环形射流作用下吸气流动的研究

沈阳建筑工程学院 董立国 林豹 马文通
 
 
摘要：本文对环形射流作用下吸气动作了较全面的研究。建立了相关实验台，设计了带有产生旋转射流叶片的风口。测量并在理论计算了该吸气流动在不同工况下的临界射流速度、速度分布、有效范围。理论值与试验数据符合得很好。
 

一、引言
　　　　
　　消除生产车间有害物污染的关键设备是局部排风罩，其技术性能对局部排风系统的经济效果有很大的影响，常用的排风罩对于污染物的控制依靠单纯的吸气流动，但其吸入速度衰减较快。另一类吹吸式排风罩，利用射流与吸气流动形成复合气流，但由于其射流的特性，即遇到障碍物时射流易破裂，造成控制效果恶化。因此，有必要研究一种新型的吸气流动方式，使之既有良好的控制效果，又可以减少排风罩控制污染物所需的排风量。20世纪80年代，丹麦C.Y.Aaberg提出射流作用下吸气流动原理。我国学者在20世纪90年代初，将该原理应用到对污染物的控制方面［1］。该吸气流动的特点是吸气受射流作用，但不是二者的复合。利用射流限制吸气流动的流动区域，同时射流本身又具有卷吸作用，使其在达到单吸气流相同的效果时，风量大量减少，同时不受障碍物的影响。为了更好研究和利用这种吸气流动，笔者在二维射流作用下吸气流动性的研究基础上，分别在实验、理论上对环形射流作用下吸气流动做了定量研究。研究内容包括：吸气流动的临界射流速度、吸气流动的速度分布和吸气流动的有效范围。 洁净网
　　　　
二、实验测定
　　　　
　　1.实验装置
　　为了进行相关的实验研究，笔者设计了一套吸气系统和吹气系统组成的实验装置(如图1所示)，包括流量测量仪器，分别为风速仪，流量调节阀， 风口(见图2)，叶片(均为有机玻璃加工制成)。风口的宽度由叶片的高度调节。
　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　
　　　　1.接至室外的管道 2.吸气风机 3.吸气调节阀 4.吸气流量 5.吹气风机 6.毕托管 7.吹气调节阀 8.风口
　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　图1 实验装置系统图
　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　图2 风口示意图
　　　　
　　实验流场显示采用发烟装置发烟观测来实现。为了确定风口外流畅坐标，在靠近和远离风口处设置一个与风口轴相对称的相同的网格直角坐标，网格的四框上固定的细线构成优点是观察方便，不影响气流运动。 洁净网
　　2.测试内容
　　本课题实验测量的内容包括临界速度、吸气速度场和有效作用范围。实验一共考虑了三个因素：吹气口的宽度(即导叶片的宽度)，吸气风机的吸气量和导叶片的数量。其中吹气口有5cm、10cm、15cm、20cm、25cm、五种。叶片数有8片，16片，24片三种类型。吸气量用倾斜式测压计测量，分别为2800m3/h、2500m3/h、2200m3

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