08-空调房间的气流组织

空气调节第八章空调房间的气流组织返回首页本章重点：•了解和掌握空调房间室内空间的空气分布规律•不同的空气分布方式和设计方法第六章空调房间的气流组织第一节概述第二节送风射流的流动规律第三节排（回）风口的气流流动第四节送、回风口形式第五节气流组织形式第六节房间气流分布的计算第七节气流分布性能的评价第八节风道设计返回首页第一节概述◆经过空调系统处理的空气，经送风口进入空调房间与室内空气进行热质交换后由回风口排出◆上述过程必然引起室内空气的流动，形成某种形式的气流流型和速度场◆不同的恒温精度、洁净度和不同使用要求的空调房间，也要求不同形式的气流流型和速度场◆空调空间内的空气分布影响因素◆如何合理的分布气流？■综合考虑影响空气分布的因素■将实际过程中具体条件的多样性与理论计算相结合来确定室内空气的分布■籍助现场调试以达到预期的效果返回首页各种类型的送回风口返回首页返回气流流型和速度场返回首页返回空气分布影响因素■送风口的型式、数量、位置■排（回）风口的位置■送风参数：送风温差、送风口速度■风口尺寸■空调房间的几何尺寸■室内污染源的位置和性质返回首页返回第二节送风射流的流动规律◆射流的分类：■根据流动状态分：层流射流和紊流射流■根据射流与周围流体的温度状态分：等温射流与非等温射流■按射流流动过程是否受到周界表面的限制分：自由射流和受限射流返回首页第二节送风射流的流动规律一、自由射流◆在空调中主要是应用主体段，其射流轴心速度的衰减式：或公式推导◆当射流温度与周围空气温度不同，具有一定的温差时，轴心温度计算式：二、受限射流link◆贴附集中射流◆贴附扁射流◆非等温贴附射流■射流的几何特征系数及贴附长度三、平行射流的叠加link返回首页xmduux00xFmuux01000011073.073.0uuTTxFnxmTTxxx射流轴心速度的衰减公式射流主体段轴心速度的衰减规律的经典公式：以风口作为起点则上式为：忽略极点到风口的距离，有d0由F0表示则代入得：145.048.000daxuux返回首页xdadaxuux00048.048.0xmdmdxuux00048.048.0代入上式则由dxmdax48.00xFmuux0013.1返回自由射流0013.1Fd000048.0daxuux层流射流和紊流射流返回首页返回等温射流与非等温射流返回首页返回自由射流和受限射流返回首页返回受限射流返回首页返回返回射流分类贴附射流◆贴附射流是一个具有两倍F0出口射流的一半，风速衰减的计算式：◆贴附扁射流：◆非等温贴附射流几何特性系数：贴附长度：xFmuux0102返回首页xbmuux0102320'140'10420'1001)(6.945.5）（扁射流：）（集中射流：’TnumbZTnFumZkZxkZxllexp5.0exp5.0扁射流：集中射流：返回平行射流的叠加◆两个相同的射流，平行地在同一高度射出，当两射流边界相交后，则产生相互叠加，形成重合流动.■对于单股射流的速度分布表达式：■两个相同射流相互作用形成的流速：■由此导出某一射流的轴心速度在另一相同平行射流作用下的计算式：201021expcxrxFmuu返回首页22212uuu212001exp1cxrxFumux返回第三节排(回)风口的气流流动◆汇流的规律性■距汇流不同距离的各等速球面上的流量相等■随着离开汇点距离的增大，流速呈二次方衰减■排风口的流速分布◆实际排(回)：风口的速度衰减在风口边长比0.2且在范围内，风口风速衰减计算式◆说明：■排风口速度衰减快的特点，决定了它的作用范围的有限性.■在研究空间的气流分布时，主要考虑风口出流射流的作用,同时要考虑排风口的合理位置，以便实现预定的气流分布模式.■忽略排风口在空间气流分布中的作用，将导致降低送风作用的有效性.返回首页75.055.91200dxuux5.12.00dx排风口的流速分布返回首页返回16第四节送、回风口形式一、送风口形式■侧送风口：在房间内横向送出气流■散流器：由顶棚自上而下送出气流■孔板送风口：空气经过开有若干小孔的孔板而进入房间■喷射式送风口：由渐缩圆锥台形短管送出空气■旋流送风口：旋转气流由格栅送出二、回风口形式■回风口的汇流场对房间气流组织影响比较小■回风口的形式比较简单■孔口加一金属网格■装格栅和百叶■回风口下端距地面0.15m返回首页侧送风口返回首页散流器返回首页孔板送风口返回首页喷射式送风口返回首页旋流送风口返回首页返回第五节气流组织形式一、侧送侧回■侧送风口布置在房间的侧墙上部，根据房间的跨度布置成■单侧送单侧回■双侧送双侧回二、上送下回■由空间上部送入空气，由下部排出三、上送上回■送排风口均布置于空间上部四、下送上回■送风口布置在下部，回风口布置在上部五、中送上、下回■中部送风下部回风■中部送风下部上部同时回风■各种气流分布形式应用所要考虑的因素：■建筑空间对象的要求和特点■实现某种气流分布的现场条件返回首页侧送侧回返回首页返回24特点：■射流到达工作区前已与房间空气进行了较充分的混合■速度场与温度场较均匀稳定■工作区处于回流区■射流射程比较长，射流能充分衰减，故可以加大送风温差■应用最多的气流组织上送下回返回首页特点：■送风气流不直接进入工作区，与室内空气有较长衰减的混掺.■工作区能形成比较均匀的温度场和速度场返回24上送上回返回首页返回24下送上回返回首页a：地板送风B：末端装置送风C：下侧送风返回24中送上、下回返回首页特点：■高大空间的上部和下部的温差比较大■此种送风形式使上下部分成两个气流区，下部为工作区，上部为非工作区■下部气流区的气流组织是侧送侧回返回24第六节房间气流分布的计算★气流分布计算的任务：Δ选择气流分布的形式Δ确定送风口的型式、数目和尺寸Δ使工作区的风速和温差满足设计要求★送风口的出流速度Δ舒适性空调室内平均风速■冬季：≤0.2m/s；夏季：≤0.3m/sΔ工艺性空调人员活动区风速■冬季：≤0.3m/s；夏季：0.2～0.5m/sΔ消声要求较高时送风口的出口风速：■常用送风口：5m/s；喷口送风：10m/s返回首页第六节房间气流分布的计算一、一般气流分布的计算方法气流分布图★分析下送风方式气流分布的计算程序Δ确定风口至计算断面距离x处的轴心速度ux和轴心温度tx■x处于起始段，令ux/u0=1,有；则ux＝u0，tx＝t0；■x处于主体段，；则应按主体段射流公式并在已知ux及Δt0条件下，计算u0及校核Δtx，检查风量是否符合设计要求★计算分析Δ空气气流分布的计算不像等温自由射流计算那么简单，需要考虑射流的受限、重合及非等温的影响等因素■考虑射流受限的修正系数：K1■考虑射流重合的修正系数：K2■考虑非等温影响的修正系数：K3★各项修正后计算式：返回首页01Fmx01FmxxFmKKKuux013210xFnKKKTTx013210下页第六节房间气流分布的计算二、孔板送风的计算方法★孔板送风的特点Δ在直接控制的区域内，能够形成比较均匀的速度场和温度场Δ孔板的基本特征用开孔率k表示：Δ对于正方形排列的孔板开孔率：■射流为总流前的汇合段：x0＝5l（m）■汇合段后存在一中心速度保持不变的起始段：x1＝4b（m）★孔板送风方式Δ局部孔板送风：k50%Δ全面满布孔板送风：k50%★采用孔板送风应注意的问题返回首页10ffk20785.0ldk典型的空气分布方式及计算条件返回首页返回考虑射流受限的修正系数返回首页0Fxx01,01.0Fll返回■图的横坐标：■非贴附射流：；■下送散流器：■贴附射流：；■径向贴附散流器：■扁射流：0Fxx07.0FxxHxx考虑射流重合的修正系数返回首页返回考虑非等温影响的修正系数垂直射流的修正式■集中射流：■扇形射流：■扁射流：返回首页返回312331ZxK3010KxFmuux312321ZxK31235.11ZxK冷射流区热射流区孔板送风方式返回首页局部孔板送风◆计算断面处于射流的起始段◆则中心速度衰减计算式：◆温度衰减计算式：◆计算断面处于射流的主体段◆长条形孔板：◆圆、方形孔板：返回首页kKKKuux32101kKKKttx31201xbnttxx12xbmuuxx12xfmuuxx11213.1xfnttxx11213.1全面(满布)孔板送风◆全面孔板的气流分布计算主要考虑在汇合段所发生的汇流过程◆其计算式：◆计算k3值图表中A值的计算式：返回首页ikKuux302.1ikKttx301302001.0ikdutA返回采用孔板送风应注意的问题◆要达到较好的空气分布效果，一般开孔率k＝0.2～0.5％范围内，即一般取l4d0；◆为避免孔口出流时产生较大的噪声，并保证工作区流速处于合宜的范围，一般u0≤4m/s；◆为使孔板出风均匀，采用等量送风的管道和静压室，还应限制孔口出流前的空气流速和孔口流速之比值，即u/u0≤0.25以免出流不均和出流偏斜.返回首页返回第七节气流分布性能的评价★什么是气流分布性能的评价？■就是对气流分布的均匀性与有效性的评价★不均匀系数★空气分布特性指标■定义：为满足规定风速和温度要求的测点数与总测点数之比★换气效率■换气效率定义：★能量利用系数返回首页uktkuutt%100)(2n00ttttnp0LVn不均匀系数■在工作区内选择几个测点，测出各点温度和风速后，求出算数平均值：求出均方根偏差：不均匀系数：返回首页nuunttiintunttitit22)()(uktkuutt返回空气分布特性指标■有效温差与室内风速之间的关系：■空气分布特性指标返回首页)15.0(66.7)(iniuttET％总测点数的测点数1001.17.1ETADPI返回换气效率换气效率：(τ)空气寿命：其值越短意味着空气滞留在空间时间越短，也就是被更新的有效性越好.：房间换气的名义时间常数：房间内空气可能的最短寿命返回首页%100)(2n0LVn2n换气效率返回首页返回第八节风道设计■只要建筑形式不同，建筑平面不同，就没有相同的风道布置■风道的材料■风管与风机的连接■管道系统阻力及降低阻力的措施■常用钢制风管的规格及标准■风道计算■管内风速link■风道系统的阻力平衡返回首页返回首页风道的材料■土建式风道：■钢板制风道：■非金属风道：■无机玻璃钢风道■硅酸盐板风道■复合玻纤管风道■软风管：铝箔软管、铝制波纹形半软管、玻纤软管砖砌体砌筑风道混凝土现浇风道普通钢板镀锌钢板返回首页风道的材料（非金属风管）返回首页风道的材料返回风管与风机的连接返回首页返回返回首页管道系统阻力及降低阻力的措施■空气在管道中流动与壁摩擦产生流动阻力，应尽量使用表面光滑材料■减少局部阻力■风道上的各个管件在布置时，尽量相隔一定距离，以免部件之间相互影响■渐扩管、渐缩管■弯头的弯曲半径■避免短距离的来回弯管■支风管与主风管相连接时，应避免90o垂直连接返回返回首页常用钢制风管的规格及标准返回首页常用钢制风管的规格及标准返回返回首页管内风速■管内风速的取值的影响因素■建筑空间■根据建筑空间具体情况确定，空间受限时υ↑、F↓■风机压力及能耗■风速↑，阻力↑，风机能耗↑，所以风速应尽量↓■噪声要求■风速对噪声的影响的表现：■风速υ↑，风机压头H↑，引起噪声大■风速υ↑至一定程度，通过风管部件时将产生噪声■风速υ↑，风管消声器的消声能力↓返回首页管内风速返回