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降溫設(shè)備中央空調(diào)風(fēng)管保溫材料防火等級探究風(fēng)洞七孔壓力探針的校

外墻保溫材料燃燒等級的提高,引起中央空調(diào)風(fēng)管保溫材料的討論,是否有必要把難燃B1級提高到不燃A級,有沒有合適中央空調(diào)風(fēng)管的A級防火保溫材料,筆者從以下幾方面進(jìn)行分析。
難燃B1級保溫板不會延燃
目前市場上采用保溫材料的中央復(fù)合空調(diào)風(fēng)管有:
一、玻鎂復(fù)合板風(fēng)管,采用難燃B1級聚苯乙烯泡沫板保溫,泡沫板兩邊復(fù)合玻璃纖維增強(qiáng)氯氧鎂水泥。
二、聚氨酯鋁箔復(fù)合風(fēng)管,采用難燃B1級聚氨酯泡沫板保溫,泡沫板兩邊復(fù)合鋁箔。
三、酚醛鋁箔復(fù)合風(fēng)管,采用難燃B1級酚醛泡沫板保溫,泡沫板兩邊復(fù)合鋁箔。
四、彩鋼板保溫復(fù)合風(fēng)管,采用難燃B1級聚苯乙烯、聚氨酯或酚醛泡沫板,泡沫板兩邊復(fù)合彩鋼板。
通過分析試驗(yàn)數(shù)據(jù),得到如下信息:
一、有機(jī)泡沫類通風(fēng)管道的材料性能不能達(dá)到A級。
二、玻璃棉復(fù)合風(fēng)管盡管以無機(jī)玻璃棉為主要材料,但若要滿足風(fēng)管的強(qiáng)度要求,需要增加黏接劑用量,有機(jī)黏接劑的增加影響玻璃棉的熱值和毒性。因此,本次試驗(yàn)中的樣品未能達(dá)到A級要求。
三、機(jī)制玻鎂復(fù)合板風(fēng)管整體防火性能非常好,結(jié)果完全滿足A級要求。該復(fù)合風(fēng)管雖然同樣以聚苯乙烯泡沫為保溫芯材,但是泡沫未直接暴露在火焰中,盡管泡沫板熱值達(dá)30MJ/kg,但泡沫板兩面的鎂水泥熱值很小,僅為1.8MJ/kg,該機(jī)制玻鎂復(fù)合板風(fēng)管完全滿足GB8624-1997版《建筑材料及制品燃燒性能分級》中A級(復(fù)合夾芯)材料的要求。
根據(jù)公安部四川消防科學(xué)研究所對復(fù)合風(fēng)管燃燒性能試驗(yàn)結(jié)果分析,除了機(jī)制玻鎂復(fù)合板風(fēng)管為不燃A級,聚氨酯復(fù)合風(fēng)管、酚醛復(fù)合風(fēng)管、聚苯乙烯復(fù)合風(fēng)管均為難燃B1級。難燃B1級泡沫板受鹵元素阻燃劑影響,從燃燒指標(biāo)和現(xiàn)象分析,泡沫板在火的作用下燃燒,離火自熄,泡沫板本身不會延燃,可以達(dá)到阻止火災(zāi)蔓延的作用。

風(fēng)洞七孔壓力探針的校準(zhǔn)技術(shù)

沈天榮 劉海涌 劉松齡 游紹堃 / 西北工業(yè)大學(xué)

摘要:采用不轉(zhuǎn)動法校準(zhǔn) L 型七孔壓力探針,使用二維插值算法得到插值結(jié)果,并與真實(shí)值比較,結(jié)果表明,風(fēng)洞采用七孔壓力探針可以準(zhǔn)確地測量三維大角度流場內(nèi)的速度分布。
Calibration Technology of Seven-hole Pressure Probe for Wind Tunnel
Abstract: L type seven-hole pressure probe is calibrated using non-rotating method, and interpolation result is got by two-dimensional interpolation algorithm , comparing with real value. The result shows, the velocity distribution in three-dimensional wide-angle flow field will be measured accurately using seven-hole pressure probe for Wind Tunnel.

1 引言

  在航空航天的流場測量中,經(jīng)常遇到復(fù)雜的三維大角度流動情況,如燃?xì)廨啓C(jī)渦輪葉片尾緣,飛機(jī)翼型附近的復(fù)雜流場。通常用 3 種測量工具來測量流場中的速度分布:三孔壓力探針,五孔壓力探針和熱線探頭。但是由于探針只能在俯仰角和側(cè)滑角不超過時才能準(zhǔn)確測量,而熱線探頭則容易被空氣中的塵土顆粒碰斷,并且測量的是空間平面的平均速度分布,并非是空間一點(diǎn)速度分布。所以為了測量大角度的復(fù)雜三維流場采用七孔壓力探針(簡稱七孔針)。盡管采用七孔針測量流場需要大量時間,并且校驗(yàn)方法也極其復(fù)雜,但是可以對大角度流場進(jìn)行準(zhǔn)確的測量。

  國外有一些關(guān)于使用七孔針測量流動分布和七孔針校準(zhǔn)技術(shù)的研究[1-3]。國內(nèi)關(guān)于七孔壓力探針校準(zhǔn)技術(shù)卻很少。本文主要討論七孔針的校準(zhǔn)技術(shù)并對校準(zhǔn)結(jié)果進(jìn)行分析,發(fā)現(xiàn)七孔針可以準(zhǔn)確地測量大角度三維流場。

2 試驗(yàn)裝置及校準(zhǔn)過程
2.1 校準(zhǔn)坐標(biāo)系

2.2 試驗(yàn)裝置

  七孔針的校準(zhǔn)工作是在我校吹氣式風(fēng)洞內(nèi)完成的。風(fēng)洞出氣口直徑為Φ75mm ,風(fēng)洞出口截面湍流度 <0.3% 。該風(fēng)洞可以校準(zhǔn)的 Ma 數(shù)范圍為0.1 ~ 0.8在風(fēng)洞穩(wěn)定段內(nèi)采用蜂窩器和整流孔板以保證進(jìn)氣流場均勻,同時使用維托辛斯基曲線設(shè)計收縮噴管以保證噴口出口截面上速度分布均勻。探針安裝在由步進(jìn)電機(jī)控制的自動坐標(biāo)架上,坐標(biāo)架能使探針在俯仰,側(cè)滑,前后,左右和上下 5 個方向運(yùn)動。探針針頭始終正對風(fēng)洞出氣口的湍流核心區(qū)。壓力測量工程包括七孔針,壓力變送器,PC 和使用步進(jìn)電機(jī)控制的自動坐標(biāo)架,其中壓力變送器的精度為 0.1%。校準(zhǔn)的 L 型七孔針由我校傳熱試驗(yàn)室制造,探針圓錐形針頭外徑為Φ2.5mm ,每個測壓管直徑Φ0.8mm ,針頭錐半角為60°,探針具體尺寸見圖 3 。

2.3 校準(zhǔn)過程

  當(dāng)來流與七孔針角度較小時,探針上每個測壓孔均可以正確感受壓力,如圖 4a ,可以使用 7 個測壓孔測得的壓力數(shù)據(jù)來計算角度系數(shù)和壓力系數(shù);但是當(dāng)氣流方向與探針角度較大時(>25°),氣流流經(jīng)探頭時將會發(fā)生分離 , 使一部分測壓孔得到的數(shù)據(jù)不正確,如當(dāng)來流正對 4 孔并與探針軸線方向夾角大于30°時,氣流在1孔附近將會發(fā)生分離(圖4b)。所以,選取偏離氣流方向最小的測壓孔(即壓力讀數(shù)最大的孔)及其兩側(cè)的測壓孔和中心孔得到的數(shù)據(jù)計算壓力系數(shù)和角度系數(shù),此時,七孔針則變成 6 個四孔針。圖5按上述情況將校準(zhǔn)區(qū)域分成7個區(qū),每個區(qū)內(nèi)校準(zhǔn)點(diǎn)即為相應(yīng)的孔壓力讀數(shù)最大。

  對于小角度區(qū)先固定-個α,然后轉(zhuǎn)動β,逐一進(jìn)行校準(zhǔn),直到全場掃遍為止;對于大角度區(qū)依據(jù)圓周角θ和錐角φ ,通過坐標(biāo)變換 [式(1),(2)] 得到相應(yīng)的俯仰角α和側(cè)滑角β,由于每個校準(zhǔn)點(diǎn)俯仰角α和側(cè)滑角β均不同,所以每校準(zhǔn)一個點(diǎn)都需要改變俯仰角α和側(cè)滑角β。校準(zhǔn)的角度范圍是:,對于小角度區(qū)校準(zhǔn)點(diǎn)俯仰角α和側(cè)滑角β角度間隔5°,對于大角度區(qū)校準(zhǔn)點(diǎn)圓周角θ和錐角φ角度間隔5°;校準(zhǔn) Ma 數(shù)為 0.17 (速度為 60m/s )。圖 6 為校準(zhǔn)點(diǎn)數(shù)及按校準(zhǔn)后依據(jù)壓力讀數(shù)最大值劃分的實(shí)際各個區(qū)位置的真實(shí)分布,不同的顏色表示不同的區(qū)域?梢钥吹诫m然實(shí)際分區(qū)與理想分區(qū)略有差別,但是實(shí)際分區(qū)的分界線與理想分區(qū)的位置很接近,這說明探針的制造非常理想。

3 角度系數(shù)和壓力系數(shù)及校準(zhǔn)結(jié)果
3.1 小角度(7區(qū))角度系數(shù)和壓力系數(shù)定義


3.3 校準(zhǔn)結(jié)果
  如圖 7所示,可以看到由于7區(qū)和4區(qū)關(guān)于針頭中軸線左右對稱,所以其角度系數(shù)曲線和壓力系數(shù)曲線非常對稱,并且角度曲線網(wǎng)格分布較為規(guī)范,沒有交叉點(diǎn);對于2區(qū),由于位于探針中軸線右側(cè),所以角度系數(shù)網(wǎng)格圖并不對稱,但對于不同角度的壓力系數(shù)分布趨勢較為一致。因此,由校準(zhǔn)曲線分布可以看到探針的加工制造非常理想。


4 誤差分析
4.1 誤差公式定義
   為了檢驗(yàn)插值算法和校準(zhǔn)曲線的準(zhǔn)確性,選取校準(zhǔn)點(diǎn)以外的點(diǎn)來得到測量誤差。誤差分析采用如下公式得到:

其中α為俯仰角;β為側(cè)滑角;p0為總壓;ps為靜壓;V為來流合速度;下標(biāo)m為校準(zhǔn)時測量的數(shù)據(jù);c為通過算法得到的結(jié)果。
4.2 誤差結(jié)果分析

  采用二維插值程序來計算速度及來流方向,具體的插值方法:通過試驗(yàn)測得的探針7個孔感受的壓力計算出角度系數(shù) Cpα和 Cpβ,然后在角度系數(shù)曲線中插得俯仰角α和側(cè)滑角β;再把得到的俯仰角α和側(cè)滑角β帶到總壓系數(shù)曲線和靜壓系數(shù)曲線,得到總壓系數(shù)Cp0和靜壓系數(shù)Cps;通過總壓系數(shù)和靜壓系數(shù)得到合速度及各方向的分速度。
表 1 插值

降溫設(shè)備
廠房通風(fēng)降溫
通風(fēng)降溫設(shè)備

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