钟星灿（四川迈铁龙科技有限公司　成都　610031）



双阀排风均流器的工作原理

钟星灿
（四川迈铁龙科技有限公司成都610031）

【摘要】均匀排风是通风工程中常用的一种技术措施，传统上仅有唯一的调节方式—减小负压点近端风口的面积。双阀排风均流器是基于测压原理开发的均匀排风末端调节装置，由于工作原理和调节方式皆有别于传统，其均匀排风的有效作用距离得以显著延伸。

【关键词】测压原理；均匀排风；均流器；双阀

0　引言

图1、2是通风管路中常用的压力测量方式。图3介于全压测量与静压测量之间的过渡状态。随着β角的增加，管内测量值由静压测试量值向全压测量值逼近。

即使改变测压管直径（图4），测压结果与变化规律也并不会改变。

图5是按照测压原理设计的均匀送风管路。通过插入主管内的局部弯头仰角的改变，使得各个风口获得相同的出流压力，从而获得相同的送出风量。

图1　送风管路的全压测量Fig.1 Measure the total pressure of piping

图2　送风管路的静压测量Fig.2 Measure the static pressure of piping

图3　压力测量的过渡状态Fig.3 Pressure measurement of transition state

图4　测压管直径改变，测压结果不变Fig.4 Change the tube diameter, the measured results is the same

图5　测压原理均匀送风管路示意图Fig.5 Schematic of uniform air supply pipe that based on manometry principle

图6　通过阀门开启度的变化替代弯头仰角的变化Fig.6 ThebendAnglechangeofpipebereplacedbythevalve

实际应用的风口按（类似于三通结构）图6制作[1]，这个结构上设有后置风阀，其叶片启闭转角的变化，可以完全替代局部弯头仰角的改变。制成产品的实验结果表明，其均匀送风的调节能力和均流效果皆明显优于传统[2]。

1　双阀排风均流器

对于均匀排风管路，测压原理所发挥的作用虽不及均匀送风管路那么明显，但其对于均匀排风各个风口所发挥的调节效果依然客观存在。

图7是吸入风口的风压分析[3]。显然，只需保证各个风口的Ps相等，排风管路各个风口的吸入量就相等了。

图7中，作用在OX平面上的压力为该吸入口处所需的压力Px，而Px则是由静压Pj与动压分量Pd·sinβ所合成，即Px＝Pj－Pd·sinβ。

如果我们忽略影响因数很小的局部阻力，可以近似地认为Ps＝Px，故有：

Ps＝Pj－Pd·sinβ（1）

图7　测压原理吸入风口风压分析图Fig.7 Suction inlet wind pressure analysis diagram

图8　在送风均流器的基础上增加一个迎风阀Fig.8 On the basis of air supplying equalizer increased a windward valve

曾经的观点认为，简单地依靠测压原理也可以胜任均匀排风管路各个风口的调节[3]。

通过在排风管路中反向安装送风均流器的实验[2]以及对其结果的分析，我们发现：随着吸入风口远离负压始端，静压Pj和Pd回流动压皆随之减小。因此，处于负压点远端风口的吸入风压Ps，欲与负压点始端附近风口的吸入风压保持一致是不可能的。

实验与理论分析的结论说明，早期的认识存在缺陷，尚有待于修正完善。

双阀排风均流器[4]是经过试验改进后的均匀排风管路风口调节装置。在送风均流器的基础上，该装置在气流迎风面增加一个迎风阀（与之对应的，我们将背向气流方向的阀门称为背风阀）。由于两个风阀皆处于风道主气流通过的流道上，“测压原理”将以不同的方式影响风口的气流吸入风量。

2　原理分析

首先，如果双阀排风均流器的两个风阀全部处于开启状态，对于相应的风口而言，客观上这个装置不发挥任何作用，这种情况仅仅适用于均匀排风管路的最远端风口。换言之，均匀排风管路的最远端风口是不需要设置任何调节装置的。实际上，均匀排风管路调节的最难点，是让这个最远端风口也获得和其他风口相同的吸入风量。

更重要的是，我们关注该装置上两个风阀的调节原理，以及它发挥的不同作用。

作为两个风阀的调节装置，分为两种情况：

其一，背风阀全关，迎风阀处于适度开启的调节状态（见图9）；其二，迎风阀全开，背风阀处于适度开启的调节状态（见图10）。

图9　适合于临近负压始端的风口Fig.9 Suitable for suction inlet near the suction side

图10　适合于远离负压始端的风口Fig.10 Suitable for suction inlet far away from the suction side

图9所示的第一种情况，A-A断面处是气流进入主风道的通道。由于主管气流与对应风口吸入气流的方向相反，其实际有效的吸入压力：

Ps＝Pj－Pd（2）

容易发现，（2）式是（1）式中β角等于90度时特定情况。这种情况主要用于负压始端附近的风口调节。

与传统方式相比，这个装置中，迎风阀的启闭保持了风阀调节的基本功能，并在此基础之上增加了其它的调节手段。通俗的说，与主管气流反向安装的吸入方式，增加了该风口的局部阻力；而更为重要的是，利用了主管气流的动压，抑制风口气流的进入主管，使得临近负压始端的风口调节变得更为容易。

随着风口逐渐远离负压始端，主管中的负压逐渐减弱。当迎风阀完全开启时，如果这个风口的吸入风量依然小于设定值，则保持迎风阀全开，并适度开启背风阀，以减小该风口的局部阻力，从而增加该风口的吸入流量，即进入第二种调节情况。

图10所示的第二种情况，B-B断面附近是风口气流进入主风道的通道。由于主管气流与对应风口吸入气流的方向相同，其实际通过装置的作用压力为Pt。显然，这个压力即为风管内部的全压。

Pt＝Pj+Pd（3）

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但是，Pt并非产生有效吸入风量的实际风压，因为装置所通过气流，可能包含了部分主管气流。

实际的吸入气流，根据背风阀的开启程度，可能从两条途径（通过迎风或背风阀）流入主管。综合结论是，处于主管B-B断面的风口（第二种情况），其风口的吸入流量受该断面的全压Pq（=Pt）控制，背风阀的启闭程度，改变了该风口的局部阻力，使其吸入流量得以改变。这也是背风阀所发挥的特殊调节作用。

当背风阀需要完全开启方能满足风口设定吸入风量时，该风口客观上已经处于均匀排风管路的最远端（最后一个风口）。实际上，这个风口也就不再需要安装任何调节装置了。

图11　推荐安装方法Fig.11 Recommended installation method

3　安装调试

3.1安装

产品的安装有两种形式。

其一，在主管分段组装前，提前安装在分段中（推荐安装方法）。

其二，主管组装完成后的安装，这种方式适用于无法实现推荐安装方法的特殊场合。

在需要开设风口（或分支）处，切割主风管安装面。使被切割的风管壁具备均流器进入主管的条件，并在局部留有可以回复的钢板。将均流器送入主风管后，再进行联接安装。其方式如图12～15所示。

图12　切割主风管安装面Fig.12 Cuttingthemainduct mounting surface

图13　留有可以回复的钢板Fig.13 Leftpartofsteelplatecanbe restored

图14　安装方法示意1Fig.14 Hint1installation method

图15　安装方法示意2Fig.15 Hint2installation method

3.2调试

排风均流器的应用调试，我们容易从原理分析中获得实用的均匀排风管路调试方法：

（1）安装完成后，应使均匀排风管路中所有的双阀排风均流器处于同一状态——迎风阀全开和背风阀全关。启动风机全压运行时，系统处于预调节的自然排风状态。

（2）从临近负压始端的第一个风口开始调试（背风阀已处于全关闭状态），适度地关闭迎风阀，直至第一个分支风口吸入风量等于预定均匀吸入风量设计值时，即可作为初步调试结果。

（3）对于第二、第三、第四．．．．．．分支风口，依次往后，皆可以视为一个新的起始点，其调试方法与第一分支相同。

直至第n个风口，不能获得预定均匀吸入风量设计值时，即改变调节方式。

（4）第n个分支风口，迎风阀已经处于全开状态下不能获得预期风量时，适度开启背风阀，直至获得预期设计分支风量。

第n+1个分支类同，逐次向后直至最末端分支。

（5）全部调试完成后，若有少数风口有不均匀度，可通过局部微调调整至预期值。

此外，由于“双阀排风均流器”具有精细调节的特殊机械结构，使得调试过程变得更为容易，其调试效果也更趋理想。

4　相关实验

在结合产品研发的实验研究中，针对双阀排风均流器，进行了相应地计算机三维模拟和工程应用模型实验[2]。

图16　均匀排风管路中“双阀排风均流器”附近的风压分布Fig.16 The wind suction pressure distribution near the equalizer

图17　双阀排风均流器应用测试现场Fig.17 Dual valves suction equalizer test on site

图18　应用调试完成后情况Fig.18 Debugging completed

图19　均流调节后各个支管风速分布图Fig.19 After completion of the debugging, branch wind speed distribution

图示照片中，各个分支管上的彩色飘带与水平杆的夹角（各个分支近乎相等），比较形象的显示了均匀吸入风量的现场情况；尽管仪器、设备、以及测试方式等诸多因素都将导致测试数据的误差，但图示曲线显示的测试数据依然明显地表明，“双阀排风均流器”用于均匀排风管路，其均流效果非常显著。

模拟和模型试验的主要技术结论是：由于“双阀排风均流器”从原理上具有抑制负压始端吸入气流的技术特征，并同时具有精细调节的特殊机械结构，从而为均匀排风管路各个风口的调节提供了客观有效的技术措施。实验证明，对于装有“双阀排风均流器”的均匀排风管路，其实现均匀排风的有效距离和分支（风口）数量皆有显著的增加。

5　结语

对于一个无约束的负压点而言，其负压呈球状自然分布，负压值亦随其球状的直径快速下降。实际上，在任意排风管路中，负压分布依然遵从这种规律。因此，均匀排风管路的主要技术难点是——如何有效地抑制临近负压始端风口的（高负压状态）吸入风量。

“双阀排风均流器”的研制，试图从原理上尝试改善传统的均匀排风管路调节技术，为工程提供行之有效的技术措施。我们相信，“双阀排风均流器”将经受生产实践检验，均匀排风技术也将在实践中获得进一步的改善。

参考文献：

[1]钟星灿,罗世培,彭金龙,等.均流通风装置[P].中国专利: zl201010162056.9, 2012-08-22

[2]龚延风.通风均流器送排风测试报告[R].南京:南京工业大学,2013.

[3]钟星灿,高慧翔.均匀送排风设计原理再探[J].暖通空调, 2007,37(10):58-61.

[4]钟星灿,牟锐.双阀排风均流器[P].中国专利: zl201220220909.4, 2015-03-04.

[5]陆耀庆.供暖通风设计手册[M].北京:中国建筑工业出版社,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

中图分类号TU83

文献标识码A

文章编号：1671-6612（2016）01-015-05

通讯作者：钟星灿（1954.03-），男，大学，教高，E-mail：zxc5454@sina.com

收稿日期：2015-08-10