第五章空气调节系统.ppt
第五章第五章 空调房间的空气分布空调房间的空气分布第一节第一节送风射流的流动规律送风射流的流动规律第二节第二节 排（回）风口的气流流动排（回）风口的气流流动第三节第三节空气分布器及房间气流分布形式空气分布器及房间气流分布形式第四节第四节房间气流分布的计算房间气流分布的计算n速度场的形成速度场的形成经过空调系统处理的空气，经过空调系统处理的空气，经送风口进入空调房间，与室内空气进行热质经送风口进入空调房间，与室内空气进行热质交换后，由回风口排出，必然引起室内空气的交换后，由回风口排出，必然引起室内空气的流动，形成某种形式的气流流型和流速场。速流动，形成某种形式的气流流型和流速场。速度场是温度场、湿度场、浓度场存在的度场是温度场、湿度场、浓度场存在的基础基础和和前提前提。n气流组织设计的任务气流组织设计的任务-合理的组织室内空气合理的组织室内空气的流动的流动,使室内工作区空气的温度、湿度、速度使室内工作区空气的温度、湿度、速度和洁净度能更好地满足工艺要求和人们的舒适和洁净度能更好地满足工艺要求和人们的舒适感觉。空调房间气流组织是否合理，不仅影响感觉。空调房间气流组织是否合理，不仅影响房间的空调效果房间的空调效果,也影响空调系统的也影响空调系统的能能耗量耗量。n影响气流组织的因素影响气流组织的因素主要有送风口主要有送风口的空气射流及其参数（送风温差、送风的空气射流及其参数（送风温差、送风口速度）、送风口的位置及型式、回风口速度）、送风口的位置及型式、回风口的位置、房间几何形状、室内的各种口的位置、房间几何形状、室内的各种扰动等。扰动等。第一节第一节送风射流的流动规律送风射流的流动规律n1射流的形成及其分类形成形成空气从一定形状和大小的喷口出流，空气从一定形状和大小的喷口出流，可形成层流射流（雷诺数很小时），紊流射流可形成层流射流（雷诺数很小时），紊流射流（通常属于这种情况）。（通常属于这种情况）。n自由射流自由射流空气从直径为空气从直径为d d0 0的喷口以的喷口以U U0 0的速的速度，射入到房间体积比射流体积大得多的空间度，射入到房间体积比射流体积大得多的空间介质中并在其内扩散，在不受周界表面限制的介质中并在其内扩散，在不受周界表面限制的条件下形成的射流即为。条件下形成的射流即为。自由射流示意图d0极点起始段主体段x20 xn等温自由射流等温自由射流:射流温度与房间温度相同射流温度与房间温度相同时，即为时，即为。n非等温自由射流非等温自由射流当射流出口温度与当射流出口温度与房间温度不同时，即为。送风温度低于房间温度不同时，即为。送风温度低于室内温度者为室内温度者为“冷射流冷射流”，高于室内温，高于室内温度者为度者为“热射流热射流”。n受限射流受限射流在射流运动过程中，由于在射流运动过程中，由于受壁面、顶棚以及空间的限制，射流边受壁面、顶棚以及空间的限制，射流边界的扩展受到影响。界的扩展受到影响。n贴附射流贴附射流：贴附于顶棚的射流。贴附于顶棚的射流。n非贴附射流：非贴附射流：空调房间四周的围护结构空调房间四周的围护结构对射流扩散构成的限制。对射流扩散构成的限制。2空气射流特性空气射流特性n1）假定条件）假定条件射流从孔口或喷管射出时，射流从孔口或喷管射出时，在出口断面上的速度分布可认为一致。在出口断面上的速度分布可认为一致。n2 2）自由射流的特性自由射流的特性卷吸作用：卷吸作用：空气从孔口或喷管射出后，由于紊空气从孔口或喷管射出后，由于紊流的横向脉动，会碰撞靠近射流边界原来静止流的横向脉动，会碰撞靠近射流边界原来静止的空气，并且带动它们一起向前运动。射流这的空气，并且带动它们一起向前运动。射流这种种“带动带动”静止空气静止空气的作用即为。的作用即为。n射流范围不断扩大：射流范围不断扩大：由于射流的卷吸作用，射由于射流的卷吸作用，射流边界与周围介质之间的紊流动量交换，周围流边界与周围介质之间的紊流动量交换，周围空气不断被卷入，射流不断扩大。空气不断被卷入，射流不断扩大。n射流流量不断增加：射流流量不断增加：由于射流的卷吸作用，周围由于射流的卷吸作用，周围空气不断被卷进射流范围内，因此射流的流量沿空气不断被卷进射流范围内，因此射流的流量沿射程不断增加。射程不断增加。n射流核心不断缩小：射流核心不断缩小：射流的不断扩大，射流断面射流的不断扩大，射流断面的速度场从射流中心开始逐渐向边界衰减并沿射的速度场从射流中心开始逐渐向边界衰减并沿射程不断变化。保持射流初速度的中心区为射流核程不断变化。保持射流初速度的中心区为射流核心心,也称起始段（比较短）；射流核心消失以后的也称起始段（比较短）；射流核心消失以后的段为主体段（工程中重点研究）段为主体段（工程中重点研究）n射流各断面速度分布的相似性：射流各断面速度分布的相似性：射流断面越大，射流断面越大，速度分布越扁平，各断面的速度分布都不相同，速度分布越扁平，各断面的速度分布都不相同，但它们的无因次速度但它们的无因次速度（ux/ux0）分布曲线一样。分布曲线一样。射流中的压强与周围静止空气的压强相等。射流射流中的压强与周围静止空气的压强相等。射流各断面上的总动量相等。各断面上的总动量相等。n3）自由射流主体段的速度场和温度场分）自由射流主体段的速度场和温度场分布布n轴心速度的衰减规律轴心速度的衰减规律n非等温自由射流温度场分布非等温自由射流温度场分布nTx/To=0.73ux/u0n阿基米德数阿基米德数Ar判断射流的变形：判断射流的变形：对于非对于非等温射流，由于射流与周围介质的密度等温射流，由于射流与周围介质的密度不同，在浮力和不同，在浮力和重力不平衡的条件下，重力不平衡的条件下，水平射出的射流轴将发生弯曲。水平射出的射流轴将发生弯曲。nAr 0，热射流，向上弯曲；热射流，向上弯曲；Ar=0，等温射流，不弯曲；等温射流，不弯曲；Ar 4m/s,离人较近时离人较近时u3m/s,n居住建筑内居住建筑内u=2m/s,3.气流分布的计算气流分布的计算空气分布方式及计算条件空气分布方式及计算条件:第五节第五节气流分布性能的评价气流分布性能的评价n1评价气流组织的性能指标应包括技术指标评价气流组织的性能指标应包括技术指标和经济指标。和经济指标。n1）技术指标技术指标不均匀系数不均匀系数k k：通过测得空调区域内各点的速通过测得空调区域内各点的速度和温度，评价度和温度，评价 该区域内速度场和温度场的均该区域内速度场和温度场的均匀性，进而评价匀性，进而评价 区域气流分布的均匀性。区域气流分布的均匀性。n空气分布特空气分布特性指标性指标ADPIADPI=(-1.7ET1.1的测点数的测点数/总测点总测点数数)X100%n通常用室内空气或工作区某点空气被更通常用室内空气或工作区某点空气被更新的有效性作为气流分布的评价指标。新的有效性作为气流分布的评价指标。n对整个房间的空气寿命测定通常在排风对整个房间的空气寿命测定通常在排风（回风）口处。（回风）口处。n换气效率换气效率为可能最短的空气寿命与平均为可能最短的空气寿命与平均空气寿命之比空气寿命之比。2）经济指标）经济指标n能量利用系数能量利用系数：消除室内某种有害物质是以消除室内某种有害物质是以投入能量为代价的。投入能量为代价的。n=(=(tptp-t0)/(tn-t0-t0)/(tn-t0)通常，送风量是根据排风温度通常，送风量是根据排风温度=工作区设计工作区设计温度计算的。但是，实际上房间内的温度并不温度计算的。但是，实际上房间内的温度并不处处均匀相等，因此排风口设置的位置不同，处处均匀相等，因此排风口设置的位置不同，排风温度就会不同，由此投入能量系数也会不排风温度就会不同，由此投入能量系数也会不一样。一样。n当当1,有有tp1,有有tptn，表明送风经热交换吸收表明送风经热交换吸收余热后已达到室内温度，且能控制工作区温度，余热后已达到室内温度，且能控制工作区温度，而排风温度可以高于室内温度，经济性好。而排风温度可以高于室内温度，经济性好。n下送上排的送风方式的能量利用系数下送上排的送风方式的能量利用系数1，而且换气效率而且换气效率也比较高，说明了这也比较高，说明了这种送风方式的有效性。种送风方式的有效性。n不同送风方式的不同送风方式的,值值:4空调系统的全年节能运行空调系统的全年节能运行工况工况最佳运行方式最佳运行方式n定（机器）露点的调节方法，控制简单，使用定（机器）露点的调节方法，控制简单，使用方便。但定露点，加再热的办法不节能。方便。但定露点，加再热的办法不节能。n最佳运行方式最佳运行方式对于每个空调工况区，分别对于每个空调工况区，分别选择最合理的空气处理方式，通过计算机程序选择最合理的空气处理方式，通过计算机程序控制，根据室内外参数的变化、执行机构状态控制，根据室内外参数的变化、执行机构状态信息的综合逻辑判断，自动地从一种工况转换信息的综合逻辑判断，自动地从一种工况转换到另一种工况（连续的），以达到最大限度的到另一种工况（连续的），以达到最大限度的节能。节能。参考资料:n薛殿华主编，空气调节，清华大学出版社，2000年3月n周谟仁编，流体力学泵与风机（第三版），中国建筑工业出版社，1994年11月n连之伟等主编，热质交换原理与设备，中国建筑工业出版社，2001年9月n陆耀庆主编，实用供热空调设计手册，中国建筑工业出版社，1994年4月n魏润柏，通风工程空气流动理论，中国建筑工业出版社，1981年6月
