鐘星燦（四川邁鐵龍科技有限公司　成都　610031）

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雙閥排風均流器的工作原理

鐘星燦
（四川邁鐵龍科技有限公司成都610031）

【摘要】均勻排風是通風工程中常用的一種技術措施，傳統(tǒng)上僅有唯一的調節(jié)方式—減小負壓點近端風口的面積。雙閥排風均流器是基于測壓原理開發(fā)的均勻排風末端調節(jié)裝置，由于工作原理和調節(jié)方式皆有別于傳統(tǒng)，其均勻排風的有效作用距離得以顯著延伸。

【關鍵詞】測壓原理；均勻排風；均流器；雙閥

0　引言

圖1、2是通風管路中常用的壓力測量方式。圖3介于全壓測量與靜壓測量之間的過渡狀態(tài)。隨著β角的增加，管內測量值由靜壓測試量值向全壓測量值逼近。

即使改變測壓管直徑（圖4），測壓結果與變化規(guī)律也并不會改變。

圖5是按照測壓原理設計的均勻送風管路。通過插入主管內的局部彎頭仰角的改變，使得各個風口獲得相同的出流壓力，從而獲得相同的送出風量。

圖1　送風管路的全壓測量Fig.1 Measure the total pressure of piping

圖2　送風管路的靜壓測量Fig.2 Measure the static pressure of piping

圖3　壓力測量的過渡狀態(tài)Fig.3 Pressure measurement of transition state

圖4　測壓管直徑改變，測壓結果不變Fig.4 Change the tube diameter, the measured results is the same

圖5　測壓原理均勻送風管路示意圖Fig.5 Schematic of uniform air supply pipe that based on manometry principle

圖6　通過閥門開啟度的變化替代彎頭仰角的變化Fig.6 ThebendAnglechangeofpipebereplacedbythevalve

實際應用的風口按（類似于三通結構）圖6制作[1]，這個結構上設有后置風閥，其葉片啟閉轉角的變化，可以完全替代局部彎頭仰角的改變。制成產(chǎn)品的實驗結果表明，其均勻送風的調節(jié)能力和均流效果皆明顯優(yōu)于傳統(tǒng)[2]。

1　雙閥排風均流器

對于均勻排風管路，測壓原理所發(fā)揮的作用雖不及均勻送風管路那么明顯，但其對于均勻排風各個風口所發(fā)揮的調節(jié)效果依然客觀存在。

圖7是吸入風口的風壓分析[3]。顯然，只需保證各個風口的Ps相等，排風管路各個風口的吸入量就相等了。

圖7中，作用在OX平面上的壓力為該吸入口處所需的壓力Px，而Px則是由靜壓Pj與動壓分量Pd·sinβ所合成，即Px＝Pj－Pd·sinβ。

如果我們忽略影響因數(shù)很小的局部阻力，可以近似地認為Ps＝Px，故有：

Ps＝Pj－Pd·sinβ（1）

圖7　測壓原理吸入風口風壓分析圖Fig.7 Suction inlet wind pressure analysis diagram

圖8　在送風均流器的基礎上增加一個迎風閥Fig.8 On the basis of air supplying equalizer increased a windward valve

曾經(jīng)的觀點認為，簡單地依靠測壓原理也可以勝任均勻排風管路各個風口的調節(jié)[3]。

通過在排風管路中反向安裝送風均流器的實驗[2]以及對其結果的分析，我們發(fā)現(xiàn)：隨著吸入風口遠離負壓始端，靜壓Pj和Pd回流動壓皆隨之減小。因此，處于負壓點遠端風口的吸入風壓Ps，欲與負壓點始端附近風口的吸入風壓保持一致是不可能的。

實驗與理論分析的結論說明，早期的認識存在缺陷，尚有待于修正完善。

雙閥排風均流器[4]是經(jīng)過試驗改進后的均勻排風管路風口調節(jié)裝置。在送風均流器的基礎上，該裝置在氣流迎風面增加一個迎風閥（與之對應的，我們將背向氣流方向的閥門稱為背風閥）。由于兩個風閥皆處于風道主氣流通過的流道上，“測壓原理”將以不同的方式影響風口的氣流吸入風量。

2　原理分析

首先，如果雙閥排風均流器的兩個風閥全部處于開啟狀態(tài)，對于相應的風口而言，客觀上這個裝置不發(fā)揮任何作用，這種情況僅僅適用于均勻排風管路的最遠端風口。換言之，均勻排風管路的最遠端風口是不需要設置任何調節(jié)裝置的。實際上，均勻排風管路調節(jié)的最難點，是讓這個最遠端風口也獲得和其他風口相同的吸入風量。

更重要的是，我們關注該裝置上兩個風閥的調節(jié)原理，以及它發(fā)揮的不同作用。

作為兩個風閥的調節(jié)裝置，分為兩種情況：

其一，背風閥全關，迎風閥處于適度開啟的調節(jié)狀態(tài)（見圖9）；其二，迎風閥全開，背風閥處于適度開啟的調節(jié)狀態(tài)（見圖10）。

圖9　適合于臨近負壓始端的風口Fig.9 Suitable for suction inlet near the suction side

圖10　適合于遠離負壓始端的風口Fig.10 Suitable for suction inlet far away from the suction side

圖9所示的第一種情況，A-A斷面處是氣流進入主風道的通道。由于主管氣流與對應風口吸入氣流的方向相反，其實際有效的吸入壓力：

Ps＝Pj－Pd（2）

容易發(fā)現(xiàn)，（2）式是（1）式中β角等于90度時特定情況。這種情況主要用于負壓始端附近的風口調節(jié)。

與傳統(tǒng)方式相比，這個裝置中，迎風閥的啟閉保持了風閥調節(jié)的基本功能，并在此基礎之上增加了其它的調節(jié)手段。通俗的說，與主管氣流反向安裝的吸入方式，增加了該風口的局部阻力；而更為重要的是，利用了主管氣流的動壓，抑制風口氣流的進入主管，使得臨近負壓始端的風口調節(jié)變得更為容易。

隨著風口逐漸遠離負壓始端，主管中的負壓逐漸減弱。當迎風閥完全開啟時，如果這個風口的吸入風量依然小于設定值，則保持迎風閥全開，并適度開啟背風閥，以減小該風口的局部阻力，從而增加該風口的吸入流量，即進入第二種調節(jié)情況。

圖10所示的第二種情況，B-B斷面附近是風口氣流進入主風道的通道。由于主管氣流與對應風口吸入氣流的方向相同，其實際通過裝置的作用壓力為Pt。顯然，這個壓力即為風管內部的全壓。

Pt＝Pj+Pd（3）

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但是，Pt并非產(chǎn)生有效吸入風量的實際風壓，因為裝置所通過氣流，可能包含了部分主管氣流。

實際的吸入氣流，根據(jù)背風閥的開啟程度，可能從兩條途徑（通過迎風或背風閥）流入主管。綜合結論是，處于主管B-B斷面的風口（第二種情況），其風口的吸入流量受該斷面的全壓Pq（=Pt）控制，背風閥的啟閉程度，改變了該風口的局部阻力，使其吸入流量得以改變。這也是背風閥所發(fā)揮的特殊調節(jié)作用。

當背風閥需要完全開啟方能滿足風口設定吸入風量時，該風口客觀上已經(jīng)處于均勻排風管路的最遠端（最后一個風口）。實際上，這個風口也就不再需要安裝任何調節(jié)裝置了。

圖11　推薦安裝方法Fig.11 Recommended installation method

3　安裝調試

3.1安裝

產(chǎn)品的安裝有兩種形式。

其一，在主管分段組裝前，提前安裝在分段中（推薦安裝方法）。

其二，主管組裝完成后的安裝，這種方式適用于無法實現(xiàn)推薦安裝方法的特殊場合。

在需要開設風口（或分支）處，切割主風管安裝面。使被切割的風管壁具備均流器進入主管的條件，并在局部留有可以回復的鋼板。將均流器送入主風管后，再進行聯(lián)接安裝。其方式如圖12～15所示。

圖12　切割主風管安裝面Fig.12 Cuttingthemainduct mounting surface

圖13　留有可以回復的鋼板Fig.13 Leftpartofsteelplatecanbe restored

圖14　安裝方法示意1Fig.14 Hint1installation method

圖15　安裝方法示意2Fig.15 Hint2installation method

3.2調試

排風均流器的應用調試，我們容易從原理分析中獲得實用的均勻排風管路調試方法：

（1）安裝完成后，應使均勻排風管路中所有的雙閥排風均流器處于同一狀態(tài)——迎風閥全開和背風閥全關。啟動風機全壓運行時，系統(tǒng)處于預調節(jié)的自然排風狀態(tài)。

（2）從臨近負壓始端的第一個風口開始調試（背風閥已處于全關閉狀態(tài)），適度地關閉迎風閥，直至第一個分支風口吸入風量等于預定均勻吸入風量設計值時，即可作為初步調試結果。

（3）對于第二、第三、第四．．．．．．分支風口，依次往后，皆可以視為一個新的起始點，其調試方法與第一分支相同。

直至第n個風口，不能獲得預定均勻吸入風量設計值時，即改變調節(jié)方式。

（4）第n個分支風口，迎風閥已經(jīng)處于全開狀態(tài)下不能獲得預期風量時，適度開啟背風閥，直至獲得預期設計分支風量。

第n+1個分支類同，逐次向后直至最末端分支。

（5）全部調試完成后，若有少數(shù)風口有不均勻度，可通過局部微調調整至預期值。

此外，由于“雙閥排風均流器”具有精細調節(jié)的特殊機械結構，使得調試過程變得更為容易，其調試效果也更趨理想。

4　相關實驗

在結合產(chǎn)品研發(fā)的實驗研究中，針對雙閥排風均流器，進行了相應地計算機三維模擬和工程應用模型實驗[2]。

圖16　均勻排風管路中“雙閥排風均流器”附近的風壓分布Fig.16 The wind suction pressure distribution near the equalizer

圖17　雙閥排風均流器應用測試現(xiàn)場Fig.17 Dual valves suction equalizer test on site

圖18　應用調試完成后情況Fig.18 Debugging completed

圖19　均流調節(jié)后各個支管風速分布圖Fig.19 After completion of the debugging, branch wind speed distribution

圖示照片中，各個分支管上的彩色飄帶與水平桿的夾角（各個分支近乎相等），比較形象的顯示了均勻吸入風量的現(xiàn)場情況；盡管儀器、設備、以及測試方式等諸多因素都將導致測試數(shù)據(jù)的誤差，但圖示曲線顯示的測試數(shù)據(jù)依然明顯地表明，“雙閥排風均流器”用于均勻排風管路，其均流效果非常顯著。

模擬和模型試驗的主要技術結論是：由于“雙閥排風均流器”從原理上具有抑制負壓始端吸入氣流的技術特征，并同時具有精細調節(jié)的特殊機械結構，從而為均勻排風管路各個風口的調節(jié)提供了客觀有效的技術措施。實驗證明，對于裝有“雙閥排風均流器”的均勻排風管路，其實現(xiàn)均勻排風的有效距離和分支（風口）數(shù)量皆有顯著的增加。

5　結語

對于一個無約束的負壓點而言，其負壓呈球狀自然分布，負壓值亦隨其球狀的直徑快速下降。實際上，在任意排風管路中，負壓分布依然遵從這種規(guī)律。因此，均勻排風管路的主要技術難點是——如何有效地抑制臨近負壓始端風口的（高負壓狀態(tài)）吸入風量。

“雙閥排風均流器”的研制，試圖從原理上嘗試改善傳統(tǒng)的均勻排風管路調節(jié)技術，為工程提供行之有效的技術措施。我們相信，“雙閥排風均流器”將經(jīng)受生產(chǎn)實踐檢驗，均勻排風技術也將在實踐中獲得進一步的改善。

參考文獻：

[1]鐘星燦,羅世培,彭金龍,等.均流通風裝置[P].中國專利: zl201010162056.9, 2012-08-22

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[3]鐘星燦,高慧翔.均勻送排風設計原理再探[J].暖通空調, 2007,37(10):58-61.

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[5]陸耀慶.供暖通風設計手冊[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,1987.

The Operational Principle of Dual Exhaust Values

Zhong Xingcan
( Sichuan Metro Technology Co., Ltd, Chengdu, 610031 )

【Abstract】Uniform exhaust is an commonly technical measure in ventilation works, Traditionally, the only way to adjust - to reduce the negative point proximal outlet area. Dual exhaust values is the uniform exhaust end of the adjusting device which developed based on manometry principle, due to the working principle and regulation are different from the traditional way, even its effective role can be significantly extended distance.

【Keywords】Manometer principle; Uniform exhaust; Current equalizer; Dual values

中圖分類號TU83

文獻標識碼A

文章編號：1671-6612（2016）01-015-05

通訊作者：鐘星燦（1954.03-），男，大學，教高，E-mail：zxc5454@sina.com

收稿日期：2015-08-10