)因次距離為 =0.2 最大回流平均速度vhp,14,四、平行射流的疊加,當(dāng)兩股平行射流距離比較近時(shí)，射流的發(fā)展互相影響。在匯合之前，每股射流獨(dú)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?？偵淞鞯妮S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(guò)具有旋流作用的噴咀向外射出，氣流本身一面旋轉(zhuǎn)，一面又向靜止介質(zhì)中擴(kuò)散前進(jìn)，這種射流稱為旋轉(zhuǎn)射流。 由于射流的旋轉(zhuǎn)，使得射流介質(zhì)獲得向四周擴(kuò)散的離心力。和一般射流相比，旋轉(zhuǎn)射流的擴(kuò)散角要大得多，射程短得多，并且在射流內(nèi)部形成了一個(gè)回流區(qū)。正因?yàn)樾D(zhuǎn)射流有如此特點(diǎn)，所以，對(duì)于要求快速混合的通風(fēng)場(chǎng)合，用它作為送風(fēng)口是很合適的。,16,第八章 空調(diào)房間的氣流組織,概述 送風(fēng)口空氣射流 回風(fēng)口的空氣匯流 送、回風(fēng)口型式 氣流組織的評(píng)價(jià)指標(biāo) 氣流組織形式 氣流組織設(shè)計(jì)計(jì)算,17,第三節(jié) 回風(fēng)口的空氣匯流,由流體力學(xué)可知，對(duì)于一個(gè)點(diǎn)匯，其流場(chǎng)中的等速面是以匯點(diǎn)為中心的等球面。 因?yàn)橥ㄟ^(guò)各個(gè)球面的流量都相等，故有下式成立： v1、v2－任意兩個(gè)球面的流速。 r1、r2－任意兩個(gè)球面至匯點(diǎn)的距離。 可以看出，對(duì)于匯流來(lái)說(shuō)，隨著離開(kāi)匯點(diǎn)的距離增加，流速呈二次方衰減。所以匯流的作用范圍是很小的，這就是它對(duì)房間氣流組織影響比較小的原因。,18,回風(fēng)口的空氣匯流,實(shí)際回風(fēng)口面積與房間相比，并不能看作為一個(gè)點(diǎn)，而是一個(gè)面積。因此，用點(diǎn)匯的計(jì)算方法來(lái)計(jì)算回風(fēng)口的匯流場(chǎng)是不合適的。圖(8-7)是對(duì)具有面積為F的回風(fēng)口的實(shí)驗(yàn)曲線，其等速面為橢球面。 寫成公式形式為 適用范圍為，回風(fēng)口的高寬比大于0.2及x/d≤1.5，其中d0為回風(fēng)口的當(dāng)量直徑。,19,第八章 空調(diào)房間的氣流組織,概述 送風(fēng)口空氣射流 回風(fēng)口的空氣匯流 送、回風(fēng)口型式 氣流組織的評(píng)價(jià)指標(biāo) 氣流組織形式 氣流組織設(shè)計(jì)計(jì)算,20,一、送風(fēng)口型式,送風(fēng)口型式及其紊流系數(shù)大小，對(duì)射流的發(fā)展及流型的形成都有直接影響。因此，在設(shè)計(jì)氣流組織時(shí)，根據(jù)空調(diào)精度、氣流型式、送風(fēng)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(fēng)口。 (一)側(cè)送風(fēng)口 在房間內(nèi)橫向送出氣流的風(fēng)口叫側(cè)送風(fēng)口。這類風(fēng)口中，用得最多的是百葉風(fēng)口。百葉風(fēng)口中的百葉做成活動(dòng)可調(diào)，既能調(diào)風(fēng)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(fēng)口外，還有格柵送風(fēng)口和條縫送風(fēng)口，這兩種風(fēng)口可以與建筑裝飾很好地配合。,常用側(cè)送風(fēng)口型式,,,23,,,固定葉片斜百葉式送風(fēng)口,可開(kāi)百葉側(cè)壁格柵風(fēng)口,葉片固定，傾斜角24度。 可作為送風(fēng)口或回風(fēng)口 有單向和雙向斜送風(fēng)兩種,整個(gè)風(fēng)口呈活門形式，活門與邊框間開(kāi)關(guān)自如，有利于安裝和與過(guò)濾器的配套使用，常用于客房的回風(fēng),24,,,自垂百葉風(fēng)口,遮光百葉風(fēng)口,用于有正壓的空調(diào)房間的自動(dòng)排氣 百葉依靠自重自然下垂，隔絕室內(nèi)外的空氣交換，當(dāng)室內(nèi)氣壓高于室外時(shí)，氣流將百葉吹開(kāi)，排氣，反之，則不行。,用于暗室通風(fēng),25,,垂直送風(fēng)，側(cè)送，上送，一般空調(diào)工程,格柵風(fēng)口（Grille),26,,條縫散流器(Linear slot diffusers) VAV合適 燈具送風(fēng)散流器(Light troffer diffusers) VAV合適 條縫隔柵風(fēng)口（Linear Bar Grille)：一般空調(diào) 適用：內(nèi)區(qū)吊頂，周邊吊頂，窗臺(tái)，地板，上側(cè)送,條縫風(fēng)口(Linear slot outlets),27,(二)散流器,散流器是安裝在頂棚上的送風(fēng)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(fēng)或呈輻射狀，或呈錐形擴(kuò)散；也有將送回風(fēng)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,,方矩形散流器:氣流形式為貼附（平送）型,一般用于冷暖送風(fēng) 吹出氣流貼附型 結(jié)構(gòu)多為多層錐面型 室內(nèi)誘導(dǎo)氣流量大，出風(fēng)氣流速度和溫度衰減快,圓形散流器,30,,圓盤散流器: 一般用于冷暖送風(fēng) 吹出氣流散流（下送）型,圓形斜片散流器: 圓形外框，直形葉片，葉片傾斜角24度,圓環(huán)形葉片散流器: 葉片圓環(huán)形,31,(三)孔板送風(fēng)口,空氣經(jīng)過(guò)開(kāi)有若干小孔的孔板而進(jìn)人房間，這種風(fēng)口型式叫孔板送風(fēng)口?？装逅惋L(fēng)口的最大特點(diǎn)是送風(fēng)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(fēng)口,噴射式送風(fēng)口是一個(gè)漸縮圓錐臺(tái)形短管，它的漸縮角很小，風(fēng)口無(wú)葉片阻擋，噪聲低，紊流系數(shù)小，射程長(zhǎng)。這種送風(fēng)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(chǎng)合。,33,(五)旋流送風(fēng)口,空調(diào)送風(fēng)經(jīng)旋流葉片切向進(jìn)入集塵箱，形成旋轉(zhuǎn)氣流由格柵送出。送風(fēng)氣流與室內(nèi)空氣混合好，速度衰減快。這種送風(fēng)口很適合于電子計(jì)算機(jī)房的地面送風(fēng)。,34,二、回風(fēng)口,由于回風(fēng)口的匯流場(chǎng)對(duì)房間氣流組織影響比較小，因此它的形式也比較簡(jiǎn)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(fēng)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(shí)，為避免灰塵和雜物被吸入，風(fēng)口下緣離地面至少為0.15m。 回風(fēng)口形式可以簡(jiǎn)單，但要求應(yīng)有調(diào)節(jié)風(fēng)量的裝置。,35,第八章 空調(diào)房間的氣流組織,概述 送風(fēng)口空氣射流 回風(fēng)口的空氣匯流 送、回風(fēng)口型式 氣流組織的評(píng)價(jià)指標(biāo) 氣流組織形式 氣流組織設(shè)計(jì)計(jì)算,36,一、技術(shù)指標(biāo),籠統(tǒng)地說(shuō)，設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)就是理所當(dāng)然的技術(shù)指標(biāo)。但對(duì)不同性質(zhì)的空調(diào)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，由于所要強(qiáng)調(diào)的角度不同，所以往往提出不同的評(píng)價(jià)指標(biāo)。 (一)速度不均勻系數(shù) 對(duì)工藝性空調(diào)來(lái)說(shuō)，除了要求在工作區(qū)內(nèi)所有測(cè)點(diǎn)的速度平均值滿足設(shè)計(jì)要求外，還要求工作區(qū)內(nèi)的速度不均勻性滿足設(shè)計(jì)要求。為此，引入“速度不均勻系數(shù)”K。,式中:n－測(cè)量點(diǎn)數(shù)， v－工作區(qū)任一點(diǎn)速度， vp－n個(gè)測(cè)點(diǎn)的速度算術(shù)平均值， sv－速度的均方根偏差。,37,(二)有效溫度差,對(duì)舒適性空調(diào)來(lái)說(shuō)，則用人的舒適感覺(jué)作為評(píng)價(jià)的技術(shù)指標(biāo)。人的舒適感覺(jué)與眾多因素有關(guān)，評(píng)價(jià)指標(biāo)也可以是各種各樣。這里采用有效溫度差 q 來(lái)評(píng)價(jià)溫度和速度對(duì)舒適感覺(jué)的綜合作用效果。 q =(t－tn)－M(v－vr) 式中:t－房間任一點(diǎn)溫度， v－房間任一點(diǎn)速度， tn－給定室溫， vr－停滯區(qū)流速，取vr ＝0.15m/s， M－與單位風(fēng)速效應(yīng)相當(dāng)?shù)臏囟戎担 ＝7.66℃(ms-1)。 大多數(shù)人感覺(jué)舒適的有效溫度差q值，是根據(jù)實(shí)驗(yàn)或投票確定的。若q ＝-1.7～+1.1之間，則多數(shù)人感覺(jué)舒適。,38,二、經(jīng)濟(jì)指標(biāo),氣流組織設(shè)計(jì)的任務(wù)，就是以一定型式送進(jìn)房間一定數(shù)量經(jīng)過(guò)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(dòng)范圍達(dá)到設(shè)計(jì)要求。換句話說(shuō)，消除室內(nèi)某種有害物是以投入能量為代價(jià)的。因此，作為評(píng)價(jià)氣流組織的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，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“投入能量利用系數(shù)” bt。 式中:t0－送風(fēng)溫度， tn－工作區(qū)設(shè)計(jì)溫度， tp－排風(fēng)溫度。 通常，送風(fēng)量是根據(jù)排風(fēng)溫度等于工作區(qū)設(shè)計(jì)溫度進(jìn)行計(jì)算的。實(shí)際上，房間內(nèi)的溫度并不處處均勻相等，因此，排風(fēng)口設(shè)置在不同部位，就會(huì)有不同的排風(fēng)溫度，投入能量利用系數(shù)也不相同。,39,經(jīng)濟(jì)指標(biāo),可以看出: 當(dāng)tp = tn 時(shí)， bt=1.0，表明送風(fēng)經(jīng)熱交換吸收余熱量后達(dá)到室內(nèi)溫度，并進(jìn)而排出室外。 當(dāng)tp tn 時(shí)，bt1.0，表明送風(fēng)吸收部分余熱達(dá)到室內(nèi)溫度、且能控制工作區(qū)的溫度，而排風(fēng)溫度可以高于室內(nèi)溫度，經(jīng)濟(jì)性好。 當(dāng)tp tn時(shí)， bt1.0，表明投入的能量沒(méi)有得到完全利用，住住是由于短路而未能發(fā)揮送入風(fēng)量的排熱作用，經(jīng)濟(jì)性差。 至于消除其他有害物的空調(diào)系統(tǒng)，也可采用類似上述的評(píng)價(jià)方法.,40,第八章 空調(diào)房間的氣流組織,概述 送風(fēng)口空氣射流 回風(fēng)口的空氣匯流 送、回風(fēng)口型式 氣流組織的評(píng)價(jià)指標(biāo) 氣流組織形式 氣流組織設(shè)計(jì)計(jì)算,41,第六節(jié) 氣流組織形式,按照送、回風(fēng)口布置位置和型式的不同，可以有各種各樣的氣流組織形式。大致可以歸納為以下五種:側(cè)送側(cè)回、上送下回、中送上下回、下送上回及上送上回。 一、側(cè)送側(cè)回 側(cè)送風(fēng)口布置在房間的側(cè)墻上部，空氣橫向送出，氣流吹到對(duì)面墻上轉(zhuǎn)折下落到工作區(qū)以較低速度流過(guò)工作區(qū)，再由布置在同側(cè)的回風(fēng)口排出。根據(jù)房間跨度大小，可以布置成單側(cè)送單側(cè)回和雙側(cè)送雙側(cè)回。,42,側(cè)送側(cè)回的優(yōu)點(diǎn),側(cè)送側(cè)回形式使工作區(qū)處于回流區(qū)，具有以下優(yōu)點(diǎn)。 由于送風(fēng)射流在到達(dá)工作區(qū)之前，已與房間空氣進(jìn)行了比較充分的混合，速度場(chǎng)和溫度場(chǎng)都趨于均勻和穩(wěn)定，因此能保證工作區(qū)氣流速度和溫度的均勻性。所以對(duì)于側(cè)送側(cè)回來(lái)說(shuō)，容易滿足設(shè)計(jì)對(duì)于速度不均勻系數(shù)的要求。 工作區(qū)處于回流區(qū)，故而tp=tn，投入能量利用系數(shù)bt =1.0。 此外，由于側(cè)送側(cè)回的射流射程比較長(zhǎng)，射流來(lái)得及充分衰減，故可加大送風(fēng)溫差。 基于上述優(yōu)點(diǎn)，側(cè)送側(cè)回是用得最多的氣流組織形式。,43,二、上送下回,孔板送風(fēng)和散流器送風(fēng)是常見(jiàn)的上送下回形式。 孔板送風(fēng)和密布散流器送風(fēng)，可以形成平行流流型、渦流少，斷面速度場(chǎng)均勻。對(duì)于溫濕度要求精度高的房間，特別是要求潔凈度很高的房間，則是理想的氣流組織型式。 這種形式的排風(fēng)溫度接近室內(nèi)工作區(qū)平均溫度，即tp≌tn ，b ≌ 1.0。,44,三、中進(jìn)下、上回,對(duì)于高大房間來(lái)說(shuō)，送風(fēng)量往往很大，房間上部和下部的溫差也比較大，因此將房間分為上下兩部分對(duì)待是合適的。下部視為工作區(qū)，上部視為非工作區(qū)。采用中部送風(fēng)，下部和上部同時(shí)排風(fēng)，形成兩個(gè)氣流區(qū)，保證下部工作區(qū)達(dá)到空調(diào)設(shè)計(jì)要求，而上部氣流區(qū)負(fù)擔(dān)排走非空調(diào)區(qū)的余熱量。 顯然，下部氣流區(qū)的氣流組織就是側(cè)送側(cè)回，故而bt =1.0。,45,四、下送上回,這種形式的送風(fēng)口布置在下部，回風(fēng)口布置在上部，也有送回風(fēng)口都布置在下部的。 對(duì)于室內(nèi)余熱量大，特別是熱源又靠近頂棚的場(chǎng)合，如計(jì)算機(jī)房，廣播電臺(tái)的演播大廳等，采用這種氣流組織形式是非常合適的。 由于下送上回， tptn ，故而bt 1.0，經(jīng)濟(jì)性好。但是，下部送風(fēng)溫差不能太大。為此，可采用旋流送風(fēng)口，因旋流的強(qiáng)烈混摻作用，特別是旋流中存在回流區(qū)，使得送風(fēng)與室內(nèi)空氣迅速混合和均化，從而可使送風(fēng)溫差加大?？梢哉J(rèn)為，在上述條件下，采用旋流送風(fēng)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(fēng)口和回風(fēng)口疊在一起，布置在房間上部。對(duì)于那些因各種原因不能在房間下部布置回風(fēng)口的場(chǎng)合是相當(dāng)合適的。但應(yīng)注意氣流短路的現(xiàn)象發(fā)生。如果氣流短路時(shí)，則tptn ，bt 1.0 ，經(jīng)濟(jì)性差。,47,第八章 空調(diào)房間的氣流組織,概述 送風(fēng)口空氣射流 回風(fēng)口的空氣匯流 送、回風(fēng)口型式 氣流組織的評(píng)價(jià)指標(biāo) 氣流組織形式 氣流組織設(shè)計(jì)計(jì)算,48,一、側(cè)送側(cè)回,側(cè)向送風(fēng)在整個(gè)房間內(nèi)形成一個(gè)大的回旋氣流，工作區(qū)處于回流區(qū)。為保證射流在進(jìn)到工作區(qū)之前有足夠的射程進(jìn)行衰減，工程中常設(shè)計(jì)成貼附射流.為此，送風(fēng)口應(yīng)盡量靠近頂棚布置，甚至以15～20度仰角向上送風(fēng)。為了使射流在整個(gè)射程中都能貼附于頂棚而不進(jìn)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(jì)算公式進(jìn)行計(jì)算。 側(cè)送側(cè)回形式的氣流組織設(shè)計(jì)計(jì)算步驟如下: (一)選定送風(fēng)口型式，確定紊流系數(shù)a:布置送風(fēng)口位置，確定射程x。送風(fēng)口型式及其紊流系數(shù)可查表8-2和表8-1。 (二)選取送風(fēng)溫差，計(jì)算送風(fēng)量和換氣次數(shù)。送風(fēng)溫差及換氣次數(shù)與室溫允許波動(dòng)范圍有關(guān)，可查表2-12。 (三)確定送風(fēng)口的出流速度v0。,49,送風(fēng)口的出流速度,送風(fēng)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在空調(diào)房間內(nèi)，為防止風(fēng)口的噪聲，限制送風(fēng)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(fēng)速度和建議送風(fēng)速度 以工作區(qū)允許流速為0.25m/s，則得最大允許送風(fēng)速度為 如果算出的v0=2～5m/s范圍內(nèi)，即認(rèn)為可滿足設(shè)計(jì)要求。,(8-15),50,用試算法確定送風(fēng)速度v0,射流自由度 在計(jì)算 的公式中又包含有未知數(shù)v0，因而只能用試算法來(lái)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(jì)算出v0 ； (3)若算得v0 =2～5m/s，即認(rèn)為可滿足設(shè)計(jì)要求，否則重新假設(shè)v0 ，重復(fù)上述步驟，直至滿足設(shè)計(jì)要求為止。,51,(四)確定送風(fēng)口數(shù)目N,Dtx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(shí)，取Dtx≤ 0.5℃ ；對(duì)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(zhǎng)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(dāng)給定房間尺寸，選定送風(fēng)口型式，且知設(shè)計(jì)空調(diào)精度時(shí)，就可由圖6-16查出無(wú)因次距離，再代入式(8-17)中算出送風(fēng)口數(shù)目。,52,(五)確定送風(fēng)口尺寸,算得每個(gè)風(fēng)口面積f＝L/(3600v0N) 根據(jù)面積f ，就可確定圓形風(fēng)口的直徑或者矩形風(fēng)口的長(zhǎng)和寬了。 (六)校核射流的貼附長(zhǎng)度 射流貼附長(zhǎng)度是否等于或大于射程長(zhǎng)度，關(guān)系到射流會(huì)否過(guò)早地進(jìn)入工作區(qū)。因此需對(duì)貼附長(zhǎng)度進(jìn)行校核。若算出的貼附長(zhǎng)度大于或等于射程長(zhǎng)度，即認(rèn)可滿足要求，否則須重新設(shè)計(jì)計(jì)算。 射流貼附長(zhǎng)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)計(jì)算，式中的d0可按流量當(dāng)量直徑計(jì)算。,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(fēng)口底邊至頂棚距離； 0.07x－射流向下擴(kuò)展的距離，取擴(kuò)散角 q=4，則tg4=0.07； 0.3m－為安全系數(shù)。 如果房間高度大于或等于H，即認(rèn)可滿足要求，否則要調(diào)整設(shè)計(jì)。,54,二、孔板送風(fēng)的設(shè)計(jì)計(jì)算,當(dāng)空調(diào)房間精度或潔凈度要求很高，迭風(fēng)量很大，而房間高度又低于4m時(shí)，采用孔板送風(fēng)是相當(dāng)合適的。 孔板分為全面孔板和局部孔板兩種。在整個(gè)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，不同孔板布置方式及其孔口出風(fēng)參數(shù)，將會(huì)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(fēng)設(shè)計(jì)計(jì)算步驟如下： (一)確定孔板送風(fēng)形式，即選用全面孔板或局部孔板。 (二)計(jì)算送風(fēng)量L 孔板送風(fēng)的特點(diǎn)是射流擴(kuò)展較好，軸心溫差衰減較快。因此，對(duì)于一般精度要求的空調(diào)房間，孔板送風(fēng)溫差取為6～10℃，對(duì)于區(qū)域溫差要才較嚴(yán)的空調(diào)房間，孔板送風(fēng)溫差取為3～5℃；至于潔凈度要求很高的超凈房間，其送風(fēng)量是按房間換氣次數(shù)或房間氣流斷面風(fēng)速大小來(lái)確定的。,55,(三)確定孔口送風(fēng)速度v0,孔板送風(fēng)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，孔口出流方向受其影響也愈小，從而保證氣流為垂直下送。不過(guò)，穩(wěn)壓層內(nèi)靜壓過(guò)高的話，漏風(fēng)量會(huì)增大，并且當(dāng)出風(fēng)速度超過(guò)7m/s時(shí)，會(huì)產(chǎn)生孔口噪聲，因此必須限制出風(fēng)速度v0=2～5m/s。 設(shè)定v0=2～5m/s，通常取孔徑d0=4～10mm，在20℃條件下空氣運(yùn)動(dòng)粘性系數(shù)n =15.710-6m2/s。 則算得平均雷諾數(shù)為 從而得到送風(fēng)速度v0的另一種計(jì)算式,56,(四)計(jì)算開(kāi)孔總面積Fk和凈孔面積比K,Fk＝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(kāi)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(kāi)孔數(shù)分別為na和nb， na=a/l，nb=b/l 孔板開(kāi)孔總數(shù)n為: 若孔徑為d0，則單孔面積為pd02/4,,凈孔面積K可按需要開(kāi)孔總面積與孔板總面積之比來(lái)求得，孔徑一般取為4～10 mm，所以，很容易算出孔口之間距l(xiāng)。,57,(五)計(jì)算工作區(qū)最大風(fēng)速vx,孔板垂直下送風(fēng)的流程分為三個(gè)區(qū)段，即核心區(qū)段，過(guò)渡區(qū)段和紊流區(qū)段。 根據(jù)射流沿流程動(dòng)量不變?cè)?，可以?jì)算射程x處的中心速度，即最大速度。 設(shè)定送風(fēng)氣流在出口處和射程x處的風(fēng)量及平均流速分別為L(zhǎng)0，v0及Lx，vx并設(shè)空氣密度沿程不變，,58,(六)校核射流中心溫差Dtx,由于孔板送風(fēng)的氣流速度衰減比較快，可以近似認(rèn)為:,對(duì)于恒溫房間，應(yīng)使Dtx ，小于或等于所要求的恒溫精度。,59,(七)穩(wěn)壓層的設(shè)計(jì)計(jì)算,為保證孔板實(shí)現(xiàn)均勻送風(fēng)，則需保證穩(wěn)壓層內(nèi)靜壓處處相等。實(shí)際上，空氣在流經(jīng)穩(wěn)壓層的過(guò)程中，一方面由于流動(dòng)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，從而使動(dòng)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(fēng)，通常限制穩(wěn)壓層內(nèi)的靜壓變化不超過(guò)10%，因此，在設(shè)計(jì)穩(wěn)壓層時(shí)，一方面要使空氣流程不要太長(zhǎng)，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/v0≤0.25 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(guò)穩(wěn)壓層的風(fēng)量為： L=3600vah m3/h 按空調(diào)房間面積計(jì)算的單位面積送風(fēng)量為 Ld=L/(AB)=3600vah/(as) m3/(hm2) 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(yuǎn)一般不應(yīng)小于0.2m。,60,三、噴口送風(fēng)的設(shè)計(jì)計(jì)算,噴口送風(fēng)(又稱集中送風(fēng))它通常是將送回風(fēng)口布置在同一側(cè)，以較高的空氣速度和較大的風(fēng)量集中在少數(shù)的風(fēng)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(jì)噴口送風(fēng)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(fēng)速度及噴口數(shù)目。,61,設(shè)計(jì)計(jì)算步驟,(一)確定射流落差 噴口中心標(biāo)高與射流末端的軸心標(biāo)高之差稱為射流落差。射流末端軸心標(biāo)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(huì)直接進(jìn)到工作區(qū)，若噴口太高，會(huì)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(zhǎng)度 噴口送風(fēng)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(kāi)始折回形成回流區(qū)。,62,設(shè)計(jì)計(jì)算步驟,(三)確定工作區(qū)流速 因工作區(qū)處于回流區(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(chǎng)不象射流那樣有規(guī)律，其速度難以確定，但經(jīng)實(shí)驗(yàn)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(jì)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(fēng)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(jì)算: 取射流末端平均速度vxp近似等于軸心速度vx的一半，則 vxp＝0.5vx,63,設(shè)計(jì)計(jì)算步驟,(四)選定送風(fēng)溫差，計(jì)算送風(fēng)量L 由于噴口送風(fēng)射程長(zhǎng)，卷吸空氣量大，即溫度衰減大，因此可以選用較大送風(fēng)溫差，通常取Dt0=8～12℃，因送風(fēng)溫差大，|Ar|大，射流彎曲不可忽視，其彎曲程度用相對(duì)落差麥?zhǔn)尽?(五)設(shè)計(jì)噴口出流速度vo 當(dāng)送風(fēng)量一定時(shí)，出流速度v0與噴口直徑d0是相關(guān)的。為滿足有足夠長(zhǎng)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(guò)早進(jìn)入工作區(qū)，就必須限制阿基米德數(shù)Ar，由v0和d0的不同組合可以得到相同的Ar。為此，可以先假設(shè)一個(gè)d0，由計(jì)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(rèn)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(jì)計(jì)算步驟,(六)計(jì)算噴口數(shù)目N 每個(gè)噴口送風(fēng)量為 需要噴口的數(shù)目為,