第六章 空调房间气流组织.ppt

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、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,xe,6.1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,xe,6.2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，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。,xe,6.2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Tx/To=0.35/(ax/do+0.147)To:射流出口温度与室内空气温度之差,K；Tx: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；,xe,6.2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Tx/To=0.73（vx/vo）4、射流弯曲（1）判据：阿基米德数Ar=gdo(To-Tn）/(vo2Tn)ToTn，Ar0，热射流，射流上弯；ToTn，Ar0，冷射流，射流下弯；To=Tn，|Ar|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,xe,6.2送、回风口气流运动规律,6气流组织,四、多股平行射流,xe,6.2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(10 x+F)/F,xe,6.2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。,xe,6.3对室内气流分布的要求与评价,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）=（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）=-1.7-1.1，vx0.35m/s，大部人感觉舒适，小于下限时有吹冷风感。（2）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。,xe,6.3对室内气流分布的要求与评价,6气流组织,APPI=（-1.71.1）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t、v温度不均匀系数：kt=t/tP速度不均匀系数：kv=v/vPkt、kv越小，气流均匀性越好。,xe,6.3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：N=（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）N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tPtN时，N1，说明余热未被有效排出，能量利用有效性低。2、通风效率：T=（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）。,xe,6.3对室内气流分布的要求与评价,6气流组织,（1）T的大小反映了室内污染物移除迅速程度。（2）混合通风，当CPCN，T1，对于接近活塞流的置换通风，T1-4。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。,xe,6.3对室内气流分布的要求与评价,6气流组织,五、换气效率（a）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、a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，a=1；一般情况下，a1。,xe,6.3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,xe,6.4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。,xe,6.4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）。,xe,6.4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,xe,6.4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,xe,6.4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。,xe,6.4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。,xe,6.4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,xe,6.4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,xe,6.5气流组织行式,6气流组织,2、双侧送,xe,6.5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。,xe,6.5气流组织行式,6气流组织,二、孔板送风、垂直单向流,xe,6.5气流组织行式,6气流组织,三、下部送风,xe,6.5气流组织行式,6气流组织,6.5.2下送式（顶送式）一、散流器,xe,6.5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,xe,6.5气流组织行式,6气流组织,6.6.1侧送风计算一、侧送风,xe,6.6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)。,xe,6.6气流组织计算,6气流组织,3、轴心温差tx：应满足空调精度要求，即tx空调精度。（1）舒适性空调：tx=1（2）高精度空调：tx=（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。,xe,6.6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tx、选取送风温差to；（3）根据tx/tox/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vo假定风口数量n；计算风口实际出口风速：vo=L/FnL：房间风量；：风口有效面积系数,一般取0.72-0.82F：风口面；n：风口数量。,xe,6.6气流组织计算,6气流组织,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）校核贴附长计算Ar；根据公式或曲线确定实际贴附长度x校核：xx（7）校核房间高度计算要求房间高度：H=h+s+0.07x+0.3校核：HH,xe,6.6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。,xe,6.6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：送风增加20%，送热风减少20%。,xe,6.6气流组织计算,6气流组织,（3）轴心温差衰减：tx/to)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。,xe,6.6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/dotgKAr（x/docos）nK、n：为实验常数,参见表11-3。送冷风取“+”,送热风取“-”。（2）点（x,y）处的风速vx/do=K(docos)K:射流常数，参见教材。,xe,6.6气流组织计算,6气流组织,（3）轴心温度衰减tx/