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洁净车间通风工程送风口的气流流动规律

作者: 深圳市中净环球净化科技有限公司发表时间:2022-05-18 18:02:25浏览量:791

洁净车间通风工程送风口的气流流动规律 在空气射流流动过程中,根据射流是否受周界表面的限制可分为自由射流和受限射流。洁净车间空调净化工程中常见的情况多属非等温受限射流。下面介绍工程中常见的射流及其流动...
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洁净车间通风工程送风口的气流流动规律

在空气射流流动过程中,根据射流是否受周界表面的限制可分为自由射流和受限射流。洁净车间空调净化工程中常见的情况多属非等温受限射流。下面介绍工程中常见的射流及其流动规律。

一、自由射流

自由射流分为等温射流和非等温射流。

1. 等温射流

当空气自风口喷射到比射流体积大得多的同温介质房间中,射流可不受限制地扩大,则形成等温自由射流。

由于射流与周围介质的紊流动量交换,周围空气不断地被卷入,射流不断扩大。因而射流断面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,结果流量沿程增加,射流直径加大。但在各断面上的总动量保持不变。将射流轴心速度保持不变的一段长度称为起始段,其后称为主体段。洁净车间空调净化工程中常用的射流段为主体段,其射流轴心速度衰减式为

νx/ν0=0.48/(ax/d0+0.145)         (3-1)

dx/d0=0.68(ax/d0+0.145)         (3-2)

式中:νx---以风口为起点在射程x处的射流轴心速度,m/s

         ν0---风口出流的平均速度,m/s

         x---风口出口到计算断面的距离,m

         d0---风口直径,m

         dx---射程x处射流的直径,m

         a---风口紊流系数。

上式中,a值取决于风口结构形式并决定了射流扩散角的大小,即tanθ=3.4a。下表给出了不同a值。

不同风口的a

风口形式

素流系数a

圆射流

收缩极好的喷口

0.066

圆管

0.076

扩散角为8°~12°的扩散管

0.090

矩形短管

0.100

带可动导叶的喷口

0.200

活动百叶风口

0.160

平面射流

收缩极好的扁平喷口

0.108

平壁上带锐缘的条缝

0.115

圆边口带导叶的风管纵向缝

0.155

由上述可知,要想增大射程,可以提高送风口速度ν0,或者减小风口紊流系数a;要想增大射流扩散角,可以选用a值较大的送风口。中净环球净化可提供洁净车间、净化工程的咨询、规划、设计、施工、安装改造等配套服务。

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2.非等温射流

当射流出口温度与周围空气温度不相同时,这种射流称为非等温射流。对于非等温射流,射流与室内空气的混掺不仅引起动量的变化,还带来热量的交换。而热量的交换较之动量快,即射流的温度扩散角大于速度扩散角,因而温度衰减较速度衰减快,定量的研究结果得出

Tx/T0=0.35(ax/d0+0.145)       (3-3)

式中:△Tx=Tx-Tn,△T0=T0-Tn

其中,T0---射流出口温度,KTx---距风口x处射流轴心温度,KTn---周围空气温度,K

比较式(3-3) 和式(3-1),表明热量扩散比动量扩散要快,且有

Tx/T0=0.73νx/ν0         (3-4)

对于非等温射流,由于射流与周围介质的密度不同,在重力和浮力不平衡条件下,射流将发生变形,即水平射出的射流轴将发生弯曲。其判据为阿基米德数Ar,即

Ar=gd0(T0-Tn)/ ν02Tn       (3-5)

式中:g---重力加速度,m/s2

|Ar|<0.001时,可忽略射流轴的弯曲而按等温射流计算。射流轴弯曲的轴心轨迹可用式(3-6) 计算:

y/d0= x/d0(tanβ)+Ar(x/d0cosβ)2(0.51x/d0cosβ+0.35)       (3-6)

Ar的正负和大小,决定射流弯曲的方向和程度。

二、受限射流

在射流运动过程中,由于受壁面、顶棚及空间的限制,射流的运动规律有所变化。受限射流分为贴附射流和非贴附射流两种情况。当送风口位于房间中部(h=0.5H)时,射流为非贴附情况,射流区呈橄榄型,在其下形成与射流流动方向相反的回流区。当送风口位于房间上部(h>0.7H) 时,射流贴附于顶棚,房间上部为射流区,下部为回流区。

由于有限空间射流的回流区一般是工作区,控制回流区的较大平均风速计算式为

νh=0.65ν0/(√Fn/ d0)       (3-6)

式中:νh---回流区的较大平均风速,m/s

Fn---每个风口所管辖的房间的横截面面积,m2

√Fn/ d0---射流自由度,表示受限的程度用。

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