采用孔板调节的列车均匀送风系统研究

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1、2011生建筑热能通风空调·201·采用孔板调节的列车均匀送风系统研究王刚尹慧慧王婧倩青岛理工大学摘要：通过对等截面均匀送风理论的分析，结合列车环境的特点，提出了采用孔板调节的均匀送风系统。并对其进行了理论计算、CFD模拟和实验测试。研究表明，该送风系统可完全采用理论计算的方法进行设计，且具有调节方便、阻力损失小、风机能耗低、噪音低等优点。关键词：均匀送风理论孔板调节理论计算CFD模拟实验测试1前言空调送风道的送风均匀性是影响温度场、速度场的重要因素，由于列车的各客室纵向分布较长，对列车空调送风道的均匀性

2、能提出了更高的要求。静压送风系统虽然基本解决了送风不均匀的问题，但由于主风道内的挡流板是间断设置的，挡流板之间的区域内风速分布仍然不均匀，沿风道长度方向，风量呈现一定规律的波动。并且，主风道内插入挡板的高度和数量只能通过实验确定【l】。孔板本来主要是作为送风末端存在的，众所周知，孔板送风方式可以使室内气流分布更加均匀，多用于对室内温湿度和气流分布的均匀性有较高要求的空调系统闼，在列车上也有应用。但一般都需要有单独的风量调节构件，这里将孑L板同时作为风量调节构件和送风末端。采用主风道为等截面的孔板上送风系统

3、，制作工艺简单，系统送风均匀性的调节可以通过理论计算得出，改进了静压送风系统只能通过实验调节的弊端。2送风系统设计及理论计算2．1静压均匀送风原理均匀送风管道一般按以下两种原理来设计：1)风道全长上静压不变。这一类送风风道，沿长度方向的截面是变化的，而侧孔(或短管)或条缝的面积是不变的。2)风道全长上静压变化。这一类送风风道是等截面的，由于静压沿长度方向上逐渐增大，侧孔或条缝的面积必须是变化的。这两种原理在列车均匀送风道设计中都有应用，变截面送风道制作工艺复杂，在列车中虽有变截面均匀送风道的应用131。但

4、并不是严格按照长度方向上静压不变来设计，而是考虑了工艺的限制，通过改变风道截面，一定程度上减少沿气流方向上的静压的增ijfl[41。为确保真正达到均匀送风，还需要在实验过程中进行调节。而等截面风道制作工艺比较简单，虽然静压沿长度方向上增加明显，但通过实验调节可以实现均匀送风嘲。选用第二种原理来设计本车送风系统，确定送风系统形式为等截面孔板上送风系统。常规等截面送风道水力计算应分为主风道和开孔两部分进行，并将开孔前、后两个截面予以编号，见图1。主风道的计算在于确定开孑L前、后的静压和风道的压力损失(即摩擦损

5、失和开孔通路的局部损失)；开孔的计算是根据孔口处的平均静压和开孔的送风量求出开孔的面积，进而确定开孔的个数旧。01l‘2，，，4f‘，’0F’18窜①⑦o④懂)o@图1等截面送风道水力计算示意图由静压差产生的流速为：肾再空气在主风管的流速为：屹=序(1)(2)建筑热能通风空调2(111_缸孔口出流角：一昔=偿}L口面积：可以看出．沿送风道长度方向开fL率依次减小，这是由3、于静压进风道前端动压较大．静压较小．出风量较少，为了达到均匀送风的效果，采取这种设计方案。^2南(4)式中：A。为孔口面积；P为静压，

6、I>a；只为动传．Pa；L。为通过条缝的风量，mVs泓为条缝的流犀系数。本系统采用双层孔板送风，上层孔板位于主风道底部，距离上层孔板90mm安装有下层孔板，下层7L板对送风进一步起到均流的作用，使送风更加均匀。上层孔板同时作为风量调节构件和送风末端，计算需确定上层孔板的设计方案。可保持上层孔板dqL面积不变，通过改变开孔个数来实现均匀送风。常规等截面送风道中为了保证送风效果，第一个侧孔的出流角d应大于60。，但出流角越大，静压越大，而此系统送风机最大能够提够的机外静压为60Pa，并且送风系统是双层孔板送风

7、，两层孔板之间存在稳压层，可以绵小第一个侧孔的出流角，最终确定第一个侧孔出流角为300。侧孔计算后根据每个小孔面积A，可得开孔个数开孔率“=鲁z=等其中：n为每个管段初始开孔数。(5(6表1孔板均匀送风道计算表I开孔的计算嚣⋯-^⋯，{H-h一‘㈨f3OFD模拟计算和实验测试31模拟计算对设计方案进行CFD模拟，分析仿真结果，各断面静压分布和流速分布见躅3和图4。22实车模型理论计算结果以BST的TP2车型夏季送风道为对象进行送风系统设计。主风道全长189m，断面尺寸为700mmx380ram，弯头后断面

8、尺寸变为700mmxl50mm，每节车叠厢配备一台空调机组，安装于风道的一侧，为单侧进风。上层孔板孔径中40，沿长度方向的分布见图2；下图3风道内各断面静压分布层孔板孔径中4，沿整个车厢1966m长度均匀分布。■图2孔板均匀送风道管段划分示意沿风道长度方向上划分了17个管段，并进行编号．具体管段划分见图2；孔板均匀送风道送风量4500m‰，按照单位长度风量均匀分配的愿则，根据每个管段的长度计算需要分配的风量，实现均匀送风。理论