可调型圆盘散流器射流特性的实验研究
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流体力学第6章讲解
2、射孔的形状，圆孔口和方孔显然其扩张的情况不会相同。不同的射口形状有 不
同的实验值。用φ表示这个影响因素， 对圆断面射流 φ＝3.4，长条缝射孔 φ＝2.44。
圆孔综口合射这流两：个t影g响因素K：x k＝Kφα 3.4a
x
R 1 3.4 as 3.4( as 0.294)
r0
vm
vm r0 1
1
v0 R
2
1
[(11.5 )2 ]2d
0
9
第二节圆断面射流的运动分析
1
n
1
n
[(1 1.5 )2 ] d Bn; [(1 1.5 )2 ] d Cn
0
0
n
1
1.5
2
2.5
3
Bn
0.0985
0.064
0.0464
0.0359
0.0286
第一节无限空间淹没紊流射流特性
二、紊流系数a及几何特征
其斜率即：tga＝常数＝k。 对于不同的条件，k值是不同的常数，也叫实验常数。 通过实验发现，k值的影响因素有两个主要的因素：
1、射孔出口截面上气流的紊流强度。 紊流强度的大小用紊流系数a（A）来表示：a大紊流的强度就大，因此，紊
流 系数的大小可以反映出射流的扩张能力，所以，a也叫表征射流流动结构的 特征系数。另一方面，由于a反映的是射流混合能力的大小，因此，a还可以反 映孔口出口截面上的速度均匀程度。a越小，则混合能力越差，说明流速越均匀 。
二、断面流量Q
R
微环面的流量表达式 Q 2vydy Q0 r02v0
0
主体段：
R
Q
v r 0
y
y
2 ( )( )d( )
空气调节技术 (5)
2dO
dO
条缝： bO 2bO
vX vO
1.2 ax 0.41 2bO
由图７－５可知：如果以贴附射流为基础，将无固次距
离定义为：
X ax Fn
则对于全射流即为：
X ax 0.5Fn
X 0.2
实验结果表明：
当 ： X 时0.1，并称 断面；
为X第 0一.1临界
上送下回是最常用的气流组织形式。
2.上送上回
3.下送上回
5．旋流风口 旋流风口是依靠起旋器或旋流叶片等部件，
使轴向气流起旋形成旋转射流。由于旋转射流的 中心处于负压区，它能诱导周围大量空气与之混 合，然后送至工作区。 旋流风口有下送式和上送式两种
6．孔板风口 孔板送风是利用顶棚上面的空间作为送风静
压箱（或另外安装静压箱），空气在箱内静压作 用下，通过在金属 板上开设的大量小 孔，大面积地向室 内送风。分为全面 孔板和局部孔板。
式。
(1)圆形散流器
(2)方形和矩形散流器
(3)圆环式散流器
(4)圆盘形散流器
3．喷口 喷口是喷射式送风口的简称，是用于远距离送
风的风口。其主要形式有圆形和球形两种。
4.条缝风口
条缝风口的基本特征是风口平面的长宽比值很 大，使出风口形成“条缝”状，送风气流为扁 平射流。按风口的条缝数来分条缝风口又有单 条缝、双条缝和多条缝等形式
分类： 按流态——层流和紊流 按受限——自由射流和受限射流 按温度——等温和非等温
(一)自由射流 １、等温自由射流
紊流自由射流的特性可归纳如下： (1）射流的极角为：
tg a
(2）射流的流量沿射程不断增加
(3)Ｖx→S
vX
0.48
vO
散流器平送气流组织计算方法的优化
进行修正并校核〜是否满足要求。
3)
根据散流器送风量I ,，在 文 献 [1 ]提供的计算表中查取送
风速度〃.,、有 效 面 积 f 及散流器的直径。
2 设计手册推荐的散流器送风设计计算方法
4)
进 行 其 他 参 数 的 验 算 ，例 如 根 据 建 筑 物 允 许 噪 声 标 准 ，按
设计手册推荐的散流器送风气流组织设计计算方法是目前 设计人员常用的计算方法之一。其采用的主要计算公式 及 计 算 流程如下文所述。 2.1 散流器送风的基本公式
摘 要 :介 绍 了 气 流 组 织 的 基 本 要 求 ,结合设计手册中推荐的散流器送风设计计算方法，提出了优化的散流器平送气流组织设计
计 算方法，并通过实例证明，优化后的方法避免了现有设计方法需要查表的不便。
关键词:散流器，气 流组织，计算方法 中图分类号:T U 834.31
文献标识码:A
散流器送风是公共建筑舒适性空调经常采用的送风方式之散流器中心为起点的射流水平距离为平送射流原点与散流
照 表 1 进行送风速度验算。
5)
按 照 计 算 所 得 的 散 流 器 直 径 ，查 取 产 品 样 本 选 取 散 流 器 的
型 号 ，并校核其射程。
3 气流组织计算方法的优化
P. J. Jackman对圆形多层锥面型散流器和盘式散流器进行
设 计 手 册 推 荐 的 计 算 方 法 在 使 用 时 需 要 查 取 表 格 ，使 用 起 来
1 气流组织的基本要求 空调区的气流组织设计，应 根 据 空 调 区 的 温 湿 度 参 数 、允许
风 速 、噪 声 标 准 、空 气 质 量 、温 度 梯 度 以 及 空 气 分 布 特 性 指 标 等 要 求 ，结合内部装修、工 艺 或 家 具 布 置 等 确 定 [4]。在散流器送风气 流 组 织 设 计 计 算 过 程 中 ，空 调 区 风 速 及 散 流 器 送 风 速 度 是 两 项 重 要的控制指标。 1.1 对空调区室内风速的要求
zzq第10章室内气流分布
喷口
环形 球形
鼓行
《采暖通风与空气调节设计规范》（GB500019 －2003）规定：采用喷口送风时应符合下列要求： 1）人员活动区宜处于回流区。 2）喷口的安装高度应根据空气调节区高度和 回流区的分布位置等因素确定。 3）兼做热风采暖时，宜能够改变射流出口角 度的可能性。
10.2 送风口与回风口
旋流式风口
地板送风
可变 固定
10.2 送风口与回风口
六、置换风口：
置换通风的出口风速低，送风温差小的特点导致置换通 风系统的送风量大，它的末端设备需要的出风面积相 对也较大。置换通风器就是独立于地面上出风的柱式 送风口，风口的出风面积较大，一般用作置换通风的 下侧出风方式。 （一）适用于：下送，轴向型风口。 （二）结构：风口周边开有条缝，空气以很低的速度流 出180℃范围内送风。
第10章 室内气流分布
空气调节区的气流组织（又称为空气分布）， 是指合理地布置送风口和回风口，使得经过净化、 热湿处理后的空气，由送风口送入空调区后，在 与空调区内空气混合、扩散或者进行置换的热湿 交换过程中，均匀地消除空调区内的余热和余湿， 使空调区（通常是指离地面高度为2m以下的空间） 内形成比较均匀而稳定的温湿度、气流速度和洁 净度，以满足生产工艺和人体舒适的要求。
10.3典型的气流分布模式
一、影响因素： 影响空气调节区内空气分布的因素有： 送风口的形式和位置、 送风射流的参数（例如，送风量、出口风速、送风温度 等）、 回风口的位置、 房间的几何形状以及热源在室内的位置等， 其中送风口的形式和位置、送风射流的参数是主要的影响因 素。
10.3典型的气流分布模式
同时，还要由回风口抽走空调区内空气，或者将 大部分回风返回到空调机组、少部分排至室外， 或者如果空调机组采用全新风运行时则将绝大部 分回风排至室外。
射流泵全特性工况的数值分析及试验研究
射 流泵 是 一 种 通 过 高 速 射 流 进 行 能 量 转 换 和 流体 输运 的装 置 ， 由于不 包含 任 何 机 械 动 部 件 而具 有结 构简 单 、 维 护容 易 、 密封 性 能 良好 和 可 靠 性 高 等特 点 ， 适 用 于 各 种 介 质 的输 送 ， 在农业 、 水利 、 化 工、 核 电和 航空 等领 域得 到广 泛应 用 ¨ Ｊ ． 射 流泵 内部 流 场 属 于 复 杂 的 三 维 有 限 空 问 的 黏 性湍 流射 流 运 动 ， 同时伴随有卷 吸、 涡 旋 和 流 动 分 离等 现 象 ｊ ． 在 以往 研 究 中 ， 有 文 献 曾提 到射 流 泵 全特 性工 况下 的特殊 流 动 现 象 Ｊ ， 然 而 关 于 射 流 泵 全特性 工 况变 化规 律 的研 究 非 常 少 ． 国 内陆宏 圻 等 首次 推导 了射 流 泵 全特 性 工 况 的 性 能方 程 ， 并 通过 装置 试 验对该 方 程进行 了验证 研究 ． Ｘ Ｕ＿ ５ 研究 了以液体 射 流 泵 为 基 础 的核 电用 可逆 流 体 换 向装 置， 详 细分 析 了结 构参 数 对 装 置 性 能 和 内部 流 动 的 影 响规律 ， 总结 了射 流 可逆 流 体 换 向装 置 的设 计 准
ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｙ ｗｏ ｒ ｋ ｃ ｏ ｎ ｄｉ ｔ ｉ ｏ ｎ，ｔ ｈ ｅ ｖ ｅ ｌ ｏ ｃ ｉ ｔ ｙ ｖ ｅ ｃ ｔ ｏ ｒ ｄ ｉ ｓ ｔ ｉｂ ｒ ｕ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｏ ｆ ｓ ｕ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｃ ｈ ａ ｍｂｅ ｒ ａ ｒ ｅ ｒ ｅ ｌ ａ ｔ ｉ ｖ ｅ ｌ ｙ ｕ ｎ ｉ ｆ ｏ ｒ ｌ ｎ
广 泛 采用 Ｃ Ｆ Ｄ数 值 分 析 方 法 对 各 种 射 流 装 置 流 场
进行研究． Ｆ Ａ Ｎ等 通过 Ｃ Ｆ Ｄ二维模型研究 了射流 泵 性 能和 流 场 分 布 规 律 ， 优 化 了射 流 部 件 结 构 ， 提 高 了射 流泵 效率 ． 向清江 等 通 过 Ｃ Ｆ Ｄ模 型 和试 验
第六章 空调房间气流组织
xe
§5 气流组织
（2）热量扩散比动量扩散快
5.2送、回风口气流运动规律
ΔTx /ΔTo=0.73（vx / vo）
4、射流弯曲 （1）判据：阿基米德数
Ar=g do (To-Tn）/(vo2 Tn )
① To>Tn，Ar >0，热射流，射流上弯；
② To<Tn，Ar <0，冷射流，射流下弯； ③ To=Tn， |Ar |<0.001,可忽略射流弯曲，看成等温射流。 （2）射流弯曲轴心轨迹 ① 方程
r2 r1 v2 v1
xe
§6 气流组织
6.3.1 要求
一、温度梯度要求
6.3对室内气流分布的要求与评价
1、ISO 7730标准：工作区内，距地面上方1.1m和0.1m之间 的温差不应大于3℃。 2、ASHRAE 55-92标准：工作区内，距地面上方1.8m和 0.1m之间的温差不应大于3℃。 二、空调区允许风速 1、舒适性空调：冬，≯0.2m/s；夏，≯0.3m/s。
② 计算风口实际出口风速：vo=L/ΨFn
L：房间风量；Ψ：风口有效面积系数,一般取0.72-0.82 F：风口面；n：风口数量。
xe
§6 气流组织
③ 计算射流自由度：Fn0.5/do， 根据公式
6.6 气流组织计算
（vhp / vo ) . (Fn0.5 /do )=0.69
校核工作区风速，不满足则重新确定风口数量或面积。 （6）校核贴附长 ① 计算Ar；
2、工艺性空调：冬，≯0.3m/s；夏，0.2-0.5m/s。
xe
§6 气流组织
6.3.2 评价
6.3对室内气流分布的要求与评价
一、吹风感和空气分布特性指标 1、吹风感（有效吹风温度） θ=（tx-tr)-7.8(vx-0.15) tx、tr：室内某地点的温度与室内平均温度℃；
§5 气流组织
（2）热量扩散比动量扩散快
5.2送、回风口气流运动规律
ΔTx /ΔTo=0.73（vx / vo）
4、射流弯曲 （1）判据：阿基米德数
Ar=g do (To-Tn）/(vo2 Tn )
① To>Tn，Ar >0，热射流，射流上弯；
② To<Tn，Ar <0，冷射流，射流下弯； ③ To=Tn， |Ar |<0.001,可忽略射流弯曲，看成等温射流。 （2）射流弯曲轴心轨迹 ① 方程
r2 r1 v2 v1
xe
§6 气流组织
6.3.1 要求
一、温度梯度要求
6.3对室内气流分布的要求与评价
1、ISO 7730标准：工作区内，距地面上方1.1m和0.1m之间 的温差不应大于3℃。 2、ASHRAE 55-92标准：工作区内，距地面上方1.8m和 0.1m之间的温差不应大于3℃。 二、空调区允许风速 1、舒适性空调：冬，≯0.2m/s；夏，≯0.3m/s。
② 计算风口实际出口风速：vo=L/ΨFn
L：房间风量；Ψ：风口有效面积系数,一般取0.72-0.82 F：风口面；n：风口数量。
xe
§6 气流组织
③ 计算射流自由度：Fn0.5/do， 根据公式
6.6 气流组织计算
（vhp / vo ) . (Fn0.5 /do )=0.69
校核工作区风速，不满足则重新确定风口数量或面积。 （6）校核贴附长 ① 计算Ar；
2、工艺性空调：冬，≯0.3m/s；夏，0.2-0.5m/s。
xe
§6 气流组织
6.3.2 评价
6.3对室内气流分布的要求与评价
一、吹风感和空气分布特性指标 1、吹风感（有效吹风温度） θ=（tx-tr)-7.8(vx-0.15) tx、tr：室内某地点的温度与室内平均温度℃；
空调房间的气流组织PPT54页
顶送冷风散流型 顶送热风贴附型
顶送冷风吹出型
8.座椅风口
Air Conditioning－Chapter 5
Air Conditioning－Chapter 5
9.球型风口
• 喷口型，高速气流，对指定方向送风，方向可调
Air Conditioning－Chapter 5
10. 台式送风口
Air Conditioning－Chapter 5
VAV。
活动双层百叶送风口
• 可与风机盘管配套，或者用于集中式空调系统 • 风口的叶片可在0-90度的范围内任意调节，从而得到不
同的送风距离和扩散角
• 配合对开多叶调节阀，可以调节风量
固定百叶侧壁格栅风口
• 常用于卫生间的回风、电梯、管道口和检修口的装饰
可开百叶侧壁格栅风口
• 整个风口呈活门形式，活门与边框间开关自如，有利 于安装和与过滤器的配套使用，常用于客房的回风
减小送风温差 ；还要根据房间高度调整风口至顶棚的距离
Air Conditioning－Chapter 5
范例：顶送
扩散距离
达到控制速度和温度 时气流位置
射程
• 适用：吊顶送风 • 根据顶棚形状和定型产品样本建议的流程、间距，面
积不超过1：1.5 • 盘式：平送 • 送吸式：上送上回 • 直片式：上送或平送 • 流线型：下送
• 方矩形散流器:气流形式为贴附（平送）型
圆形散流器
• 一般用于冷暖送风 • 吹出气流贴附型 • 结构多为多层锥面型 • 室内诱导气流量大，
气
分
布
扇形射流风口
孔板、格栅风口 柱型风口
器
平面扁型射流风口
的
条缝风口
型
3.旋转圆盘点击测定扩散系数
北京理工大学能源与化学工程实验预习报告姓名 班级 学号实验日期2016年 4 月 28 日 指导教师____________________ 同组姓名 成绩_______________实验名称 旋转圆盘点击测定扩散系数一、实验目的1.了解旋转圆盘电极的工作原理；2.掌握用旋转圆盘电极测定扩散系数的方法；3.测定Fe(CN)63-和Fe(CN)64-在水溶液中的扩散系数。
二、实验内容和原理旋转电机是一种特殊的电化学研究电极，常见的有旋转圆盘电极（RDE ）和旋转环一盘电极（RRDE ）。
当电极旋转时，电极表面的扩散层厚度均匀一致。
通过控制旋转速度，可调节扩散层厚度，这就可能改变电极过程的控制步骤，有目的地进行研究工作。
它广泛的应用于电化学研究。
旋转圆盘电极是由一镶嵌在塑料圆柱底面的金属圆盘构成。
整个圆柱体底面经抛光以保证平整。
电极的实际使用面积是金属圆盘下表面。
电极旋转时由于流体的粘度，圆盘附近的液体被抛向电极四周，下面的溶液向圆盘的中心区上升，形成液体流动。
根据Levich 提出的旋转电极附近的流体动力学理论，电极上各点沿轴向的传质状况相同，电流密度相同，浓度分布相同。
由于旋转电极的上述特点，它被广泛应用于电化学的各个领域，例如电化学机理研究，电分析化学，各种电化学反应动力学参数的测定以及扩散系数的测定，其结果往往比较准确。
根据流体动力学理论，对于水溶液，在层流条件下，旋转电极表面的扩散层厚度近似为：)1(61.1216131 -=ωδY D根据浓差极化方程式，极限扩散电流与扩散层厚度的关系为：)2(0δnFDC i d =因此 )3(62.02106132ωC Y nFD i d -=式中：D 为反应离子的扩散系数，单位cm 2/s ，n 是该离子进行电化学反应时的得失电子数；Y 为溶液的动力学粘度，它等于粘度与密度之比ρη=Y ，对于25℃水溶液，Y=10-2cm 2/s ；C 0为反应离子的本体浓度，单位mol/L ，ω为旋转电极的转速，单位为弧度/s 。
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口位 置 ， 杆可 停 留在其 中任意 一 个卡 口上 ， 扇 叶 连 使
与出 风 口轮 廓 线 围成 了 Ａ、 、 Ｂ ｃ三档 出 风 风 量 。处 于 Ａ档 时散 流 器 出 口开 度 最 小 ， 直 向下 送 风 ； 垂 扇 叶挂在 Ｂ档 时 散 流 器 出 口开 度 居 中 ， 平 送 风 ； 水 扇 叶挂 在 ｃ档时 散 流器 出 口开度 最大 ， 平送 风 。 水
房间 的面积为 １ ｍ ， 为 最 大允 许 送 风速 度 ， 了 ６ ％ 为
满足 风 口噪声要 求 取 为 ５ ／ 。 。 最 大 回流平 均 ｍ ｓ 为 速度 ， 取为 工作 区允 许 流 速 为 ０ ２ ｍ ｓ ． ５ ／ 。经 计 算 求
场 ， 响着房 间的温 湿度 参数 、 影 空调 精度 、 流速 度 、 气 空气 洁净 度和人 的舒适 度 。 因此散 流器 的射 流效果
径） 以及 全压 损失 的性 能 。
是 影响 空调 系统 实 际运行 效果 的重 要 因素 。合理 设 计 的散 流器可 以使 房 间 空气 充 分 混 合 ， 决 温 度 分 ห้องสมุดไป่ตู้解
收 稿 日期 ： ０ ９—１ 】 ２０ ２一 ０
作 者 简 介 ： 保 新 （ ９７ ） 男 ， 程 师 。 史 １５ 一 ， 工
２
广 东 轻 工 职 业 技 术 学 院 学 报
第 ９卷
图 １ 圆 盘形 散流 器结 构示 意 图
将 空气经过 散流 器进 入室 内空 间 的过 程认 为是
心速度 下 降快 ， 压损 失 大 ， 量对 扩散 半径 影 响很 小。 随 着开 口高度 增 大 ， 口变 为水 全 风 风 平送风 ， 射流 最 大 中心速 度 随开度 的增 大下降 减慢 ， 全压损 失 减 小 ， 到达 一定 开 口高度后 ， 射程几 乎 不受风 量的 变化 影响 。该 圆盘 形散 流 器 可在 高大 空 间 中满足 输 送 冷 、 风 所 需 暖
空气射 入 静 止大 空 间 的 射 流 过 程 。用 射 流 半 经
表 １ 圆盘 形 散 流 器 结 构 参 数
验 公式 …设 计 圆盘形 散流 器 的喉部直 径 。
・
其 中ｄ， 。为风 口喉 部直 径 。Ｆ 为垂 直 于单股 射 流 的房 间横截 面面积 ， 为保 证 射流 能充分 衰减 ， 实验
层 和空气滞 流 的问题 ， 善 室 内工 作 环 境 同时 也 降 改 低 了建筑 能耗 ¨ 。 目前 对 可 调 散 流 器 的 送 风 优 化 角度 、 气流 组织特 性研究 比较 多 ， 但大 多是 针对 方形 散 流器 ， 圆盘形 散 流器研究 较 少 。 对 圆盘形 散流 器 的送 风 口径大 小对 气流 的 流型有 调节作 用 。既 可 在 夏 季 送 冷 风 时 送 出水 平 流 型
以及 不 同风 量时 ， 中心 速度 衰 减特 性 、 射程 （ 散半 扩
节 约 的重视 ， 空 调 系 统 的要 求 越 来 越 高 。散 流 器 对 是 空调 系统 的末端 设 备 ， 接 将 处 理后 的 空气 送 入 直 房 间 中。空气 流经 散流 器产生 特定 的速 度场 和 温度
的不 同送风 方式 。
关 键词 ：圆盘分 布 器； 可调 开度 ； 射程 ； 散半 径 ； 量 扩 风
中 图分 类号 ： ｕ ８ Ｔ ３
文 献标 识码 ：Ａ
文章编 号 ： ６ ２１ ５ （ ０ ０ ０ －０ １０ １ ７ —９ ０ ２ １ ） １０ ０ －５
度 。该 散 流器具 有 调 节送 风 流 型 的 功 能 ， 别 适 合 特
１ 散 流 器 装 置
圆 盘形 散 流 器通 过 调 节 中心 扇 叶 开度 ， 变空 改 气流 动方 向和 流 型 ， 得 不 同送 风 效 果 。 散 流 器呈 获
倒 蘑菇 形 ， ［ ］ １所示 。扇 叶 通过 三 根 连杆 悬 如 Ｑ１ 图 挂在 风 口的壳 体 上 ， 壳体 在 不 同 高 度 上设 有 ３个 卡
史保 新 陈 雪 清 刘 湘 云
（ 东 工业大学 材料与能源学院 ， 东 广 州 ５００ ） 广 广 １０ ６
摘 要 ： 文对 送风 口径 可调 的 圆盘形散 流 器进行 了实验研 究 ， 本 该散 流 器呈 倒蘑 菇 形 ， 设 计有 不 同开 口高度对 应 的三档 扇叶 位置 。本 文分 别对 各 出风 位 置进行 不 同风量 下 常温射 流特性 实验 和压 力特性 实验 ， 比较 了不 同高径 比和 净 面积 比下散 流 器的最 大 中心 速度 、 射 程、 全压 损 失的 变化情 况 。 实验 结果表 明 ： 口高度 设 在 最 小 的档位 时 向下射 流 ， 大 中 开 最
０ 引 言
随 着人们对 室 内空 间 的舒 适性 、 空气 质 量 、 能源
配 置在 单 风道冷／ 热送 风 风管 系统上 ， 高 了室 内的 提 空 调效 果 ， 降低 生产成 本 和节约安 装 空 间。 本 文对 于扇 叶可 调 的圆盘形 散 流器在 常 温下 进 行 了射 流特 性实 验 ， 究 了不 同高径 比、 面 积 比时 研 净
第 ９卷 第 １ 期
２１ ０ ０年 ３ 月
广 东 轻 工 职 业 技 术 学 院 学 报
Ｊ ＵＲＮ ＡＬ ＵＡ ＮＧＤ ０Ｎ Ｇ ＮＤ ＵＳＴＲＹ Ｏ ＯＦ Ｇ Ｉ ＴＥＣＨＮＩ ＣＡＬ ＣＯＬＬＥＧＥ
Ｖ Ｏ１ ９ ．
Ｍ ａ． ｒ
ＮＯ．１
２ ０ ０１
可调型 圆盘散流器射流特性 的实验研究
（ 或贴 附气流 ） 又 可在冬 季 送 热 风 时送 出 下送 流 型 ， （ 向下 射 流 ） 或 。故 在 散 流器 的外 壳 体 上设 置 三 个 卡口， 带动扇 叶上 下 活动 的三 个 连杆 可调 节 固定 在 三 个卡 口的位 置上 ， 成 散 流 器 三个 不 同 的送 风 开 形