CN108489883B - 一种静压箱 - Google Patents
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Abstract
一种静压箱，可用于新风机动态过滤性能的测试实验***，其采用双层垂直流技术，气流方向为上层→孔板→下层；所述静压箱上下层由孔板相隔，气流在静压箱发生方向转换，使静压箱进出风方向同向不同轴。空气从进口进入静压箱，经过静压箱中间设置的孔板，从静压箱的下层流出至各支路管路中。所述静压箱内的下层末端设有n个支路入口，可分别连接n台被测新风机，所述静压箱内的下层还设有颗粒物浓度传感器以测试得到各支路上游的颗粒物浓度。所述孔板为均匀错排式打孔以实现垂直气流均匀通过，且烟气与空气混合均匀。本发明可使垂直气流均匀通过，最后到达下层静压箱的空气烟气完全混合，且分布均匀，准确性良好。
Description
技术领域
本发明属于通风技术领域，涉及新风机动态过滤性能的测试实验***。
背景技术
近年来，随着室外空气雾霾现象越来越严重，市场上的新风机也越来越多。对于目前新风机种类多、产品研发快的情况，新风机的长期性能测试需要的实验台和实验装置供不应求，如何利用有效的测试时间和测试***实现多台新风机的长期测试是一个急需解决的问题。目前对于新风机的动态过滤性能测试，以实际的工程数据为主，其工程数据可靠度偏低，数据采集周期较长，工程经验往往不能满足研发需求。实验室或监测机构中新风机的长期测试周期长，传统的新风机动态性能测试都是在高浓度颗粒物条件下以缩短新风机的测试时间，与实际的大气低浓度颗粒物条件不同，造成测试结果与实际运行结果不一致。
发明内容
本发明目的在于提供一种可用于新风机动态过滤性能的测试实验***的静压箱，以解决单台新风机测试周期长，测试工况与实际运行工况不统一的问题，实现新风机动态性能的在线仿真测试，克服上述传统新风机测试***的缺陷。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种静压箱，其采用双层垂直流技术，气流方向为上层→孔板→下层；所述静压箱上下层由孔板相隔，气流在静压箱发生方向转换，使静压箱进出风方向同向不同轴。
进一步地，空气从进口进入静压箱，经过静压箱中间设置的孔板，从静压箱的下层流出至各支路管路中。
进一步地，所述静压箱内的下层末端设有n个支路入口，可分别连接n台被测新风机，所述静压箱内的下层设有颗粒物浓度传感器以测试得到各支路上游的颗粒物浓度。
进一步地，所述孔板为均匀错排式打孔以实现垂直气流均匀通过，且烟气与空气混合均匀。
进一步地，为包括上下两部分空间、设置有进口及出口的双层盒体结构；包括相互连接配合的顶板、底板以及四周的侧板，其中两个部分开口的侧面分别是相对的第一侧板和第二侧板所在的侧面；还包括孔板，其设置于盒体中间，平行于顶板、底板；孔板的一侧与第一侧板的上沿连接，另一侧与第二侧板的下沿连接，从而将盒体分为上、下两层结构；第一侧板的上方开口即为进口，与主风管的输出端连接；第二侧板下方的开口即为出口，与若干支路管路连接，其中之一为支管。
进一步地，所述静压箱中的孔板采用厚度为1mm-3mm钢板。
进一步地，所述静压箱中的孔板的开孔率为60％-80％。
进一步地，所述静压箱中的孔板的孔洞直径为3cm-7cm。
进一步地，所述静压箱的水平方向风速为3～5m/s。
使用包含所述静压箱的实验***进行新风机动态过滤性能测试的方法，针对新风机的过滤效率和阻力两项指标，实验***包括方腔流颗粒物发生装置、多末端调节***、为整个测试***提供动力的风机、连接风机、方腔流颗粒物发生装置和双层静压箱的主风管、双层静压箱、颗粒物传感器、压差传感器、被测新风机。
进一步地，所述的多末端调节***根据阀门阻力特性，在不同被测新风机数量和不同的新风机测试风量下，其各阀门的开启状态不同。
进一步地，所述双层静压箱的尺寸与整个新风机测试试验***的设计风量有关。不同的末端数量和末端支路最大需求风量，所述测试试验***的设计风量不同，双层静压箱的设计也尺寸不同。
进一步地，所述颗粒物浓度传感器用来检测新风机进口的颗粒物浓度和新风机出口的颗粒物浓度。各个支路的新风机进口的颗粒物浓度统一在双层静压箱中检测，且需采用大量程的颗粒物浓度传感器，检测新风机出口颗粒物浓度的颗粒物浓度传感器则需要更高的精度。
进一步地，所述压差传感器与新风机前后支管上布置的静压环连接，新风机的最大压力损失不同，压差传感器所需的量程也不同。
进一步地，方腔流颗粒物发生装置采用燃香发烟装置，测试时，将燃香放置于方腔中心位置，采用人工换香方式，使尘源稳定；根据不同的进口浓度工况采用相应的燃香数量。
进一步地，所述人工换香方式的时间周期为72小时。
进一步地，将发烟装置设置于管路***的负压段，保证燃香的正常燃烧和发烟稳定；发烟装置采用顶部开口的方腔流技术，以保证方腔外部气流能到达方腔底部，将烟气均匀缓慢地带出，避免燃烧缺氧，同时也避免大风量下将火星带出，方腔对燃香在气流方向形成四周保护，防止气流速度过快对燃香形成对流降温，导致燃香熄灭，保证燃香持续燃烧。
进一步地，控制通过发烟装置的气流速度不高于1m/s。
进一步地，发烟装置的方腔长高比在2～3之间。
由于采用上述方案，本发明的有益效果是：
本发明所示的一种新风机动态过滤性能的测试实验***，采用多末端风量可调节支路，实现多台新风机性能的同时测试试验；通过颗粒物浓度传感器和压差传感器的实时数据传输，实现新风机动态性能监测；测试条件与新风机实际运行环境相似，获得新风机真实性能数据；颗粒物发生装置稳定可靠成本低，大大降低实验运行费用。具体分析如下：
(1)测试条件与实际运行的一致性。本发明所述的测试实验***的方腔流颗粒物发生装置采用多个发烟燃香，燃香发烟持续时间长，发烟量稳定。传统的新风机测试试验装置，发尘浓度一般高达70mg/m3，新风机进口浓度与实际环境浓度相差4个数量级，根据过滤器的过滤机理，如此高浓度下过滤器对颗粒物污染物的过滤性能不能真实模拟重现大气环境低浓度下的过滤性能，造成测试结果与实际结果严重不一致。本发明所述的新风机测试实验***进口颗粒物浓度根据燃香的数量控制，有效模拟重雾霾天气下大气颗粒物浓度，颗粒物浓度控制在20ug/m3～1000ug/m3，可涵盖全球大部分城市的空气颗粒物浓度范围，从而实现新风机在实际运行工况下的动态性能监测。
(2)方腔流颗粒物发生装置发烟稳定且成本低。本发明所述的测试实验***的方腔流颗粒物发生装置采用燃香发烟的方式，对比国家标准中的人工尘、ASHRAE大气人工尘等方腔流颗粒物发生装置，燃香发烟稳定性好，且经济成本非常低，初投资也低。同时燃香时间持久，人工更换燃香周期可达72小时，因此可以减少实验测试的人工成本。
(3)双层静压箱垂直流技术，实现烟气、空气充分混合，保证气流均匀。本发明所述测试实验***的双层静压箱，中间设置一块均匀孔板；根据空气动力学原理，主风管内的空气、烟气混合气体水平进入上层静压箱后需要发生气流偏转，因惯性作用空气和烟气在上层静压箱内进一步充分混合；中间均匀孔板可使垂直气流均匀通过，最后到达下层静压箱的空气烟气完全混合，且分布均匀，保证下层静压箱内的颗粒物浓度传感器监测数值可以有效表征各支路进口的颗粒物浓度，确保实验准确性良好。
(4)多末端测试***的并行测试。本发明所述的测试实验***的多末端测试***包括新风机进出口侧的颗粒物浓度和压差的在线监测。通过布置n+1个颗粒物传感器和n个压差传感器，实现对n个支路的监测，相对于n个单一测试的新风机测试试验台，可减少n-1个颗粒物传感器的布置。根据每个新风机的测试风量和整个***的管路特性，通过多末端调节***调整各阀门的开度，同时调节总管上的风机运行风量以及方腔流颗粒物发生装置的发烟强度，实现多台新风机在设定的测试风量和进口颗粒物浓度下运行。多末端调节***根据各支路并联运行的流体力学阻力特性，当增加一个支路的新风机运行工况时，只需调节该支路的阀门开度和总阀门的开度即可，调节简单，对其他运行新风机的管路特性并不构成影响。
(5)传感器的动态在线测试。本发明所述的测试实验***的颗粒物传感器和压差传感器，响应时间短，读数间隔在15秒以内，可以实时监测测试***中的颗粒物浓度和压差变化。传感器通过连接PC，将数据上传至网络云端，从而实现对测试试验***远程监控，实现自动化远程管理测试实验。
附图说明
图1为本发明实施例的一种新风机动态过滤性能的测试实验***整体示意图。
图2为本发明实施例的方腔流颗粒物发生装置整体示意图。
图3为本发明实施例的双层静压箱整体连接示意图。
附图标记：方腔1、主管路控制阀门2、风机3、主风管4、双层静压箱5、第一侧板51、第二侧板52、进口53、出口54、颗粒物传感器6、压差传感器7、被测新风机8、支管9、支管控制阀门10、第一挡板111、第二挡板112、燃香12、孔板13。
具体实施方式
下面结合附图所示实施例对本发明作进一步详细的说明。
如图1所示，一种新风机动态过滤性能的测试实验***整体示意图，包括方腔流颗粒物发生装置(以下简称方腔1)、主管路控制阀门2、风机3、主风管4、双层静压箱5、颗粒物传感器6、压差传感器7、被测新风机8、若干支管及支管控制阀门。方腔1与主风管4连接；主管路控制阀门2位于主风管4上，用于调节整个测试实验***的运行风量；风机3置于主风管4上，为测试实验***提供动力；主风管4与双层静压箱5相连；双层静压箱5与若干支路并列连接，每一支路的组成、结构相同；以其中一条支路为例，如图1中所示，每条支路包括颗粒物传感器6、压差传感器7、被测新风机8、支管9及支管控制阀门10，支管9的一端与双层静压箱5连接，支管9的另一端连接被测新风机8；支管9上设置支管控制阀门10调节各被测新风机8的运行风量；压差传感器7连接被测新风机8前后支路管路上的静压环，用于检测新风机的阻力；颗粒物传感器6置于被测新风机8出口侧，用于检测经过被测新风机8后的空气中颗粒浓度。
如图1所示，实验***采集总阀门和各末端支管调节阀前后静压信号，根据阀门阻力特性，通过总阀门和多末端管路的水力平衡计算方法，获得各个新风机所需的不同风量。采用“n+1”调节方式，实现各末端所需的设计风量(n指各支路末端数量)。当实际运行的被测新风机增加时，只需调节该支路阀门开度和主干管上总管阀门开度即可。
如图2所示，方腔1为一个顶部全开口、相对的两个侧面部分开口的盒体结构，具体而言，方腔1包括相互连接配合的底板及四周的侧板，其中两个部分开口的侧面分别是相对的第一挡板111和第二挡板112所在的侧面。
方腔1为整个测试实验***的空气入口，方腔1的整体尺寸根据整体的设计风量来确定。采用顶部开口的方腔流技术，方腔长高比为挡板(包括第一挡板111和第二挡板112)高度与方腔流颗粒物发生装置沿气流方向长度之比，长高比应控制在2～3之间，以保证外部气流能到达方腔1的底部，将烟气均匀缓慢地带出，避免燃烧缺氧，同时也避免大风量下将火星带出，方腔1对燃香在气流方向形成四周保护，防止气流速度过快对燃香形成对流降温，导致燃香熄灭，保证燃香持续燃烧。燃香置于方腔1的底部，燃香被点燃后从方腔1的空气进口放置于方腔底部中，形成稳定的颗粒物发生源。方腔1另一侧上部，即第二挡板112的上部与主风管4通过法兰连接。
方腔1沿气流方向的一侧下部设置第一挡板111，空气从方腔1的一侧上部空间进入，图中显示为第一挡板111的上方空间，经过腔体形成烟气后再从另一侧的第二挡板112的上部流出至主风管4内。
如图3所示，为本实施例中静压箱5的整体连接示意图。静压箱5为包括上下两部分空间、设置有进口及出口的盒体结构，具体而言，包括相互连接配合的顶板、底板以及四周的侧板，其中两个部分开口的侧面分别是相对的第一侧板51和第二侧板52所在的侧面；还包括具有均流效果的孔板13，其设置于盒体中间，平行于顶板、底板；孔板13的一侧与第一侧板51的上沿连接，另一侧与第二侧板52的下沿连接，从而将盒体分为上、下两层结构。第一侧板51的上方开口即为进口53，与主风管4的输出端连接；第二侧板52下方的开口即为出口54，与若干支路管路连接，其中之一为支管9。
空气从进口53进入静压箱，经过静压箱5中间设置的孔板13，从静压箱5的下层流出至各支路管路中。孔板13采用2mm厚钢板，开孔率70％，孔洞直径位5cm，均匀错开式打孔，以保证气流均匀通过以及烟气与空气混合均匀。静压箱5内的下层末端设有n个支路入口，可分别连接n台被测新风机，静压箱5内的下层设有颗粒物浓度传感器6，测试得到各支路上游的颗粒物浓度。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种静压箱，其特征在于：其采用双层垂直流技术，气流方向为上层→孔板→下层；所述静压箱上下层由孔板相隔，气流在静压箱发生方向转换，使静压箱进出风方向同向不同轴；
所述静压箱内的下层末端设有n个支路入口，可分别连接n台被测新风机，所述静压箱内的下层设有颗粒物浓度传感器以测试得到各支路上游的颗粒物浓度；
所述静压箱为包括上下两部分空间、设置有进口及出口的双层盒体结构；包括相互连接配合的顶板、底板以及四周的侧板，其中两个部分开口的侧面分别是相对的第一侧板(51)和第二侧板(52)所在的侧面；还包括孔板(13)，其设置于盒体中间，平行于顶板、底板；孔板(13)的一侧与第一侧板(51)的上沿连接，另一侧与第二侧板(52)的下沿连接，从而将盒体分为上、下两层结构；第一侧板(51)的上方开口即为进口(53)，与主风管(4)的输出端连接；第二侧板(52)下方的开口即为出口(54)，与若干支路管路连接，其中之一为支管(9)；
空气从进口进入静压箱，经过静压箱中间设置的孔板，从静压箱的下层流出至各支路管路中；
所述孔板为均匀错排式打孔以实现垂直气流均匀通过，且烟气与空气混合均匀。
2.根据权利要求1所述的静压箱，其特征在于：所述静压箱中的孔板(13)采用厚度为1mm-3mm钢板。
3.根据权利要求1所述的静压箱，其特征在于：所述静压箱中的孔板(13)的开孔率为60％-80％。
4.根据权利要求1所述的静压箱，其特征在于：所述静压箱中的孔板(13)的孔洞直径为3cm-7cm。
5.根据权利要求1至4中任一所述的静压箱，其特征在于：所述静压箱的水平方向风速为3～5m/s。
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