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摘要：对不同类型的空调静压送风系统进行了送风均匀性测试，测试结果表明，传统的空调静压送风道送风均匀性并不理想。分析了主风道内静压分布的特点，提出了静压主送风道应为截面风道，这样才能保证主风道内 ...

关键字：空调 静压

　　
　　1引言
　　
　　由于铁路客车的车箱纵向较长，为实现均匀送风，绝大多数情况下是设计等截面送风道。在风道内或各送风口安装了风量调节装置，但在实际调节过程中，由于操作不便、调节困难等因素，很难将各送风口的送风量调节均匀。据以往各次静止与运行试验表明，车箱内温差均超过规定值。为解决上述问题，空调静压送风系统得到了发展和应用，即利用静压送风道送风，改善空调系统的送风均匀性。

     静压送风道由主风道和静压箱组成，静压风道截面结构见图1。空调机组的风机将空气直接送入主风道，在主风道内，空气通过主风道出风口（一般为条缝式）进入静压箱，静压箱内的空气在静压的作用下，经送风口射出，从而达到均匀送风的目的[1]。静压送风道的结构可有多种形式，如：主风道在中间，静压箱在两侧（图1）；主风道在两侧，静压箱在中间（图2）。主风道的出风口（联到静压道）一般为沿纵向的连续条缝（为增加风道强度，也可为间断条缝）。静压箱送风口既可设计为沿纵向的连续条缝，也可设计为沿纵向的间断条缝或小送风口，也可在静压箱上安装孔板（图2）。静压箱上开设的出风口可直接送到车箱内，也可在出风口处接短风道，再连接风口送入车箱内，也可在出风口处接一短风道，再连接风口送入车箱，如图1所示。
　　
　　2空调静压送风系统的送风均匀性
　　
　　某厂的二等座车空调送风系统采用了静压风道，结构形式如图2所示，即两侧为主风道，中间为静压箱。在静压箱的下方安装孔板送风，孔板宽0.7m（称送风系统1）。该车厢的空调系统设两套独立的送回风系统，2台空调机组分别从风道两端向中间送风。在现场试验中，用热球风速仪在车顶孔板下约0.03m处测量了各处的风速值[2]。测点是测长度方向取32个测量断面，第1断面距两端内端墙0.2m，其后每隔0.6m取一测量断面。在沿车箱纵向的中心位置取1个测点，两侧头距中心0.3m处各取1个测点，即每个测量断面取3个测点，32个断面共计96个测点。送风系统1的测值列于表1。

    某厂硬座车K164的空调系统采用静压送风道（结构图见图1）。在静压箱上接短管后，再接条缝式送风口。该车厢的空调系统设两套独立的送回风系统，2台空调机组分别从风道两端向中间送风，两风道的交界不隔断，而相互连通形成一个整体。该风道由10节单体风道构成，各节风道插接在一起。该系统与前一系统相比有了较大改进，即在静压箱内安装了隔板（隔板上有合适大小的孔，使静压箱之间相互连通），并在主风道内的第一、二节内安装了高80mm和60mm挡板[3]。主风道内安装了挡板的一端（5节风道）称送风系统2，主风道内未安装挡板的另一端（5节风道）称送风系统3，对该送风系统在送风道性能实验台[4]上进行了实验。实验中，以每节风道纵向的条缝编号（每节风道沿纵向分布两条条缝），每节风道上分左侧风口和右侧风口，每个风口又分为内条缝和外条缝，详见文献[4]，每个条缝测6个点，测3遍取平均值。测试数据整理后结果见表2、表3。表中，送风口送风不均匀性系数r按式（1）计算：

　　
　　式中r—送风速度不均匀性系数；
　　
　　Vp—送风口总平均出流速度，m/s；
　　
　　V—每节（或部分）风道的送风口平均出流速度，m/s。

     从表1、表3的数据来看，两种空调送风系统都是靠近机组的第一送风口处风速较小，这是由于主风道起始段的送风速度较高、静压较低造成的。例如：表1中，送风系统1的测点1和测点32分别是静压送风道的始端（因为是两台空调机组分别从两端送风），送风不均匀性系数分别是-0.42和-0.48，送风量严重偏少；又如表3中，送风系统3的测点20是静压送风道的始端，送风不均匀性系数-0.29，送风量严重偏少。送风系统1的送风不均匀性系数的绝对值的平均值为0.15，可见，送风均匀性并不理想。送风系统3的送风不均匀性系统的绝对值的平均值为0.13，送风均匀性也不理想。

     为了克服这一缺点，可在主风道的始端附近增设挡板（例如送风系统2的第1、2节风道），这样可改善主风道内的静压分布，使静压分布均匀一些。从表2可知，送风系统2主风道内加挡板后，由于主风道内的静压增大，送风量减少的程度明显降低，送风道始端的不均匀性系数r由不加挡板的r=0.29变为r=0.04，送风均匀性大幅度提高了。送风系统2（表2）的送风不均匀性系数的绝对值的平均值为0.08，而主风道内不加挡板的一侧（第6～10节风道，送风系统3），送风不均匀性系数的绝对值的平均值为0.13。可见，由于主风道内加了挡板，使主风道内的静压分布更趋均匀，送风不均匀性系数的绝对值的平均值由0.13降低到0.08，基本上保证了送风的均匀性。
　　
　　3静压送风道的静压分布及合理结构
　　
　　3.1传统的静压送风道主风道内的静压分布
　　
　　由上述分析可知，即使主风道内加了挡板，送风不均匀性系数绝对值的平均值仍为0.08，并且某些测点的送风不均匀性系数的绝对值超过了0.1，如测点2、3、4。另外，主风道内加挡板时，挡板的数量、高低、位置都需要根据经验确定，不同型号的风道，挡板的数量、高低、位置应有所变化，这给风道的设计带来了一定的困难。

     文献[5]根据主风道内的静压测试结果及条缝送风口的测试结果算出的主风道内的静压分布见表4。可见，即使送风系统2主风道内加了挡板，使主风道内的静压分布均匀一些，静压不均匀性系数的绝对值的平均值为0.19。凭经验在主风道内加挡板，也难以做到主风道内的静压分布均匀。
　　
　　如果主风道内的静压分布均匀，由于静压箱对静压的均衡作用，静压箱内的静压分布就会更均匀，必然会得到更好的送风均匀性。
　　
　　3.2静压送风道的合理结构
　　
　　由上面的分析可知，要得到更好的送风均匀性，必须使主风道内的静压分布均匀，因此，对主风道内的静压进行如下分析。为了简化问题，作如下假设[6]：
　　
　　a)用断面平均风速和平均静压代替该断面的实际流速和静压；
　　
　　b)空气出流仅仅是由于管道中静压作用的结果；
　　
　　c)主风道两侧出风口出流情况相同。
　　
　　仅考虑一端送风情况下，邓仅在风道一端用风机送风，另一端封闭（实际上，整节车厢的一半就是如此）。设主风疲乏长度为L，以风道末端为坐标原点，主风道条缝出口分别开设在风道两侧面上部。

　　△Py—从x2断面到x1断面主风道沿程阻力损失,Pa；
　　
　　△Pj—从x2断面到x1断面主风道局部阻力损失，Pa；
　　
　　由于

        对于连续长条条缝送风口，局部阻力可以忽略不计[5]，即△Pj=0
　　
　　把式（3）代入式（2）得：

        即如果使风道两断面之间的动压差（动压降）等于两断面之间的阻力，就可保证风道两断面处的静压相等。根据测试数据可知，对于等截面的风道，因风量减少流速下降而产生的静压大于风道的阻力，使得风道内的静压随流程的增加而增加（由表4可知）。如果沿气流前进方向把主风道的断面缩小，使富裕的静压转换为动压，就可使主风道内沿全长的静压分布基本保持恒定。
　　
　　综上所述，把静压风道的主风道改为变截面风道是必要的，铁路空调客车上现有的静压送风道主风道均为等截面，主风道内的静压分布不均匀，这是现有空调系统利用静压风道送风仍不能满足室内温度要求的原因。
　　
　　静压风道的主风道改为变截面风道后，与传统的风道不同，即使由于加工或安装的原因，主风道的截面尺寸与设计稍有出入，但因静压箱对静压的均衡作用，列压箱内的静压分布也会更均匀，就能保证送风的均匀性。这种新型的静压均匀送风道适合于各种需要均匀送风的场合。
　　
　　4结语
　　
　　a)传统铁路客车空调送风系统不能满足均匀送风的要求，是由于实际运行时送风工况变化，在实验调节过程中，操作不便、调节困难等因素，很难将各送风口的送风量调节均匀。
　　
　　b)即使采用静压送风道送风，若主风道内不安装挡板，也难以达到均匀送风的目的。在静压送风道的主风道内安装挡板后，送风均匀性得到提高，但挡板的数量、高低、位置都需要根据经验确定，不同型号的风道，挡板的数量、高低、位置应有所变化，这给风道的设计带来了一定的困难。静压风道的合理结构应该把主风道做成变截面风道。
　　
　　c)主风道为变截面的静压风道，仍然与传统的均匀风道不同，由于加工或安装的原因，即使主风道的截面尺寸与设计稍有出入，或运行工况和设计工况有出入，但因有静压箱存在，静压箱内的静压分布会比较均匀，就能保证送风的均匀性。
　　
　　参考文献
　　
　　[1]王书敖,谭越明.空调客车均匀送风风道的研制[J].铁道车辆,1992(8):11～14.
　　
　　[2]张明.SF25Z型广深线准高速二等坐车等风量送风道设计计算[J].铁道车辆,1995(12):172～174.
　　
　　[3]谭越明.静压式送风风道的结构分析及试验研究[J].铁道车辆,2001(6):11～14.
　　
　　[4]张吉光,王利,等.铁路客车送风道性能实验台的研制[J]暖通空调2002(8).
　　
　　[5]杨晚生.客车空调静压均匀送风道的性能研究及诱导器的研制[D]:[硕士学位论文].青岛:青岛建筑工程学院,2002.
　　
　　[6]魏润柏.通风工程空流动理论[M].北京:中国建筑工业出版社,1981.

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