重慶科技學(xué)院  居發(fā)禮 劉麗瑩 余曉平
重慶海潤(rùn)節(jié)能技術(shù)股份有限公司  丁艷蕊 祝根原 黃雪

      【摘  要】對(duì)動(dòng)力分布式通風(fēng)系統(tǒng)各支路在不同入口靜壓下的風(fēng)量測(cè)試發(fā)現(xiàn)，同一轉(zhuǎn)速下支路風(fēng)機(jī)的風(fēng)量隨著支路入口靜壓的增大而增大，部分情況下支路風(fēng)機(jī)起阻礙作用。對(duì)該現(xiàn)象進(jìn)行了理論分析并推導(dǎo)得出支路設(shè)計(jì)風(fēng)量偏移的理論表達(dá)式，揭示了影響風(fēng)量偏移的因素為支路阻力特性、支路風(fēng)機(jī)性能及支路進(jìn)口壓力比，并給出了支路設(shè)計(jì)風(fēng)量偏移的圖解分析方法。該解析分析法和圖解分析法可為動(dòng)力分布式通風(fēng)系統(tǒng)支路設(shè)計(jì)風(fēng)量偏移的計(jì)算與分析提供理論依據(jù)。

      【關(guān)鍵詞】動(dòng)力分布式；支路風(fēng)量；解析法；圖解法

      【基金項(xiàng)目】重慶市教委科學(xué)技術(shù)研究項(xiàng)目（KJ1713352）、重慶科技學(xué)院建筑工程學(xué)院院內(nèi)科研項(xiàng)目（JG201705）

Abstract:Based on the air flow rate testing of each branch in distributed fan ventilation system under different branch inlet static pressure, the conclusion can be found that the air volume of branch fan increases with the increasing of branch inlet static pressure at the same fan speed, as well as the branch fan plays a role of hindering the air flow in some cases. Theoretical expression of branch design air volume migration is established, and the influence factors of branch fan air volume migration is obtained as branch resistance characteristics, branch fan performance and branch inlet pressure ratio, and the graphic analytic method of branch design air volume migration is also proposed. Both of the methods can provide theoretical basis for calculating and analyzing branch design air volume migration of distributed fan ventilation system.
Keywords:distributed fan, branch air volume, analytical method, graphic method

0 引言

      動(dòng)力分布式通風(fēng)系統(tǒng)由主風(fēng)機(jī)和支路風(fēng)機(jī)組成，主風(fēng)機(jī)負(fù)責(zé)干管的風(fēng)量輸送，支路風(fēng)機(jī)負(fù)責(zé)支路風(fēng)量的輸送。作為一種新型的可滿足動(dòng)態(tài)不均勻性通風(fēng)需求變化的通風(fēng)系統(tǒng)，越來(lái)越受到重視并付諸于工程實(shí)踐，其系統(tǒng)性能、設(shè)計(jì)方法^[1~5]及相關(guān)工程案例^[6,7]均有文獻(xiàn)報(bào)道。但在實(shí)際運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)，支路風(fēng)機(jī)的風(fēng)量往往偏離設(shè)計(jì)工況，且其風(fēng)量調(diào)節(jié)性能并不佳，如何在設(shè)計(jì)階段使后期的末端支路風(fēng)機(jī)滿足風(fēng)量需求并具有很好的可調(diào)性是需要解決的關(guān)鍵問(wèn)題。這就需要采用一套可靠的方法來(lái)分析支路風(fēng)機(jī)的風(fēng)量及其調(diào)節(jié)性能，以滿足系統(tǒng)可靠穩(wěn)定的運(yùn)行。

1 支路風(fēng)量的測(cè)試

      1.1 測(cè)試目的

      掌握支路風(fēng)機(jī)的性能，了解支路風(fēng)機(jī)在不同入口靜壓下的風(fēng)量情況及變化特性。

      1.2 測(cè)試對(duì)象

      選擇某動(dòng)力分布式試驗(yàn)臺(tái)中的支路風(fēng)機(jī)作為測(cè)試對(duì)象，系統(tǒng)圖如圖1所示，實(shí)際實(shí)驗(yàn)臺(tái)如圖2所示。系統(tǒng)主干管尺寸為320mm×200mm，200mm×200mm，末端支管尺寸為160mm×120mm。實(shí)驗(yàn)臺(tái)占地約為15m×4.5m，風(fēng)管離地面0.6m以方便測(cè)試。將支路風(fēng)機(jī)離主風(fēng)機(jī)的遠(yuǎn)近逐個(gè)標(biāo)號(hào)為①、②、③、④、⑤。

      1.3 測(cè)試儀器

      采用法國(guó)凱茂MP200 多功能差壓風(fēng)速儀測(cè)試支路入口靜壓和支路風(fēng)速與風(fēng)量，壓力量程為0~500pa，誤差為±（0.2%+0.8）。

      1.4 測(cè)試步驟

      （1）調(diào)節(jié)主風(fēng)機(jī)及各個(gè)支路風(fēng)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，使各個(gè)支路風(fēng)量為250m3/h（風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速大小為n1＜n2＜n3＜n4＜n5＜n6）；

      （2）關(guān)閉一個(gè)末端的工況：分別關(guān)閉1、3、5號(hào)末端，測(cè)試各個(gè)支路以及干管的風(fēng)量、靜壓（支路處）；

      （3）關(guān)閉兩個(gè)末端的工況：關(guān)閉1和2、4和5、2和4號(hào)末端時(shí)，測(cè)試各個(gè)支路以及干管的風(fēng)量、靜壓（支路處）；

      （4）關(guān)閉三個(gè)末端的工況：關(guān)閉1/2/3、3/4/5、1/3/5時(shí)末端時(shí)，測(cè)試各個(gè)支路以及干管的風(fēng)量、靜壓（支路處）。

      1.5 測(cè)點(diǎn)布置

      離主風(fēng)機(jī)1.5米主管上布置測(cè)點(diǎn)，離支路風(fēng)機(jī)前后1米處布置測(cè)點(diǎn)。測(cè)試主管斷面為320mm 200mm，支管斷面為160mm 120mm。將斷面分成四個(gè)均等的矩形，在每個(gè)矩形中心布置測(cè)點(diǎn)，每個(gè)斷面共計(jì)4個(gè)測(cè)點(diǎn)。每個(gè)測(cè)試斷面打兩個(gè)測(cè)試孔。

2 測(cè)試結(jié)果

      2.1 支路風(fēng)機(jī)運(yùn)行風(fēng)量隨入口靜壓的變化特性

      通過(guò)測(cè)試數(shù)據(jù)分析得到①～⑤號(hào)風(fēng)機(jī)在不同的入口靜壓下的運(yùn)行風(fēng)量不同，如圖3所示：

      由圖3可知，5條曲線分別是①～⑤號(hào)支路風(fēng)機(jī)在定轉(zhuǎn)速下，在不同的入口靜壓下的風(fēng)量。由此可知，支路風(fēng)量隨著支路入口靜壓的增大而增大，大致成線性關(guān)系。以②號(hào)支路風(fēng)機(jī)為例，風(fēng)量與入口靜壓的關(guān)系為y=0.99x+189.3（R2=0.9634），風(fēng)量與入口靜壓呈顯著線性相關(guān)關(guān)系。其他風(fēng)機(jī)也呈現(xiàn)類似的特性。

      2.2 ②號(hào)支路風(fēng)機(jī)性能分析

      以②號(hào)支路風(fēng)機(jī)為研究對(duì)象，測(cè)試風(fēng)機(jī)性能曲線圖4所示，風(fēng)量隨支路入口靜壓如圖5所示，支路風(fēng)量隨入口靜壓的增大而增大，在入口靜壓Pr為3.8Pa下，支路風(fēng)機(jī)提供的壓力Pt為45Pa，支路風(fēng)量為195m3/h，在入口靜壓為110Pa下，支路風(fēng)機(jī)提供的壓力Pt為12Pa，支路風(fēng)量為298m3/h，利用Pr+Pt=SQ2，得到支路的阻抗S≈16632kg/m7 。在不同靜壓下，管網(wǎng)的阻抗S近似不變，在110Pa靜壓下，風(fēng)量為298 m3/h時(shí)，帶入Pr+Pt=SQ2，得Pt ≈ -30 Pa ，由此可知此時(shí)支路風(fēng)機(jī)起阻礙作用，對(duì)風(fēng)機(jī)具有損害作用。因此當(dāng)支路入口靜壓大于設(shè)計(jì)風(fēng)量下的支路阻力時(shí)，支路風(fēng)機(jī)會(huì)起阻礙作用，這種情況需要避免。

      在動(dòng)力分布式通風(fēng)系統(tǒng)中，支路風(fēng)機(jī)選擇的關(guān)鍵是保證支路風(fēng)機(jī)能夠達(dá)到設(shè)計(jì)風(fēng)量的需求，且應(yīng)避免支路風(fēng)機(jī)起阻礙作用，以及在運(yùn)行時(shí)具有良好的風(fēng)量可調(diào)性，這些能否定量分析，其產(chǎn)生的機(jī)理需要深入研究分析。

3 分析與討論

      3.1支路風(fēng)量偏移的解析分析

      3.1.1 支路風(fēng)量偏移的公式推導(dǎo)

      動(dòng)力分布式通風(fēng)系統(tǒng)的一個(gè)特點(diǎn)是支路風(fēng)機(jī)的入口壓力與主風(fēng)機(jī)入口壓力不同，主風(fēng)機(jī)入口直接接入大氣，為零壓，而支路風(fēng)機(jī)接入主風(fēng)道，其入口壓力可能為正壓，零壓或負(fù)壓。

      當(dāng)支路入口為零壓時(shí)，有：

      P₀=SQ_²0     (1)

      當(dāng)支路入口為ΔP時(shí)，有：

      P_x+ΔP= SQ²_x      (2)

      式中：P₀，P_x為風(fēng)機(jī)運(yùn)行壓力，Pa；ΔP為支路風(fēng)機(jī)的入口靜壓，Pa；Q₀，Q_x為風(fēng)機(jī)的運(yùn)行風(fēng)量，m³/h；S為管路阻抗，kg/m⁷。

      設(shè)m=ΔP/ P₀，為支路入口靜壓比，即支路入口壓力與設(shè)計(jì)風(fēng)量下支路管段總阻力的比值。當(dāng)入口為正壓時(shí)，m>0；當(dāng)入口為負(fù)壓時(shí)，m<0。

      式（2）/（1）可得，

      又P_x，Q_x在轉(zhuǎn)速為n_o的風(fēng)機(jī)性能曲線上，a,b,c為風(fēng)機(jī)性能曲線參數(shù)，故應(yīng)滿足

      P_x=