第五章 空调房间的空气分布

1、第五章第五章 空调房间的空气分布空调房间的空气分布主要内容主要内容5 5. .1 1 送风射流的流动规律送风射流的流动规律 5 5. .2 2 回风口的气流流动回风口的气流流动 5 5.3 .3 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 5 5.4 .4 房间气流分布的计算房间气流分布的计算 5 5.5 .5 气流分布性能的评价气流分布性能的评价 4.6 4.6 CFDCFD技术简介及在空气分布中的应用技术简介及在空气分布中的应用空气从孔口吹出，在空间形成一股气流称为吹出气吹出气流或射流流或射流。n 研究内容研究内容：在一定的出风口面积、形式和出风速度条件下，研究气流速度和温度

2、的沿程变化。 n 目的目的：根据射流规律，合理布置送风口的数量和位置，保证人呼吸区或者某个特定区域内的空气的温度、速度、洁净度等参数满足要求。 在室内的气流流场中，回风口汇流的影响范围很小，影响室内气流运动规律和室内空气参数分布的主要因素主要因素是送风射流是送风射流。因此合理选择送风口的形式和数量、布置位置具有重要意义。5 5.1 .1 送风射流的流动规律送风射流的流动规律 自由射流自由射流 是否受限是否受限温度状况温度状况 射流射流等温射流等温射流非等温射流非等温射流受限射流受限射流 在空调工程中常见的情况，多为非等温受限射流。5 5.1 .1 送风射流的流动规律送风射流的流动规律 一、自由

3、射流一、自由射流 uxuaxdaxdmdxmFx0048001450480010.ddaxdx00680145. (.)tga 34 .射流断面直径：射流断面直径：射流扩散角：射流扩散角：n 等温等温自由射流自由射流射流轴心速度：射流轴心速度：5 5.1 .1 送风射流的流动规律送风射流的流动规律 d0极点起始段主体段x2u0ux紊流系数集中射流集中射流：圆形、方形、矩形扁射流扁射流：边长比大于10的风口扇形射流扇形射流：扇形导流n 非等温自由射流非等温自由射流TTuunFxxx0010073.ydxdtgArxdaxd00020051035(cos) ( .cos.)轴心温度：轴心温度：射流

4、落差：射流落差：5 5.1 .1 送风射流的流动规律送风射流的流动规律 阿基米德数阿基米德数ArAr判断射流的变形：判断射流的变形： 对于非等温射流，对于非等温射流，由于射流与周围介质的密度不同，在浮力和由于射流与周围介质的密度不同，在浮力和 重力重力不平衡的条件下，水平射出的射流轴将发生弯曲。不平衡的条件下，水平射出的射流轴将发生弯曲。 ArAr 0 0， 热射流，向上弯曲；热射流，向上弯曲；ArAr = 0 = 0， 等温射流，不弯曲；等温射流，不弯曲；ArAr 0 4b时，则计算断面处于主体段，此时速度与温度的衰减式则为：长条型孔板：圆、方形孔板： 21xxubmux21xxtbntx1

5、211.13xxfumux1211.13xxftntx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：301.2xuikKu031xtktKi二孔板送风的计算方法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k0.2%0.5%范围内，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，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 （u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。04/um s00.25uu二孔板送风

6、的计算方法200.5 C【例54】某空调房间尺寸为6*6*4（长*宽*高）（m），房间温度要求为 ，工作区空气流速不超过0.25m/s，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算。【解】1.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为5.8*3/6*6=48%，故满足局部孔板送风的条件。孔板在顶棚的布置如图所示。2.设定送风温差为 ，则送风应为故每块孔板的送风量为 二孔板送风的计算方法04tC372001485/1.2 1.01 4Lmh301485/3495/Lmh3.在工作区高度h=2m时，判断计算断面所在的

7、射流段。根据x1=4b检查知，x1=4*1=4m，显然射流处于起始段。4.K1，K2，K3：二孔板送风的计算方法K1，K2查表获得设k=0.0076（或0.76%），则每块孔板的空口面积因此，这样，根据A查表，K3=1.65200.0076 5.8 10.44fm 04953.1/0.044 3600um s323420.011.22(3.1)(0.48)1 0.0076A 二孔板送风的计算方法5.求到达工作区的中心气流速度：取有静压室孔板， 则所以 0.7511230 xukK K Ku0.00760.48 1 1.650.080.75 100.080.08 3.10.25/xuum s6.

8、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二孔板送风的计算方法 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： 根据k=0。0076，取正方形排列，并设d0=0.005，则可求得孔间距l，即200.785dkl00.7850.7850.0050.050.0076ldk按 的要求，u0=3.1m/s，故静压室内气流横向流速 已知每块孔板的送风量L0=495m3/h，因此单侧送风的静压室最小高度应为：在静压室高度受限的条件下，可采取双侧送风，从而减小u值，取得

9、更为理想的效果。00.25uu0.25 3.10.775/um s4950.1770.775 1 3600jhm 一、不均匀系数一、不均匀系数5.5 5.5 气流分布性能的评价气流分布性能的评价算数平均值ittniuun均方根差为2()itttn2()iuuun不均匀系数ttktuuku二、空气分布特性指标（二、空气分布特性指标（ADPIADPI指标）指标）5.5 5.5 气流分布性能的评价气流分布性能的评价 空气分布特性指标(Air Diffusion Performance Air Diffusion Performance Index Index ，ADPIADPI)定义为满足规定风速和

10、温度要求的测点数与总测点数之比n相对湿度在较大范围内(30%70%)对人体舒适性影响较小，可主要考虑空气温度与风速对人体的综合作用：()7.66(0.15)iniETttun当-1.7ET1 100(a)(a)近似活塞流近似活塞流(b)(b)下送上回下送上回1 50100三、换气三、换气效率效率5.5 5.5 气流分布性能的评价气流分布性能的评价四、能量利用系数四、能量利用系数ponotttttp、tn、to分别为排风温度、工作区空气平均温度、送风温度Computational Fluid Dynamics（计算流体动力学）（计算流体动力学） 简单地说，简单地说，CFD相当于相当于虚拟虚拟地在

11、计算机做实验，地在计算机做实验，用以模拟仿真实际的流体流动情况。而其基本原理用以模拟仿真实际的流体流动情况。而其基本原理则是数值求解控制流体流动的微分方程，得出流体则是数值求解控制流体流动的微分方程，得出流体流动的流场在连续区域上的离散分布，从而近似模流动的流场在连续区域上的离散分布，从而近似模拟流体流动情况。可以认为拟流体流动情况。可以认为CFD是现代模拟仿真技是现代模拟仿真技术的一种。术的一种。 1、what is CFD? 5.6 CFD5.6 CFD技术简介及在空气分布中的应用技术简介及在空气分布中的应用5.6 CFD5.6 CFD技术简介及在空气分布中的应用技术简介及在空气分布中的应

12、用CFD是一种模拟仿真技术，在暖通空调工程中的应用主要是一种模拟仿真技术，在暖通空调工程中的应用主要在于模拟预测室内外或设备内的空气或其他工质流体的流动在于模拟预测室内外或设备内的空气或其他工质流体的流动情况。以预测室内空气分布为例，目前在暖通空调工程中采情况。以预测室内空气分布为例，目前在暖通空调工程中采用的方法主要有四种：射流公式，用的方法主要有四种：射流公式，Zonal model，CFD以及以及模型实验。模型实验。 2 2、为什么用、为什么用CFD?CFD?5.6 CFD5.6 CFD技术简介及在空气分布中的应用技术简介及在空气分布中的应用 预测方法 比较项目射流公式 ZONAL MO

13、DEL CFD 模型实验 房间形状复杂程度 简单 较复杂 基本不限 基本不限 对经验参数的依赖性 几乎完全 很依赖 一些 不依赖 预测成本 最低 较低 较昂贵 最高 预测周期 最短 较短 较长 最长 结果的完备性 简略 简略 最详细 较详细 结果的可靠性 差 差 较好 最好 适用性 机械通风，且与实际射流条件有关 机械和自然通风，一定条件 机械和自然通风 机械和自然通风 5.6 CFD5.6 CFD技术简介及在空气分布中的应用技术简介及在空气分布中的应用通风空调空间气流组织设计通风空调空间气流组织设计 建筑外环境分析设计建筑外环境分析设计 建筑设备性能的研究改进建筑设备性能的研究改进 3 3、

14、CFDCFD在暖通空调中的应用在暖通空调中的应用 5.6 CFD5.6 CFD技术简介及在空气分布中的应用技术简介及在空气分布中的应用3D traverse apparatusAir-Conditioning unitSchematic Diagram Model Room Artificial Climate Room 5.6 CFD5.6 CFD技术简介及在空气分布中的应用技术简介及在空气分布中的应用Living Room TypeTemp. = 46C Sink Air-Conditioning unitOutside of Temp. = 0 C Neighboring Temp. =

15、 10 C5.6 CFD5.6 CFD技术简介及在空气分布中的应用技术简介及在空气分布中的应用Measured Computed Center Plane of Air Conditioner 5.6 CFD5.6 CFD技术简介及在空气分布中的应用技术简介及在空气分布中的应用Center Plane of Model RoomMeasuredComputed5.6 CFD5.6 CFD技术简介及在空气分布中的应用技术简介及在空气分布中的应用 Temperature Profiles010203040500.00.51.01.52.0ComputedMeasuredTemperature(C)Height(m)Center of Room X=2