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螺旋型空气分布器射流特性的实验研究

   日期:2012-01-11     来源:通风设备网    浏览:2247    评论:0    
0 引 言
空调分布器(风口)是整个空调系统的最末端,分布器直接将处理后的空气送入空调房间中,这一过程可认为是空气射入静止大空间的射流过程。体育馆和影剧院等高大空间对空调分布器有着不同于普通居民住宅的要求。流经空气分布器(风口)后的空气在空间内产生特定的速度场、温度场。空间内空气流场的分布不仅仅是为了改善室内的工作环境,同时在一定空间高度下,送风速度的大小对于不同用途的场馆也有不同的要求,因此高大空间内空调分布器的射流效果是高大空间空调系统实际运行中关键要素。空气分布器检测(风口检测)具有重要的意义。
1 实验装置
实验在一间18 m×9.6 m×5 m的实验室进行,空气分布器(风口)送风口离地面的高度为4 m。为了使进入空气分布器(风口)内的空气流动更加稳定,空气分布器(风口)前设置了整流栅,整流栅设在空气分布器(风口)前,距离空气分布器(风口)出口为1.6倍空气分布器(风口)直径。空气通过风机进入风管,通过整流栅后从空气分布器(风口)中射出到实验房间。实验室房间示意图如图1。
空气分布器(风口)采用可调扇叶的螺旋型空气分布器(风口),空气分布器(风口)的尺寸为直径730 mm,高度330mm,见图2。给空气分布器(风口)扇叶角度调整见图3。
 
 

2 实验结果及分析
首先测出常温射流的最大中心速度(轴心速度)的衰减情况和流型包络面,然后由最大轴心速度确定风口射流的轴心速度衰减及主流区速度分布。由流型水平包络面确定射流扩散宽度,由流型垂直包络面确定下降距。
2.1 送风口的射流包络面
实验中,送风方向为x方向。图4是6个不同扇叶角度时送风射流包络面分布图,边界速度取0.5 m/s。
从图4可以看出,在扇叶角度为0°、5°和10°时,最高点的高度值接近100 cm,当扇叶角度为15°时,最高点的值开始减小,当扇叶角度为20°和30°时最高点的高度减小到60 cm。说明扇叶角度小的射流的贴附性比角度大的射流的贴附性好,贴附长度比较长,气流在整个天花板上分布均匀,这时如采用上送下回的空气分布系统,将会使工作区基本上全部位于回流区,而且会提高室内空气温度分布的均匀性。实验表明,螺旋型空气分布器(风口)扇叶角度过大时,不利于有效改善空间的热环境。
2.2 扇叶角度的影响
对于扇叶角度为0°时,送风最大风速沿送风方向的分布如图5所示,从图5可以看出,在小流量条件下(流量为900~1 000 L/h),最大送风速度接近,随着流量的增大,最大送风速度增加较为明显。这是由于旋流送风口在流量较小(送风速度较小时)时,阻力损失较大,随着流量的增大,阻力损失逐渐减小。
从图6流量为1 200 L/h时,不同扇叶角度条件下最大中心速度在送风方向上分布的情况看,当扇叶角度在0°、5°和10°时,最大中心风速随着扇叶角度的增大趋势不明显,当角度调到最大30°时候,最大中心速度明显大于前面几种扇叶角度的风速。这个现象也反映在图7的送风宽度分布图中,当扇叶角度较大时,最大送风速度集中在螺旋分布器中心区域,因此随着扇叶角度的增大,送风宽度呈减小的趋势;当送风角度为0°~10°时,送风宽度较大,随着扇叶角度继续增大,送风宽度逐渐下降,当扇叶角度达到最大30°时,送风宽度最小。
 
同时,图7还表明流量对送风宽度的影响不是单调的。
图8反映了不同送风角度条件下,送风流量对射程的影响关系。结果表明,对于不同的扇叶角度,随着流量的增加,空气分布器(风口)射程随流量增大的斜率几乎相当。只有角度为30°的时候,射程随流量增加的斜率较大。同时,当扇叶调整角度较小(0°、5°、10°)时,不同流量下空气分布器(风口)的射程相当,但是随着扇叶角度继续增大,相同流量条件下,空气分布器(风口)的送风射程明显增大。当扇叶角度达到最大(30°)时,相同流量条件下,空气分布器(风口)射程相对于0°时平均增幅达185%左右。说明螺旋空气分布器(风口)送风角度对送风射程的影响较大,较小扇叶角度射流的贴附性大于较大扇叶角度射流的贴附性,此时空气分布器(风口)的送风均匀性最好。综合结果与文献比较,可以看出螺旋型空气分布器(风口)的送风宽度和送风射程都大于普通百叶型空气分布器(风口)。
 
3 结 论
通过对螺旋式空气分布器(风口)射流特性的实验,得到了该类空气分布器(风口)的射流特性数据。分析实验数据,结果表明:
1)送风射程随着送风风量和送风角度的增加而增大;
2)送风风量对送风宽度的影响不是随着风量的增大而增大或者减小,即影响不是单调的;3)送风宽度随着扇叶角度的增大而整体呈减小的趋势;使得送风均匀性的扇叶角度在0°~10°。
 来源:广东工业大学材料与能源学院,刘湘云,陈颖,史保
 
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