潔凈車間通風(fēng)工程送風(fēng)口的氣流流動(dòng)規(guī)律

在空氣射流流動(dòng)過程中，根據(jù)射流是否受周界表面的限制可分為自由射流和受限射流。潔凈車間空調(diào)凈化工程中常見的情況多屬非等溫受限射流。下面介紹工程中常見的射流及其流動(dòng)規(guī)律。

一、自由射流

自由射流分為等溫射流和非等溫射流。

1. 等溫射流

當(dāng)空氣自風(fēng)口噴射到比射流體積大得多的同溫介質(zhì)房間中，射流可不受限制地?cái)U(kuò)大，則形成等溫自由射流。

由于射流與周圍介質(zhì)的紊流動(dòng)量交換，周圍空氣不斷地被卷入，射流不斷擴(kuò)大。因而射流斷面速度場(chǎng)從射流中心開始逐漸向邊界衰減并沿射程不斷變化，結(jié)果流量沿程增加，射流直徑加大。但在各斷面上的總動(dòng)量保持不變。將射流軸心速度保持不變的一段長(zhǎng)度稱為起始段，其后稱為主體段。潔凈車間空調(diào)凈化工程中常用的射流段為主體段，其射流軸心速度衰減式為

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

d_x/d₀=0.68(ax/d₀+0.145)         (3-2)

式中：ν_x---以風(fēng)口為起點(diǎn)在射程x處的射流軸心速度，m/s；

         ν₀---風(fēng)口出流的平均速度，m/s；

         x---風(fēng)口出口到計(jì)算斷面的距離，m；

         d₀---風(fēng)口直徑，m；

         d_x---射程x處射流的直徑，m；

         a---風(fēng)口紊流系數(shù)。

上式中，a值取決于風(fēng)口結(jié)構(gòu)形式并決定了射流擴(kuò)散角的大小，即tanθ=3.4a。下表給出了不同a值。

不同風(fēng)口的a值

由上述可知，要想增大射程，可以提高送風(fēng)口速度ν₀，或者減小風(fēng)口紊流系數(shù)a；要想增大射流擴(kuò)散角，可以選用a值較大的送風(fēng)口。中凈環(huán)球凈化可提供潔凈車間、凈化工程的咨詢、規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工、安裝改造等配套服務(wù)。

2.非等溫射流

當(dāng)射流出口溫度與周圍空氣溫度不相同時(shí)，這種射流稱為非等溫射流。對(duì)于非等溫射流，射流與室內(nèi)空氣的混摻不僅引起動(dòng)量的變化，還帶來熱量的交換。而熱量的交換較之動(dòng)量快，即射流的溫度擴(kuò)散角大于速度擴(kuò)散角，因而溫度衰減較速度衰減快，定量的研究結(jié)果得出

△T_x/△T₀=0.35(ax/d₀+0.145)       (3-3)

式中：△T_x=T_x-T_n，△T₀=T₀-T_n。

其中，T₀---射流出口溫度，K；T_x---距風(fēng)口x處射流軸心溫度，K；T_n---周圍空氣溫度，K。

比較式(3-3) 和式(3-1)，表明熱量擴(kuò)散比動(dòng)量擴(kuò)散要快，且有

△T_x/△T₀=0.73ν_x/ν₀         (3-4)

對(duì)于非等溫射流，由于射流與周圍介質(zhì)的密度不同，在重力和浮力不平衡條件下，射流將發(fā)生變形，即水平射出的射流軸將發(fā)生彎曲。其判據(jù)為阿基米德數(shù)Ar，即

Ar=gd₀(T₀-T_n)/ ν₀²T_n       (3-5)

式中：g---重力加速度，m/s²。

當(dāng)|Ar|<0.001時(shí)，可忽略射流軸的彎曲而按等溫射流計(jì)算。射流軸彎曲的軸心軌跡可用式(3-6) 計(jì)算：

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

Ar的正負(fù)和大小，決定射流彎曲的方向和程度。

二、受限射流

在射流運(yùn)動(dòng)過程中，由于受壁面、頂棚及空間的限制，射流的運(yùn)動(dòng)規(guī)律有所變化。受限射流分為貼附射流和非貼附射流兩種情況。當(dāng)送風(fēng)口位于房間中部(h=0.5H)時(shí)，射流為非貼附情況，射流區(qū)呈橄欖型，在其下形成與射流流動(dòng)方向相反的回流區(qū)。當(dāng)送風(fēng)口位于房間上部(h>0.7H) 時(shí)，射流貼附于頂棚，房間上部為射流區(qū)，下部為回流區(qū)。

由于有限空間射流的回流區(qū)一般是工作區(qū)，控制回流區(qū)的較大平均風(fēng)速計(jì)算式為

ν_h=0.65ν₀/(√F_n/ d₀)       (3-6)

式中：ν_h---回流區(qū)的較大平均風(fēng)速，m/s；

Fn---每個(gè)風(fēng)口所管轄的房間的橫截面面積，m²；

√F_n/ d₀---射流自由度，表示受限的程度用。

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