氣流組織設計Word版

1、四、氣流組織的設計計算氣流組織設計的任務是合理地組織室內空氣的流動與分布、確定送風口的型式、數(shù)量和尺寸，使工作區(qū)的風速和溫差滿足工藝要求及人體舒適感的要求。氣流組織的效果可以用空氣分布特性指標ADPI（Air Diffusion Performance Index）來評價，它定義為工作區(qū)內各點滿足溫度、濕度和風速要求的點占總點數(shù)的百分比?？梢酝ㄟ^實測來確定。以下介紹幾種氣流組織的設計方法。氣流組織設計一般需要的已知條件如下：房間總送風量(m3S)；房間長度(m)；房間寬度(m)；房間凈高(m)；送風溫度()；房間工作區(qū)溫度 ()；送風溫差()。氣流組織設計計算中常用的符號說明如下:空氣密度，取

2、1.2 (kg/m3)；空氣定壓比熱容，取1.01 kJ(kg)；房間總送風量(m3S)；房間長度(m)；房間寬度(m)；房間凈高(m)；要求的氣流貼附長度(m)，等于沿送風方向的房間長度減去1 m；送風溫度()；房間工作區(qū)溫度()；射流自由度，其中為每個風口所管轄的房間的橫截面面積(m2)；風口直徑，當為矩形風口時，按面積折算成圓的直徑(m)。（一）側送風的計算除了高大空間中的側送風氣流可以看做自由射流外，大部分房間的側送風氣流都是受限射流。圖6-10 側送貼附射流流型 側送方式的氣流流型宜設計為貼附射流，在整個房間截面內形成一個大的回旋氣流，也就是使射流有足夠的射程能夠送到對面墻(對雙側送

3、風方式，要求能送到房間的一半)，整個工作區(qū)為回流區(qū)，避免射流中途進人的工作區(qū)。側送貼附射流流型如圖6-10所示 (圖中斷面I-I處，射流斷面和流量都達到了最大，回流斷面最小，此處的回流平均速度最大即工作區(qū)的最大平均速)。這樣設計流型可使射流有足夠的射程，在進人工作前其風速和溫差可以充分衰減，工作區(qū)達到較均勻的溫度和速度；使整個工作區(qū)為回流區(qū)，可以減小區(qū)域溫差。因此，在空調房間中，通常設計這種貼附射流流型。在布置送風口時,風口應盡量靠進頂棚,使射流貼附頂棚。另外,為了不使射流直接進入工作區(qū),需要一定的射流混合高度，因此側送風的房間不得低于如下高度：m （6-8）式中 工作區(qū)高度，1.82.0m；

4、 送風口下緣到頂棚的距離(m)，見圖6-10； 0.3m安全系數(shù)。側送風氣流組織的設計步驟： （1）根據(jù)允許的射流溫度衰減值，求出最小相對射程 在空調房間內，送風溫度與室內溫度有一定溫差，射流在流動過程中，不斷摻混室內空氣，其溫度逐漸接近室內溫度。因此，要求射流的末端溫度與室內溫度之差小于要求的室溫允許波動范圍。射流溫度衰減與射流自由度、紊流系數(shù)、射程有關，對于室內溫度波動允許大于1的空調房間，射流末端的可為1左右，此時可認為射流溫度衰減只與射程有關。中國建筑科學研究院通過對受限空間非等溫射流的實驗研究，提出溫度衰減的變化規(guī)律，見表6-4。表6-4 受限射流溫度衰減規(guī)律246810152025

5、30400.540.380.310.270.240.180.140.120.090.04 注：為射流處的溫度與工作區(qū)溫度之差； 為送風溫差。 試驗條件：=21.227.8。 2計算風口的最大允許直徑根據(jù)射流的實際所需貼附長度和最小相對射程，計算風口允許的最大直徑，從風口樣本中預選風口的規(guī)格尺寸。對于非圓形的風口，按面積折算為風口直徑，即 (6-9)式中 風口的面積（m2）。 從風口樣本中預選風口的規(guī)格尺寸，。 3選取送風速度口，計算各風口送風量 送風速度如果取較大值，對射流溫差衰減有利，但會造成回流平均風速即要求的工作區(qū)風速太大。與及有關，見式（6-7），而可根據(jù)要求的工作區(qū)風速或按工作區(qū)要求

6、的溫濕度來確定。 為了防止送風口產生噪聲，建議送風速度采用=25 m/s；當=0.25 m/s時，其最大允許送風速度列于表6-5。表6-5 最大允許送風速度 射流自由度 5 6 7 8 9 10 1l 12 13 15 20 25 30 最大允許送風速度/ (m/s)1.812.172.542.883.263.62 4.04.354.71 5.4 7.2 9.810.8 建議采用 /(m/s) 2.0 3.5 5.0 確定送風速度后，即可得送風口的送風量為 (6-10) 式中 為風口有效斷面的系數(shù)，可根據(jù)實際情況計算確定；或從風口樣本上查找，一般送風口為0.95，對于雙層百葉風口約為0.700

7、.82。 4計算送風口數(shù)量與實際送風速度 (6-11)實際送風速度 (6-12) 5校核送風速度 根據(jù)房間的寬度和風口數(shù)量，計算出射流服務區(qū)斷面為 (6-13) 由此可計算出射流自由度，由式（6-7）可知，當工作區(qū)允許風速為0.2O.3m/s時，允許的風口最大出風風速為 (6-14) 如果實際出口風速，則認為合適；如果，則表明回流區(qū)平均風速超過規(guī)定值，超過太多時，應重新設置風口數(shù)量和尺寸，重新計算。 6校核射流貼附長度貼附射流的貼附長度主要取決于阿基米德數(shù)，數(shù)愈小，射流貼附的長度愈長；數(shù)愈大，貼附射程愈短。中國建筑科學研究院空氣調節(jié)研究所通過實驗，給出阿基米德數(shù)與相對射程之間的關系，見表6-6

8、。表6-6 射流貼附長度O.21.O2.O3.O4.05.O6.07.09.01113 8051403532302826232119 從表6-6中查出與阿基米德數(shù)對應的相對射程，便可求出實際的貼附長度。若實際貼附長度大于或等于要求的貼附長度，則設計滿足要求；若實際的貼附長度小于要求的貼附長度，則需重新設置風口數(shù)量和尺寸，重新計算。 【例6-1】 已知房間的尺寸為=6m，=21m，凈高=3.5m，房間的高符合側送風條件，總送風量=3000m3/h，送風溫度=20，工作區(qū)溫度=26。試進行氣流組織設計。 【解】 =3000m3/h=0.83 m3/s。 （1）取=1，因此；由表6-5查得射流最小相

9、對射程。 （2）設在墻一側靠頂棚安裝風管，風口離墻為0.5m ，則射流的實際射程為 m ；由最小相對射程求得送風口最大直徑m 。選用雙層百葉風口，規(guī)格為300mm200mm。根據(jù)式(6-9)計算風口面積當量直徑m （3）取m/s，計算每個送風口的送風量。 （4）計算送風口數(shù)量 個 ( 取6個) 從而實際的風口送風速度為 （5）校核送風速度 射流服務區(qū)斷面積 射流自由度 若以工作區(qū)風速不大于0.2m/s為標準，則因，可以達到回流平均區(qū)風速0.2m/s的要求。 (6)校核射流貼附長度 根據(jù)式(6-5)有從表6-6可查得，相對貼附射程為21m，因此，貼附射程為(210.276)m=5.8m5m，滿足

10、要求。以上的計算步驟與實例適用于對溫度波動范圍的控制要求并不嚴格的空調房間。對于恒溫恒濕空調房間的氣流分布設計參閱有關文獻。 (二)散流器送風的設計計算圖6-11 散流器平面布置圖a)對稱布置 b) 梅花形布置1一柱 2一方形散流器 3一三面送風散流器散流器應根據(jù)采暖通風國家標準圖集和生產廠樣本選取。散流器送風的氣流流型有平送和下送兩種典型的送風方式。設計頂棚密集布置散流器下送時，散流器形式應為流線型。在此僅討論平送方式。 氣流流型為平送貼附射流，有盤式散流器、圓形直片式散流器、方形片式散流器和直片形送吸式散流器。根據(jù)空調房間的大小和室內所要求的參數(shù)，選取散流器個數(shù)。一般按對稱位置或梅花形布置

11、(圖6-11)，梅花形布置時每個散流器送出氣流有互補性，氣流組織更為均勻。 圓形或方形散流器相應送風面積的長寬比不宜大于1:1.5。散流器中心線和側墻的距離，一般不應小于1m。 布置散流器時，散流器之間的間距及離墻的距離，一方面應使射流有足夠射程，另一方面又應使射流擴散效果好。布置時充分考慮建筑結構的特點，散流器平送方向不得有障礙物(如柱)。每個圓形或方形散流器所服務的區(qū)域最好為正方形或接近正方形。如果散流器服務區(qū)的長寬比大于1.25時，宜選用矩形散流器。如果采用頂棚回風，則回風口應布置在距散流器最遠處。 散流器送風氣流組織的計算主要是選用合適的散流器，使房間內風速滿足設計要求。根據(jù)P.J杰克

12、曼(P.J.Jackman)對圓形多層錐面和盤式散流器實驗結果綜合的公式，散流器射流的速度衰減方程為： (6-15) 式中 射程(m)，樣本中的射程指散流器中心到風速為0.5m/s處的水平距離； 在處的最大風速(m/s)； 散流器出口風速(m/s)； 平送射流原點與散流器中心的距離(m)，多層錐面散流器取0.07m； 散流器的有效流通面積(m2)；送風口常數(shù)，多層錐面散流器為1.4，盤式散流器為1.1。工作區(qū)平均風速(m/s)與房間大小、射流的射程有關,可按式(6-16)計算 (6-16) 式中 散流器服務區(qū)邊長(m)；當兩個方向長度不等時，可取平均值； 房間凈高(m)。 式(6-16)是等溫

13、射流的計算公式。當送冷風時，應增加20，送熱風時減少20。 散流器平送氣流組織的設計步驟： 1按照房間(或分區(qū))的尺寸布置散流器，計算每個散流器的送風量。 2初選散流器 按表6-7選擇適當?shù)纳⒘髌黝i部風速，層高較低或要求噪聲低時，應選低風速；層高較高或噪聲控制要求不高時，可選用高風速；選定風速后，進一步選定散流器規(guī)格，可參看有關樣本。表6-7 送風頸部最大允許風速使 用 場 合 頸部最大風速(m/s)播音室醫(yī)院門診室、病房、旅館客房、接待室、居室、計算機房劇場、劇場休息室、教室、音樂廳、食堂、圖書館、游藝廳、一般辦公室商店、旅館、大劇場、飯店 33.5 45 56 67.5選定散流器后可算出實際的頸部風速，散流器實際出口面積約為頸部面積的90，所以： (6-17)3計算射程 由式(6-15)推得： (6-18) 4校核工作區(qū)的平均速度 若滿足工作區(qū)風速要求，則認為設計合理；若不滿足工作區(qū)風速要求，則重新布置散流器，重新計算。 【例6-2】 某15m15m的空調房間，凈高3.5m，送風量為1.62m3/s，試選擇散流器的規(guī)格和數(shù)量。 【解】 (1)布置散流器 采用圖6-11(a)的布置方式，即共布置9個散流器，每個散流器承擔5m5m的送風區(qū)域。 (2)初選散流器 本例按