08室内气流组织与风口

第八章2第8章室内气流组织与风口室内气流组织：——对室内空气合理流动的组织。目的与任务：通过对室内空气流动和分布的有效控制，使室内工作区空气的温度、湿度、风速和洁净度，满足设计要求。影响因素：风口形式、尺寸、数量和位置；送风参数（送风温度与速度）；房间形体尺寸；污染源位置和性质。其中，最主要的是送风口空气射流和参数的影响。8.1基本要求•室内气流组织设计的任务•影响空气分布的因素及最主要因素38.1风口气流流动规律一、送风口空气流动规律送风口出流的种类：1.按流态分：层流、紊流射流2.按温度状况分：等温、非等温射流3.按是否受限分：自由射流、受限射流（空调工程常见为非等温受限紊流射流。）8.1基本要求名词概念：•冷射流、热射流、自由射流、受限射流、贴附射流48.1风口气流流动规律㈠等温自由射流1.形成条件：⑴送风口长宽比小于10；⑵射流温度与房间空气温度相同；⑶气流流动不受任何固体壁面限制。2.特点：⑴射流边界与周围气体有动量、质量交换；⑵周围空气卷入，射流流量增加，断面不断扩大；⑶射流流速因动量交换而不断下降，直到速度为0，射流消失。8.1基本要求1.等温自由射流的流动规律和特征；53.发展过程：射流起始段―射流轴心速度不变的一段长度；射流主体段―射流轴心速度开始变化以后的长度。8.1风口气流流动规律8.1基本要求•射流起始段和主体段概念；64.计算⑴射流扩散角θ以轴线为基准，向周边扩散的角度；⑵射流轴心速度vx⑶射流横断面直径dx8.1风口气流流动规律8.1基本要求•射流起始段和主体段的概念；•等温自由射流的流动规律和特征；极点θ23.4tgaVxdx78.1风口气流流动规律5.分析结论由式（8.1）可知：⑴射程长度x与射流出口速度v0成正比，与紊流系数a成反比。增大射程的措施：提高出口速度v0；或选用紊流系数a值小的风口。8.1基本要求000.480.147xvaxvd由表8.1知：收缩极好的喷口，a=0.066；圆管，a=0.076。•射流射程长度、断面直径与射流出口速度、紊流系数之间的定性关系88.1风口气流流动规律由扩散角计算式或8.2式知：⑵射流横断面直径与送风口紊流系数成正比。增大射流扩散范围的措施：选用紊流系数大的风口。8.1基本要求由表8.1知：活动百叶风口，a=0.16。tgθ=3.4a).(.14708600daxddx•射流射程长度、断面直径与射流出口速度、紊流系数之间的定性关系98.1风口气流流动规律㈡非等温自由射流射流温度与房间空气温度不同：冷射流—送风温度低于室内温度；热射流—送风温度高于室内温度。特点：⑴动量和热量交换同时存在；⑵轴心温度沿射程不断变化；⑶重力与浮力综合作用，轴线产生弯曲：热射流：向上偏斜；冷射流：向下偏斜。8.1基本要求•非等温自由射流的流动规律和特征；•射流出口温度与射流弯曲方向的关系108.1风口气流流动规律计算：⑴轴心温差射流轴心与周围空气温度之差。⑵轴心轨迹由浮升力与惯性力之比的表征参数——Ar所确定：T0＞Tn时，有Ar＞0，热射流向上弯；T0＜Tn时，有Ar＜0，冷射流向下弯；T0＝Tn时，有Ar＝0，为等温射流。当|Ar|0.001,可近似认为其等于0。8.1基本要求•非等温自由射流的流动规律和特征；•Ar数与送风温度、射流弯曲方向的关系0020()nrngdTTAuT118.1风口气流流动规律㈢受限射流——射流边界扩展受到房间边壁影响的射流。当：射流受限。FS——射流断面面积；FN——房间横断面面积。8.1基本要求•受限射流的流动规律和特征；15sNFF128.1风口气流流动规律㈢受限射流1.结构特征⑴开始阶段：按自由射流特性扩散，即断面积和流量逐渐增加；8.1基本要求•受限射流的流动规律和特征；138.1风口气流流动规律⑵第一临界断面：射流断面积和流量的增加开始变缓时的断面。位置在射流断面积占房间断面积的20~25%处。8.1基本要求•受限射流的流动规律和特征；II148.1风口气流流动规律⑶第二临界断面：——射流断面积和流量达到最大时的断面。位置在射流断面积占房间断面积的40~42%处。8.1基本要求•受限射流的流动规律和特征；IIIIII158.1风口气流流动规律出口第一断面：自由射流；第一断面第二断面：射流的断面积和流量仍然是逐渐增加；但增加速度变缓。8.1基本要求•受限射流的流动规律和特征；IIIIII168.1风口气流流动规律第二断面以后：流量减小，断面逐渐收缩，直到消失。二断面以前，射流沿途卷吸周围空气；二断面之后，卷吸作用消失，射流开始逸出并回返。8.1基本要求•受限射流的流动规律和特征；IIIIII178.1风口气流流动规律2.射流的无因次距离a――紊流系数；x――计算断面距喷口的距离，m；Fn――房间的断面面积，m2。射流自由度：用以考虑房间尺寸和射流尺寸的相对大小对射流的影响。8.1基本要求•受限射流的流动规律和特征；•射流自由度nFaxx0nFdx188.1风口气流流动规律第一临界断面：当时，与自由射流相同；第二临界断面：当后，射流空气逐步改变流向，参与回流，流量、面积和动量不断减小，直到消失。8.1基本要求•受限射流的流动规律和特征；•射流自由度IIIIII0.1x0.1x0.2x0.2x0.2x0.1x198.1风口气流流动规律3.最大回流速度受限射流的回流区一般即是工作区。第二临界断面：控制临界断面回流速度，能保证工作区流速要求。8.1基本要求•受限射流的流动规律和特征；II工作区流速有限制射流断面积最大，回流断面积最小，回流速度最大。69.000dFvvnhp208.1风口气流流动规律4.风口位置对受限射流的影响⑴喷口处于房间高度的一半h=0.5H：射流特征：上下对称，呈橄榄形，回流在射流区的四周。8.1基本要求•受限射流的流动规律和特征；218.1风口气流流动规律⑵喷口位于房间高度的上部h≥0.7H：射流特征：上部流速大，静压小，下部静压大，上下压差使气流贴附于顶棚流动。贴附射流：——贴附于壁面流动的射流。8.1基本要求•受限射流的流动规律和特征；•射流自由度228.1风口气流流动规律贴附射流特点：单边卷吸周围空气，速度衰减慢，射程较长。对保证工作区温度、速度场均匀性和稳定性有利。风口位置影响：风口越接近顶棚，射流对顶棚的贴附力越大。贴附长度与Ar的关系(冷射流)|Ar|值越小，贴附长度越长；|Ar|值越大，射程越短。8.1基本要求•受限射流的流动规律和特征；•射流自由度•贴附射流的特点；•Ar及风口位置与贴附长度的关系238.1风口气流流动规律二、回风口的气流流动㈠回风口气流流动形式汇流特点：任意两点间流速与距汇点距离平方成反比。回风口气流流动规律符合汇流规律。8.1基本要求•回风口气流流动规律和特征；㈡回风口对房间气流分布的影响随离汇点的距离增加，流速呈二次方衰减。吸风所影响的区域范围很小。例如：vx/v0=50%，x≈0.22d0248.2风口与气流组织形式一、风口形式㈠侧送风口在房间内横向送出气流。最常见的是百叶风口，百叶活动可调，既能调节风量，也能调送风方向。双层百叶单层百叶8.2基本要求•常用送风口种类•气流分布的基本形式258.2风口与气流组织形式一、风口形式㈡散流器安装在顶棚上的送风口，自上而下送出气流。流型有平送流型（贴附射流）和下送流型。8.2基本要求•常用送风口种类•气流分布的基本形式圆形矩形方形268.2风口与气流组织形式㈢孔板送风口送风均匀，气流速度衰减快。最适用于要求工作区气流均匀，区域温差小的房间，如高精度恒温室与平行流洁净室。格栅式条形8.2基本要求•常用送风口种类•气流分布的基本形式278.2风口与气流组织形式㈣喷射式送风口渐缩圆锥台形短管。风口无叶片阻力，噪声低。紊流系数小，射程长。适用于大空间公共建筑，如体育馆、影剧院等。㈤旋流风口8.2基本要求•常用送风口种类•气流分布的基本形式288.2风口与气流组织形式三、气流组织形式影响要素：送风口形式；送、回风口布置形式。㈠上送下回房间上部送入空气，由下部排出。若采用侧送侧回，以贴附射流为佳：送风口尽量贴顶，顶棚应平整，不应当有阻挡物件。8.2基本要求•常用送风口种类•气流分布的基本形式298.2风口与气流组织形式㈡上送上回当房间下部不能布置回风口或回风管时可采用。降低回风速度，可避免气流短路。8.2基本要求•常用送风口种类•气流分布的基本形式308.2风口与气流组织形式㈢下送上回射流直接进入工作区，若风速过大，温度场和速度场要求难以保证。要求降低送风温差，控制工作区内的风速。8.2基本要求•常用送风口种类•气流分布的基本形式318.2风口与气流组织形式㈣中送风用于高大空间，分层空调。8.2基本要求•常用送风口种类•气流分布的基本形式328.3气流组织设计计算目的：使工作区的风速和温差满足设计要求。任务：选择气流分布的形式；确定送风口的型式、数目和尺寸。风速要求：室内：冬季≯0.2m/s；夏季≯0.3m/s送风口：2~5m/s回风口：≤4m/s，一般取2m/s。8.3基本要求•气流组织计算的目的、任务；•送风口出流速度的确定原则；•散流器送风可形成的气流流型及特点；•气流组织计算方法338.3气流组织设计计算8.3.1侧送风的计算1.确定送风温差ΔtS，计算总送风量LS送风温差：ΔtS=6~10℃，与室温允许波动范围有关，GB50019-2003有详细规定。或：ΔtS≯15℃送风量：m3/hQ——房间显热负荷，kW8.3基本要求sStQL01.12.13600•气流组织计算的目的、任务；•送风口出流速度的确定原则；•散流器送风可形成的气流流型及特点；•气流组织计算方法348.3气流组织设计计算2.由射程x和无因次距离x/d0，计算风口面积fS⑴射程x工作区范围在离墙0.5米以内，故可认为贴附射流射程为：x=A-1m8.3基本要求x•气流组织计算的目的、任务；•送风口出流速度的确定原则；•散流器送风可形成的气流流型及特点；•气流组织计算方法358.3气流组织设计计算⑵无因次距离x/d0ΔTX——x处轴心温差，即室温允许波动范围；舒适性空调Δt≥±1℃ΔT0——出口温差，即送风温差。⑶风口面积fS8.3基本要求000.350.147xTaxTd式（8.3）204sfd•气流组织计算的目的、任务；•送风口出流速度的确定原则；•散流器送风可形成的气流流型及特点；•气流组织计算方法368.3气流组织设计计算3.选取送风速度v0，计算每个送风口的送风量lS为防止噪声，一般v0＝2~5m/s，见表8.44.计算送风口个数n由总送风量LS和每个送风口的送风量lS确定风口个数。5.校核贴附长度⑴计算Ar数（式8.6）⑵查曲线图8.13，确定贴附长度x’要求：x’≥x若不满足，则重新设定送风温差和送风速度，再进行计算。8.3基本要求•气流组织计算的目的、任务；•送风口出流速度的确定原则；•散流器送风可形成的气流流型及特点；•气流组织计算方法378.3气流组织设计计算8.校核房间高度要求：射流不直接进入工作区，使工作区处于回流区。房间最小高度：H＝h+S+0.07x+0.3m8.3基本要求h―要求的工作区高度，mS―风口下缘到顶棚距离，mx―射流射程，m•气流组织计算的目的、任务；•送风口出流速度的确定原则；•散流器送风可形成的气流流型及特点；•气流组织计算方法388.3气流组织设计计算显示Word例题8-1398.3气流组织设计计算8.3.2散流器送风计算㈠两种流型：平送流型——贴附平顶扩散。特点：作用范围大，扩散快，混合充分，工作区温度场和速度场都很均匀。射程较侧送短。下送流型——射流向下送出。主要用于有较高净化要求的车间；为保证净化效果，房高大于4米为宜。散流器送风通常需设顶棚，管道暗装量大，投资较侧送高。8.3基本要求•气流组织计算的目的、任务；•送风口出流速度的确定原则；•散流器送风可形成的气流流型及特点；•气流组织计算方法408.3气流组织设计计算㈡平送型散流器计算1.轴心速度：v