第五章空气调节系统课件

速度场的形成——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。速度场是温度场、湿度场、浓度场存在的基础和前提。

气流组织设计的任务---合理的组织室内空气的流动,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,也影响空调系统的能耗量。

速度场的形成——经过空调系统处理的空气，经送风口进1影响气流组织的因素——主要有送风口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、回风口的位置、房间几何形状、室内的各种扰动等。

影响气流组织的因素——主要有送风口的空气射流及其参数（送风温2第一节送风射流的流动规律1．射流的形成及其分类

形成——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（通常属于这种情况）。

自由射流——空气从直径为d0的喷口以U0的速度，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条件下形成的射流即为。第一节送风射流的流动规律1．射流的形成及其分类

形成——空3自由射流示意图d0极点起始段主体段x2θν0νx自由射流示意图d0极点起始段主体段x2θν0νx4等温自由射流:射流温度与房间温度相同时，即为。等温自由射流:射流温度与房间温度相同时，即为。5非等温自由射流——当射流出口温度与房间温度不同时，即为。送风温度低于室内温度者为“冷射流”，高于室内温度者为“热射流”。非等温自由射流——当射流出口温度与房间温度不同时，即为。送风6受限射流——在射流运动过程中，由于受壁面、顶棚以及空间的限制，射流边界的扩展受到影响。贴附射流：贴附于顶棚的射流。非贴附射流：空调房间四周的围护结构对射流扩散构成的限制。受限射流——在射流运动过程中，由于受壁面、顶棚以及空间的限制72．空气射流特性1）假定条件——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。

2）自由射流的特性

卷吸作用：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的空气，并且带动它们一起向前运动。射流这种“带动”静止空气的作用即为。

射流范围不断扩大：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，周围空气不断被卷入，射流不断扩大。

2．空气射流特性1）假定条件——射流从孔口或喷管射出时，在出8射流流量不断增加：由于射流的卷吸作用，周围空气不断被卷进射流范围内，因此射流的流量沿射程不断增加。

射流核心不断缩小：

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程不断变化。保持射流初速度的中心区为射流核心,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）

射流各断面速度分布的相似性：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，但它们的无因次速度（ux/ux0）分布曲线一样。射流中的压强与周围静止空气的压强相等。射流各断面上的总动量相等。射流流量不断增加：由于射流的卷吸作用，周围空气不断被卷进射流93）自由射流主体段的速度场和温度场分布

轴心速度的衰减规律

非等温自由射流温度场分布

△Tx/△To=0.73ux/u0

3）自由射流主体段的速度场和温度场分布

10阿基米德数Ar判断射流的变形：对于非等温射流，由于射流与周围介质的密度不同，在浮力和重力不平衡的条件下，水平射出的射流轴将发生弯曲。

Ar>0，热射流，向上弯曲；

Ar=0，等温射流，不弯曲；

Ar<0，冷射流，向下弯曲。

阿基米德数Ar判断射流的变形：对于非等温射流，由于射流与周114）受限射流的风速衰减

贴附射流可以看成一个具有两倍出口面积Fo出口射流的一半，其速度衰减式为：贴附射流轴心速度的衰减比自由射流慢，因此达到同样轴心速度的衰减程度需要更长的距离。

4）受限射流的风速衰减

贴附射流可以看成一个具有两倍出口面积125）平行射流的叠加

两个相同的射流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，形成重合流动。

汇合前，每股射流独立发展；

汇合后，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。

5）平行射流的叠加

两个相同的射流平行地在同一高度射出，当两13第五章空气调节系统课件14第二节排（回）风口的气流流动

1.排（回）风口的吸入流动特性

在排（回）风口的附近为负压，周围空气自由流向风口，近似于流体力学中的汇流。

汇流的规律——在距汇点不同距离的各等速面球面上流量相等。即有，在汇流作用范围内，随着离开汇点距离的增大，任意两点间的流速与距汇点的距离平方第二节排（回）风口的气流流动1.排（回）风口的吸入流动152.排（回）风口速度衰减快的特点，决定了排（回）风口的作用范围很小。所以排（回）风口对房间的气流组织影响比较小。ux/u0=1/[9.55(x/d0)+0.75]在研究空间的气流分布时，主要考虑送风口的作用，同时考虑回风口的合理位置。2.排（回）风口速度衰减快的特点，决定了排（回）风口的作用163.吸入流动与射流的比较

射流吸入流动射流作用区呈锥形吸入流动作用区为球形（卷吸作用）各个球面的流量不变射流沿前进方向流量等于吸风口的流量不断增加空气速度与离开吸风口的射流轴线速度基本距离成平方反比与射程成反比

3.吸入流动与射流的比较

射流17对于汇流的汇点，假定流动没有阻力损失，吸风口的作用面是球面；

对于实际的排（回）风口，风口总是有一定的大小，空气流动也是有阻力的，故吸风区内空气流动的等速面是椭球面。对于汇流的汇点，假定流动没有阻力损失，吸风口的作用面是球面；18第三节空气分布器及房间气流分布形式1．空气分布器的型式

空气分布器简称送风口。

送风口型式及其紊流系数a的大小，对射流的发展及流型的形成都有直接的影响。

几种常用的送风口型式：

侧送（下送）风口:第三节空气分布器及房间气流分布形式1．空气分布器的型式

19第五章空气调节系统课件20散流器:

散流器:

21第三节空气分布器及房间气流分布形式1．空气分布器的型式

空气分布器简称送风口。

送风口型式及其紊流系数a的大小，对射流的发展及流型的形成都有直接的影响。

几种常用的送风口型式：

侧送（下送）风口:

喷射式送口:第三节空气分布器及房间气流分布形式1．空气分布器的型式

22旋流送风口:旋流送风口:23其它形式的送风口:其它形式的送风口:24第五章空气调节系统课件252．排（回）风口由于排（回）风口的汇流场对房间气流组织的影响比较小，所以它的形式也比较简单。虽然回风口的形式可以简单，但要求应有调节风量的装置。

回风口的形状和位置根据气流组织的要求而定，若设在房间下部时，风口的下缘离地面离地面至少0.15m。2．排（回）风口26第五章空气调节系统课件273．空间气流分布的形式按照送、风口布置位置和型式的不同，可以有各种各样的气流组织形式。大致可归纳为五种形式：3．空间气流分布的形式按照送、风口布置位置和型式的不同285.3空调房间气流组织按照送、回风口布置位置和型式的不同，可以有各种各样的气流组织形式。大致可以归纳为以下五种：

侧送侧回上送下回

中送上下回

下送上回

上送上回

5.3空调房间气流组织按照送、回风口布置位置和型式的不同，291.侧送侧回

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，可以布置成单侧送、单侧回，和双侧送、双侧回。特点①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。

②工作区处于回流区，故而排风温度等于室内工作区温度。

③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。

1.侧送侧回

侧送风口布置在房间的侧墙上部，空气横向送出，30第五章空气调节系统课件312.上送下回

孔板送风和散流器送风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，特别是洁净度要求很高的房间，是理想的气流组织型式。

特点这种形式的排风温度也接近室内工作区平均温度。Ps2.上送下回孔板送风和散流器送风是常见的上送下回形式。32第五章空气调节系统课件333.中送下、上回

对了高大房间来说，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，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，而上部气流区负担排走非空调区的余热量。显然下部气流区的气流组织就是侧送侧回。

3.中送下、上回对了高大房间来说，送风量往往很大，房间34第五章空气调节系统课件354.下送上回

适用场合对于室内余热量大，特别是热源又靠近顶棚的场合，采用这种气流组织形式是非常合适的。

特点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，经济性好。但是，下部送风温差不能太大。可采用旋流送风口。

为此4.下送上回适用场合对于室内余热量大，特别是热源又靠近顶36第五章空气调节系统课件375.上送上回

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。

适用场合对于那些因各种原因不能在房间下部布置风口的场合是相当合适的。注意防止气流短路现象的发生。

5.上送上回这种气流组织形式是将送风口和回风口叠在一起，38第五章空气调节系统课件39第四节房间气流分布的计算1．气流分布计算的任务选择气流分布的形式，确定送风口的型式、数量和尺寸，使工作区的风速和温差满足设计要求。

2．工作区设计参数的确定

工作区的温度、湿度、洁净度要求——根据舒适性空调或工艺性空调的参数确定；

第四节房间气流分布的计算1．气流分布计算的任务40工作区的流速uN——舒适性空调：室内冬季uN≦0.2m/s，

室内夏季uN≦0.3m/s，

工艺性空调：宜采用uN=0.2-0.5m/s，送风口的出流速度u0——考虑到噪声的影响，一般u0=2-5m/s。排（回）风口的风速u——一般u≦4m/s。工业建筑允许u>4m/s,离人较近时u<3m/s,居住建筑内u=2m/s,工作区的流速uN——舒适性空调：413.气流分布的计算空气分布方式及计算条件:

3.气流分布的计算空气分布方式及计算条件:42第五节气流分布性能的评价1．评价气流组织的性能指标应包括技术指标和经济指标。

1）技术指标

不均匀系数k：通过测得空调区域内各点的速度和温度，评价该区域内速度场和温度场的均匀性，进而评价区域气流分布的均匀性。

空气分布特性指标ADPI

ADPI=(-1.7<ΔET<1.1的测点数/总测点数)X100%

第五节气流分布性能的评价1．评价气流组织的性能指标应包括43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。

对整个房间的空气寿命测定通常在排风（回风）口处。换气效率ε为可能最短的空气寿命与平均空气寿命之比。

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442）经济指标

能量利用系数η：消除室内某种有害物质是以投入能量为代价的。η=(tp-t0)/(tn-t0)

通常，送风量是根据排风温度=工作区设计温度计算的。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，排风温度就会不同，由此投入能量系数也会不一样。2）经济指标

能量利用系数η：消除室内某种有害物质是以投入能45当η<1,有tp<tn，表明投入的能量没有得到完全利用，可能流路短路造成，经济性差；

当η=1,有tp=tn，表明送风经热交换吸收余热后已达到室内温度，进而被排出室外；