第六章 空调房间气流组织

第六章空调房间的气流组织§6气流组织（空气分布）6.1气流组织的目的、任务和要求1、气流组织（空气分布）：是指合理地组织室内空气的流动与分布，使室内工作区的温度、相对湿度、和洁净度能更好的的满足人体舒适感要求和工艺要求。2、应根据空调区对温湿度参数、允许风速、噪声 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 、空气质量、温度梯度、空气分布特性指标（ADPI）等要求，进行设计计算。3、良好的气流组织不仅是形成良好室内热湿参数分布条件，也是系统重要的节能手段之一。6.2影响气流组织的主要因素1、送风口的形式、位置；2、送风射流：形式、参数（送风温度、出口流速等）；3、回（排）风口的位置；4、房间的几何形状；5、污染源的位置、性质xe6.1任务及影响因素§6气流组织6.2.1送风口气流运动规律（1）根据雷诺数大小有：层流和紊流；（2）根据射流与周围空气温度情况：等温射流和温差射流；（3）根据射流发展是否受周界限制：自由射流、受限射流。一、等温自由紊流射流xe6.2送、回风口气流运动规律§6气流组织1、轴心流速衰减规律vx/vo=0.48/(ax/do+0.147)vo:射流出口流速,m/s；vx:射程x处的轴心流速，m/s；x:计算断面距风口的距离m；a:风口紊流系数，反映出口断面流速不均性；do:送风口直径或当量直径。2、结论（1）提高出口流速或减小风口紊流系数，可以增大射程；（2）如需增大扩散角θ，即增大射流与周围空气的混合能力，可以选用a较大的风口。xe6.2送、回风口气流运动规律§6气流组织二、温差射流1、热射流与冷射流：射流出口温度高于室内空气温度为热射流，射流出口温度低于室内空气温度为冷射流。2、轴心温差衰减规律ΔTx/ΔTo=0.35/(ax/do+0.147)ΔTo:射流出口温度与室内空气温度之差,K；ΔTx:射程x处的轴心温度与室内空气温度之差,K。x:计算断面距风口的距离m；3、结论（1）射流温度场与速度场有相似性；xe6.2送、回风口气流运动规律§5气流组织（2）热量扩散比动量扩散快ΔTx/ΔTo=0.73（vx/vo）4、射流弯曲（1）判据：阿基米德数Ar=gdo(To-Tn）/(vo2Tn)①To>Tn，Ar>0，热射流，射流上弯；②To<Tn，Ar<0，冷射流，射流下弯；③To=Tn，|Ar|<0.001,可忽略射流弯曲，看成等温射流。（2）射流弯曲轴心轨迹①方程xe5.2送、回风口气流运动规律§6气流组织yi/do=xitgβ+Ar(xi/docosβ)2(0.51axi/docosβ+0.35)②轴心轨迹图xe6.2送、回风口气流运动规律§6气流组织三、受限射流1、轴对称射流xe6.2送、回风口气流运动规律§5气流组织2、贴附射流xe5.2送、回风口气流运动规律§6气流组织（1）无因次距离x′=ax0/（Fn）0.5或x1′=ax/（Fn）0.5①x′≤0.1时，射流扩散规律与自由射流同，x′=0.1的界面称为第Ⅰ临界断面。②x′>0.1时，射流扩散受限，当x′=0.2时，射流流量达到最大，射流断面稍后达到最大，称为第Ⅱ临界断面。（2）回流区最大回流平均流速vhp/vo.Fn0.5/do=0.69Fn：垂直射流的空间断面面积。Fn0.5/do：射流自由度xe6.2送、回风口气流运动规律§6气流组织四、多股平行射流xe6.2送、回风口气流运动规律§5气流组织6.2.2回风口气流运动规律（1）点汇：回风口近似点汇，距点汇不同距离的各等速球面上流量相等，随着离开点汇的距离增大，流速呈二次方衰减：v1/v2=(r2/r1)2（2）实际回风口：vx/vo=0.75(10x+F)/Fxe6.2送、回风口气流运动规律§6气流组织6.3.1要求一、温度梯度要求1、ISO7730标准：工作区内，距地面上方1.1m和0.1m之间的温差不应大于3℃。2、ASHRAE55-92标准：工作区内，距地面上方1.8m和0.1m之间的温差不应大于3℃。二、空调区允许风速1、舒适性空调：冬，≯0.2m/s；夏，≯0.3m/s。2、工艺性空调：冬，≯0.3m/s；夏，0.2-0.5m/s。xe6.3对室内气流分布的要求与 评价 LEC评价法下载LEC评价法下载评价量规免费下载学院评价表文档下载学院评价表文档下载 §6气流组织6.3.2评价一、吹风感和空气分布特性指标1、吹风感（有效吹风温度）θ=（tx-tr)-7.8(vx-0.15)tx、tr：室内某地点的温度与室内平均温度℃；vx：室内某地点的风速,m/s。（1）θ=-1.7-1.1℃，vx<0.35m/s，大部人感觉舒适，小于下限时有吹冷风感。（2）θ用于评价工作区任一点的吹风感。2、空气分布特性指标(ADPI)：用于整个工作区的评价。xe6.3对室内气流分布的要求与评价§6气流组织APPI=（-1.7<θ<1.1）的测点数/总测点数×100%二、不均匀系数空调区内选择n个测点，分别测的各点的温度ti和风速vi，则：平均温度：tP=∑ti/n平均风速：vP=∑vi/n对应均方根偏差：为σt、σv温度不均匀系数：kt=σt/tP速度不均匀系数：kv=σv/vPkt、kv越小，气流均匀性越好。xe6.3对室内气流分布的要求与评价§6气流组织三、能量利用系数及通风效率1、能量利用系数：ηN=（tP-tO）/（tN-tO）tP、tN、tO：分别为排风温度、空调区空气平均温度、和送风温度（℃）。（1）ηN的大小反映了不同气流组织情况下的能量利用有效性。（2）当tP<tN时，ηN<1， 说明 关于失联党员情况说明岗位说明总经理岗位说明书会计岗位说明书行政主管岗位说明书 余热未被有效排出，能量利用有效性低。2、通风效率：ηT=（CP-CO）/（CN-CO）CP、CN、CO：分别为排风污染物浓度、空调区空气平均污染物浓度、和送风污染物浓度（mg/m3）。xe6.3对室内气流分布的要求与评价§6气流组织（1）ηT的大小反映了室内污染物移除迅速程度。（2）混合通风，当CP≈CN，ηT≈1，对于接近活塞流的置换通风，ηT≈1-4。四、空气龄1、定义：指空气质点自进入室内至到达室内某点所经历的时间。空气龄评价了空气流动状态的合理性。2、空气龄短越，说明到达该处的空气可能被掺混的污染物少，排出污染物能力强。3、空气龄概念抽象，实际测量困难，一般用测量示踪气体的浓度变化确定局部平均空气龄。xe6.3对室内气流分布的要求与评价§6气流组织五、换气效率（ηa）1、定义：空气最短的滞留时间与实际全室平均滞留时间之比。2、是评价换气效果优劣的指标，与污染物无关。3、ηa是基于空气龄的指标，反映了空气流动状态的合理性，理想的气流分布，ηa=1；一般情况下，ηa<1。xe6.3对室内气流分布的要求与评价§6气流组织6.4.1百叶风口一、单层百叶风口1、型式2、特点：叶片可以上下（或左右）旋转调节气流角度，也可加调节阀，调节风量。3、应用场合：排风口、回风口、送风口。4、应用方式：侧向、水平。5、格栅风口xe6.4送回风口的型式§6气流组织二、双层百叶风口1、型式2、特点：叶片可以上下左右旋转调节气流角度，也可加调节阀，调节风量。3、适用场合：送风口。4、应用方式：侧向、水平。xe6.4送回风口的型式§6气流组织6.4.2散流器风口一、散流器类型1、按形状分：方形、圆形、条形2、按气流流型分：平送（贴附射流）、下送。二、型式1、方形直片式（应用最广泛）。xe6.4送回风口的型式§6气流组织2、圆形：直片式、盘式3、下送型、条形xe6.4送回风口的型式§6气流组织6.4.3喷口、旋流风口一、喷口1、形式2、应用：高大空间：如展厅、机场、体育馆、影剧院等xe6.4送回风口的型式§6气流组织二、旋流风口1、带起旋器旋流风口：气流旋转送出，衰减快，适合大温差或地板送风。2、妥思旋流风口（1）特点：可根据送风温度自动调节叶片角度，满足不同温度时的送风要求。（2）目前广泛用于大空间下送风场合。xe6.4送回风口的型式§6气流组织6.4.4其它类型风口一、孔板：局部孔板、全面孔板气流流型：近似平行流，一般用于高精度或净化空调。xe6.4送回风口的型式§6气流组织二、置换通风口1、送风出口流速0.25m/s左右2、空气湖3、热烟羽流：流量随高度增加4、热力分层热烟羽流量=送风量上部：紊流混合区下部：单向流清洁区xe6.4送回风口的型式§6气流组织6.5.1侧送式一、形式1、单侧送、单侧回xe6.5气流组织行式§6气流组织2、双侧送xe6.5气流组织行式§6气流组织3、中送、上排、下回4、水平单向流二、特点（不含单向流）1、空调区处在回流区2、送风射流一般设计成贴附射流（中送式除外）3、射流衰减充分，空调区温湿度均匀。xe6.5气流组织行式§6气流组织二、孔板送风、垂直单向流xe6.5气流组织行式§6气流组织三、下部送风xe6.5气流组织行式§6气流组织6.5.2下送式（顶送式）一、散流器xe6.5气流组织行式§6气流组织6.5.3喷口送风6.5.4岗位送风xe6.5气流组织行式§6气流组织6.6.1侧送风计算一、侧送风xe6.6气流组织计算§6气流组织1、要求（1）送风射流一般设计成贴附射流：射程长，射流衰减充分；（2）工作区在回流区：射流经过充分衰减，温度场、速度场均。2、出口风速vo（1）控制噪声要求：一般vo=2-5m/s（2）满足空调区允许风速要求（0.2-0.3m/s）：最大回流平均流速：（vhp/vo).(Fn0.5/do)=0.69vhp取0.2-0.3m/s，则vo=(0.29-0.43).(Fn0.5/do)。xe6.6气流组织计算§6气流组织3、轴心温差Δtx：应满足空调精度要求，即Δtx≤空调精度。（1）舒适性空调：Δtx=1℃（2）高精度空调：Δtx=（0.4-0.8）倍的空调精度。4、贴附长度x：取决阿基米德数Ar（1）相对射程x/do与Ar的关系：x/do=53.291e-85.53Ar或由x/do-Ar曲线反映。（2）贴附长度x，由上式或曲线查取计算。（3）贴附长度x应≥射程。5、房间高度要求：为保证空调区处在回流区，需要有一定混合层高度，因此房间最小高度为：H=h+0.07x+s+0.3（m）式中，0.07x:射流向下扩展的距离，0.3:安全裕量。xe6.6气流组织计算§6气流组织6、设计计算步骤（空调精度≥±1℃）（1）计算房间要求射程x；x=A-0.5-0.5(m)（2）根据精度空调确定Δtx、选取送风温差Δto；（3）根据Δtx/Δto~x/do公式或曲线确定相对射程x/do（4）根据相对射程、要求射程x，计算风口最大直径dmax,确定风口实际尺寸do（≤dmax）。（5）确定出口风速vo①假定风口数量n；②计算风口实际出口风速：vo=L/ΨFnL：房间风量；Ψ：风口有效面积系数,一般取0.72-0.82F：风口面；n：风口数量。xe6.6气流组织计算§6气流组织③计算射流自由度：Fn0.5/do，根据公式（vhp/vo).(Fn0.5/do)=0.69校核工作区风速，不满足则重新确定风口数量或面积。（6）校核贴附长①计算Ar；②根据公式或曲线确定实际贴附长度x′③校核：x′≥x（7）校核房间高度①计算要求房间高度：H′=h+s+0.07x+0.3②校核：H≥H′xe6.6气流组织计算§6气流组织二、散流器（平送）1、散流器布置（1）布置形式：对称或梅花形。（2）送风面积长宽比：1：1.5（3）中心距墙：一般≮1.0m。2、设计计算（1）速度衰减方程vx/vo=KF0.5/（x+xo）x：以散流器中心为起点的水平距离。xe6.6气流组织计算§6气流组织vx：在x处的最大风速，vo：出口风速（喉部），m/s。xo：原点距散流器中心的距离，多层锥面散流器取0.07F:散流器的有效流通面积，m2。K：系数，盘式1.1，多层锥面1.4.（2）室内平均风速（等温射流）vm=0.381rL/(L2/4+H2)0.5L：散流器服务区边长，m；H：房间净高，m；r：射程与边长L之比；rL：为射程，射程为散流器中心到风速为0.5m/s处的距离，一般把射程控制在L/2的75%。对于温差射流：①送风增加20%，送热风减少20%。xe6.6气流组织计算§6气流组织（3）轴心温差衰减：Δtx/Δto)≈vx/vo3、设计步骤（1）布置散流器，一般3-6m。（2）预选散流器：确定数量，风量。（3）校核射程:x=KvoF0.5/vx-xo=KvoF0.5/0.5-xo应满足≥(L/2)75%（4）校核室内平均风速：满足工作区允许风速。（5）校核轴心温差衰减：满足空调精度要求。xe6.6气流组织计算§6气流组织三、喷口1、方式：侧喷（送风高度6-10m），下喷。2、影响喷口送风的因素：位置、Ar、vo。3、喷口侧送（1）射流轴心轨迹：y/do=x/dotgα±K′Ar（x/docosα）n①K′、n：为实验常数,参见表11-3。②送冷风取“+”,送热风取“-”。（2）点（x,y）处的风速vx/do=K(docosα)K:射流常数，参见教材。xe6.6气流组织计算§6气流组织（3）轴心温度衰减Δtx/Δto)=0.83vx/vo4、喷口下送（1）轴心流速衰减vx/vo=Kdo/x(1±1.9Ar/K(x/do))1/3（2）轴心温度衰减Δtx/Δto)=0.83vx/vo7、设计步骤（1）确定喷口直径do和喷口角度α，一般送冷风α=0°，送热风α=15-30°。xe6.6气流组织计算§6气流组织（2）根据房间尺寸计算要求的射程x和落差y，y=喷口高度-工作区高度（3）计算Ar（4）根据Ar定义式计算vo（5）根据do、vo确定喷口个数。（6）计算并校核工作区风速是否满足要求，不满足要求重新调整（do、y）计算。xe6.6气流组织计算