管道排气扇和外排式吸油烟机风量测量孔板的设计0305定稿以此为准

管道排气扇和外排式吸油烟机风量测量孔板的设计梁永能，邓志高，区长钊江门金羚电机有限公司，江门，529085）摘要：对B型换气扇空气性能试验装置的设计进行了研究，提出与零静压工况点准确对应或者与非零静压工况点最靠近的孔板节流孔径的计算方法。以该设计的孔板测量管道排气扇和外排式吸油烟机的风量，可免除多工况点测量插值，因而提高测量精确度且可减少工作量。给出了计算程序和实例。关键词：换气扇；吸油烟机；空气性能试验；风量；孔板Thedesingaboutairdeliverymeasureforfreeinletventilatingfanandair-extractionrangehood

LiangYongneng，Dengzhigao，Ouzhangzhao

(jiangmenJinLingmotorco.,LTD.,jiangmen,529085).Abstract:We'vestudiedthedesingaboutthetestinginstallationforairperformanceoftypeBventilatingfan.Therefore,weprovidecalculationmethodaboutorificediameteraccuratelycorrespondingofzerostaticpressurepointandthemostapproachesorificediameterofNonzerostaticpressurepoint.Bythisdesign,wecanbeexemptedfrommultipointmeasurementinterpolationandimprovethemeasurementaccuracyandreducetheburdenofworkWhenmeasuringairflowaboutfreeinletventilatingfanandair-extractionrangehood.Theprogramandexamplesaregiven.Keywords:ventilatingfan；rangehood；testforairperformance；airdelivery；orificeplate1、概述管道排气扇和外排式吸油烟机均属国际标准IEC60665:1980《家用和类似用途的交流换气扇及其调速器》定义的自由进气型（B型）换气扇，该二产品适用的国家标准GB/T14806—2003《家用和类似用途的交流换气扇及其调速器》和GB/T17713-2011《吸油烟机》中所规定的空气性能试验方法等同采用IEC60665:1980中的附录D,其测量装置如图1所示。被试换气扇出风口A经连接器与测量装置接口A相接，排出气流经小角度扩散段到达装24有气流调节器(整流栅)的减压筒，经孔板节流孔口排往大气。对一定的减压筒内径D和节6流孔径d,测量截面⑥的静压P及环境温度和大气压可算出风量q，改换d可改变工况，从S6V而得到P—q性能曲线。试验装置有如下特点：S2nV——节流标准件为出口孔板，容易加工、安装和计量；——仅用一个压力计，同时测量压力和风量；——其扩散段按伯努利原理将A处的动压转化为静压而提升P至显著大于A处的静压2S62P，因而可获得P为零的工况而无需增压风机和调节措施补偿试验装置的压力损失，且降低S2nS2n对压力计的精度要求。因此，该测量装置结构特别简单且性能稳定，造价不足多喷嘴测量装置的1/10。然而，该测量装置的d只能为有限个数，以至工况不能连续改变，特定工况点的测量只能由对其最靠近的二个d值的二组(P，q)测试值通过插值运算得到结果。为减少由此导致的S2nV测试工作量和误差，研究了与零静压工况点准确对应或者与非零静压工况点最靠近的d值的计算方法。2、零静压工况点的节流孔径d的计算IEC60665:1980附录D、GB/T14806—2003附录A和GB/T17713-2011附录C对自由进气型(B型)换气扇空气性能试验方法和测量装置给出的计算公式如下：TOC\o"1-5"\h\zp=3485X10-8P/(273+0) (1)baaq=1.111ad2(P/p)0.5 (2)VS6P=P+(pK/2)X(q/(nD2/4))2 (3)FBS6 V 4PFBn=PFBpn/p (4)FBnFBnGB/T14806—2003和GB/T17713-2011对B型换气扇静压规定的公式是：PS2=PFB-(p/2)(q/(nD2/4))2 (5)S2nFBn n V 2式中：p——环境空气密度；Pba 环境气压；0"—环境温度；aq——风量；Va——孔板系数，以(d/D6)查IEC60665:1980图8或者GB/T14806—2003表A.2或者GB/T17713-2011表C.1；D——减压筒直径；6d 节流孔径；P——减压筒计示静压；S6P——换气扇的压力(全压)；FBK——因沿程损失和静压提升对动压的计算系数，按照D、D和D查IEC60665:19802 4 6图9或查GB/T14806—2003表A.3，或者按照D和D查GB/T17713-2011表C.2；46D——换气扇出风口等效直径；2D——试验装置接口直径；4P——换算至空气标准状态时的换气扇压力；FBnp——基准空气密度（1.2kg/m3）；nP——换算至空气标准状态时的换气扇静压；S2n各量均采用国际单位。由式（1）-（5）可推导出：P=pP[l+1.0005（KD-4-D4）a2d4]/p （6）S2nnS6 4 2按GB/T14806—2003和GB/T17713-2011中的定义，管道排气扇的标称风量和外排式吸油烟机的风量均指零静压工况点的风量。因此，令P=0，即式（6）左边为零，对d求解，得S2n到唯一地与零静压试验工况点准确对应的节流孔径d的计算公式：TOC\o"1-5"\h\zd=0.9999a-0.5（D-4-KD-4）-0.25 （7）24可见，式（7）是a、D、K、D和D的函数。按符号意义说明，a是（d/D）的函数，K是2 4 6 6D、D和D的函数。因此，在零静压工况点，d只与D,D和D有关。也就是说，只要d、D、2 4 6 2 4 6 2D和D符合式（7）,被试换气扇必定处于零静压工况，而与环境参数和换气扇的实际风量等其46他因素无关。实验证实了上述设计思想：同一样机在试验装置以额定电压运行然后降低电压运行因而转速改变以至风量明显变小，但都在式（7）计算所得d值的同一孔板呈现P=0。S2n由于以式（7）计算所得唯一的d值测量得到的风量qv即GB/T14806—2003中定义的管道排气扇的标称风量或GB/T17713-2011中定义的外排式吸油烟机的风量，免除了以多工况点试验所得性能曲线插值得到结果，因而提高测量精确度且减少了工作量。3、非零静压工况点的节流孔径d的计算对非零静压工况值（P，q）的测量要求，直接见于GB/T17713-2011中5.3.1限定的S2nNVN规定风量时的静压值，间接见于该标准关于全压效率限定值以及《家用和类似用途交流换气扇能效限定值及能效等级》（报批稿）对B型换气扇限定的规定静压时的能效值——风量/输入功率。对非零静压工况值测量的节流孔径d的计算使用基于式（1）-（5）推导出的以下公式：TOC\o"1-5"\h\zd=[a-2pqv2/（1.23432P-1.0005（KD-4—D-4）pqv2）]0.25 （8）n S2n 4 2 n由式（8）可见，非零静压工况点的节流孔径d的计算除输入D,D和D的值外，还需输入2 4 6产品标准规定的工况值（P，q），且式（7）可视为式（8）中P为零之特例。S2nNVN S2n值得注意的是，对于非零静压工况点，式（8）中P和q均不为零，不能进一步推导出S2n V只与D,D和D有关而与其他因素无关如式（7）那样的计算公式。并且，具体样机实际运行时2 4 6往往偏离产品标准规定的工况值（P，q），按标准试验时，管道排气扇以P为准而q将偏S2nNVN S2n V离q，外排式吸油烟机以q为准而P将偏离P。因此，无论前者或后者的测量，仍需对与VN VN S2n S2nNP或q最靠近的二个d值的二组测试值通过插值运算得到结果。然而，由于产品实际性能通S2nN VN常接近产品标准规定的工况值（P，q），样机按产品标准要求的P或q运行的工况点将S2nNVN S2nN VN很靠近按式（8）计算所得d值的工况点，插值误差可显著减少。4、特定工况点的节流孔径d的计算程序在上述计算节流孔径d的公式中，a和d因曲线a=f（d/D6）构成隐函数关系，且其中的K值需查曲线K=f（D，D，D），按公式和曲线求d值需选代算出。因手算较复杂，以VB6.0246

将式(8)和所述2条曲线编制了一小计算机程序，计算流程按图2。图2特定工况点的节流孔径d计算流程图以统一设计的测量装置使用的D数值0.462m，对GB/T14806—2003和GB/T17713-20116规定的管道排气扇出风口直径D2或外排式吸油烟机出风口直径D，算得零静压工况点的d值4和GB/T17713-2011中5.3.1规定的工况值(0.1167m3/s,100Pa)的d值分别见表1和表2。表1零静压工况点的节流孔径d计算结果示例D(m)C0.0790.202D(m)0.0790.20D(m)0.4620.4620.4620.4620.4620.4620.4620.462K0.2570.2570.2630.2650.2670.2700.2740.279d(m)0.10370.13760.20430.21700.22980.24230.25450.2667a0.6070.6130.6280.6340.6390.6460.6540.662表2非零静压工况点的节流孔径d计算结果示例D(m)20.0790.20D(m)0.0790.20D(m)0.4620.4620.4620.4620.4620.4620.4620.462K0.2570.2570.2630.2650.2670.2700.2740.279q血/s)VN0.11670.11670.11670.11670.11670.11670.11670.1167P(Pa)S2nN100100100100100100100100d(m)0.09680.11600.13140.13270.13350.13420.13480.1353a0.6060.6080.6110.6110.6120.6120.6120.6125、其它设计孔板和测量装置的完整设计应依据GB/T14806—2003、GB/T17713-2011和国家计量检定规程JJG794-1992《风量标准装置》的规定，并参考在用的统一设计的装置，即由江门市家用电器工业公司和北京家用电器研究所研制和经中国计量科学研究院检定并于1989年由轻工业部组织通过鉴定的测量装置。该装置目前应用于中国家用电器检测所、广州威凯检测技术研究所、广东产品质量监督检验研究院、广东省质量监督换气扇产品检验站和江门市金羚排气扇制造有限公司等企业。按特定工况点设计的孔板可作为统一设计装置中的17块孔板的补充，用于具体产品测量可提高精确度和减少工作量。值得注意的是，按特定的尤其是零静压工况点设计的d与D、D密切相关，产品出风口标准化对提高测量精确度和减少孔板的数量颇有意义。24参考文献区长钊.自由进气型（B型）管道式换气扇空气性能试验方法和装置研究报告[R].广东:江门市金羚排