产品概述
品牌 | 其他品牌 | 产地类别 | 国产 |
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应用领域 | 化工,能源,综合 |
剧场风洞流道项目初步方案
1 项目概况
需求单位(最终用户):XXX单位(未知)
承建方:XXX单位(未知)
建设地:上海
2 技术需求
(1) 剧院净空间尺寸,6.5米8米10米;
(2) 为观众区提供模拟风,最大风速10为米/秒,变频可调。
(3) 保证观众区的气流分布。
3 设计考虑要点
风洞项目点主要需要考虑以下几方面:
(1) 剧院模拟的风集中在剧场底部的观众区,所以出风口应设置在观众的正前方(即风机造型的底部)。
(2) 观众区的面积约为宽3m×长4.8m,观众区前排与后排的风力有一定差异,后排座椅区需尽量与前排错开布置。
(3) 为满足后期商业运营,风机计算应充分考虑较高的能效及更低的噪音。
(4) 尽可能大程度的增大风扇造型墙的尺寸,使观众具有较强的冲击视觉感,降低出风口对造型的破坏。
4 总体布局
风洞项目为最大可能保证剧院的整体布局,采用风道沿剧场上方回流的方式,这样可以尽量空出剧场的左右两侧空间。动力风机位于风扇造型墙正后方,这种动力0风机位置分布可以充分利用风扇造型墙后方的遮挡区域,尽可能增大观众区的实际使用面积。出风口采用小尺寸出风口尺寸(约1.2m),共计3个,分布于风扇造型墙底部,厂房的主视图如下图。
图 4‑1厂房主视图
观众区距离前方风扇造型墙约4-4.5m,观众就座后,出风口与观众头部基本保持在一个水平线上,可以大程度保证风的利用率。根据出风方向,风机垂直向下吹风,这样可以尽可能减少动力风扇组所占的面积,厂房的俯视图如下图所示。
图 4‑2厂房府视图
5 流道设计
5.1 流道回路设计
本试验系统主要由风洞流道(及流道内拐角导流片)、风机组成。风洞流道主要如下图所示。出风口设计3200mm*1200mm口径,共计3个出风口。
图 5‑1流道出风口示意图
本风洞流道的主体结构由风机、3个拐角段、动力段、等直段、扩散段、收缩段等部分组成,采用符合气动轮廓要求的钢板(Q235B)焊接和法兰连接组成。为保证试验平台的密封性能,各部段采用法兰连接。各部段通过支腿与吊装方式固定在楼体上。流道气动轮廓图如下图所示。
图 5‑2流道气动轮廓图
风道各部分尺寸为:
1) 第一拐角
采取矩形截面,尺寸为5000mm*2000mm,内装有8片气流导流片,进口位于剧场顶部,采用进气格栅。
2) 等直段
为保证收缩段的入流品质,风洞需要有等直段,等直管道选取较长的长度来起到静流段的作用,等直段截面为矩形结构截面尺寸为5000mm*2000mm,长8000mm,内部可以根据用户要求设置空气净化装置。
3) 第二拐角
第二拐角与等直段相连,截面尺寸为5000mm*2000mm,内有8片气流导流片。
4) 收缩段
收缩段对气流起加速作用,同时能够降低气流的纵向和横向湍流度,收缩段进口为5000mm*2000mm,出口为3200mm*1100mm,主要提高气流速度,增加风扇进气速度,提高风扇效率。
5)过渡段
为实现气流的平稳过渡,布置方圆过渡段从而对气流进行过渡。过渡段为矩形结构变为3个独立圆形结构,与动力段风机相连。长度为1000mm。
6)动力段
动力段作为动力源提供风洞运行所需的能量,为风洞的心脏,动力段拟使用1100mm直径风机,总功率为15KW。由变频控制,上位机采用PLC终端触摸屏给定速度。
7)扩散段
入风口为1100mm*3200mm,出风口为1200mm*3200mm,可以根据用户要求风覆盖面积确定。
5.2 风机设计
按照经典流体阻力损失计算方法,取试验区(观众区)风速为15m/s,按照标准大气压力101325Pa,,试验区温度25℃,试验段密度1.225,考虑到洞体加工粗糙度与计算用表面粗糙度可能会存在差异,以及厂房通风情况影响,预计单台风机功率约为5kW,数量为3台,总功率为5×3=15kW,风机将在详细设计后给出选型,风机直径约为1.1m,竖直朝下放置,一字型分布。
6 系统控制
控制系统的整体架构基于工业以太网,采用基于现场总线和网络化的分布式测控系统。采用分布式结构使测控功能分散化、各子系统既可独立运行,又可通过网络相互联系和协调工作,使故障影响减至最小,整体系统安全可靠,操作灵活,维修方便,也易于系统的扩展和更新。采用分布式采集控制方案使复杂分布、分散的系统构成一个完整的自动化程度高、生产率高,支持风洞试验平台所有阶段运转的网络测控系统,系统框架图如下。
图 6‑1控制系统原理组成
主要包括为主控系统、风机控制系统、采集系统、安全系统等。测控系统通过以太网将主控制系统和下级控制系统连接起来。主控软件位于顶层,控制器PLC作为中间层,能够接收指令。数据采集的功能是监测实时数据,记录试验过程中风洞的压力、温度等参数,后台程序进行数据的处理和计算并存储数据。安全系统能够有效保障试验设备的运行安全,当非关键系统故障时,能够自动采取紧急停车等措施,避免重大人身伤害及重大设备损害的事故发生。
测量风速采用风速管,在造型风扇前方安装风速管,其方向与出方口轴线方向一致,并用测量管将总压和静压连接到风速管上,通过测量压差,经PLC采集系统采集后计算出风速。
7 配电
系统用电为AC380V,预计需要20-30kW(以详细设计为准),需要客户在附近预留供电点,并连接至配电箱/柜处。以最大风速运行时,每小时消耗电量约20kWh
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