空调房间气流组织课件.ppt

1、被调对象冷负荷系统形式空气处理设备类型气流组织风道设计得热量选择回顾：经过处理的空气送入被调节的区域（房间或空经过处理的空气送入被调节的区域（房间或空间），在与周围空气进行热质交换的同时，应使受间），在与周围空气进行热质交换的同时，应使受控区域内的温度、湿度、清洁度和空气流动速处于控区域内的温度、湿度、清洁度和空气流动速处于合理的数值范围内，并以不同的方式从被调节对象合理的数值范围内，并以不同的方式从被调节对象排出等量的空气，保持空气量平衡。为了使送入的排出等量的空气，保持空气量平衡。为了使送入的空气合理分布，有效的控制既定区域内的空气流动，空气合理分布，有效的控制既定区域内的空气流动，就需要

2、了解并掌握空间的空气分布规律，不同的空就需要了解并掌握空间的空气分布规律，不同的空气分布方式和设计方法。气分布方式和设计方法。 空调房间内的空气分布与送风口的型式、数量和位空调房间内的空气分布与送风口的型式、数量和位置，排（回）风口的位置，送风参数（送风温差置，排（回）风口的位置，送风参数（送风温差t0，送风口速度送风口速度u0），风口尺寸，空间的几何尺寸及污染），风口尺寸，空间的几何尺寸及污染的位置和性质等有关，由于影响空气分布的因素较多，的位置和性质等有关，由于影响空气分布的因素较多，加上实际工程中具体条件的多样性，采用只靠理论计加上实际工程中具体条件的多样性，采用只靠理论计算确定室内空气

3、分布状况是不够的，一般要籍助于现算确定室内空气分布状况是不够的，一般要籍助于现场调试，以期达到预期的效果。场调试，以期达到预期的效果。概述概述：不同的空气流动状况有着不同的空调效：不同的空气流动状况有着不同的空调效果。果。任务任务：合理的组织室内空气的流动，：合理的组织室内空气的流动，使使室内空室内空气的温度气的温度 、湿度能更好的满足工艺要求和符合、湿度能更好的满足工艺要求和符合人们的舒适感觉。人们的舒适感觉。意义意义：气流组织直接影响室内空调效果，是关：气流组织直接影响室内空调效果，是关系着系着房间工作区的温湿度基数、空调精度及区房间工作区的温湿度基数、空调精度及区域温差、工作区的气流速度

4、、清洁程度和人体域温差、工作区的气流速度、清洁程度和人体的舒适感觉的舒适感觉的重要因素，是空气调节的一个重的重要因素，是空气调节的一个重要环节。要环节。送风口位置及型式送风口位置及型式回风口位置及型式回风口位置及型式房间几何形状房间几何形状室内的各种扰动室内的各种扰动送风对流参数：送风对流参数：送风温差送风温差t0送风口直径送风口直径d0送风速度送风速度v0影响最重要的因素v由送风口射出的空气射流由送风口射出的空气射流，对室内气流组，对室内气流组织的织的影响最大影响最大。送风口空气射流送风口空气射流的流动规律的流动规律等温自由等温自由射流射流温差、边界条件等v1、射流定义及分类、射流定义及分类

5、射流：空气经喷嘴向周围气体的外射流动。射流：空气经喷嘴向周围气体的外射流动。分类：分类：流态流态层流层流紊流紊流空间大小空间大小自由自由受限受限送风温度与送风温度与室温的差异室温的差异等温等温非等温非等温喷嘴形式喷嘴形式圆射流圆射流扁射流扁射流 * * 自由射流分为三段自由射流分为三段: :极点极点, ,起始段起始段, ,主体段。主体段。 * * 在射流理论中，将射流轴心速度保持不变在射流理论中，将射流轴心速度保持不变 的一段称为起始段，其后称为主体段。空的一段称为起始段，其后称为主体段。空调中常用的射流段为主体段。调中常用的射流段为主体段。 * * 由直径为的喷口以出流速度射入同温空间由直径

6、为的喷口以出流速度射入同温空间介质内扩散，在不受周界表面限制的条件介质内扩散，在不受周界表面限制的条件下，则形成如图下，则形成如图5-15-1所示的等温自由射流。所示的等温自由射流。空调中常用的射流段为主体段。空调中常用的射流段为主体段。（2 2）射流主体段轴心速度的衰减）射流主体段轴心速度的衰减（非园）（圆形）xF0m1xF013. 1m00048. 0145. 0048. 000048. 000uuxxdmdaxdaxuuxdxauux说明：说明：X-X-射流断面至射流断面至喷嘴间的距离喷嘴间的距离X0-X0-射流断面至射流断面至极点间的距离极点间的距离a-a-送风口的紊送风口的紊流系数，

7、流系数，直接影响直接影响射流的发展快慢，射流的发展快慢，取决于风口的形式取决于风口的形式 风口型式风口型式 紊流系数紊流系数a 圆圆 射射 流流 收缩极好的喷口收缩极好的喷口 0.066圆管圆管 0.076扩散角为扩散角为801200.09矩形短管矩形短管 0.1带可动导叶的喷口带可动导叶的喷口 0.2活动百叶风口活动百叶风口 0.16平平 面面 射射 流流 收缩极好的扁平喷口收缩极好的扁平喷口 0.108平壁上带锐缘的条缝平壁上带锐缘的条缝 0.115圆边口带导叶的风管纵向圆边口带导叶的风管纵向缝缝 0.155（3 3）分析）分析* * a a值大，横向脉动越大，射流的扩散角值大，横向脉动越

8、大，射流的扩散角越越大，射程就越短大，射程就越短* * 风口形式一定，风口形式一定，a=const, a=const, u ux x随随x x增大而减小，增大而减小，随随d d0 0或或u u0 0的增大而增大的增大而增大* * 若要增大射程若要增大射程x x，应提高应提高u u0 0、d d0 0，减小减小a a* * 若要使射流扩散角若要使射流扩散角增大，可以选增大，可以选a a值较大值较大的送风口的送风口定义：射流出口温度与房间温度不相等定义：射流出口温度与房间温度不相等分类：冷射流（送风温度低于室内温度）分类：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）热射流（送风温

9、度高于室内温度）1.轴心温差计算公式轴心温差计算公式xFnxFmuuxTTxTnTTnTx010173. 0073. 000式子式子5-71.轴心温差计算公式轴心温差计算公式对公式对公式5-7的说明：的说明：T0T0射流出口温度射流出口温度TxTx距风口距风口x x处射流轴心温度处射流轴心温度TnTn周围空气温度周围空气温度m1=1.13mm1=1.13mn1=0.73m1,n1=0.73m1,温度衰减的系数温度衰减的系数2.阿基米德数阿基米德数2.阿基米德数阿基米德数TnuTnTdgArdxiadxiArtgdxidyi20)0(035. 0cos051. 0cos0200射流轴心轨迹的计算

10、公式：射流轴心轨迹的计算公式：2.阿基米德数阿基米德数射流轴心轨迹的影响因素分析：射流轴心轨迹的影响因素分析：* Ar是决定射流弯曲程度的主要因素，Ar值大 则随射程x 的变化的y值的变化也大。当Ar=0时，为等温射流；Ar0.001时非等温射流计算* Ar表征浮升力与惯性力之比，随送风温差（T0-Tn）的提高而增大，随射流出口速度u0 的增加而减小。受限射流又分为：贴附和非贴附两种受限射流的运动受限射流又分为：贴附和非贴附两种受限射流的运动状况。状况。贴附于顶棚的射流流动，称为贴附射流；反之则为非贴附于顶棚的射流流动，称为贴附射流；反之则为非贴附射流。贴附射流。常见的为贴附射流。常见的为贴附

11、射流。（一）、非等温贴附冷射流的计算（图（一）、非等温贴附冷射流的计算（图5-3）1、射流轴心速度、射流轴心速度xFmuux0210贴附射流轴心速贴附射流轴心速度的衰减比自由度的衰减比自由射流慢射流慢（一）、非等温贴附冷射流的计算（一）、非等温贴附冷射流的计算40102105.45FzmunT2、贴附长度、贴附长度xl10.5 expxzk10.4 expxzk000.350.62hkF000.350.7hkb集中式射流集中式射流扁形射流扁形射流341002109.6muzbnT 除贴附射流外，空调空间四周的围护结构可能对除贴附射流外，空调空间四周的围护结构可能对射流扩散构成限制。在有限空间内

12、射流受限后的运动射流扩散构成限制。在有限空间内射流受限后的运动规律不同于自由射流。在有限空间内贴附与非贴附两规律不同于自由射流。在有限空间内贴附与非贴附两种受限射流的运动状况。由图种受限射流的运动状况。由图5-4可见，当喷口处于可见，当喷口处于空间高度的一半时（空间高度的一半时（h0.5H），则形成完整的对称），则形成完整的对称流，射流区呈橄榄形，回流在射流区的四周。流，射流区呈橄榄形，回流在射流区的四周。（二）、受限射流的几何形状（图（二）、受限射流的几何形状（图5-4）（二）、受限射流的几何形状（图（二）、受限射流的几何形状（图5-4）两个相同的射流平行地在同一高度射出，当两两个相同的射流

13、平行地在同一高度射出，当两射流边界相交后，则产生互相叠加，形成重合射流边界相交后，则产生互相叠加，形成重合流动。总射流的轴心速度逐渐增大，直至最大，流动。总射流的轴心速度逐渐增大，直至最大，然后再逐渐衰减直至趋于零。对于单股射流的然后再逐渐衰减直至趋于零。对于单股射流的速度分布可用正态分布来描述。速度分布可用正态分布来描述。 排（回）风口的气流流动近似于流体力学中排（回）风口的气流流动近似于流体力学中所述的汇流。汇流规律性是在距汇点不同距离所述的汇流。汇流规律性是在距汇点不同距离的各等速球面上流量相等，因而随着离开汇点的各等速球面上流量相等，因而随着离开汇点距离的增大，流速呈二次方衰减，或者说

14、在汇距离的增大，流速呈二次方衰减，或者说在汇流作用范围内，任意两点间的流速与距汇点的流作用范围内，任意两点间的流速与距汇点的距离平方成反比。参看图距离平方成反比。参看图5-6 送风口的送风口的型式及其紊流系数型式及其紊流系数的大的大小，对射流的发展及流型的形成都小，对射流的发展及流型的形成都有直接的影响。因此，在设计气流有直接的影响。因此，在设计气流组织时，根据组织时，根据空调精度、气流型式、空调精度、气流型式、送风口安装位置以及建筑装修的艺送风口安装位置以及建筑装修的艺术配合术配合等方面的要求选择不同的送等方面的要求选择不同的送风口。风口。 各种送风口参看表各种送风口参看表 5-2。A、按送

15、出气流型式可分为四种类型：、按送出气流型式可分为四种类型：1、辐射型：送出气流呈辐射状向四周扩散，、辐射型：送出气流呈辐射状向四周扩散，如散流器。如散流器。2、轴向送风口：气流沿送风口轴线方向送、轴向送风口：气流沿送风口轴线方向送出。出。3、线形送风口：气流从狭长的线状风口送、线形送风口：气流从狭长的线状风口送出。出。4、面形送风口：气流从大面积的平面上均、面形送风口：气流从大面积的平面上均匀送出。匀送出。侧送风口侧送风口v侧送风口侧送风口 在房间内横向送出气流的风口叫侧送风在房间内横向送出气流的风口叫侧送风口。这类风口中用得最多的是百叶风口，口。这类风口中用得最多的是百叶风口，其百叶活动可调

16、，仅能调风量也能调方向。其百叶活动可调，仅能调风量也能调方向。为了满足不同的调节性能要求，可将百叶为了满足不同的调节性能要求，可将百叶做成多层，每层有各自的调节功能。除百做成多层，每层有各自的调节功能。除百叶送风口外，还有格栅送风口和条缝送风叶送风口外，还有格栅送风口和条缝送风口。这两种风口可与建筑装饰很好的配合。口。这两种风口可与建筑装饰很好的配合。 散流器是散流器是 安装在顶棚上的送风口。自上而下安装在顶棚上的送风口。自上而下的送出气流。有盘式散流器，气流呈辐射状送出，的送出气流。有盘式散流器，气流呈辐射状送出，且为贴附射流；有片式散流器，设有多层可跳散且为贴附射流；有片式散流器，设有多层

17、可跳散流片，使送风呈辐射状，或呈锥形扩散。还有流流片，使送风呈辐射状，或呈锥形扩散。还有流线型、送吸式散流器。线型、送吸式散流器。 另外还有一种方型或矩形散流器，散流片的倾另外还有一种方型或矩形散流器，散流片的倾斜方向不同，各向散流片所占散流器的比例不同，斜方向不同，各向散流片所占散流器的比例不同，可以根据需要安排气流的方向及分配。各向送风可以根据需要安排气流的方向及分配。各向送风量的比例以适应各种建筑平面形状及散流器的位量的比例以适应各种建筑平面形状及散流器的位置的要求。置的要求。v（三）孔板送风口（三）孔板送风口 空气经过开有若干小孔的孔板而进入房空气经过开有若干小孔的孔板而进入房间间-孔

18、板送风口。它的最大特点是送风均孔板送风口。它的最大特点是送风均匀，气流速度衰减快，因此最适用于要求匀，气流速度衰减快，因此最适用于要求工作区气流均匀，区域温差较小的房间。工作区气流均匀，区域温差较小的房间。如高精度恒温室和平行流洁净室。如高精度恒温室和平行流洁净室。 孔板可用胶合板、硬性塑料板或铝板等孔板可用胶合板、硬性塑料板或铝板等材料制作。材料制作。v（四）喷射式送风口（四）喷射式送风口 喷射式送风口是一个渐缩圆锥形矩管。喷射式送风口是一个渐缩圆锥形矩管。它的渐缩角很小，风口无叶片阻挡，噪声它的渐缩角很小，风口无叶片阻挡，噪声低，紊流系数小，射程长，因此适用于大低，紊流系数小，射程长，因此

19、适用于大空间公共建筑，如体育馆、电影院以及大空间公共建筑，如体育馆、电影院以及大的生产车间等场合。的生产车间等场合。v（五）旋流送风口（五）旋流送风口-图图5-7 由出口格栅、集尘箱和漩流叶片组成。由出口格栅、集尘箱和漩流叶片组成。空调送风经旋流叶片切向进入集尘箱，形成空调送风经旋流叶片切向进入集尘箱，形成旋转气流由格栅送出。送风气流与室内空气旋转气流由格栅送出。送风气流与室内空气混合好，速度衰减快，适用于电子计算机房混合好，速度衰减快，适用于电子计算机房的地面送风。的地面送风。 由于回风口的汇流场对房间气流组织影响比由于回风口的汇流场对房间气流组织影响比较小，因此它的形式也比较简单，有的只在

20、孔较小，因此它的形式也比较简单，有的只在孔口加一金属网格，也有装百叶的，通常要与建口加一金属网格，也有装百叶的，通常要与建筑装饰相配合。筑装饰相配合。 回风口的形状和位置根据气流组织要求而定，回风口的形状和位置根据气流组织要求而定，若设在房间下部时，为避免灰尘和杂物被吸入，若设在房间下部时，为避免灰尘和杂物被吸入，风口下缘离地面至少为风口下缘离地面至少为0.15m。 另外，回风口要求应有调节风量的装置。另外，回风口要求应有调节风量的装置。侧送侧回侧送侧回上送下回上送下回 中送上下回中送上下回 下送上回下送上回 上送上回上送上回 按照送、回风口按照送、回风口布置位置和型式布置位置和型式的不同的不

21、同v侧送风口布置在房间的侧墙上部，空气横向送出，气侧送风口布置在房间的侧墙上部，空气横向送出，气流基本吹到对面墙上后转折下落，以较低速度流过工流基本吹到对面墙上后转折下落，以较低速度流过工作区，再由布置在侧墙下部的回风口排出。根据房间作区，再由布置在侧墙下部的回风口排出。根据房间跨度大小，可以布置成，可以布置成单侧送、单侧回，和双侧送、单侧送、单侧回，和双侧送、双侧回双侧回。工作区处于回流区，故而排风温度等于室工作区处于回流区，故而排风温度等于室内工作区温度。内工作区温度。 由于侧送侧回的射流射程比较长，射流来由于侧送侧回的射流射程比较长，射流来得及充分衰减，故可加大送风温差。得及充分衰减，故

22、可加大送风温差。 优优 点点速度场和温度场都趋于均匀和稳定，因此速度场和温度场都趋于均匀和稳定，因此能保证工作区气流速度和温度的均匀性。能保证工作区气流速度和温度的均匀性。 v孔板送风孔板送风和和散流器送风散流器送风是常见的上送下回形式是常见的上送下回形式。 * * 孔板送风和密布散流器送风，可以形成孔板送风和密布散流器送风，可以形成平行流流型，涡流少，断面速度场均匀的气流平行流流型，涡流少，断面速度场均匀的气流 。对于温湿度要求精度高的房间，特别是洁净度对于温湿度要求精度高的房间，特别是洁净度要求很高的房间，是理想的气流组织型式。要求很高的房间，是理想的气流组织型式。 特特 点点 * 这种形

23、式的排风温度也接近室内工作区平这种形式的排风温度也接近室内工作区平均均 温度。温度。 对高大房间来说，送风量往往很大，房间上对高大房间来说，送风量往往很大，房间上部和下部的温差也比较大，采用中部送风，部和下部的温差也比较大，采用中部送风，下部和上部同时排风，形成两个气流区，保下部和上部同时排风，形成两个气流区，保证下部工作区达到空调设计要求，而上部气证下部工作区达到空调设计要求，而上部气流区负担排走非空调区的余热量。流区负担排走非空调区的余热量。下部气流区的气流组织就是下部气流区的气流组织就是侧送侧回。侧送侧回。 v适用场合适用场合对于对于室内余热量大室内余热量大，特别是，特别是热源又靠近顶棚

24、热源又靠近顶棚的场合的场合 ，采用这种气流组织形式是非常合适，采用这种气流组织形式是非常合适的。的。 特点特点由于下送上回时的排风温度大于工作区由于下送上回时的排风温度大于工作区温度，故而室内平均温度较高，经济性温度，故而室内平均温度较高，经济性好。好。但是但是，下部送风温差不能太大。 v这种气流组织形式是将送风口和回风口这种气流组织形式是将送风口和回风口叠在一起，布置在房间上部。叠在一起，布置在房间上部。 适用场合适用场合对于那些因各种原因不能在房间下部房间下部布置风口的场合是相当合适的 。注意注意防止气流短路现象的发生防止气流短路现象的发生。 v一、技术指标一、技术指标1、速度不均匀系数、

25、速度不均匀系数-kvkv=v/vpv =(vp-v)2 /n)1/2v 各测点温度的均方根偏差各测点温度的均方根偏差vp= v/n速度平均值速度平均值v2、有效温度差、有效温度差=（t-tn）-m(v-vr)tn：给定的室温给定的室温vr：停滞区的流速停滞区的流速t、v:测点的参数测点的参数m:与单位风速效用相当的温度值与单位风速效用相当的温度值一般一般在在-1.72+1.1之间之间t=（tp-t0）/(tn-t0)tp：排风温度排风温度t0：送风温度送风温度tn:工作区设计温度工作区设计温度tp tn ： 热源热源 t1.0 经济经济tp= tn ： t=1.0 tp tn ： t4b时，则

26、计算断面处于时，则计算断面处于主体段主体段，此，此时速度与温度的衰减式则为：时速度与温度的衰减式则为： 长条型孔板：长条型孔板： 圆、方形孔板圆、方形孔板： 21xxubmux21xxtbntx1211.13xxfumux1211.13xxftntx全面孔板的气流分布计算主要考虑在汇合段所发生全面孔板的气流分布计算主要考虑在汇合段所发生的汇流过程，其计算式为：的汇流过程，其计算式为： （524） （525） 301.2xuikKu031xtktKi采用孔板送风应注意以下各点：采用孔板送风应注意以下各点：1.要达到较好的空气分布效果，一般开孔率要达到较好的空气分布效果，一般开孔率k0.2%0.5

27、%范范围内，即一般取围内，即一般取l4d0；2.为避免孔口出流时产生较大的噪声并保证工作区流速处于合为避免孔口出流时产生较大的噪声并保证工作区流速处于合宜的范围，一般宜的范围，一般 ；3.为使孔板出风均匀，采用等量送风的管道和静压室是必要的，为使孔板出风均匀，采用等量送风的管道和静压室是必要的，一般限制孔口出流前的空气流速（垂直于孔口出流方向）和孔一般限制孔口出流前的空气流速（垂直于孔口出流方向）和孔口流速之比值，即口流速之比值，即 （u为垂直于孔口出流方向的空气为垂直于孔口出流方向的空气流速），以免出流不均匀和出流偏斜。流速），以免出流不均匀和出流偏斜。04/um s00.25uu【例54】

28、某空调房间尺寸为某空调房间尺寸为6*6*4（长（长*宽宽*高）高）（m），房间温度要求为），房间温度要求为 ，工作区空，工作区空气流速不超过气流速不超过0.25m/s，夏季室内显热冷负荷为，夏季室内显热冷负荷为7200kJ/h。试选择孔板布置并进行送风气流的计。试选择孔板布置并进行送风气流的计算。算。20 0.5 C1.确定用局部孔板下送，设每块孔板尺寸为确定用局部孔板下送，设每块孔板尺寸为5.8*1.0（m），共有三块，则总孔板面积与顶棚面积之比），共有三块，则总孔板面积与顶棚面积之比为为5.8*3/6*6=48%，故满足局部孔板送风的条件。，故满足局部孔板送风的条件。孔板在顶棚的布置如图所

29、示。孔板在顶棚的布置如图所示。2.设定送风温差为设定送风温差为 ，则送风应为，则送风应为故每块孔板的送风量为故每块孔板的送风量为 04tC372001485/1.2 1.01 4Lmh301485/3495/Lmh3.在工作区高度在工作区高度h=2m时，判断计算断面所在的射时，判断计算断面所在的射流段。根据流段。根据x1=4b检查知，检查知，x1=4*1=4m，显然射流，显然射流处于起始段，因而所用计算式应为式处于起始段，因而所用计算式应为式(5-16)，（，（5-17）。）。4.K1，K2，K3： K1：按：按 ； ，由图，由图5-20，b查得查得 K1=0.48； K2：射流间距：射流间距

30、l=2m，射程，射程x=2m，故，故l/x=1， K2=1.0; K3:计算计算A值用下式值用下式110.52bB11.0 xB3023010.01txAu Kb k设设k=0.0076（或（或0.76%），则每块孔板的空口面积），则每块孔板的空口面积因此，因此，这样，这样，所以所以K3=1。65200.0076 5.8 10.44fm 04953.1/0.044 3600um s323420.011.22(3.1)(0.48)1 0.0076A 5.求到达工作区的中心气流速度：求到达工作区的中心气流速度：取有静压室孔板，取有静压室孔板， 则则所以所以 0.7511230 xukK K Ku0

31、.00760.48 1 1.650.080.75 100.080.08 3.10.25/xuum s6.求到达工作区时空气的中心温差衰减：求到达工作区时空气的中心温差衰减：12013xtKktK K10.00760.1270.48 1.650.750100.1270.12740.51xttC 计算结果说明该孔板能满足设计要求。最后完成孔板的孔口布置计算结果说明该孔板能满足设计要求。最后完成孔板的孔口布置及确定静压室高度：及确定静压室高度： 根据根据k=0。0076，取正方形排列，并设定，取正方形排列，并设定d0=0.005，则可求得孔间，则可求得孔间距距l，即，即200.785dkl00.78

32、50.7850.0050.050.0076ldk按按 的要求，的要求，u0=3.1m/s，故静压室内气，故静压室内气流横向流速流横向流速 已知每块孔已知每块孔板的送风量板的送风量L0=495m3/h，因此单侧送风的静，因此单侧送风的静压室最小高度应为：压室最小高度应为：在静压室高度受限的条件下，可采取双侧送风，在静压室高度受限的条件下，可采取双侧送风，从而减小从而减小u值，取得更为理想的效果。值，取得更为理想的效果。00.25uu0.25 3.10.775/um s4950.1770.775 1 3600jhm 空间气流分布的计算理论尚不够完善，需空间气流分布的计算理论尚不够完善，需要依赖经验的修正方法来处理一些实际因素的要依赖经验的修正方法来处理一些实际因素的影响。随着计算机的普及及计算流体力学的发影响。随着计算机的普及及计算流体力学的发展，已有一些空间内气流分布，温度场及浓度展，已有一些空间内气流分布，温度场及浓度数值模拟的研究成果。随着新型风口和气流分数值模拟的研究成果。随着新型风口和气流分布方式的发展，气流分布的实验研究和理论研布方式的发展，气流分布的实验研究和理论研究应得到足够的重视。究应得到足够的重视。