室内气流分布总结

Tx 0.35 To ax 0.145 do
Tx ux 0.73 To uo
令：n1 0.73m1
Tx ux 0.73m1 Fo n1 Fo 则： 0.73 To uo x x
对于非等温自由射流，由于射流与周围介质的密度不同， 在浮力和重力不平衡条件下，射流将发生变形，即水平射出 （或与水平面成一定角度射出）的射流轴将发生弯曲。 阿基米德数 Ar——浮升力与惯性力之比;Ar大，则射流弯曲大
贴附扁射流
贴附射流轴心速度的衰减比自由射流慢，因而达到同样轴 心速度的衰减程度需要更长的距离。
受限射流
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。
射流的类型： 由圆形、方形和矩形风口出流的射流一般称为集中式射流 （或紧凑式射流）； 由边长比大于 10 的扁长风口出流的射流称为扁射流（或 平面流）； 由成扇形导流径向扩散出流的射流称为扇形射流。
送风口和回风口的类型 散流器 :用于顶送
平送流型
下送流型
圆盘型
宜送冷风
可送冷热风
可调式条形散流器 :用于顶送或侧送
固定叶片条形散流器 :用于顶送、侧送和上送
气流组织方式：上送下回或上送上回 适用场合：大跨度、高空间，如购物中心，大型办公 室，展馆等一般空调； 空调精度△t=±1℃或△t≤±0.5℃的工艺性空调。 风口类型：方形、圆形、条缝型散流器 散流器送风设计参考数据： （1）平送：用于一般空调以及要求较高面积不大的 恒温车间： 送风温差≤6~10℃ 喉部风速=2~5m/s 散流器间距3~6m，中心距墙≥1m。 （2）下送：有高度净化要求的空调房间： 房间高度3.5~4.0m 喉部风速=2~3m/s 散流器间距＜3m
受限射流
以贴附的射流为基础，将无因次距离定为：
对于全射流
x 0是由极点至计算断面的距离； Fn 是垂直于射流的空间断面面积。 当 x 0.1时，射流的扩散规律与自由射流相同，并称x 0.1 为 第一临界断面。当 x 0.1时，射流扩散受限，射流断面与流量 增加变缓，动量不再守恒，并且到 x 0.2 时射流流量最大，射 流断面在稍后处亦达最大， x 0.2 为第二临界断面。在第二临 界断面处回流的平均流速也达到最大值。在第二临界断面以后， 射流空气逐步改变流向，参与回流，使射流流量、面积和动量 不断减小，直至消失。
• 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。
• 对温度梯度的要求
送入与房间温度 不同的空气，以及房 间里的热源，使垂直 方向有温度差异。按 照ISO7730标准，舒 适范围内，在工作区 内地面上方1.1m0.1m之间，温差不 应大于3℃。 美国ASHRAE5592标准建议：1.8m0.1m之间温差不大 于3 ℃。
射流主体段轴心速度的衰减规律
u x ― 以极点为起点至所计算断面距离 x 0处的轴心速度， m / s; u 0 ― 风口出流的平均速度， m / s ; a ―无量纲紊流系数,tanθ=3.4a。
ux 0.48 0.48 uo ax 0.145 ax do do
自由射流
a 值愈大，则射流的扩散和速度衰减愈大。 ux 0.48 以风口作为起点 uo ax 0.145 do
• 工作区的风速
在温度较高的场所通常可以用提高风速来改善热舒 适环境，但太大风速通常令人厌烦，试验表明0.5m/s以 下，人没有太明显的感觉。 我国规范规定： 舒适性空调冬季室内风速不应大于0.2m/s 舒适性空调夏季室内风速不应大于0.3m/s 工艺性空调冬季室内风速不应大于0.3m/s 工艺性空调夏季室内风速宜0.2-0.5m/s
满足EDT和风速要求的测点 ADPI 100% 80% 总测点数
对已有房间，通过实测各点的空气温度和风速来确 定。设计时，利用计算流体力学的办法预测。
能量利用系数(通风效率）

t P to t n to
tp——排风温度 tn——工作区空气平均温度 to——送风温度 反映投入能量的利用程度
将 d 0以风口出流面积 F 0表示
对于方形或矩形出风口，上式同样适用
自由射流
在出风口的边长比大于 10 时，应按扁射流计算
当射流温度与周围空气温度不同，具有一定的温差时，射流 与周围空气的混掺结果使射流的温度场（浓度场）与速度场 存在相似性，只是射流边界比速度分布的边界有所扩大。 轴心温差计算公式:
当 Ar > 0 时为热射流， Ar < 0 时为冷射流，当 ︱Ar ︱＜0. 001 时，则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：
Ar 数的正负和大小，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顶 棚的射流流动，称为贴附射流。 贴附射流的计算可以看成是一个具有两倍 F0 出口射流的一 半，其风速衰减的计算式为：
自有射流 出流空间大小
受限射流 送风温差大小 非等温射流Δt≠0 等温射流Δt＝0
一、自由射流
由直径为 d 0的喷口以出流速度u0射入同温空间介质内扩散， 在不受周界表面限制的条件下，形成等温自由射流。流量 沿程增加，射流直径加大，在各断面上的总动量保持不变。
• 1.起始段： 射流边界与周围气体不断进行动量、质量交换， 周围空气不断卷入,射流流量不断增加，断面不断扩大，形 成向周围扩散的锥体状流动场。射流速度会不断下降。轴 心速度保持不变的一段——起始段（核心区）。其长度取 决于风口的形式。
送风口和回风口的类型
活动百叶风口: 用作侧送，双层用于送风， 单层用于回风
ห้องสมุดไป่ตู้
侧向送风设计参考数据： （1）送风温差一般在6～10℃以下； （2）送风口速度在2～5m/s之间； （3）送风射程在3～8m之间； （4）送风口每隔2～5m设置一个； （5）房间高度一般在3m以上，进深为5m左右； （6）送风口应尽量靠近顶棚，或设置向上倾斜15～20°的 导流叶片，以形成贴附设流。
受限射流
（一）射流几何特性系数 z 射流几何特性系数 z 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。 集中射流和扇形射流
扁射流
（二）贴附长度xl 集中式射流 扁形射流
受限射流
除贴附射流外，空调空间四周的围护结构可能对射流扩散构 成限制，即有限空间内射流。 当喷口处于空间高度的 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 （ h ≥0 .7H ）时，则出 现贴附的有限空间射流， 它相当于完整的对称流 的一半。
vx——室内某点的风速
对办公室，当EDT=-1.7～1℃,vx<0.35m/s时，大 多数人感觉是舒适的，小于下限时有冷吹风感。 EDT用来判断工作区任何一点是否有吹风感。
对整个工作区的气流分布评价用气流分布性能指标 ADPI(Air Diffusion Performance Index)来判断。
• 吹风感和气流分布性能指标
吹风感是由于空气温度和风速引起人体的局部地方 有冷感，从而导致不舒适的感觉。
美国ASHRAE用有效吹风温度EDT(Effective Draft Temperature)来判断是否有吹风感。
EDT t x tm 7.8vx 0.15
tx、tm——室内某点的温度和室内平均温度
三、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。 相同平行射流重叠时其 轴心速度比单一射流的中 心速度大。 对于单股射流的速度分布表达式：
u u0
m1 F0 x
1 r 2 exp 2 cx
室内气流分布
§10.1 对室内气流分布的要求与评价
§10.2 送风口和回风口 §10.3 典型的气流分布模式
§10.4 室内气流分布的设计计算
§10.1
对室内气流分布的要求和评价
• 在空调房间中，经过处理的空气由送风口进入房间，与室 内空气进行热质交换后，经回风口排出。空气的进入和排 出，必然引起室内空气的流动，而不同的空气流动状况有 着不同的空调效果。 • 空气分布又称气流组织,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，从而使空 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。这就是气流组织的任务。
换气效率ε(Air exchange efficiency)
评价换气效果优劣的一个指标与污染物无关。 定义：空气最短的滞留时间和实际全室平均滞留时间之比。
n n r 2 r ——实际全室平均滞留时间 n
理论上理想的平均空气龄为 2
n ——空气最短的滞留时间 ——实际全室平均空气龄
理想的 1, 一般的气流分布 1
§10.2 送风口和回风口
一.送风射流的流动规律
空气从一定形状和大小的喷口出流可形成层流或紊流射流， 多属后者。根据射流与周围流体的温度状况可分为等温射流 与非等温射流；按射流流动过程中是否受周界表面的限制又 可分为自由射流和受限射流。在空调工程中常见的情况，多 属非等温受限射流。
自由射流
忽略由极点至风口的一段距离 当风口形式一定，除 x 、d 的衰减特性。 设
m 0.48 a
0.48 0为几何尺寸外， a
u x 0.48 ax uo do
则代表射流
若想射程x值比较远，可以提 高出口速度uo，或降低a、增 大do。若想增大扩散角，则增 大a。不同风口的特性系数m， 可以通过产品样本等资料查到。
实际排（回）风口的速度衰减在风口边长比大于0. 2 且 ux 1 则： u0 9.55 x d0 2 0.75
■ 排风口速度衰减快的特点，
决定了它的作用范围的有限 性. ■ 在研究空间的气流分布时， 主要考虑风口出流射流的作 用,同时要考虑排风口的合 理位置，以便实现预定的气 流分布模式. ■ 忽略排风口在空间气流分布 中的作用，将导致降低送风 作用的有效性
两个相同射流相互作用形成的流速：
2 u 2 u12 u 2
由此导出某一射流的轴心速度在另一相同平行射流作用 下的计算式：
m1u 0 F0 r ux 1 exp x cx
1 2 2

二.排（回）风口的气流流动
排（回）风口的气流流动近似于汇流。汇流的规律性是在 距汇点不同距离的各等速球面上流量相等，随着离开汇点距 离的增大，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。
受限射流
有限空间射流的压力场是不均匀的，各断面的静压随射程而 增加。 由于有限空间射流的回流区一般也是工作区，控制回流区 的风速具有实际意义。 回流区最大平均风速的计算式：
C －与风口形式有关的系数，对集中射流取10.5 当射流断面面积达到空间断面面积的1 / 5 时，射流开始受限， 其后的发展符合有限空间射流规律。
Sn 0.671 ro — ro a
do 2 a —无量纲紊流系数，取决于风口型式和扩散角 tg a 3.4
a直接影响射流发展的快慢，a值大横向脉动大， 扩散角大，射程短.
自由射流
2.主体段： 起始段后，轴 心速度开始下降， 到了主体段。空调 工程中常用的射流 段为主体段，轴心 速度沿程逐渐衰减， 直到消失。
空气龄（Age of Air）
空气质点自进入房间至到达室内某点所经历的时间。 概念抽象，实测困难。 目前用测量示踪气体的浓度变化来确定局部平均空气 龄。空气从送风口进入室内后的流动过程中，不断掺 混污染物，空气的清洁程度和新鲜程度不断下降。空 气龄短，预示着到达该处的空气可能掺混的污染物少， 排除污染物的能力愈强，评价流动状态的合理。