第五章空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)課件

速度場(chǎng)的形成——經(jīng)過(guò)空調(diào)系統(tǒng)處理的空氣，經(jīng)送風(fēng)口進(jìn)入空調(diào)房間，與室內(nèi)空氣進(jìn)行熱質(zhì)交換后，由回風(fēng)口排出，必然引起室內(nèi)空氣的流動(dòng)，形成某種形式的氣流流型和流速場(chǎng)。速度場(chǎng)是溫度場(chǎng)、濕度場(chǎng)、濃度場(chǎng)存在的基礎(chǔ)和前提。

氣流組織設(shè)計(jì)的任務(wù)---合理的組織室內(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和人們的舒適感覺?？照{(diào)房間氣流組織是否合理，不僅影響房間的空調(diào)效果,也影響空調(diào)系統(tǒng)的能耗量。

速度場(chǎng)的形成——經(jīng)過(guò)空調(diào)系統(tǒng)處理的空氣，經(jīng)送風(fēng)口進(jìn)1影響氣流組織的因素——主要有送風(fēng)口的空氣射流及其參數(shù)（送風(fēng)溫差、送風(fēng)口速度）、送風(fēng)口的位置及型式、回風(fēng)口的位置、房間幾何形狀、室內(nèi)的各種擾動(dòng)等。

影響氣流組織的因素——主要有送風(fēng)口的空氣射流及其參數(shù)（送風(fēng)溫2第一節(jié)送風(fēng)射流的流動(dòng)規(guī)律1．射流的形成及其分類

形成——空氣從一定形狀和大小的噴口出流，可形成層流射流（雷諾數(shù)很小時(shí)），紊流射流（通常屬于這種情況）。

自由射流——空氣從直徑為d0的噴口以U0的速度，射入到房間體積比射流體積大得多的空間介質(zhì)中并在其內(nèi)擴(kuò)散，在不受周界表面限制的條件下形成的射流即為。第一節(jié)送風(fēng)射流的流動(dòng)規(guī)律1．射流的形成及其分類

形成——空3自由射流示意圖d0極點(diǎn)起始段主體段x2θν0νx自由射流示意圖d0極點(diǎn)起始段主體段x2θν0νx4等溫自由射流:射流溫度與房間溫度相同時(shí)，即為。等溫自由射流:射流溫度與房間溫度相同時(shí)，即為。5非等溫自由射流——當(dāng)射流出口溫度與房間溫度不同時(shí)，即為。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”。非等溫自由射流——當(dāng)射流出口溫度與房間溫度不同時(shí)，即為。送風(fēng)6受限射流——在射流運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，由于受壁面、頂棚以及空間的限制，射流邊界的擴(kuò)展受到影響。貼附射流：貼附于頂棚的射流。非貼附射流：空調(diào)房間四周的圍護(hù)結(jié)構(gòu)對(duì)射流擴(kuò)散構(gòu)成的限制。受限射流——在射流運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，由于受壁面、頂棚以及空間的限制72．空氣射流特性1）假定條件——射流從孔口或噴管射出時(shí)，在出口斷面上的速度分布可認(rèn)為一致。

2）自由射流的特性

卷吸作用：空氣從孔口或噴管射出后，由于紊流的橫向脈動(dòng)，會(huì)碰撞靠近射流邊界原來(lái)靜止的空氣，并且?guī)?dòng)它們一起向前運(yùn)動(dòng)。射流這種“帶動(dòng)”靜止空氣的作用即為。

射流范圍不斷擴(kuò)大：由于射流的卷吸作用，射流邊界與周圍介質(zhì)之間的紊流動(dòng)量交換，周圍空氣不斷被卷入，射流不斷擴(kuò)大。

2．空氣射流特性1）假定條件——射流從孔口或噴管射出時(shí)，在出8射流流量不斷增加：由于射流的卷吸作用，周圍空氣不斷被卷進(jìn)射流范圍內(nèi)，因此射流的流量沿射程不斷增加。

射流核心不斷縮?。?/p>

射流的不斷擴(kuò)大，射流斷面的速度場(chǎng)從射流中心開始逐漸向邊界衰減并沿射程不斷變化。保持射流初速度的中心區(qū)為射流核心,也稱起始段（比較短）；射流核心消失以后的段為主體段（工程中重點(diǎn)研究）

射流各斷面速度分布的相似性：射流斷面越大，速度分布越扁平，各斷面的速度分布都不相同，但它們的無(wú)因次速度（ux/ux0）分布曲線一樣。射流中的壓強(qiáng)與周圍靜止空氣的壓強(qiáng)相等。射流各斷面上的總動(dòng)量相等。射流流量不斷增加：由于射流的卷吸作用，周圍空氣不斷被卷進(jìn)射流93）自由射流主體段的速度場(chǎng)和溫度場(chǎng)分布

軸心速度的衰減規(guī)律

非等溫自由射流溫度場(chǎng)分布

△Tx/△To=0.73ux/u0

3）自由射流主體段的速度場(chǎng)和溫度場(chǎng)分布

10阿基米德數(shù)Ar判斷射流的變形：對(duì)于非等溫射流，由于射流與周圍介質(zhì)的密度不同，在浮力和重力不平衡的條件下，水平射出的射流軸將發(fā)生彎曲。

Ar>0，熱射流，向上彎曲；

Ar=0，等溫射流，不彎曲；

Ar<0，冷射流，向下彎曲。

阿基米德數(shù)Ar判斷射流的變形：對(duì)于非等溫射流，由于射流與周114）受限射流的風(fēng)速衰減

貼附射流可以看成一個(gè)具有兩倍出口面積Fo出口射流的一半，其速度衰減式為：貼附射流軸心速度的衰減比自由射流慢，因此達(dá)到同樣軸心速度的衰減程度需要更長(zhǎng)的距離。

4）受限射流的風(fēng)速衰減

貼附射流可以看成一個(gè)具有兩倍出口面積125）平行射流的疊加

兩個(gè)相同的射流平行地在同一高度射出，當(dāng)兩射流邊界相交后，則產(chǎn)生互相疊加，形成重合流動(dòng)。

匯合前，每股射流獨(dú)立發(fā)展；

匯合后，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于零。

5）平行射流的疊加

兩個(gè)相同的射流平行地在同一高度射出，當(dāng)兩13第五章空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)課件14第二節(jié)排（回）風(fēng)口的氣流流動(dòng)

1.排（回）風(fēng)口的吸入流動(dòng)特性

在排（回）風(fēng)口的附近為負(fù)壓，周圍空氣自由流向風(fēng)口，近似于流體力學(xué)中的匯流。

匯流的規(guī)律——在距匯點(diǎn)不同距離的各等速面球面上流量相等。即有，在匯流作用范圍內(nèi)，隨著離開匯點(diǎn)距離的增大，任意兩點(diǎn)間的流速與距匯點(diǎn)的距離平方第二節(jié)排（回）風(fēng)口的氣流流動(dòng)1.排（回）風(fēng)口的吸入流動(dòng)152.排（回）風(fēng)口速度衰減快的特點(diǎn)，決定了排（回）風(fēng)口的作用范圍很小。所以排（回）風(fēng)口對(duì)房間的氣流組織影響比較小。ux/u0=1/[9.55(x/d0)+0.75]在研究空間的氣流分布時(shí)，主要考慮送風(fēng)口的作用，同時(shí)考慮回風(fēng)口的合理位置。2.排（回）風(fēng)口速度衰減快的特點(diǎn)，決定了排（回）風(fēng)口的作用163.吸入流動(dòng)與射流的比較

射流吸入流動(dòng)射流作用區(qū)呈錐形吸入流動(dòng)作用區(qū)為球形（卷吸作用）各個(gè)球面的流量不變射流沿前進(jìn)方向流量等于吸風(fēng)口的流量不斷增加空氣速度與離開吸風(fēng)口的射流軸線速度基本距離成平方反比與射程成反比

3.吸入流動(dòng)與射流的比較

射流17對(duì)于匯流的匯點(diǎn)，假定流動(dòng)沒(méi)有阻力損失，吸風(fēng)口的作用面是球面；

對(duì)于實(shí)際的排（回）風(fēng)口，風(fēng)口總是有一定的大小，空氣流動(dòng)也是有阻力的，故吸風(fēng)區(qū)內(nèi)空氣流動(dòng)的等速面是橢球面。對(duì)于匯流的匯點(diǎn)，假定流動(dòng)沒(méi)有阻力損失，吸風(fēng)口的作用面是球面；18第三節(jié)空氣分布器及房間氣流分布形式1．空氣分布器的型式

空氣分布器簡(jiǎn)稱送風(fēng)口。

送風(fēng)口型式及其紊流系數(shù)a的大小，對(duì)射流的發(fā)展及流型的形成都有直接的影響。

幾種常用的送風(fēng)口型式：

側(cè)送（下送）風(fēng)口:第三節(jié)空氣分布器及房間氣流分布形式1．空氣分布器的型式

19第五章空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)課件20散流器:

散流器:

21第三節(jié)空氣分布器及房間氣流分布形式1．空氣分布器的型式

空氣分布器簡(jiǎn)稱送風(fēng)口。

送風(fēng)口型式及其紊流系數(shù)a的大小，對(duì)射流的發(fā)展及流型的形成都有直接的影響。

幾種常用的送風(fēng)口型式：

側(cè)送（下送）風(fēng)口:

噴射式送口:第三節(jié)空氣分布器及房間氣流分布形式1．空氣分布器的型式

22旋流送風(fēng)口:旋流送風(fēng)口:23其它形式的送風(fēng)口:其它形式的送風(fēng)口:24第五章空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)課件252．排（回）風(fēng)口由于排（回）風(fēng)口的匯流場(chǎng)對(duì)房間氣流組織的影響比較小，所以它的形式也比較簡(jiǎn)單。雖然回風(fēng)口的形式可以簡(jiǎn)單，但要求應(yīng)有調(diào)節(jié)風(fēng)量的裝置。

回風(fēng)口的形狀和位置根據(jù)氣流組織的要求而定，若設(shè)在房間下部時(shí)，風(fēng)口的下緣離地面離地面至少0.15m。2．排（回）風(fēng)口26第五章空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)課件273．空間氣流分布的形式按照送、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。大致可歸納為五種形式：3．空間氣流分布的形式按照送、風(fēng)口布置位置和型式的不同285.3空調(diào)房間氣流組織按照送、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

上送上回

5.3空調(diào)房間氣流組織按照送、回風(fēng)口布置位置和型式的不同，291.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，氣流基本吹到對(duì)面墻上后轉(zhuǎn)折下落，以較低速度流過(guò)工作區(qū)，再由布置在側(cè)墻下部的回風(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。特點(diǎn)①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。

②工作區(qū)處于回流區(qū)，故而排風(fēng)溫度等于室內(nèi)工作區(qū)溫度。

③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。

1.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，30第五章空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)課件312.上送下回

孔板送風(fēng)和散流器送風(fēng)是常見的上送下回形式。

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)均勻的氣流

。對(duì)于溫濕度要求精度高的房間，特別是潔凈度要求很高的房間，是理想的氣流組織型式。

特點(diǎn)這種形式的排風(fēng)溫度也接近室內(nèi)工作區(qū)平均溫度。Ps2.上送下回孔板送風(fēng)和散流器送風(fēng)是常見的上送下回形式。32第五章空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)課件333.中送下、上回

對(duì)了高大房間來(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，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。

3.中送下、上回對(duì)了高大房間來(lái)說(shuō)，送風(fēng)量往往很大，房間34第五章空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)課件354.下送上回

適用場(chǎng)合對(duì)于室內(nèi)余熱量大，特別是熱源又靠近頂棚的場(chǎng)合，采用這種氣流組織形式是非常合適的。

特點(diǎn)由于下送上回時(shí)的排風(fēng)溫度大于工作區(qū)溫度，故而室內(nèi)平均溫度較高，經(jīng)濟(jì)性好。但是，下部送風(fēng)溫差不能太大?？刹捎眯魉惋L(fēng)口。

為此4.下送上回適用場(chǎng)合對(duì)于室內(nèi)余熱量大，特別是熱源又靠近頂36第五章空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)課件375.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。

適用場(chǎng)合對(duì)于那些因各種原因不能在房間下部布置風(fēng)口的場(chǎng)合是相當(dāng)合適的。注意防止氣流短路現(xiàn)象的發(fā)生。

5.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，38第五章空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)課件39第四節(jié)房間氣流分布的計(jì)算1．氣流分布計(jì)算的任務(wù)選擇氣流分布的形式，確定送風(fēng)口的型式、數(shù)量和尺寸，使工作區(qū)的風(fēng)速和溫差滿足設(shè)計(jì)要求。

2．工作區(qū)設(shè)計(jì)參數(shù)的確定

工作區(qū)的溫度、濕度、潔凈度要求——根據(jù)舒適性空調(diào)或工藝性空調(diào)的參數(shù)確定；

第四節(jié)房間氣流分布的計(jì)算1．氣流分布計(jì)算的任務(wù)40工作區(qū)的流速uN——舒適性空調(diào)：室內(nèi)冬季uN≦0.2m/s，

室內(nèi)夏季uN≦0.3m/s，

工藝性空調(diào)：宜采用uN=0.2-0.5m/s，送風(fēng)口的出流速度u0——考慮到噪聲的影響，一般u0=2-5m/s。排（回）風(fēng)口的風(fēng)速u——一般u≦4m/s。工業(yè)建筑允許u>4m/s,離人較近時(shí)u<3m/s,居住建筑內(nèi)u=2m/s,工作區(qū)的流速uN——舒適性空調(diào)：413.氣流分布的計(jì)算空氣分布方式及計(jì)算條件:

3.氣流分布的計(jì)算空氣分布方式及計(jì)算條件:42第五節(jié)氣流分布性能的評(píng)價(jià)1．評(píng)價(jià)氣流組織的性能指標(biāo)應(yīng)包括技術(shù)指標(biāo)和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。

1）技術(shù)指標(biāo)

不均勻系數(shù)k：通過(guò)測(cè)得空調(diào)區(qū)域內(nèi)各點(diǎn)的速度和溫度，評(píng)價(jià)該區(qū)域內(nèi)速度場(chǎng)和溫度場(chǎng)的均勻性，進(jìn)而評(píng)價(jià)區(qū)域氣流分布的均勻性。

空氣分布特性指標(biāo)ADPI

ADPI=(-1.7<ΔET<1.1的測(cè)點(diǎn)數(shù)/總測(cè)點(diǎn)數(shù))X100%

第五節(jié)氣流分布性能的評(píng)價(jià)1．評(píng)價(jià)氣流組織的性能指標(biāo)應(yīng)包括43通常用室內(nèi)空氣或工作區(qū)某點(diǎn)空氣被更新的有效性作為氣流分布的評(píng)價(jià)指標(biāo)。

對(duì)整個(gè)房間的空氣壽命測(cè)定通常在排風(fēng)（回風(fēng)）口處。換氣效率ε為可能最短的空氣壽命與平均空氣壽命之比。

通常用室內(nèi)空氣或工作區(qū)某點(diǎn)空氣被更新的有效性作為氣流分布的評(píng)442）經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

能量利用系數(shù)η：消除室內(nèi)某種有害物質(zhì)是以投入能量為代價(jià)的。η=(tp-t0)/(tn-t0)

通常，送風(fēng)量是根據(jù)排風(fēng)溫度=工作區(qū)設(shè)計(jì)溫度計(jì)算的。但是，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)置的位置不同，排風(fēng)溫度就會(huì)不同，由此投入能量系數(shù)也會(huì)不一樣。2）經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

能量利用系數(shù)η：消除室內(nèi)某種有害物質(zhì)是以投入能45當(dāng)η<1,有tp<tn，表明投入的能量沒(méi)有得到完全利用，可能流路短路造成，經(jīng)濟(jì)性差；

當(dāng)η=1,有tp=tn，表明送風(fēng)經(jīng)熱交換吸收余熱后已達(dá)到室內(nèi)溫度，進(jìn)而被排出室外；