中央空调输配系统综合测试平台实验
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中央空调输配系统综合测试平台
[引言]
中央空调输配系统综合测试平台包括送风机、各支路管路、支架以及各测试所需用具等。中央空调在大型办公地应用广泛，与热能制冷息息相关，因此我们有必要了解认识中央空调系统。管道对流经其中的空气必然会有阻力作用，因而在各个出空口处的速度会产生变化。对流速产生影响的因素有许多，如管道局部阻力，送风机风速的大小等等其中又以管道局部阻力与沿程阻力的影响最重。对于这种情况通常采用对产生阻力部分的两端进行速度的测量，从而通过数据分析阻力与速度关系。
[实验目的]
1． 熟悉中央空调输配系统的基本构造，对其有感性认识；
2． 学习对管路阻力的计算分析方法
3． 掌握笛形管的使用方法
[实验台介绍]
中央空调输配系统综合测试平台有风机、风管、调节分量蝶阀组成，并装有测量风速的测速仪器。本实验是一个设计性实验，风管的位置并不固定，可以自行拆分并组装。空调系统测试平台结构图如1-1
将风管进行不同的组合，可以模拟中央空调系统的送风工作过程；改变风机的送风量，同样可以使出口处的风速产生变化。在风管的接口处有的地方会装有控制流量的调节阀，可以通过改变流量来对风管中的风速进行调节。设计实例图，如下
其中1、风机；其他的标号均为不同风管零件
实验的主要性能参数：
1) 风机鼓风量
hmL3max 1200
2) 零件尺寸及拐角角度、参考附件零件汇总
本实验为设计性实验，仅模拟中央空调输配系统为例来简要介绍实验台的构造即调节情况，其余的情况有同学自行并完成实验要求，设计实例图如下
实验中，可以根据不同的要求组合风管来模拟多种不同的通风系统的构造，对通风系统有直观了解。同时，通过调节风量，对需要测量的点进行风量风速的测量，可以对管道阻力进行计算。
空气经风机送风后，若经过两个管径相同的管路，其风速应当是一致的；不同管路风量与管路的直径成反比。如图，
其中F1为面积，v为流速
[预习提示]
1． 如何对空调风管进行合理的设计？
2． 如何有效的测量各风管的风速？怎样调节？
3． 如何对风道管路进行计算分析，从而设计出使总管路上的阻力最小？
[实验台使用方法]
1． 实验操作之前：
1） 根据实验目的及要求，用试验台现有的通风管道，设计三种输配系统的通风管路示意图；
2） 检查管道零件、风机、调节阀的质量，以减少系统误差，使设计实验达到最理想状态；
3） 掌握笛形管的原理，会用笛形管测量管道内风速；
4） 掌握在测得管道内风速后，计算管道的沿程阻力和局部阻力的方法；
5） 理解不同管道在不同设计条件下的风量分布情况，以及与速度的关系；
2、按照设计的通风管路示意图，连接管道通路，连接风机以及在管道接口处的若干位置安装调节阀，用其改变风量；
3、打开风机，调节总风量为hmL3max 1200，选择需要测量的位置，等管路达到稳定状态时，用笛形管测量管道两端的速度，再根据阻力的计算方法，算出相应的局部阻力和沿程阻力；
4、重复实验，在不同的管路情况下测量风速，计算相应的局部阻力和沿程阻力，并比较不同位置在不同风速下的阻力大小。
风管系统安装操作注意事项：
1、 支吊架的安装：支、吊架不得设置在风口、阀口、和自控机构处，离风口和接管位置的距离<200mm；
2、 法兰连接时，首先按要求垫好垫料，然后吧两个法兰先对正，穿上即可螺栓并戴上螺母，不要上紧。把两个螺孔撬正，直到螺栓都穿上后，按十字步均匀地拧紧螺栓。风管连接好后，以两法兰为准，拉线检查风管连接是否平直；
3、 风管安装：安装顺序为先干管后支管。安装方法可以把风管一节一节地放在支架上逐节连接。
4、 风管系统安装完毕后，进行严密性检查。安装风帽。
5、 风机安装：风口安装应横平、竖直、严密、牢固，表面平整。
6、 调节阀的安装：安装前，应检查框架结构是否牢固，调节、制动、定位等装置是否准确灵活。安装时将其法兰与风管的法兰对正，上密封垫圈，上紧螺栓，使其与风管连接牢固、严密。安装完的风阀，应在阀体外壳上有明显和准确的开启方向、启程度的标志。
实验注意点：
1、在安装风机时应注意，风管的重量不得直接让风机承受，因风机运转会产生振动，风机进口同出口一定要软连接；
2、实验开始前掌握实验原理，检查设备的气密性，防止实验开始后由于系统气密性不好而对实验产生较大的影响；
3、用笛形管速仪测量管道空气流速时，应该测量三次，取平均值，以减少误差。
[实验内容及讨论]
1、打开风机，调节总风量为hmL3max 1200，选择需要测量的位置，等管路达到稳定状态时，用笛形管测量管道空气的速度，再根据阻力的计算方法，算出相应的局部阻力和沿程阻力。重复实验，在不同的管路情况下测量风速，计算相应的局部阻力和沿程阻力，并比较不同位置在不同风速下的阻力大小。自行设计表格，根据实验数据作出阻力p与流速v
的关系图。
2、测试误差的分析
为正确评定测试装置的综合误差，通常是按间接测量随机误差的传递公式来估算的，也就是
21inyxi （2-1）
对于风管单位长度沿程阻力mR来说，q1q2s2222mrPPPl
对于弯头局部阻力系数来说，q1q2sj12222PPPP
式中q1P、q2P、sP、j1P、l分别为断面1全压、断面2全压、测量试件与测量断面之间摩擦阻力损失、断面1的静压、风管测量长度引起的相对误差。q1q1q1=PPP，q2q2q2=PPP，j1j1j1=PPP，l=ll，由于各测量断面与试件之间的摩擦损失对mR和的计算结果影响甚小，故在误差传递计算中忽略掉SP的影响，于是有
对于风管单位长度沿程阻力mR来说，q1q2222mrPPl
对于弯头局部阻力系数来说，q1q2j1222PPP
根据实验结果算出误差大小，并分析误差来源。
3、本实验定性地研究管道不同流速对应不同的沿程阻力和局部阻力，写出做完本实验的收获及感想。
[研究性题目]
1． 管路结构是如何影响流速分布的
[参考文献]
［1］《全国通用通风管道》
［2］Jian-hua Wu, Shi-ping Ruan. Emergence Angle of Flow over an Aerator. Journal
of Hydrodynamics. 2007,19(5):601~606
[附录1] 有关风管系统的计算举例
a) 沿程阻力计算
R=(λ/d)×(ρV^2/2)
例：某风管由钢板制作，风管直径d=200mm，流量 Q= 1500m^3/h= 0.42m^3/s,计算每米管道的沿程摩擦阻力。
取空气密度ρ=1.2kg/m^3,
流速V=4Q/(πd^2)=4×0.42/(π×0.2^2)=13.7m/s
取λ=0.0201
每米管道的沿程摩擦阻力R=(λ/d)×(ρV^2/2)=(0.0201/0.2)×(1.2×13.7^2/2)=
11.32 Pa/m
b) 局部阻力计算
Z=ξρV^2/2
例：一圆形直角三通，其局部阻力系数为0.71，其余数据如上例所举。计算其局部阻力。
Z=ξρV^2/2=0.71×1.2×13.7^2/2)=80.0pa
[附录2] 中央空调系统风管系统安装调试
中央空调风管系统安装调试主要包括以下过程:
1、通风空调电气设备及其主回路的检查和测试
2、空调系统的清扫
3、空调设备及附属设备的试运转
4、冷冻（却）系统试运转
5、自动调节与检测系统的线路检查
6、调节器检测仪表的性能检验
7、自动调节及检测系统的联动运行
8、风机及系统风量的测定与调整
9、空调器性能测定与调整
10、室内温湿度、静压、噪声测定与调整
11、室内气流组织测定与调整
12、系统综合效果的测试
[附录3] 风管系统的风速测量注意事项
测量风速的工具是风速计,在使用风速计的过程中需要注意以下问题
1.禁止在可燃性气体环境中使用风速计。
2.禁止将风速计探头置于可燃性气体中。否则，可能导致火灾甚至爆炸。
3. 在使用中，如遇风速计散发出异常气味、声音或冒烟，或有液体流入风速计内部，请立即关机取出电池。否则，将有被电击、火灾和损坏风速计的危险。
4.不要触摸探头内部传感器部位。
5.不要将风速计放置在高温、高湿、多尘和阳光直射的地方。否则，将导致内部器件的损坏或风速仪性能变坏。
6.不要用挥发性液体来擦拭风速计。否则，可能导致风速仪壳体变形变色。风速计表面有污渍时，可用柔软的织物和中性洗涤剂来擦拭。
7.不要在风速计带电的情况下触摸探头的传感器部位。否则，将影响测量结果或导致风速计内部电路的损坏。
[附录4] 笛形管工作原理
笛形管是一种安装在管道内一次性测量气流平均流速的非标准型测速装置。与毕托管工作原理一致，笛形管也是基于流体的伯努利定律，通过测量流体流动过程中产生的压差来测
量流速或流量。如图，可知，迎流面开有一排全压测孔，可测管道内空气平均全压，而壁面处开有静压孔可测得当地静压。
2.笛形管:一种固定安装的测量清洁气流平均动压的非标准型式的动压测定管；
笛形管的管径愈细愈好，一般d／D=0.04～009。而全压感压孔的直径也愈小愈好，但是要避免被粉尘或锈蚀堵塞。感压孔的总面积不宜超过笛形管内截面的30%。单笛形管的感压孔应严格迎向气流。据经验，感压孔如偏离气流方向9º～10º，压差更正系数会产生±3%的附加误差。笛形测定管使用前必须进行标定。标定时保持风道气流稳定，分别用皮托管和笛形管测量平均动压，求得笛形管的动压修正正系数。当所测截面前后有一定长度的直管段时，例如在笛形管前有6D，在其后有3D左右的直管段时，动压修正正系数较稳定，一般变动不超过±1%。用笛形管可以测量含尘浓度较小的气流，例如制粉系统的废风。但此时应定期吹扫，或者做成可拆卸的结构。
