- 屋頂風(fēng)機(jī)240cm屋頂風(fēng)機(jī)83cm
- 145cm負(fù)壓風(fēng)機(jī)54寸玻璃鋼風(fēng)機(jī)
- 120cm負(fù)壓風(fēng)機(jī)46寸玻璃鋼風(fēng)機(jī)
- 100cm負(fù)壓風(fēng)機(jī)36寸玻璃鋼風(fēng)機(jī)
- 90cm負(fù)壓風(fēng)機(jī)32寸玻璃鋼風(fēng)機(jī)
- 75cm負(fù)壓風(fēng)機(jī)28寸玻璃鋼風(fēng)機(jī)
- 地溝風(fēng)機(jī)畜牧風(fēng)機(jī)
- 冷風(fēng)機(jī)/環(huán)?照{(diào)/移動(dòng)冷風(fēng)機(jī)
- 塑料水簾/紙水簾
- 玻璃鋼風(fēng)機(jī)外框|風(fēng)機(jī)風(fēng)葉加工
工廠車間通風(fēng)降溫軸流通風(fēng)機(jī)擴(kuò)散筒效率的測量和綜述戶式中央空調(diào)
軸流通風(fēng)機(jī)擴(kuò)散筒效率的測量和綜述
李景銀 / 西安交通大學(xué)能動(dòng)學(xué)院流體機(jī)械研究所
郭 琦 / 西安電力高等專科學(xué)校
摘要:在查閱了國內(nèi)所有關(guān)于軸流通風(fēng)機(jī)擴(kuò)散筒效率的論述和測量數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上,詳細(xì)推導(dǎo)了軸流通風(fēng)機(jī)擴(kuò)散筒效率、損失和靜壓升系數(shù)等公式,并對(duì)一臺(tái)按當(dāng)量直徑設(shè)計(jì)的 16 號(hào)軸流通風(fēng)機(jī)的擴(kuò)散筒和擴(kuò)散塔的效率進(jìn)行了測量,結(jié)果表明:擴(kuò)散筒的效率較文獻(xiàn)推薦值低。
關(guān)鍵詞:軸流式通風(fēng)機(jī) 擴(kuò)散筒 效率 測量 綜述
中圖分類號(hào):TH432.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B
文章編號(hào):1006-8155(2007)02-0003-04
Measurement and Summarize of Efficiency of Diffuser Tube for Axial Flow Fan
Abstract: On the basis of checking all the data about the discussion and measurement for the efficiency of the diffuser tube for axial-flow fan in China, it deduces in detail the formula of the efficiency, loss and static pressure rise coefficients of diffuser tube for the axial-flow fan, and to measure the efficiency of diffuser tube and diffuser tower of No16 axial-flow fan which was designed as equivalent diameter. The result shows: The efficiency of the diffuser tube is lower than the recommended value form the li terature.
Key words: Axial-flow fan Diffuser tube Efficiency Measurement Summarize
0 引言
軸流通風(fēng)機(jī)具有效率高、相對(duì)尺寸小、調(diào)節(jié)方便、便于安裝等突出的優(yōu)點(diǎn)。然而,如文獻(xiàn) [1]所介紹,在煤礦通風(fēng)工程中,軸流主扇的耗電占全礦總耗電的14%以上。因此,如何提高風(fēng)機(jī)效率對(duì)降低生產(chǎn)成本,建設(shè)節(jié)約型社會(huì)意義重大。
軸流通風(fēng)機(jī)的出口速度大,一般其出口動(dòng)能占風(fēng)機(jī)全壓的30%以上[2] ,對(duì)于有些流量大而壓力較低的軸流通風(fēng)機(jī),其出口動(dòng)能甚至占到風(fēng)機(jī)全壓的50%左右。因此,必須在軸流通風(fēng)機(jī)的后面安裝擴(kuò)散筒或擴(kuò)散筒-塔來回收動(dòng)能,特別是抽出式通風(fēng)機(jī)。所以,擴(kuò)散筒的效率對(duì)風(fēng)機(jī)整機(jī)的效率影響極大。
關(guān)于軸流通風(fēng)機(jī)擴(kuò)散筒的效率有許多不同的說法,文獻(xiàn)[2]認(rèn)為效率一般在80%~85%之間;文獻(xiàn)[3]則認(rèn)為,擴(kuò)散筒效率選取80%是比較保守的,一般在進(jìn)口邊界層較薄時(shí),效率可到 87%~88%,再加上排氣管效率可再增加1%~4%;而文獻(xiàn)[4]在計(jì)算壓縮機(jī)進(jìn)出口元件時(shí),推薦擴(kuò)壓器的效率為60%~80% 。由此可見,不同文獻(xiàn)對(duì)軸流通風(fēng)機(jī)擴(kuò)散筒的效率的選擇相差很大。從查閱的有限的測量擴(kuò)散筒、塔效率的文獻(xiàn)[5,6]看,擴(kuò)散筒-塔效率一般在40%~69%之間,比文獻(xiàn)[2,3]推薦的效率要低得多。
綜上所述,目前對(duì)實(shí)際使用中的軸流通風(fēng)機(jī)擴(kuò)散筒的效率研究還很少,同時(shí),也是分歧比較大的一個(gè)關(guān)鍵問題。
1 軸流通風(fēng)機(jī)擴(kuò)散筒效率計(jì)算的方法和一些基本概念
大型軸流通風(fēng)機(jī)的擴(kuò)散筒一般是圓環(huán)形漸擴(kuò)通道,目前多數(shù)文獻(xiàn)[2,3,7]采用當(dāng)量直徑的方法設(shè)計(jì)擴(kuò)散筒。文獻(xiàn)[7]利用文獻(xiàn)[3]中的資料,對(duì)軸流通風(fēng)機(jī)擴(kuò)散筒的設(shè)計(jì)作了較詳細(xì)的介紹,但是,其擴(kuò)散筒的效率還是采用了選取的方法,設(shè)計(jì)具有相當(dāng)大的盲目性。文獻(xiàn)[8]是筆者查到的唯一一個(gè)具體計(jì)算擴(kuò)散筒水利損失的國內(nèi)文獻(xiàn)。該文獻(xiàn)采用水利直徑,將擴(kuò)散筒比擬成當(dāng)量圓錐,從而計(jì)算擴(kuò)散筒的沿程損失和擴(kuò)壓損失,該方法可以考慮擴(kuò)散筒材料等影響因素,但是,文獻(xiàn)[3]稱,環(huán)形通道采用水利直徑計(jì)算的水利損失比實(shí)際的要小。
雖然采用當(dāng)量直徑和水利直徑都可以將風(fēng)機(jī)環(huán)形擴(kuò)散筒比擬成當(dāng)量圓錐,但是,對(duì)于同樣的圓環(huán)形擴(kuò)散筒,分別采用當(dāng)量直徑和水利直徑,得出的當(dāng)量圓錐直徑和擴(kuò)散角差別很大,因此,計(jì)算的水利損失也不同。筆者通過三維粘性數(shù)值計(jì)算發(fā)現(xiàn),兩種方法最終計(jì)算的結(jié)果與數(shù)值計(jì)算結(jié)果都相差較多,而且也沒有規(guī)律(該研究內(nèi)容將另文發(fā)表)。所以,對(duì)通風(fēng)機(jī)擴(kuò)散筒的損失和效率還需要大量的數(shù)值研究和相應(yīng)的試驗(yàn)研究。
風(fēng)機(jī)擴(kuò)散筒的作用就是將擴(kuò)散筒的進(jìn)口氣流動(dòng)能通過減速變?yōu)閴毫υ黾,所以,其效率就?yīng)該是實(shí)際壓力增加與理想壓力增加的比值。具體推導(dǎo)如下:
由實(shí)際不可壓氣體伯努力方程可知:
根據(jù)以上公式,就可以計(jì)算或測量出擴(kuò)散筒的效率,也可以根據(jù)風(fēng)機(jī)本體的性能和擴(kuò)散筒的效率,估算出風(fēng)機(jī)加裝擴(kuò)散筒后的效率和壓力。文獻(xiàn)[5]稱風(fēng)機(jī)行業(yè)使用的風(fēng)機(jī)全壓力是指風(fēng)機(jī)主體出口截面與進(jìn)口截面的全壓力差,是不妥當(dāng)?shù)恼f法,是對(duì)風(fēng)機(jī)測試標(biāo)準(zhǔn)不了解所致。
2 軸流通風(fēng)機(jī)擴(kuò)散筒-塔的測試方法和儀器
一個(gè)帶有擴(kuò)散筒-塔的軸流通風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)如圖1所示。采用工程方法,在符合GB/T1236-2000標(biāo)準(zhǔn)的抽出式風(fēng)筒測試平臺(tái)上,對(duì)風(fēng)機(jī)本體,風(fēng)機(jī)本體+擴(kuò)散筒,風(fēng)機(jī)本體+擴(kuò)散筒+消聲器+擴(kuò)散塔3種不同安裝方式時(shí)的風(fēng)機(jī)裝置的性能進(jìn)行了測試。
按定義對(duì)擴(kuò)散筒的性能的測定應(yīng)該是在風(fēng)機(jī)本體+擴(kuò)散筒的裝置中,在擴(kuò)散筒的邊壁開測壓孔和測量進(jìn)口風(fēng)速的分布,并在擴(kuò)散筒出口測量風(fēng)速的分布,然后,按式(2)積分計(jì)算。由于測試的風(fēng)機(jī)太大,按該方法測量,皮托管不易定位,所以按工程方法,通過假定風(fēng)機(jī)本體 + 擴(kuò)散筒的性能,與風(fēng)機(jī)本體性能相減去的方法,計(jì)算出擴(kuò)散筒的效率。該方法不是非常嚴(yán)謹(jǐn)?shù)臏y試擴(kuò)散筒性能的方法。同樣,也按該方法測試了擴(kuò)散筒-塔的效率。
所用的測量風(fēng)機(jī)靜壓和流量的變送器為EJA110A-DLS5A-92DA,量程為0~7500Pa和0~ 1500Pa,精度0.075%。其余相應(yīng)的測量儀器均符合國家測量精度和標(biāo)準(zhǔn)。在測試過程中,壓力測量與補(bǔ)償式微壓計(jì)做工了對(duì)比,符合很好。
該擴(kuò)散筒的進(jìn)口外徑為1632mm,進(jìn)口內(nèi)徑為994mm,出口外徑為1910mm,出口內(nèi)徑為340mm,當(dāng)量擴(kuò)散角為12.7°,擴(kuò)散塔出口面積為2730mm×1950mm。
3 測試結(jié)果分析
本次試驗(yàn)分別對(duì)圖1所示的全套設(shè)備、只帶有擴(kuò)散筒和只有風(fēng)機(jī)本體的風(fēng)機(jī)性能做了測量,性能處理結(jié)果如圖2和圖3所示。只有風(fēng)機(jī)本體的風(fēng)機(jī)性能試驗(yàn)是按照環(huán)面積處理試驗(yàn)數(shù)據(jù)的。
從圖2和圖3看出,風(fēng)機(jī)的性能測試沒有壞點(diǎn),測試曲線比較光滑。為了方便計(jì)算擴(kuò)散筒和擴(kuò)散筒-塔的擴(kuò)散效率,將兩個(gè)圖的靜壓和動(dòng)壓性能曲線按最小二乘法,按兩次和三次曲線進(jìn)行擬合,然后在同樣流量下,按式(2)計(jì)算擴(kuò)散效率。進(jìn)口的靜壓和動(dòng)壓為風(fēng)機(jī)本體的環(huán)面出口靜壓和動(dòng)壓,出口的動(dòng)壓和靜壓為相應(yīng)的擴(kuò)散筒和擴(kuò)散筒-塔的出口動(dòng)壓和靜壓,計(jì)算結(jié)果見表1。
表1 測量的擴(kuò)散筒效率和擴(kuò)散筒-塔的效率
流量/(m3/min )
擴(kuò)散筒效率
擴(kuò)散筒-塔效率
1800
0.527333685
0.160072675
摘要: 我國戶式中央空調(diào)水工程型式的發(fā)展非常迅速。目前戶式中央空調(diào)水工程運(yùn)行存在穩(wěn)定性差、能耗高等問題,可以通過增加旁通調(diào)節(jié)、水工程變流量控制等手段以達(dá)到節(jié)能和穩(wěn)定運(yùn)行的目的。變水量技術(shù)將是水工程型式戶式中央空調(diào)發(fā)展的新方向和關(guān)鍵技術(shù)。
引言
隨著國民經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展,人民生活水平的不斷提高及居住條件的改善,大面積多居室的單元房、復(fù)式住宅及別墅、小型的辦公寫字樓、商店、賓館等建筑越來越多,與之相配套適用的戶式中央空調(diào)形成了新的發(fā)展潮流,正成為空調(diào)行業(yè)發(fā)展的熱點(diǎn),市場潛力巨大。
當(dāng)前戶式中央空調(diào)可分為三種主要型式:風(fēng)管工程、冷熱水工程和制冷劑工程。其中冷熱水工程是由小型風(fēng)冷冷水(熱泵)機(jī)組和室內(nèi)末端裝置組成。通過室外主機(jī)生產(chǎn)出空調(diào)冷熱水,由管路輸送到室內(nèi)各末端裝置,進(jìn)行空調(diào)。該工程的核心設(shè)備是風(fēng)冷冷水(熱泵)機(jī)組,該機(jī)組是由壓縮機(jī)、風(fēng)冷冷凝器、蒸發(fā)器等部件組成,還內(nèi)置了循環(huán)水泵、膨脹水箱等部件;末端裝置通常為風(fēng)機(jī)盤管和新風(fēng)機(jī)組搭配使用,風(fēng)機(jī)盤管一般可以調(diào)節(jié)其風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速或通過旁通閥調(diào)節(jié)流過盤管的水量,從而調(diào)節(jié)送入室內(nèi)的冷熱量,既滿足了室內(nèi)空調(diào)負(fù)荷的需求,又保證了室內(nèi)空氣品質(zhì)。
在《蒸氣壓縮循環(huán)冷水(熱泵)機(jī)組 戶用和類似用途的冷水(熱泵)機(jī)組》(GB/T18430.2-2001)國家標(biāo)準(zhǔn)中,對(duì)戶式中央空調(diào)工程中用的小型風(fēng)冷冷水(熱泵)機(jī)組進(jìn)行了統(tǒng)一規(guī)范和定義,稱其為戶用冷水(熱泵)機(jī)組,并明確規(guī)定“機(jī)組除配置所有制冷組件外還應(yīng)包括冷水循環(huán)水泵”,且“機(jī)組配置的冷水循環(huán)水泵其流量和揚(yáng)程應(yīng)保證機(jī)組的正常工作,也可根據(jù)用戶要求或?qū)嶋H用途配置合適揚(yáng)程的循環(huán)水泵”。由于室內(nèi)輸送的是冷媒水,所以在冷熱水工程的戶式中央空調(diào)中,水工程的正常合理運(yùn)行是至關(guān)重要的。
本文旨在借鑒大型中央空調(diào)水工程運(yùn)行狀況及控制,來分析探討戶式中央空調(diào)水工程的實(shí)際運(yùn)行狀況,并提出了有關(guān)問題的改進(jìn)建議,使之更適于我國居住建筑節(jié)能方針政策和可持續(xù)發(fā)展的要求。
1、水工程運(yùn)行分析
式中央空調(diào)工程實(shí)質(zhì)上是大型集中式空調(diào)的小型化,對(duì)于該工程的設(shè)計(jì)目前沒有統(tǒng)一的規(guī)范,安裝驗(yàn)收也沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。筆者查閱了國內(nèi)外許多生產(chǎn)戶用冷水(熱泵)機(jī)組的廠家產(chǎn)品資料,對(duì)該類型機(jī)組的水工程設(shè)計(jì)安裝,大多廠家均只提供了簡單的水工程管路安裝示意圖,而且都籠統(tǒng)地指出,現(xiàn)場安裝參照設(shè)計(jì)規(guī)范或施工安裝規(guī)范。綜合各廠家在產(chǎn)品樣本中提供的安裝說明指導(dǎo),典型的戶式中央空調(diào)水工程簡圖如圖1所示。
該空調(diào)工程類似于大型集中式空調(diào)冷源側(cè)定流量、負(fù)荷側(cè)變流量的單級(jí)泵變水量水工程型式,工程采用一臺(tái)戶用冷水(熱泵)機(jī)組作為冷(熱)源,室內(nèi)末端為風(fēng)機(jī)盤管,每臺(tái)風(fēng)機(jī)盤管回水支管上均安裝有電動(dòng)二通閥(配溫控開關(guān)),由室內(nèi)溫控器控制風(fēng)機(jī)盤管上的電動(dòng)二通閥的開啟與關(guān)閉。當(dāng)某一空調(diào)區(qū)域的溫度達(dá)到設(shè)定溫度時(shí),該風(fēng)機(jī)盤管的電動(dòng)二通閥關(guān)閉,該支路不再有循環(huán)水流過,當(dāng)風(fēng)機(jī)盤管停止運(yùn)行時(shí),該閥也關(guān)閉。整個(gè)空調(diào)水工程配備了一臺(tái)循環(huán)水泵。循環(huán)水泵通常放置于機(jī)組內(nèi)部。
在室外氣溫較適中的季節(jié),房間空調(diào)負(fù)荷不是很大,空調(diào)工程主機(jī)的運(yùn)行也相應(yīng)是低負(fù)荷工況。各空調(diào)房間要達(dá)到設(shè)定的溫度范圍所需要的時(shí)間較短,而偏離設(shè)定溫度所需的時(shí)間較長,又由于風(fēng)機(jī)盤管水量和熱量的非線形關(guān)系(比如50%的冷凍水量就可使盤管提供75%的冷量),因此房間風(fēng)機(jī)盤管水路電動(dòng)二通閥在大部分時(shí)間里處于關(guān)閉狀態(tài),處于開啟狀態(tài)的時(shí)間很短,流過每臺(tái)風(fēng)機(jī)盤管的水流量很不穩(wěn)定,綜合所有風(fēng)機(jī)盤管的狀況,整個(gè)水工程的總水量波動(dòng)就比較大,影響空調(diào)工程的正常運(yùn)行。
在空調(diào)季節(jié),房間空調(diào)負(fù)荷較大,主機(jī)運(yùn)行處于滿負(fù)荷或高負(fù)荷工況,各空調(diào)房間達(dá)到所設(shè)定的溫度范圍所需要的時(shí)間較長,房間風(fēng)機(jī)盤管水路電動(dòng)二通閥在大部分時(shí)間內(nèi)處于開啟狀態(tài),而關(guān)閉的時(shí)間較短,流過每臺(tái)風(fēng)機(jī)盤管的水量比較穩(wěn)定,整個(gè)水工程的水量波動(dòng)比上述季節(jié)水量波動(dòng)要小,能保證空調(diào)工程的正常運(yùn)行。
2、水工程改進(jìn)與分析
從前面分析可知,在水工程運(yùn)行過程中水量波動(dòng)比較大的季節(jié),整個(gè)工程的穩(wěn)定性較差。為了平衡工程的水流量,可以采取增加旁通的方法,如圖2所示。 即在室外主機(jī)的供回水干管之間增加旁通管和壓差旁通閥,旁通電動(dòng)閥控制主機(jī)進(jìn)出水管的壓力差為恒定值,保證主機(jī)的水量恒定。戶用冷水(熱泵)機(jī)組蒸發(fā)器側(cè)水流量一般均按冷凍水溫差為5℃的恒定流量設(shè)計(jì),并要求在蒸發(fā)器出水口上設(shè)有水流量開關(guān)作為機(jī)組的斷水保護(hù),所以運(yùn)行過程中要確保主機(jī)的水流量恒定。當(dāng)末端風(fēng)機(jī)盤管的電動(dòng)二通閥關(guān)閉時(shí),該支路進(jìn)出水口水壓將發(fā)生變化,進(jìn)而引起主管供回水的壓力變化。增加旁通管路后,在機(jī)組部分負(fù)荷運(yùn)行時(shí),流過風(fēng)機(jī)盤管的水量波動(dòng)較大,引起供回水管路之間的水壓發(fā)生變化,根據(jù)壓差的變化來調(diào)節(jié)旁通電動(dòng)閥的開度,控制旁通水量的多少,調(diào)節(jié)工程的水流量使之與負(fù)荷相適應(yīng),以維持整個(gè)水工程的穩(wěn)定運(yùn)行。
2.2 水工程變流量控制
在國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T18430.2-2001中要求戶用冷水(熱泵)機(jī)組自身配置循環(huán)水泵,循環(huán)水泵的選型由主機(jī)制造廠家設(shè)計(jì)選用,在實(shí)際使用過程中就產(chǎn)生了許多問題。運(yùn)行中,若冷(熱)水的進(jìn)出水溫差在4~5℃時(shí),工程功耗達(dá)到比較理想的水平。但是一般戶式中央空調(diào)水工程采用定流量方式,而一年中的熱負(fù)荷變化很大,只有少數(shù)時(shí)間是滿負(fù)荷狀態(tài),多數(shù)時(shí)間水量輸送運(yùn)行在過剩狀態(tài),即水工程運(yùn)行在大流量小溫差狀態(tài),使傳熱系數(shù)變小,效率降低。而水泵始終運(yùn)行在額定轉(zhuǎn)速狀態(tài),導(dǎo)致水泵機(jī)械磨損。
筆者查詢了部分主機(jī)廠家的戶用冷水(熱泵)機(jī)組內(nèi)置循環(huán)水泵的產(chǎn)品樣本資料,如McQuay(麥克維爾)的MAC-C系列、TICA(南京天加)的TCA系列等產(chǎn)品,其循環(huán)水泵的功耗最大要占機(jī)組總功率(壓縮機(jī)、冷凝風(fēng)機(jī)電機(jī)和控制電氣部分之和)的20%左右,最小的達(dá)到8%,可見循環(huán)水泵在整個(gè)空調(diào)工程中的能耗占了相當(dāng)大的一部分。通常在戶式中央空調(diào)工程設(shè)計(jì)選型過程中,人們只注意到機(jī)組性能系數(shù)(COP)的高低,而COP的大小只是反映了制冷工程的工作效率。因此,如何改進(jìn)水泵的運(yùn)行,達(dá)到整個(gè)工程節(jié)能的目的,采用變水量技術(shù)就是發(fā)展以水工程為主的戶式中央空調(diào)的關(guān)鍵。
借鑒目前大型集中式空調(diào)水工程變流量控制的模式,對(duì)目前戶式中央空調(diào)水工程也實(shí)行變流量控制,通過循環(huán)水泵的變頻控制來實(shí)現(xiàn),控制器通過溫度傳感器采集冷(熱)水進(jìn)出口溫度信號(hào)作為參考信號(hào),經(jīng)過數(shù)據(jù)分析處理,確定空調(diào)負(fù)荷狀況,根據(jù)負(fù)荷狀況通過變頻器控制循環(huán)水泵的水流量。當(dāng)水泵運(yùn)行的頻率降到設(shè)定最小值時(shí),變頻器停止頻率的繼續(xù)降低,以起到對(duì)機(jī)組的斷流保護(hù),如圖3所示。
當(dāng)前各戶式中央空調(diào)機(jī)組生產(chǎn)廠家產(chǎn)品研發(fā)的注意力都集中于制冷劑變流量技術(shù)方面,如果能從水工程方面入手,借鑒大型集中式空調(diào)中水工程變流量技術(shù)的控制思路,并結(jié)合戶式中央空調(diào)的具體狀況將這項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用到戶式中央空調(diào)水工程中,完全是切實(shí)可行的。
3、結(jié)束語
1)我國戶式中央空調(diào)的發(fā)展日益成熟,其中水工程型式的發(fā)展非常迅速,因此它的正常合理運(yùn)行是非常重要的;
2)目前戶式中央空調(diào)水工程運(yùn)行存在穩(wěn)定性差、能耗高等問題,可以通過增加旁通調(diào)節(jié)、水工程變流量控制等手段以達(dá)到節(jié)能和穩(wěn)定運(yùn)行的目的;
3)變水量技術(shù)將是水工程型式戶式中央空調(diào)發(fā)展的新方向和關(guān)鍵技術(shù)。
工廠車間通風(fēng)降溫
廠房通風(fēng)機(jī)
工廠降溫設(shè)備
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