CN103940581B - 一种监测示踪气体浓度值测量射流卷吸量的实验方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种监测示踪气体浓度值测量射流卷吸量的实验方法，搭建实验装置，在射流温度和室内温度已知的条件下，测得流入控制体示踪气体的浓度值和流出控制体示踪气体的浓度值，通过计算便可得到该控制体内射流对周围空气的卷吸量。采用SF6作为检测示踪气体，无毒无害，同时避免了对测试精度的影响，通过减压阀和浮子流量计调节示踪气体的送入速度以适应不同工况；根据流体动力学理论，将测点布置在射流轨迹轴心处，搭挂在软线上，防止设立测杆对流场的干扰；进行多点同步采样，检测准确科学，稳定性强，通过计算机自动记录保存数据，操作方便，检测效率高。该实验方法是一种新颖的、易实现操作、测试射流卷吸量的实验方法。

Description

一种监测示踪气体浓度值测量射流卷吸量的实验方法

技术领域

本发明涉及一种空调系统设计优化，特别涉及一种监测示踪气体浓度值测量射流卷吸量的实验方法。

背景技术

随着科学技术的进步发展，像展览馆、影剧院、体育馆等一些大空间建筑越来越多。随之而来的大空间建筑中空调系统的设计、节能、优化等问题。现在大空间建筑中通常采用分层空调系统，将内部空间分为上部非空调区和下部空调区，只对下部空调区域采取送风空气调节，从而达到节能的目的。这就会造成上部非空调区和下部空调区之间的巨大的温度差异，等同于对下部空调区额外的增加的负荷。尤其是当送风采用喷口侧送风方式的时候，射流卷吸上部非空调区的气体并将其带入空调区，产生热质交换，大大的增加了下部空调区的负荷，增加了能耗。射流卷吸现象得到了关注，现在关于卷吸的研究大都停留在对一些半经验公式的推导验证上，通过实验的手段去确定卷吸量的大小还不多见。传统的多断面多测点速度测量法存在工作量巨大，实验结果偏差较大等不足。

发明内容

本发明是针对传统的多断面多测点速度测量法测试射流卷吸量存在工作量巨大，实验结果偏差较大的问题，提出了一种监测示踪气体浓度值测量射流卷吸量的实验方法，新颖的、易实现和操作的、确定喷口射流对周围环境空气卷吸量大小的实验方法。

本发明的技术方案为：一种监测示踪气体浓度值测量射流卷吸量的实验方法，具体包括如下步骤：

1）搭建监测示踪气体浓度值测量射流卷吸量的实验装置：SF6气罐装有带有流量计的减压阀，用软管将气罐与文丘里喷口相连，离心风机通过风阀与静压箱连接，静压箱输出接文丘里喷口前端的连接软管，文丘里喷口后端沿着射出口射程方向用测杆支撑测试软线，将数个浓度测点沿射程按等间距布置在射流轨迹轴心处，浓度测点接浓度测试仪器，浓度测试仪器输出到计算机；

2）调节示踪气体SF6气罐口的减压阀，通过流量计确定示踪气体以一定的速度送入文丘里喷口前的软管内，打开离心风机进行送风，使用热线风速仪对文丘里喷口风速进行测量，调节风阀开度，选取所需要的喷口风速，待整个流场稳定后，浓度测试仪器对收集到的示踪气体进行浓度测量，并将数据送计算机，计算机对数据进行记录；

3）射流温度和室内环境温度已知的情况下，射流密度和环境密度已知，射流控制体对周围空气的卷吸量由以下计算公式得到：

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本发明的有益效果在于：本发明监测示踪气体浓度值测量射流卷吸量的实验方法，采用SF6作为检测示踪气体，无毒无害，同时避免了对测试精度的影响，通过减压阀和浮子流量计调节示踪气体的送入速以适应不同工况；根据流体动力学理论，将测点布置在射流轨迹轴心处，搭挂在软线上，防止设立测杆对流场的干扰；使用NOVAMultiGasMonitoringInstrument进行多点同步采样，检测准确科学，稳定性强，通过计算机自动记录保存数据，操作方便，可提高检测效率。本试验方法用于喷口射流送风对周围空气卷吸量大小的测定，该实验方法是一种新颖的、易实现操作、测试射流卷吸量的实验方法。

附图说明

图1为本发明监测示踪气体浓度值测量射流卷吸量的实验装置结构示意图。

具体实施方式

由于射流对周围空气的卷吸效应，掺混在射流空气中的示踪气体的浓度值会随射流射程增加而减小。根据质量守恒定律和组分守恒定律可知，对于某一控制体而言，流入控制体的气体总质量等于流出的气体总质量，流入控制体示踪气体质量等于流出示踪气体的质量。在射流射程中选取某一控制体，在射流温度和室内温度已知的条件下，只要测得流入控制体示踪气体的浓度值和流出控制体示踪气体的浓度值，通过计算便可得到该控制体内射流对周围空气的卷吸量。

一种监测示踪气体浓度值测量射流卷吸量的实验方法，具体实施步骤如下：如图1所示实验装置结构示意图。SF6气罐11装有带有流量计的减压阀12，用软管将气罐11与文丘里喷口4相连，通过调节阀门，示踪气体以一定的流量送入喷口4前的软管3内与射流混合。离心风机1通过风阀10与静压箱2连接，静压箱2输出接软管3，开启离心风机1进行送风，调节风阀10开度，保持稳定的送风速度，示踪气体随射流送出，在射流射程中会监测到示踪气体浓度值。根据射流动力学理论，将数个浓度测点6沿射程按等间距布置在射流轨迹轴心处，为了避免测杆对流场的干扰，将测点搭挂在沿射流射程牵引的测试软线5上，测试软线5靠测杆7支撑。浓度测点6接浓度测试仪器8，使用与计算机9相连的浓度测试仪器8对收集到的示踪气体进行浓度测量以及数据记录工作。

其检测流程为：如附图1连接好实验设备装置，调节示踪气体气罐11口的减压阀12，通过浮子流量计确定示踪气体以一定的速度送入喷口4前的软管3内。打开送风机1，使用热线风速仪对喷口风速进行测量，调节风阀10开度，选取所需要的喷口风速。将浓度检测仪器8和计算机9连接调试好之后，待整个流场稳定后开始测量并记录数据。

在射流射程中选取待测气体，在射流温度和室内温度已知的条件下，根据测得流入控制体示踪气体的浓度值和流出控制体示踪气体的浓度值，通过计算便可得到该控制体内射流对周围空气的卷吸量。

在射流温度和室内环境温度已知的情况下，下面公式内的射流密度和环境密度可根据射流温度和室内温度查出来的，射流控制体对周围空气的卷吸量由以下计算公式得到：

本发明通过监测掺混在射流中的示踪气体浓度衰减确定射流对周围空气的卷吸量，示踪气体可采用SF6气体，原实验环境中无SF6，对实验精度不会产生干扰，且SF6气体无毒无害没有异味。示踪气体送入到喷口前的软管内与射流混合，气罐装有带有流量计的减压阀，可以控制SF6气体的送入速度。根据射流动力学理论，将浓度测点布置在射流轴心轨迹沿线，同时为了防止测点对流场的干扰，采取测点搭挂在流场中的软线上，避免了设置多个测杆带来的干扰，使检测结果准确可靠。使用NOVAMultiGasMonitoringInstrument进行多点同步采样，检测准确科学，稳定性强，通过计算机自动记录保存数据，操作方便，可提高检测效率。整体实验设备安装、拆卸、操作简单方便，使用时无需人员在场，仪器具有自记数据功能，减少了人员对流场的干扰，提高精度。

Claims (1)

1.一种监测示踪气体浓度值测量射流卷吸量的实验方法，其特征在于，具体包括如下步骤：

1)搭建监测示踪气体浓度值测量射流卷吸量的实验装置：SF₆气罐装有带有流量计的减压阀，用软管将气罐与文丘里喷口相连，离心风机通过风阀与静压箱连接，静压箱输出接文丘里喷口前端的连接软管，文丘里喷口后端沿着射出口射程方向用测杆支撑测试软线，将数个浓度测点沿射程按等间距布置在射流轨迹轴心处，浓度测点接浓度测试仪器，浓度测试仪器输出到计算机；

2)调节示踪气体SF₆气罐口的减压阀，通过流量计确定示踪气体以一定的速度送入文丘里喷口前的软管内，打开离心风机进行送风，使用热线风速仪对文丘里喷口风速进行测量，调节风阀开度，选取所需要的喷口风速，待整个流场稳定后，浓度测试仪器对收集到的示踪气体进行浓度测量，并将数据送计算机，计算机对数据进行记录；

3)射流温度和室内环境温度已知的情况下，射流密度和环境密度已知，射流控制体对周围空气的卷吸量由以下计算公式得到：