產品概述
品牌 | 其他品牌 | 產地類別 | 國產 |
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應用領域 | 化工,能源,綜合 |
劇場風洞流道項目初步方案
1 項目概況
需求單位(最終用戶):XXX單位(未知)
承建方:XXX單位(未知)
建設地:上海
2 技術需求
(1) 劇院凈空間尺寸,6.5米8米10米;
(2) 為觀眾區(qū)提供模擬風,最大風速10為米/秒,變頻可調。
(3) 保證觀眾區(qū)的氣流分布。
3 設計考慮要點
風洞項目點主要需要考慮以下幾方面:
(1) 劇院模擬的風集中在劇場底部的觀眾區(qū),所以出風口應設置在觀眾的正前方(即風機造型的底部)。
(2) 觀眾區(qū)的面積約為寬3m×長4.8m,觀眾區(qū)前排與后排的風力有一定差異,后排座椅區(qū)需盡量與前排錯開布置。
(3) 為滿足后期商業(yè)運營,風機計算應充分考慮較高的能效及更低的噪音。
(4) 盡可能大程度的增大風扇造型墻的尺寸,使觀眾具有較強的沖擊視覺感,降低出風口對造型的破壞。
4 總體布局
風洞項目為最大可能保證劇院的整體布局,采用風道沿劇場上方回流的方式,這樣可以盡量空出劇場的左右兩側空間。動力風機位于風扇造型墻正后方,這種動力0風機位置分布可以充分利用風扇造型墻后方的遮擋區(qū)域,盡可能增大觀眾區(qū)的實際使用面積。出風口采用小尺寸出風口尺寸(約1.2m),共計3個,分布于風扇造型墻底部,廠房的主視圖如下圖。
圖 4?1廠房主視圖
觀眾區(qū)距離前方風扇造型墻約4-4.5m,觀眾就座后,出風口與觀眾頭部基本保持在一個水平線上,可以大程度保證風的利用率。根據出風方向,風機垂直向下吹風,這樣可以盡可能減少動力風扇組所占的面積,廠房的俯視圖如下圖所示。
圖 4?2廠房府視圖
5 流道設計
5.1 流道回路設計
本試驗系統主要由風洞流道(及流道內拐角導流片)、風機組成。風洞流道主要如下圖所示。出風口設計3200mm*1200mm口徑,共計3個出風口。
圖 5?1流道出風口示意圖
本風洞流道的主體結構由風機、3個拐角段、動力段、等直段、擴散段、收縮段等部分組成,采用符合氣動輪廓要求的鋼板(Q235B)焊接和法蘭連接組成。為保證試驗平臺的密封性能,各部段采用法蘭連接。各部段通過支腿與吊裝方式固定在樓體上。流道氣動輪廓圖如下圖所示。
圖 5?2流道氣動輪廓圖
風道各部分尺寸為:
1) 第一拐角
采取矩形截面,尺寸為5000mm*2000mm,內裝有8片氣流導流片,進口位于劇場頂部,采用進氣格柵。
2) 等直段
為保證收縮段的入流品質,風洞需要有等直段,等直管道選取較長的長度來起到靜流段的作用,等直段截面為矩形結構截面尺寸為5000mm*2000mm,長8000mm,內部可以根據用戶要求設置空氣凈化裝置。
3) 第二拐角
第二拐角與等直段相連,截面尺寸為5000mm*2000mm,內有8片氣流導流片。
4) 收縮段
收縮段對氣流起加速作用,同時能夠降低氣流的縱向和橫向湍流度,收縮段進口為5000mm*2000mm,出口為3200mm*1100mm,主要提高氣流速度,增加風扇進氣速度,提高風扇效率。
5)過渡段
為實現氣流的平穩(wěn)過渡,布置方圓過渡段從而對氣流進行過渡。過渡段為矩形結構變?yōu)?/span>3個獨立圓形結構,與動力段風機相連。長度為1000mm。
6)動力段
動力段作為動力源提供風洞運行所需的能量,為風洞的心臟,動力段擬使用1100mm直徑風機,總功率為15KW。由變頻控制,上位機采用PLC終端觸摸屏給定速度。
7)擴散段
入風口為1100mm*3200mm,出風口為1200mm*3200mm,可以根據用戶要求風覆蓋面積確定。
5.2 風機設計
按照經典流體阻力損失計算方法,取試驗區(qū)(觀眾區(qū))風速為15m/s,按照標準大氣壓力101325Pa,,試驗區(qū)溫度25℃,試驗段密度1.225,考慮到洞體加工粗糙度與計算用表面粗糙度可能會存在差異,以及廠房通風情況影響,預計單臺風機功率約為5kW,數量為3臺,總功率為5×3=15kW,風機將在詳細設計后給出選型,風機直徑約為1.1m,豎直朝下放置,一字型分布。
6 系統控制
控制系統的整體架構基于工業(yè)以太網,采用基于現場總線和網絡化的分布式測控系統。采用分布式結構使測控功能分散化、各子系統既可獨立運行,又可通過網絡相互聯系和協調工作,使故障影響減至最小,整體系統安全可靠,操作靈活,維修方便,也易于系統的擴展和更新。采用分布式采集控制方案使復雜分布、分散的系統構成一個完整的自動化程度高、生產率高,支持風洞試驗平臺所有階段運轉的網絡測控系統,系統框架圖如下。
圖 6?1控制系統原理組成
主要包括為主控系統、風機控制系統、采集系統、安全系統等。測控系統通過以太網將主控制系統和下級控制系統連接起來。主控軟件位于頂層,控制器PLC作為中間層,能夠接收指令。數據采集的功能是監(jiān)測實時數據,記錄試驗過程中風洞的壓力、溫度等參數,后臺程序進行數據的處理和計算并存儲數據。安全系統能夠有效保障試驗設備的運行安全,當非關鍵系統故障時,能夠自動采取緊急停車等措施,避免重大人身傷害及重大設備損害的事故發(fā)生。
測量風速采用風速管,在造型風扇前方安裝風速管,其方向與出方口軸線方向一致,并用測量管將總壓和靜壓連接到風速管上,通過測量壓差,經PLC采集系統采集后計算出風速。
7 配電
系統用電為AC380V,預計需要20-30kW(以詳細設計為準),需要客戶在附近預留供電點,并連接至配電箱/柜處。以最大風速運行時,每小時消耗電量約20kWh
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