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

【關(guān)鍵詞】測壓原理；均勻排風(fēng)；均流器；雙閥

0　引言

圖1、2是通風(fēng)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(nèi)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(jié)果與變化規(guī)律也并不會改變。

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

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

圖2　送風(fēng)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(jié)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(fēng)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(yīng)用的風(fēng)口按（類似于三通結(jié)構(gòu)）圖6制作[1]，這個結(jié)構(gòu)上設(shè)有后置風(fēng)閥，其葉片啟閉轉(zhuǎn)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(jié)果表明，其均勻送風(fēng)的調(diào)節(jié)能力和均流效果皆明顯優(yōu)于傳統(tǒng)[2]。

1　雙閥排風(fēng)均流器

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

圖7是吸入風(fēng)口的風(fēng)壓分析[3]。顯然，只需保證各個風(fēng)口的Ps相等，排風(fēng)管路各個風(fēng)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(rèn)為Ps＝Px，故有：

Ps＝Pj－Pd·sinβ（1）

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

圖8　在送風(fēng)均流器的基礎(chǔ)上增加一個迎風(fēng)閥Fig.8 On the basis of air supplying equalizer increased a windward valve

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

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

實驗與理論分析的結(jié)論說明，早期的認(rèn)識存在缺陷，尚有待于修正完善。

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

2　原理分析

首先，如果雙閥排風(fēng)均流器的兩個風(fēng)閥全部處于開啟狀態(tài)，對于相應(yīng)的風(fēng)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(fēng)管路的最遠(yuǎn)端風(fēng)口。換言之，均勻排風(fēng)管路的最遠(yuǎn)端風(fēng)口是不需要設(shè)置任何調(diào)節(jié)裝置的。實際上，均勻排風(fēng)管路調(diào)節(jié)的最難點，是讓這個最遠(yuǎn)端風(fēng)口也獲得和其他風(fēng)口相同的吸入風(fēng)量。

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

作為兩個風(fēng)閥的調(diào)節(jié)裝置，分為兩種情況：

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

圖9　適合于臨近負(fù)壓始端的風(fēng)口Fig.9 Suitable for suction inlet near the suction side

圖10　適合于遠(yuǎn)離負(fù)壓始端的風(fēng)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(jìn)入主風(fēng)道的通道。由于主管氣流與對應(yīng)風(fēng)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(fù)壓始端附近的風(fēng)口調(diào)節(jié)。

與傳統(tǒng)方式相比，這個裝置中，迎風(fēng)閥的啟閉保持了風(fēng)閥調(diào)節(jié)的基本功能，并在此基礎(chǔ)之上增加了其它的調(diào)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(fēng)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(fēng)口氣流的進(jìn)入主管，使得臨近負(fù)壓始端的風(fēng)口調(diào)節(jié)變得更為容易。

隨著風(fēng)口逐漸遠(yuǎn)離負(fù)壓始端，主管中的負(fù)壓逐漸減弱。當(dāng)迎風(fēng)閥完全開啟時，如果這個風(fēng)口的吸入風(fēng)量依然小于設(shè)定值，則保持迎風(fēng)閥全開，并適度開啟背風(fēng)閥，以減小該風(fēng)口的局部阻力，從而增加該風(fēng)口的吸入流量，即進(jìn)入第二種調(diào)節(jié)情況。

圖10所示的第二種情況，B-B斷面附近是風(fēng)口氣流進(jìn)入主風(fēng)道的通道。由于主管氣流與對應(yīng)風(fēng)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(fēng)管內(nèi)部的全壓。

Pt＝Pj+Pd（3）

加州鱸苗種標(biāo)粗階段，對溶解氧要求較高，電力設(shè)備應(yīng)該配備到位，增氧設(shè)備必不可少，每口魚塘可以配備2臺1.5kW的葉輪式增氧機(jī)，魚種標(biāo)粗魚塘一般不建議使用投料機(jī)，飼喂操作應(yīng)該定點投喂，人工撒料操作，撒的面要寬、廣，以免個體差異過大，魚苗成活率低。

但是，Pt并非產(chǎn)生有效吸入風(fēng)量的實際風(fēng)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(fēng)閥的開啟程度，可能從兩條途徑（通過迎風(fēng)或背風(fēng)閥）流入主管。綜合結(jié)論是，處于主管B-B斷面的風(fēng)口（第二種情況），其風(fēng)口的吸入流量受該斷面的全壓Pq（=Pt）控制，背風(fēng)閥的啟閉程度，改變了該風(fēng)口的局部阻力，使其吸入流量得以改變。這也是背風(fēng)閥所發(fā)揮的特殊調(diào)節(jié)作用。

當(dāng)背風(fēng)閥需要完全開啟方能滿足風(fēng)口設(shè)定吸入風(fēng)量時，該風(fēng)口客觀上已經(jīng)處于均勻排風(fēng)管路的最遠(yuǎn)端（最后一個風(fēng)口）。實際上，這個風(fēng)口也就不再需要安裝任何調(diào)節(jié)裝置了。

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

3　安裝調(diào)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(shè)風(fēng)口（或分支）處，切割主風(fēng)管安裝面。使被切割的風(fēng)管壁具備均流器進(jìn)入主管的條件，并在局部留有可以回復(fù)的鋼板。將均流器送入主風(fēng)管后，再進(jìn)行聯(lián)接安裝。其方式如圖12～15所示。

圖12　切割主風(fēng)管安裝面Fig.12 Cuttingthemainduct mounting surface

圖13　留有可以回復(fù)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(diào)試

排風(fēng)均流器的應(yīng)用調(diào)試，我們?nèi)菀讖脑矸治鲋蝎@得實用的均勻排風(fēng)管路調(diào)試方法：

（1）安裝完成后，應(yīng)使均勻排風(fēng)管路中所有的雙閥排風(fēng)均流器處于同一狀態(tài)——迎風(fēng)閥全開和背風(fēng)閥全關(guān)。啟動風(fēng)機(jī)全壓運行時，系統(tǒng)處于預(yù)調(diào)節(jié)的自然排風(fēng)狀態(tài)。

（2）從臨近負(fù)壓始端的第一個風(fēng)口開始調(diào)試（背風(fēng)閥已處于全關(guān)閉狀態(tài)），適度地關(guān)閉迎風(fēng)閥，直至第一個分支風(fēng)口吸入風(fēng)量等于預(yù)定均勻吸入風(fēng)量設(shè)計值時，即可作為初步調(diào)試結(jié)果。

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

直至第n個風(fēng)口，不能獲得預(yù)定均勻吸入風(fēng)量設(shè)計值時，即改變調(diào)節(jié)方式。

（4）第n個分支風(fēng)口，迎風(fēng)閥已經(jīng)處于全開狀態(tài)下不能獲得預(yù)期風(fēng)量時，適度開啟背風(fēng)閥，直至獲得預(yù)期設(shè)計分支風(fēng)量。

第n+1個分支類同，逐次向后直至最末端分支。

（5）全部調(diào)試完成后，若有少數(shù)風(fēng)口有不均勻度，可通過局部微調(diào)調(diào)整至預(yù)期值。

此外，由于“雙閥排風(fēng)均流器”具有精細(xì)調(diào)節(jié)的特殊機(jī)械結(jié)構(gòu)，使得調(diào)試過程變得更為容易，其調(diào)試效果也更趨理想。

4　相關(guān)實驗

在結(jié)合產(chǎn)品研發(fā)的實驗研究中，針對雙閥排風(fēng)均流器，進(jìn)行了相應(yīng)地計算機(jī)三維模擬和工程應(yīng)用模型實驗[2]。

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

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

圖18　應(yīng)用調(diào)試完成后情況Fig.18 Debugging completed

圖19　均流調(diào)節(jié)后各個支管風(fēng)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(fēng)量的現(xiàn)場情況；盡管儀器、設(shè)備、以及測試方式等諸多因素都將導(dǎo)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(fēng)均流器”用于均勻排風(fēng)管路，其均流效果非常顯著。

模擬和模型試驗的主要技術(shù)結(jié)論是：由于“雙閥排風(fēng)均流器”從原理上具有抑制負(fù)壓始端吸入氣流的技術(shù)特征，并同時具有精細(xì)調(diào)節(jié)的特殊機(jī)械結(jié)構(gòu)，從而為均勻排風(fēng)管路各個風(fēng)口的調(diào)節(jié)提供了客觀有效的技術(shù)措施。實驗證明，對于裝有“雙閥排風(fēng)均流器”的均勻排風(fēng)管路，其實現(xiàn)均勻排風(fēng)的有效距離和分支（風(fēng)口）數(shù)量皆有顯著的增加。

5　結(jié)語

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

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

參考文獻(xiàn)：

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[5]陸耀慶.供暖通風(fēng)設(shè)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(xiàn)標(biāo)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(xué)，教高，E-mail：zxc5454@sina.com

收稿日期：2015-08-10