基于MATLAB的送风管静压分布分析

基于MATLAB的送风管静压分布分析科技信息 O机械与电子O SCIENCE＆TECHNOLOGYINFORMATION 2009年第23期基于MATLAB的送风管静压分布分析张朝晖 (浙江省建筑安装技术学校浙江杭州 310022) 【摘要】建立了送风管静压分布的数学模型，以MATLAB软件为平台，设计了送风管静压分布分析系统，该系统具有方便用户的良好界面，使风管静压分布的分析、设计和调整更加方便、快捷、直观和形象。设计者只需输入参数就可得到结果，以帮助设计者进行决策。【关键词】送风管；静压分布分析；MATLAB 0．引言 ...

科技信息 O机械与电子O SCIENCE＆TECHNOLOGYINFORMATION 2009年第23期基于MATLAB的送风管静压分布分析张朝晖 (浙江省建筑安装技术学校浙江杭州 310022) 【摘要】建立了送风管静压分布的数学模型，以MATLAB软件为平台，设计了送风管静压分布分析系统，该系统具有方便用户的良好界面，使风管静压分布的分析、设计和调整更加方便、快捷、直观和形象。设计者只需输入参数就可得到结果，以帮助设计者进行决策。【关键词】送风管；静压分布分析；MATLAB 0．引言在空调送风系统设计中，设计者为保持每个风口的送风量相同，常用的方法有：(1)改变风道截面积，但送风条缝宽度或孔口面积不变；(2)改变送风条缝宽度或孔口面积，风道截面积不变；(3)送风条缝宽度或孔口面积和风道截面积均不变。对前两种方法，有关的研究很多，也取得一定进展【l】[21。对第三种形式，虽然将各风口的截面面积选为相同，但是送风口截面面积相同，并不等于每个出风口的风量相等，如若不仔细计算分析，就会出现送风口风量不均．甚至发生送风口吸风的问题。如东北某城市大型百货商场开业当天，由于空调系统送风口回风，风系统短路，导致末端送风口局部区域温度过高，新风量缺少，发生人员晕倒问题翻。因此对送风管静压分布规律进行分析，避免产生送风口吸风是十分必要的。本文在送风管静压分布数学模型的基础上，运用MA‘rLAB对其进行了动态仿真，并用MATLAB的GUI开发环境设计了图形用户界面．从而在形成实际系统之前，能进行适时的修正，以减少系统反复修改的时间．使得送风管设计变的直观和方便快捷，实现高效开发的目的。 1．送风管空气静压分布的数学模型图1为某一水平等截面风道，用建立微分方程的方法，分析沿风管各风口截面处的静压分布。风道流速当量直径为D。设距离风管末端风口X处取一微元长度d]【，其间跨越一个风口，在以距离的两端，管道内风速分别为口；和∥，+由，，静压分别为P。和P，+妇；，在此管段内有摩擦阻力和经过风口时的直通三通局部阻力。根据伯努力方程式可列出如下算式：图1 等截面条缝形送风口管道 p：+6p，+业掣丛·p+A·旁·争·P《·等·一 (，) 其中： p为空气的密度；入为风管的摩擦阻力系数； ∈为直通三通局部阻力系数。一般在风口较多时，直通三通局部阻力较小而忽略不计．可简化算式并移项得：却；=A·芋·争·P叩他-幽，一望笋·p (2) 由于望塾．p很小，可忽略，将上式从。：o积分至。，则有：胁。=C分每矿以一协吨㈥由于沿风管各风口风量相同，有口，=争’F，，且因口。为风道末端中风遭流速，故vo=O。代入上式并积分得： 3 2 2 p；_p。=每。争‘≯‘争一争。p (4) 结合上两式可得： p，-p。+r寺。争一眇挚．P．r}， (5) 对式(5)以静压值对。求导，使墼：0 等2r每w2埘抄争一。求得风道内最小静压处为：。：罢1；。。 (6) 如果p。：po，求得：。。：三冬；。 (7) 从公式(5)可看出，风管任意断面X处的静压P。，与管道的长度 L，流速当量直径D，，风管的摩擦阻力系数入，管道进风端的风速v。及末端出风VI处的静压Po有关。从求出的px可判断风管送风的均匀程度，如果前后静压值相差较大，可修正上述的参数，以便获得均匀的送风效果。如果求得在某断面X的静压P。为负，从而使该处的送风VI成为回风口，发生吸风的现象，这是不允许的。从公式(6)和(7)可看出在风道上存在最小静压和与末端风口静压相等的截面，为了更好地研究送风管静压分布规律，下面用MATLAB命令对典型的四类不同长度的风管绘制其静压分布图。 2．绘制风管空气静压分布规律图 L／m 图2不同长度的风管空气静压分布图例如，对某风管取k=0．02，D，=lm，po=20pa，vN=8m／s，p---1．2m3／kg，计算得Xn／n=100m，Xd=lS0m，分别对不同长度的风管L=25mxd，在MATIAB命令窗口，根据式(5) 输入相关参数，可得到不同长度的风管空气静压分布规律，如图2所示。由图2可知，不同长度的风管其静压分布情况有所不同。风管长度大于xd的大阻力风管，其静压分布相对较均匀。随着风管长度的变小，静压分布逐渐变得愈加不均衡，尤其对于使用较多的风管长度小于X。。的小阻力风管，其迸风口的静压较小，要注意验算其值的大小，当为负值时要修正相应的参数，从理论上分析，增加风道直径，增加末端风口的局部阻力系数或减小其风口尺寸均可以提高风道进口处端面的静压，从而避免吸风现象的发生。万方数据科技信息 O机械与电子O SCIENCE＆TECHNOLOGYINFORMATION 2009年第23期 3．风管空气静压分布分析系统的图形用户界面GUI( graphicuserinterfacel的设计为了方便用户建立具有GUI的应用程序．MATLAB提供了许多用于Windows应用程序设计的专用函数。MATIJAB的GuI开发环境．具有直观、方便等优点，是广泛使用的一种方法．主要的组件布局工具有：组件布局编辑器、排列工具、属性编辑器、对象浏览器以及菜单编辑器，这些工具都集成在布局编辑器界面中，使用gu／de命令即可显示该界面嗍。图3风管空气静压分布分析系统界面本文使用MATLAB的GUI功能，设计了如图3所示的送风管静压分布分析的图形用户界面，方便用户输入相应的参数。实现GUI的关键因素之一是回调函数的编写．本例的回调函数如下： Qo=str2num@t(handles．editl，"string似％读取GUI界面中输入的风道进风端风量 A=str2num@t(handles．edit2,"string掳％读取输入风管摩擦阻力系数的值 Po=str2num@t(handles．edit3，"string'))；％读取输入的风道末端需要的静压 VN=str2num(get(handles．edit4,"string诎 L=str2num(get(handles．editS,"string狱 D。=sqrt(4。QO／(pi+y^鼢％计算风道直径以。=28口肛；％计算风道最小静压截面处坐标位置 X庐3*D／A；％计算px=p0截面处坐标位置蹄船rA+￡／p。玩卜1)*VN"2}D．西％计算风道进风端处的静压 set(handles．edit6,"string．num2str(Dv从％将计算的风道直径放入 GUI界面 set(handles．editZ"string；num2str(Xmin))； set(handles．editS,"string．num2str(Xd))； set(handles．edit9，"string．num2str(PN))； T=str2num(get(handles．editlO,"string们 x=0：0．01：T：％确定X轴长度范围 P，=P一(x+x，(3+Dv)一1)．木(x．‘2，Ij乞)十V耐240．6； axes(handles．axesl)；％设置绘图区域 plot阮剐；％绘制静压分布曲线 4．算例对某工程送风道进风端流量为Qo=6．28m3／s原设计进风端采用风速VN=8m／s，末端风口静压Po=20pa，风管摩擦阻力系数取k=O．02，风管长度L=25m，将已知参数输入，即可得到图3所示的相应数据输出和风管空气静压分布图。可看到风道为小阻力风管，进风端25m处的静压P。为一11．9984pa，产生吸风现象，这时只要调整输入参数中的v。为4m／s，便得到如图4所示结果，可看到此时风道直径增大，进风端的静压变为11．5317pa，为正值，故不会有吸风现象。同样，提高进风端的静压避免吸风也可以采用增加输入参数中po的值的方法。图4调整vN后的设计结果 5．结论在空调送风系统设计中，研究送风管静压分布规律，设计均匀送风和避免发生送风El吸风是十分必要的，而采用MATLAB软件在绘制图形和建立具有交互性的图形用户界面非常方便。该方法使原来看起来很复杂的具有参数耦合的系统变得比较容易分析，而且方便直观、界面良好、不需要复杂程序编写等特点．设计者只需输人参数就可得到结果，以帮助设计者进行决策。e 【参考文献】 [1]殷平．多分支风道系统静压复得计算法的新算法叨．暖通空调，2001第3l卷第2期：18—22． [2]庄正宁，陈立勋．均匀送风管出1：3截面型线的研究嘲．西安交通大学学报1995 第29卷第5期：83—88． [3]曹阳，戴立生．等截面送风道送风口吸风现象的机理分析佣．建筑科学1997第 6期：43—45． ’ [4]施晓红，周佳．精通GUI图形界面编程[M】．北京，北京大学出版社，2003，164— 201．一 (上接第105页)出现同一故障有不同外观现象，或同一外观现象引起不同的故障。因此要正确判断故障，必须先进行认真细致的观察、研究和分析。然后进行检查与测量，找出故障所在，并采取相应的措施予以排除。 3．1调查要想知道或者准确判断机电故障的问题所在，对设备的使用年限、规格型号、使用环境的掌握是必不可少的。尤其是设备在故障发生前一段时间的运行状态．对我们判断故障所在极其重要，发生故障时环境温度、湿度、是否因静电影响等等．同时还要与现场管理人员多交流情况，并认真听取他们的意见和现场描述。 3．2察看故障现象电机发生故障时的察查方法也要因情况而定，甚至可以选择将电机上的电源直接进行短接来查看时事故障来分析可能发生原因。然后根据掌握的原因因素对过程进行分析。来找出 100 [责任编辑：张新雷] 问题所在最后解决问题。可有的时候，可能由于现场环境的或者其它因素导致加电部可能实现，这时可以用随工携带的必要工具如仪表等进行测量、推测，如有必要还要讲机电拆开来进行故障查询。异步电动机常见的故障现象，产生故障的可能原因及故障处理方法如表l所示。 4．结束语总之，在工作中如何正确的使用和掌握其性能，还需要我们在实际工作中不积累经验，判断电动机及控制设备存在的问题与故障处理，拢出故障原因并加以分析，及时采取对策，以保证电动机及传动设备的正常运行。《 [责任编辑：翟成梁] 万方数据

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