CN111623505A - 一种自激振荡射流式增混换热出风装置 - Google Patents

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Abstract

本发明属于空调设备增混换热技术领域,具体是一种自激振荡射流式增混换热出风装置。解决现有大部分大型中央空调出风装置出风口固定、换热能力差、空间温度分布不均匀,人员舒适感不足等问题,包括一个主腔体和主腔体上等间距排布的奇数个反馈通道,主腔体包括主腔室,主腔室相对的两端分别设置进气口和出气口并经由主腔室连通。本发明的增混换热出口装置高效换热的结果,是使室内得温度分布均匀性得到改善,大大提高了家庭居注环境的舒适度。室内温度分布更加均匀,避免了中央空调设备频繁的开关动作及制冷制热过程,在降低空调运行费用、节省电能的同时,也有利于延长空调设备的寿命。

Description

一种自激振荡射流式增混换热出风装置
技术领域
本发明属于空调设备增混换热技术领域,具体是一种自激振荡射流式增混换热出风装置。
背景技术
空调设备被广泛应用于取暖、降温等方面,随着大众对生产和生活环境舒适度要求的逐步提高,空调设备出现在社会生产和生活的方方面面。对于大型商场、写字楼、机场、车站和厂房等场合,中央空调被认为是调温控温的主要设备。但是,现在很多中央空调的出风口还无法实现风向自动调节,需要手动调节出风装置。尽管现有部分高端出风装置可以电动调节出风方向,但是相关部件造价昂贵、维修困难,同时运行中会有一定的电力损耗,最终限制了其应用前景。此外,定向出风口的中央空调室内冷热交换效率较差,室内冷热交换不均匀,空调设备会通过不断开启和闭合来维持温度且滞后性明显,不仅极其耗电而且人员舒适度也会下降。
发明内容
本发明为了解决现有大部分大型中央空调出风装置出风口固定、换热能力差、空间温度分布不均匀,人员舒适感不足等问题,同时为了延长空调设备使用寿命,在不增加耗电设备的原则下,提供了一种自激振荡射流式增混换热出风装置,目的在于提高出口射流与室内空气冷热交换效率,提高气流混合效能,改善目标场所温度的均匀性。
本发明采取以下技术方案:一种自激振荡射流式增混换热出风装置,包括一个主腔体和主腔体上等间距排布的奇数个反馈通道,主腔体包括主腔室,主腔室相对的两端分别设置进气口和出气口并经由主腔室连通。
进一步的,主腔室截面形状采用从入气口到出气口逐渐扩大的结构。
进一步的,反馈通道的截面形状和规格相同,且每个反馈通道的入口连接主腔室的出气口,反馈通道的出口连接主腔室的进气口。
进一步的,进气口的进口端的截面尺寸大于出口端的截面尺寸;所述的出气口进口端的截面尺寸小于出口端的截面尺寸。
进一步的,主腔室对应的进气口连接中央空调设备的出风口,并保持截面规格一致。
进一步的,进气口的直径由 d1渐变为d2,其中d1为空调装置出口段直径,出气口的直径为由d3渐变为d4,主腔室的腔长为L,主腔室入口渐变处腔径由D1渐变为D2,主腔室中间部分为腔长L1,腔径为D2的空心圆柱状,主腔室产生反馈部分为突出曲线渐变段为d3,其中d3/d1为1~1.5, L1/d1为1/2,d5/d1为1/5, L/d1为1.5, L/D2为1.5~2, d3/d1为1/2,d4/d1为0.8~1。
进一步的,反馈通道为多个均匀细圆柱管状反馈通道,其各个转角处使用圆滑过渡。
经由该射流式增混换热出风装置的射流,不同于一般的单孔轴线射流,是可以使射流方向在出风口周向和径向发生复杂偏转的“真”三维单孔射流运动。
与现有技术相比,本发明具有以下有益效果:
1、本发明通过在装置内的反馈系统能够使轴向单孔射流在出口的周向和径向的产生复杂的方向变化,大大增加了流体扩散的区域,使得“准三维流动”的单孔射流成为真正的三维流动。
2、本发明所涉及的增混换热装置是靠其自身特殊的腔体结构和反馈涉及实现的,不需要额外耗电器件,就实现了气体与屋内空气的高效换热。
本发明的增混换热出口装置高效换热的结果,是使室内得温度分布均匀性得到改善,大大提高了家庭居注环境的舒适度。室内温度分布更加均匀,避免了中央空调设备频繁的开关动作及制冷制热过程,在降低空调运行费用、节省电能的同时,也有利于延长空调设备的寿命。
附图说明
图1是本发明的立体竖剖面图;
图2是本发明的俯视图;
图3是本发明A-D剖面俯视图;
图4是本发明的立体结构示意图;
图5 是本发明的相关参数位置示意;
图6是二维震荡射流的原理图;
图7是本发明的原理图;
图8是本发明的复杂流动原理图;
图中1、进气口;2、出气口;3、主腔室;A、B、C、D、E五个反馈通道。
具体实施方式
具体实施方式中的左右方向都是指图片中的左右方向。
实施例1:
作为可选的实施方式,本发明提供一种自激振荡射流式增混换热出风装置,见图1。对于自激振荡增混传热出口装置包含包括主腔室3和相互连通的出气口2及进气口1;主腔室3和奇数个反馈通道(这里以5个为例,A、B、C、D、E五个反馈通道),其尺寸特征见图5 (A、D反馈回路剖面投影图):所述入口的喷嘴直径由 d1渐变为d2,其中d1为空调装置出口段直径,出口的喷嘴突缩后直径为由d3渐变为d4,主腔室的腔长为L、入口渐变处腔径由D1渐变为D2,主腔室中间部分为腔长L1,腔径为D2的空心圆柱状,主腔室产生反馈部分为突出曲线渐变段为d3。因该出风装置连接的工作对象,即中央空调出口,故入口尺寸d1与中央空调出口保持一致。此时,其它部分也以入口尺寸d1为参照,有如下关系:出、入口喷嘴直径比d3/d1为1~1.5,主腔室腔径L1/d1为1/2,反馈通道部分直径d5/d1为1/5,腔长与入口喷嘴直径比L/d1为1.5,腔长与腔径比L/D2为1.5~2,突出曲线渐变段直径d3/d1为1/2,出口直径d4/d1为0.8~1。入气口1,出气口2,主腔室3以及五个反馈通道(A、B、C、D、E)有同一根对称轴。
本发明涉及一种自激振荡射流增混换热出风装置(图1-4),作为本发明的原理说明:反馈系统如图7和图8所示。气体从进气口1进入主腔体3,除有沿着轴线射出出气口2的运动外,又因五个不同方向的反馈通道(A、B、C、D、E)使得轴向射流方向在出气口2的周向上产生偏移、径向上产生翻转。
具体原理如下:此处首先以二维平面的射流震荡原理为例阐述主要原理(如图6):气由入气口进入后,由于克恩达效应(Coanda effect),初始时气流必然会贴着主腔室壁面流动而倾向于一边(假定偏向右侧),此时气流的主流部分如图6流动并由出气口向左喷出。受内腔结构影响产生分支流进入右反馈通道并返回入气口处,并逐渐给后续压入的气流一个向左的动量,从而使得后续压入气流的方向逐渐偏向左边。继而,后续压入气流的主流部分沿着主腔室左边流动由出气口向右喷出,受内腔结构影响产生的分支流进入左反馈通道并返回入气口处,并逐渐给后续压入的气流一个向右的动量,这样气流又逐渐回到了最初的状态。这个过程不断往复,从而喷嘴在出气口处形成了固定周期的扫掠射流。
具体到本发明,见图7,中央空调出口气体进入到主腔体,由于克恩达效应(Coandaeffect),气体在腔体内逐渐靠近左侧壁面(对应图中D反馈通道所对应腔体内壁的大致位置),受腔体结构影响,分为两股:一股进入D反馈通道回到腔体进口同时给进口气体向右偏转的动量,另一股气体的流动方向向右偏转喷出出口。后续复杂的流体动力学过程请参看附图8(图中的数字标号仅仅用于说明位置变化,与附图标号无关),因为附壁位置在D反馈通道周向位置附近,进口气体在D反馈通道的主要作用下,向相反方向偏转到达腔体右侧。因为附壁气流与D反馈通道的周向位置并不重合,经反馈后的气流再附壁位置也不在A和B反馈通道的周向中心位置,而是偏向其中一侧,比如靠近A通道的位置1。此后,附壁在位置1的气流在腔体结构的影响下,在出口处分为两股流动。其中一股自然是向出口的另一侧喷出;另一股自然要进入A和B反馈通道,其中A反馈应该起主导作用。在其作用下,气体的附壁位置又逐渐转变到2。此后,在C和D的共同作用下(C主导),气体附壁到周向位置3。该过程不断循环,腔内气体的附壁位置逐渐演变D→1→2→3→4→5→6→7...
可见,经中央空调出风口的单孔轴向射流进入该装置主腔体后,发生附壁现象并在附近反馈回路的共同作用下,轴向射流气体在出口的径向上产生翻转、在周向上发生偏移等一系列复杂的流体动力学过程,使单孔射流成为真正的三维单孔射流流动,大大增加了射流的扩散空间和湍性,提高了增混与换热的能力。
本发明未尽事宜为公知技术。上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点,其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施,并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰,都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种自激振荡射流式增混换热出风装置,其特征在于:包括一个主腔体和主腔体上等间距排布的奇数个反馈通道,主腔体包括主腔室(3),主腔室(3)相对的两端分别设置进气口(1)和出气口(2)并经由主腔室连通。
2.根据权利要求1所述的自激振荡射流式增混换热出风装置,其特征在于:所述的主腔室(3)截面形状采用从进气口到出气口逐渐扩大的结构。
3.根据权利要求3所述的自激振荡射流式增混换热出风装置,其特征在于:所述的反馈通道的截面形状和规格相同,且每个反馈通道的入口连接主腔室(3)的出水口(2),反馈通道的出口连接主腔室的进气口(1)。
4.根据权利要求4所述的自激振荡射流式增混换热出风装置,其特征在于:进气口(1)的进口端的截面尺寸大于出口端的截面尺寸;所述的出气口(2)进口端的截面尺寸小于出口端的截面尺寸。
5.根据权利要求5所述的自激振荡射流式增混换热出风装置,其特征在于:所述的主腔室(3)对应的进气口(1)连接中央空调设备的出风口,并保持截面规格一致。
6.根据权利要求6所述的自激振荡射流式增混换热出风装置,其特征在于:所述进气口(1)的直径由 d1渐变为d2,其中d1为空调装置出口段直径,出气口(2)的直径为由d3渐变为d4,主腔室(3)的腔长为L,主腔室(3)入口渐变处腔径由D1渐变为D2,主腔室(3)中间部分为腔长L1,腔径为D2的空心圆柱状,主腔室产生反馈部分为突出曲线渐变段为d3,其中d3/d1为1~1.5, L1/d1为1/2,d5/d1为1/5, L/d1为1.5, L/D2为1.5~2, d3/d1为1/2, d4/d1为0.8~1。
7.根据权利要求7述的自激振荡射流式增混换热出风装置,其特征在于:所述的反馈通道为多个均匀细圆柱管状反馈通道,其各个转角处使用圆滑过渡。
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