4.3.1 热压通风在线视频

大家好

在学习了农业设施通风的目的

相关概念以及通风调控要求的基础上

我们还需要进一步学习

自然通风和机械通风的理论原理

通风量的计算方法等

为工程应用提供理论基础

所以今天

我们首先来学习自然通风中的热压通风

为了便于阐明热压通风的理论原理

这里呢我给大家一个建筑设施的断面示意图

如图1所示

图中1中有两组通风口

其中

下部通风口

我们编号为小写字母a

上部通风口

编号为小写字母b

然后

我们用大写字母A表示通风口的面积

用小写字母v表示通风口处的空气流速

用Pi和Po分别表示

通风口内外的空气压力

以上参数

用下标小a和小b

分别来区分上下通风口

用h来表示两个通风口的中心距

另外

我们再用ti和to

分别表示室内和室外的空气温度

用ρai和ρao

分别表示室内和室外的空气密度

定义了以上符号之后

下面就请大家跟我一起来做分析

这部分公式较多我尽量慢点儿讲

如图2所示

现在假如我们将设施的上部通风口关闭

下部通风口打开

这时是没有空气的流动

那么根据流体静力学原理

我们可以写出下部通风口

内外的空气压力

如公式1所示

即下部通风口的空气压力

等于上部通风口的空气压力

加上一项空气密度

重力加速度以及上下通风口之间高差的乘积

这时

因为下部通风口内外空气连通

空气压力相等

所以第一组两个公式的右侧相等

于是我们可以得到公式2

将公式2中的压力项移到左侧

密度相关的项移到右侧

那么我们就会得到通风口b的

内外空气压差

也就是公式3

我们来分析一下公式3

左边的室内外压差

与室外和室内的空气密度差

重力加速度

以及上下通风口的高差成正比

所以

当室内空气温度大于室外时

室内空气的密度就会小于室外

这也就意味着上部通风口的

室内空气压力大于室外

那么这个压差

就是我们所说的热压

此时如果我们打开上部通风口

那么空气就会流向室外

随之

室内空气压力下降

会使得下部通风口的室内压力低于室外

于是室外空气就会通过下部通风口进入室内

如此就形成了热压通风

这就是我们所说的热压通风的原理

为便于计算

我们将室内某点的空气压力

与室外同一高度上未受扰动的空气压力之差

称为该点的余压

余压延设施高度方向的分布如图3所示

在一般室内气温高于室外气温

且仅有余压作用时

上部通风口处的余压为正

向外排气

下部通风口的余压为负

向内进气

余压从下至上

逐步由负值增大为正值

其中在某个高度处余压为零

则该高度的平面

我们定义为中和面

利用中和面的概念

我们就可以写出

任意位置通风口的余压计算公式

如公式4所示

其中hx为通风口与中和面的高度差

当通风口位于中和面以上时取正值

以下时取负值

在明确了热压通风原理的基础上

下面我们来分析热压通风量的计算方法

这里呢

我们以典型情况为例

即假定全部通风口分布在两个高度上

且进风口

与排风口的流量系数分别相等的情况

空气流量即通风量的计算方法

我们都知道

它等于通风口的面积乘以空气流速

再乘以通风口的流量系数进行修正

即我们可以通过公式5计算得出

从公式5我们可以看出

如果通风口的形状

大小已知

流量系数可以通过查表可以获得

那么在这个公式中

就只有空气流速是未知参数

所以下面我们将着重来分析空气流速

根据流体力学

我们知道通风口内外的空气压差

与空气流速之间存在着公式6的关系

将公式6左侧的压差

用内外空气压力之差的形式来表示的话

我们就可以得到公式7

进一步

我们将公式7的左右分别相加

就可以得到公式8

然后再将公式8左侧项进行移位

调整为室外和室内压差的形式

于是我们就可以得到公式9

由前面的分析可知

上下通风口的压差

可以用空气密度

重力加速度和上下通风口的高差之积来表示

如公式10所示

那么

我们将公式10代入公式9

这样就可以得到一个相对简化的公式

即公式11

这里我们可以看到

公式11中还有上下通风口的流速

这两个未知变量

所以要求出流速还需要另外一个方程

我们知道根据流动的连续性

进入和流出设施的空气质量流量应该相等

即有公式12

于是通过公式11和12

我们可以求出进风口和排风口的流速

这里我们以求va为例来进行介绍

求得的va如公式14所示

根据空气密度与热力学温度的关系

我们可以用热力学温度之比

代替空气密度之比

于是我们可以将公式14

简化成公式15的形式

把公式15中的流速va

代回前面的流量计算公式5

如果将通风口的面积和流量系数相关的项

归纳整理

引入一个表达通风口特性的系数k来表达

那么就可以得到公式17的计算方法

这个公式形式非常简单

但是我们可以看出

这里通风量的大小

与通风口的特性有关

与室内外温差有关

更与进风口和排风口之间的高度差有关

所以根据这个公式

我们可以尝试分析一下

工程实践中

如何才能获得更好的通风效果呢

这个问题留给大家思考

同样的方法

我也可以进一步求出通风口b的通风量

如公式18所示

进风口通风量与排风口的通风量

因空气密度的差异会略有不同

但是在工程计算中

为简便起见

通常忽略其差异

只计算其中之一即可

下面那我们再来介绍一下流量系数

流量系数是反映通风口自然通风能力的

一个重要参数

与进风口

排风口的形状

形式

以及窗扇的位置

开启角度

洞口范围内的其他阻挡因素等有关

通常在通风设计手册中可以查到

比如表1中

我们给出了几种典型通风口的流量系数

供大家参考

另外

当进风口安装降温湿帘的时候

根据工程经验

流量系数一般我们取0.2~0.25

当通风口安装有过滤防或虫纱网时

需要对流量系数进行适当的折减

这里我们给出折减的计算方法

如公式19所示

公式比较简单我就不做说明了

下面我们总结一下课程内容

本次课我们主要介绍了热压通风的原理

并推导了热压通风量的计算方法

希望大家能够掌握通风的原理

熟悉通风量的工程算法

并能够分析影响通风效果的相关因素

最后结合前面的课程

给大家留一个思考题

我们上面分析的通风量

是必要通风量还是设计通风量呢

好

这次课的内容就讲到这里

谢谢大家