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1、第十讲 气流分布与末端设备华中科技大学 制冷与低温工程研究所2009年9月1主要内容l一、为什么要考虑气流分布？l二、射流的流动规律l三、送回风的形式与特点l四、风口l五、气流分布的设计方法l六、气流分布性能的评价2一、为什么要考虑气流分布？l 气流分布对工作区的温度、速度、洁净度有重要影响l 气流分布影响了送风量(送风温差)，从而影响设备投资和运行费l 送回风形式影响土建和室内设计3气流分布与风口布局如何影响空调质 量？l对送风温差与送风速度的衰减工作区参数的均匀性居住者的吹风感特殊工艺对风速的要求l气流的方向工作区空气的新鲜程度(空气年龄)空调负荷4射流：空气经过孔口或喷嘴向周围气体的外射
2、流动。由流体力学可知，根据流态不同，射流可分为层流射流和紊流射流；按射流过程中是否受周界表面的限制分为自由射流和受限射流；根据射流与周围流体的温度是否相同可分为等温射流与非等温射流；在空调工程中常见的射流多属于紊流非等温受限射流。二、射流的流动规律5等温自由紊流射流示意图l2.1、自由射流6射流主体段的参数变化与axo/do有关。紊流系数a：由实验决定，是表示射流流动结构的特征参数。la的数值大小决定于风口型式并与射流的扩散角有关。la值愈大，则射流的扩散和速度衰减愈大。扩散角l圆断面射流 tg3.4al平面射流 tg2.44al紊流系数和扩散角对射流的影响7喷嘴紊流系数a值喷 嘴 型 式紊流
3、系数a圆断面射流收缩极好的喷嘴 圆 管 扩散角为8o12o的扩散管 矩形短管 带有可动导向叶片的喷嘴 活动百叶风格0.066 0.076 0.09 0.1 0.2 0.16平面射流收缩极好的平面喷嘴 平面壁上的锐缘斜缝 具有导叶加工磨圆边的通风管纵向缝0.108 0.115 0.1558射流轴心速度的计算公式忽略由极点至风口的一段距离，在主体断计算时直接用l2.1、自由射流9设m0.48/a，则射流横断面直径计算公式l2.1、自由射流10对于方形或矩形出风口，上式同样适用，但在出风口的边长比大于10时，则应按扁射流计算，即 将do以风口出流面积Fo表示，则l2.1、自由射流11l非等温射流：射
4、流出口温度与房间温度不相同 。冷射流：送风温度T0低于室内温度Tn。热射流：送风温度高于室内温度。轴心温差变化与轴心速度变化之比较l2.1、自由射流12l由于射流与周围介质的密度不同，在浮力和重力不平衡条件下，射流将发生变形，其判据为阿基米德数Ar。Ar 表征浮升力与惯性力之比。当Ar0时为热射流，Ar0时为冷射流，而当 |Ar|0.001时， 则可忽略射流轴的弯曲而按等温射流计算。l2.1、自由射流13在射流运动过程中，由于受壁面、顶棚以及空间的限制，射流的运动规律有所变化。常见的射流受限情况是贴附于棚顶的射流流动，称为贴附射流。贴附射流的计算可以看成是一个具有两倍Fo出口射流的一半，因此，
5、其风速衰减的计算式为：对于贴附扁射流l2.2、受限射流14非等温贴附射流为冷射流时，在重力作用下有可能在射流达到某一距离处脱离顶棚而成为下降气流，如图所示。15l（一）计算射流几何特性系数zZ是考虑非等温射流的浮力（或重力）作用而在形式上相当于一个线性长度的特征量。对于集中射流或扇形射流：对于扁射流：l2.2、受限射流16l（二）计算集中式射流：扁形射流：l2.2、受限射流17 有限空间内贴附射流与非贴附射流：18l由图可见，当喷口处于空间高度一半时（h=0.5H），则形成完整的对称流，射流区呈橄榄形，回流在射流区的四周。当喷口位于空间高度的上部（h0.7H）时，则出现贴附的有限空间射流，它相
6、当于完整的对称流的一半。 有限空间内贴附射流与非贴附射流：19l2.3、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。对于单股射流的速度分布可用正态分布来描述，其表达式为：20点汇的气流流动由流体力学可知，对于一个点汇，其流场中的等速面 是以汇点为中心的等球面，通过各个球面的流量都相等。随着离开汇点的距离增加，流速呈二次方衰减，或者说在汇流作用范围内，任意两点间的流速与距汇点的距离平方成反比。l2.4、排（回）风口的气流流动21实际排（回）风口的气流流动实际排（回）风口面积与房间相比，并不能看作为一个点，而 是一个面。实验曲线显示，其等速面
7、为椭球面。l2.4、排（回）风口的气流流动22三、送回风的形式与特点l上送l中送l下送l回风口和回风形式23空调房间气流组织l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 241. 侧送侧回l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。 工作区处于回流区，故而排风温度
8、等于室 内工作区温度。 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。 252. 上送下回 l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。Ps263. 中送下、上回 l 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 。
9、显然下部气流区的气流组织就是侧送侧回。 274. 下送上回 l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 285. 上送上回 l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。 29三、送回风的形式与特点送风形式上侧送吊顶送风侧喷口 孔板送风其他30（1） 上侧送风31（1）上侧送风32（1）上
10、侧送风：特点l工作区为回流区l射流可贴附吊顶以便延长射流距离风口与吊顶距离风口射流速度风口射流出口角度l噪声限制了射流速度l适用跨度有限，高度不太低的空间，如客房、办公室、 小跨度中庭，以及工业建筑l常用百页风口33送风温差送风温差66上侧送风上侧送风34送风温差送风温差66上侧送风上侧送风35送风温差送风温差1212上侧送风上侧送风36送风温差送风温差1212上侧送风上侧送风37(2) 吊顶送风：散流器38(2) 吊顶送风：散流器39散流器平送流型散流器平送流型 ( ( t=t=66，贴附型贴附型) )40(2) (2) 散流器吊顶送风散流器吊顶送风41(2) (2) 条缝散流器条缝散流器
11、吊顶送风吊顶送风42(2)散流器吊顶送风：特点l工作区为回流区，回风可下可上l散流器的类型决定了工作区的特性l适用于大跨度、低层高空间，如购物中心，大型 办公室，展馆等l常用风口：方/圆形散流器(贴附型、非贴附形)、 条缝散流器l要求吊顶空间43(3) 喷口送风44(3) 喷口送风：特点l通常同侧回风， 工作区在回流区l喷口出流速度高l噪声大l适用于高大空间 ，如影剧院、体 育场馆45(4)孔板送风46(4)孔板送风47(4)孔板送风：特点l通常采用下回风l温度场和速度场均匀l送风量大(20150次/小时)，运行费高l要求吊顶空间作送风静压箱l适用于高精度空调或净化空调48(5) 其它形式的上
12、送风口49直筒风口向下送流型直筒风口向下送流型 ( ( t=t=66) ) 用于高大演播室，录音棚，噪声小用于高大演播室，录音棚，噪声小50直筒风口向下送流型直筒风口向下送流型 ( ( t=t=66) )51回风形式搭配l下回：工作区在回流区，衰减好。可利用走廊 回风：用于办公室、居住建筑。l上回：适于主要热源在上部，如照明；或回风 道不好布置的场合，可利用吊顶。 单侧：百叶风口上下迭，风机盘管，条缝风口 异侧：条缝风口，条缝散流器，风机盘管 送吸散流器52上 送 下 回53（二）中送l 可采用上下回风或下回（不管上部 空间）。l 适用于高大空间，如高大中庭、高 大厂房54东京鹿岛大厦中庭东京
13、鹿岛大厦中庭中中 庭庭55（三）下送l形式 地板送吊顶回，地板送地板回风机盘管下送下回或上回置换通风下送上回56风机盘管下送下回57地 板 送 风58置置 换换 通通 风风59置换通风（displacement） 方式原理：下送风热源热源60下送上排的负荷分析l排风温度提高l平均室温提高，室 内外温差造成的负 荷减小l其他可能送风量可以减小， 节省风机能耗送风温度可以提高 ，节省冷源能耗61（四） 回风口和回风形式l回风口 汇流，位置、形状影响不大。 不应布置在射流区，防止短路。 有集中负荷处要尽量把回风口放在负荷处（提高通 风效率）。l回风形式 走廊回风 吊顶回风 管道回风62。四、风口 (
14、Grilles，Registers，Diffusers)（一）评价指标lADPI概念：针对舒适性空调 Air Diffusion Performance IndexADPI=(-1.7 ET1.1)测点数/总测点数100有效温差ET=( t - tn)-7.66(Vi-0.15)63ADPI-ADPI-TxTx/L/L曲线曲线: : TxTx是风速达到是风速达到0.250.25m/sm/s时的时的 距离，距离， L L是特征长度，即射流半径是特征长度，即射流半径Tx/L64。四、风口(一)评价指标l射程：Vx=0.5m/s 或 Vx=0.25m/s 处的距离。 与喷射风速有关。l噪声：与喷射风
15、速有关。l阻力：阻力系数一般为常数l风量：有额定风量范围，风速范围65四、风口66四、风口 (二)种类l百页风口l散流器l条缝风口l旋流风口l投射风口l格栅风口l孔板风口l回风口：金属网格、栅、百叶l其他：座椅风口、置换风口671、百叶风口(Blades)：l适用侧送，有导向功能。上侧送ADPI好的范围小，不适于 VAVl类型单层：百叶调角度，一般空调双层：两层百叶调角度，高精度空调三层：对开叶片调风量，两层百叶调角度，高精度空调四、风口 (二)种类68三、风口三、风口 双层双层( (三层三层) )百页风口百页风口69四、风口 (二)种类2、吊顶散流器(Ceiling diffusers) l
16、适用吊顶送风l特点根据顶棚形状和定型产品样本建议的流程、间距，负责面积形 状不超过1:1.5l类型盘式：平送 送吸式：上送上回直片式：向下送或平送流线型：向下送 70贴附型盘式散流器贴附型盘式散流器四、风口四、风口71( (二二) )种类：方型散流器种类：方型散流器( (贴附型贴附型) )72四、风口四、风口贴附型贴附型 圆形散圆形散 流器流器 ( (平送平送) )73圆形散流器喉部的蝶阀74直片型散流器(平送或向下送)75四、风口四、风口 条缝型散流器条缝型散流器76四、风口四、风口 灯具送风散流器灯具送风散流器77四、风口(二)种类3、条缝风口(Linear slot outlets)：条缝散流器(linear slot diffusers) ADPI好的范围大，
