管道排氣扇和外排式吸油煙機(jī)風(fēng)量測(cè)量孔板的設(shè)計(jì)0305定稿以此為準(zhǔn)

1、管道排氣扇和外排式吸油煙機(jī)風(fēng)量測(cè)量孔板的設(shè)計(jì)梁永能，鄧志高，區(qū)長(zhǎng)釗（江門金羚電機(jī)有限公司，江門，529085）摘要：對(duì)B型換氣扇空氣性能試驗(yàn)裝置的設(shè)計(jì)進(jìn)行了研究，提出與零靜壓工況點(diǎn)準(zhǔn)確對(duì)應(yīng)或者與非零靜壓工況點(diǎn)最靠近的孔板節(jié)流孔徑的計(jì)算方法。以該設(shè)計(jì)的孔板測(cè)量管道排氣扇和外排式吸油煙機(jī)的風(fēng)量，可免除多工況點(diǎn)測(cè)量插值，因而提高測(cè)量精確度且可減少工作量。給出了計(jì)算程序和實(shí)例。關(guān)鍵詞：換氣扇；吸油煙機(jī)；空氣性能試驗(yàn)；風(fēng)量；孔板The desing about air delivery measure for free inlet ventilating fan and air-extraction r

2、ange hoodLiangYongneng，Deng zhigao，Ou zhangzhao (jiangmenJinLing motor co.,LTD.,jiangmen,529085).Abstract: Weve studied the desing about the testing installation for air performance of type B ventilating fan. Therefore, we provide calculation method about orifice diameter accurately corresponding of

3、 zero static pressure point and the most approaches orifice diameter of Non zero static pressure point. By this design ,we can be exempted from multi point measurement interpolation and improve the measurement accuracy and reduce the burden of work When measuring airflow about free inlet ventilating

4、 fan and air-extraction range hood . The program and examples are given.Key words: ventilating fan；range hood；test for air performance；air delivery；orifice plate1、概述管道排氣扇和外排式吸油煙機(jī)均屬國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)IEC 60665:1980家用和類似用途的交流換氣扇及其調(diào)速器定義的自由進(jìn)氣型（B型）換氣扇，該二產(chǎn)品適用的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T148062003家用和類似用途的交流換氣扇及其調(diào)速器和GB/T 17713-2011吸油煙機(jī)中所規(guī)定的空

5、氣性能試驗(yàn)方法等同采用IEC 60665:1980中的附錄D，其測(cè)量裝置如圖1所示。 圖1 自由進(jìn)氣型（B型）換氣扇空氣性能測(cè)量裝置被試換氣扇出風(fēng)口A2經(jīng)連接器與測(cè)量裝置接口A4相接，排出氣流經(jīng)小角度擴(kuò)散段到達(dá)裝有氣流調(diào)節(jié)器（整流柵）的減壓筒，經(jīng)孔板節(jié)流孔口排往大氣。對(duì)一定的減壓筒內(nèi)徑D6和節(jié)流孔徑d，測(cè)量截面的靜壓PS6及環(huán)境溫度和大氣壓可算出風(fēng)量qV，改換d可改變工況，從而得到PS2nqV性能曲線。試驗(yàn)裝置有如下特點(diǎn)：節(jié)流標(biāo)準(zhǔn)件為出口孔板，容易加工、安裝和計(jì)量；僅用一個(gè)壓力計(jì)，同時(shí)測(cè)量壓力和風(fēng)量；其擴(kuò)散段按伯努利原理將A2處的動(dòng)壓轉(zhuǎn)化為靜壓而提升PS6至顯著大于A2處的靜壓PS2n，因而可

6、獲得PS2n為零的工況而無(wú)需增壓風(fēng)機(jī)和調(diào)節(jié)措施補(bǔ)償試驗(yàn)裝置的壓力損失，且降低對(duì)壓力計(jì)的精度要求。因此，該測(cè)量裝置結(jié)構(gòu)特別簡(jiǎn)單且性能穩(wěn)定，造價(jià)不足多噴嘴測(cè)量裝置的1/10。然而，該測(cè)量裝置的d只能為有限個(gè)數(shù)，以至工況不能連續(xù)改變，特定工況點(diǎn)的測(cè)量只能由對(duì)其最靠近的二個(gè)d值的二組（PS2n，qV）測(cè)試值通過(guò)插值運(yùn)算得到結(jié)果。為減少由此導(dǎo)致的測(cè)試工作量和誤差，研究了與零靜壓工況點(diǎn)準(zhǔn)確對(duì)應(yīng)或者與非零靜壓工況點(diǎn)最靠近的d值的計(jì)算方法。2、零靜壓工況點(diǎn)的節(jié)流孔徑d的計(jì)算IEC 60665:1980附錄D、GB/T148062003附錄A和GB/T 17713-2011附錄C對(duì)自由進(jìn)氣型（B型）換氣扇空氣性

7、能試驗(yàn)方法和測(cè)量裝置給出的計(jì)算公式如下: =348510-8 Pba/(273+a) (1) qV=1.111d2(PS6/)0.5 (2) PFB= PS6+(K/2) (qV/(D42/4)2 (3) PFBn= PFBn/ (4)GB/T148062003和GB/T 17713-2011對(duì)B型換氣扇靜壓規(guī)定的公式是: PS2n= PFBn-(n/2) (qV/(D22/4)2 (5)式中：環(huán)境空氣密度；Pba環(huán)境氣壓；a 環(huán)境溫度；qV 風(fēng)量；孔板系數(shù)，以（d/D6）查IEC 60665:1980圖8或者GB/T148062003表A.2或者GB/T 17713-2011表C.1；D6

8、減壓筒直徑；d節(jié)流孔徑；PS6減壓筒計(jì)示靜壓；PFB換氣扇的壓力（全壓）；K因沿程損失和靜壓提升對(duì)動(dòng)壓的計(jì)算系數(shù)，按照D2、D4和D6查IEC 60665:1980圖9或查GB/T148062003表A.3，或者按照D4和D6查GB/T 17713-2011表C.2；D2 換氣扇出風(fēng)口等效直徑；D4 試驗(yàn)裝置接口直徑；PFBn 換算至空氣標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)時(shí)的換氣扇壓力；n 基準(zhǔn)空氣密度（1.2kg/m3）；PS2n 換算至空氣標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)時(shí)的換氣扇靜壓；各量均采用國(guó)際單位。由式(1)-(5)可推導(dǎo)出： PS2n =nPS61+1.0005(KD4-4- D2-4) 2 d4/ (6)按GB/T148062

9、003和GB/T 17713-2011中的定義，管道排氣扇的標(biāo)稱風(fēng)量和外排式吸油煙機(jī)的風(fēng)量均指零靜壓工況點(diǎn)的風(fēng)量。因此，令PS2n =0，即式（6）左邊為零，對(duì)d求解，得到唯一地與零靜壓試驗(yàn)工況點(diǎn)準(zhǔn)確對(duì)應(yīng)的節(jié)流孔徑d的計(jì)算公式： d=0.9999-0.5 (D2-4-KD4-4)-0.25 (7)可見，式（7）是、D2、K、D4和D6的函數(shù)。按符號(hào)意義說(shuō)明, 是(d/D6)的函數(shù)，K是D2、D4和D6的函數(shù)。因此，在零靜壓工況點(diǎn)，d只與D2,D4和D6有關(guān)。也就是說(shuō)，只要d、D2、D4和D6符合式(7)，被試換氣扇必定處于零靜壓工況，而與環(huán)境參數(shù)和換氣扇的實(shí)際風(fēng)量等其他因素?zé)o關(guān)。實(shí)驗(yàn)證實(shí)了上述

10、設(shè)計(jì)思想：同一樣機(jī)在試驗(yàn)裝置以額定電壓運(yùn)行然后降低電壓運(yùn)行因而轉(zhuǎn)速改變以至風(fēng)量明顯變小，但都在式（7）計(jì)算所得d值的同一孔板呈現(xiàn)PS2n =0。由于以式（7）計(jì)算所得唯一的d值測(cè)量得到的風(fēng)量qv即GB/T148062003中定義的管道排氣扇的標(biāo)稱風(fēng)量或GB/T 17713-2011中定義的外排式吸油煙機(jī)的風(fēng)量，免除了以多工況點(diǎn)試驗(yàn)所得性能曲線插值得到結(jié)果，因而提高測(cè)量精確度且減少了工作量。3、非零靜壓工況點(diǎn)的節(jié)流孔徑d的計(jì)算對(duì)非零靜壓工況值（PS2nN，qVN）的測(cè)量要求，直接見于GB/T 17713-2011中限定的規(guī)定風(fēng)量時(shí)的靜壓值，間接見于該標(biāo)準(zhǔn)關(guān)于全壓效率限定值以及家用和類似用途交流換

11、氣扇能效限定值及能效等級(jí)（報(bào)批稿）對(duì)B型換氣扇限定的規(guī)定靜壓時(shí)的能效值風(fēng)量/輸入功率。對(duì)非零靜壓工況值測(cè)量的節(jié)流孔徑d的計(jì)算使用基于式(1)-(5)推導(dǎo)出的以下公式： d=-2nqv2/（1.23432PS2n-1.0005(KD4-4- D2-4)nqv2）0.25 (8)由式（8）可見，非零靜壓工況點(diǎn)的節(jié)流孔徑d的計(jì)算除輸入D2,D4和D6的值外，還需輸入產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的工況值（PS2nN，qVN），且式(7)可視為式（8）中PS2n 為零之特例。值得注意的是，對(duì)于非零靜壓工況點(diǎn)，式（8）中PS2n和qV均不為零，不能進(jìn)一步推導(dǎo)出只與D2,D4和D6有關(guān)而與其他因素?zé)o關(guān)如式（7）那樣的計(jì)算公

12、式。并且，具體樣機(jī)實(shí)際運(yùn)行時(shí)往往偏離產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的工況值（PS2nN，qVN），按標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)時(shí)，管道排氣扇以PS2n為準(zhǔn)而qV將偏離qVN，外排式吸油煙機(jī)以qVN為準(zhǔn)而PS2n將偏離PS2nN。因此，無(wú)論前者或后者的測(cè)量，仍需對(duì)與PS2nN或qVN最靠近的二個(gè)d值的二組測(cè)試值通過(guò)插值運(yùn)算得到結(jié)果。然而，由于產(chǎn)品實(shí)際性能通常接近產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的工況值（PS2nN，qVN），樣機(jī)按產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)要求的PS2nN或qVN運(yùn)行的工況點(diǎn)將很靠近按式（8）計(jì)算所得d值的工況點(diǎn)，插值誤差可顯著減少。4、特定工況點(diǎn)的節(jié)流孔徑d的計(jì)算程序在上述計(jì)算節(jié)流孔徑d的公式中，和d因曲線=f（d/D6）構(gòu)成隱函數(shù)關(guān)系，且其中的K值

13、需查曲線K =f（D2，D4，D6），按公式和曲線求d值需選代算出。因手算較復(fù)雜，以VB6.0將式（8）和所述2條曲線編制了一小計(jì)算機(jī)程序，計(jì)算流程按圖2。開始1.輸入D2、D4、D6、PS2nN、qVN，定義a(i)、b(i)和c(i)，按前述表A.2或C.1初始化于a(i)2.以D2、D4、D6 查前述表A.3或C.2求出計(jì)算系數(shù)KYc(i)=a(i)N3. 將a(i)之代入式（8）求得d，記為b(I) 4.用b(I)除以D6，再查前述表A.2或C.1反求得，記為c(I)特定工況點(diǎn)節(jié)流孔徑d=b(i)Y結(jié)束圖2 特定工況點(diǎn)的節(jié)流孔徑d計(jì)算流程圖以統(tǒng)一設(shè)計(jì)的測(cè)量裝置使用的D6數(shù)值0.462m

14、，對(duì)GB/T148062003和GB/T 17713-2011規(guī)定的管道排氣扇出風(fēng)口直徑D2或外排式吸油煙機(jī)出風(fēng)口直徑D4，算得零靜壓工況點(diǎn)的d值和GB/T 17713-2011中規(guī)定的工況值（0.1167m3/s,100Pa）的d值分別見表1和表2。表1 零靜壓工況點(diǎn)的節(jié)流孔徑d計(jì)算結(jié)果示例D2(m)0.0750.100.150.160.170.180.190.20D4(m)0.0750.100.150.160.170.180.190.20D6(m)0.4620.4620.4620.4620.4620.4620.4620.462K0.2570.2570.2630.2650.2670.2700

15、.2740.279d(m)0.10370.13760.20430.21700.22980.24230.25450.26670.6070.6130.6280.6340.6390.6460.6540.662表2 非零靜壓工況點(diǎn)的節(jié)流孔徑d計(jì)算結(jié)果示例D2(m)0.0750.100.150.160.170.180.190.20D4(m)0.0750.100.150.160.170.180.190.20D6(m)0.4620.4620.4620.4620.4620.4620.4620.462K0.2570.2570.2630.2650.2670.2700.2740.279qVN(m3/s)0.1167

16、0.11670.11670.11670.11670.11670.11670.1167PS2nN(Pa)100100100100100100100100d(m)0.09680.11600.13140.13270.13350.13420.13480.13530.6060.6080.6110.6110.6120.6120.6120.6125、其它設(shè)計(jì)孔板和測(cè)量裝置的完整設(shè)計(jì)應(yīng)依據(jù)GB/T148062003、GB/T 17713-2011和國(guó)家計(jì)量檢定規(guī)程JJG794-1992風(fēng)量標(biāo)準(zhǔn)裝置的規(guī)定，并參考在用的統(tǒng)一設(shè)計(jì)的裝置，即由江門市家用電器工業(yè)公司和北京家用電器研究所研制和經(jīng)中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院檢定并于1989年由輕工業(yè)部組織通過(guò)鑒定的測(cè)量裝置。該裝置目前應(yīng)用于中國(guó)家用電器檢測(cè)所、廣州威凱檢測(cè)技術(shù)研究所、廣東產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)研究院、廣東省質(zhì)量監(jiān)督換氣扇產(chǎn)品檢驗(yàn)站和江門市金羚排氣扇制造有限公司等企業(yè)。按特定工況點(diǎn)設(shè)計(jì)的孔板可作為統(tǒng)一設(shè)計(jì)裝置中的17塊孔板的補(bǔ)充，用于具體產(chǎn)品測(cè)量可提高精確度和減少工作量。值得注意的是，按特定的尤其是零靜壓工況點(diǎn)設(shè)計(jì)的d與D2、D4密切相關(guān)，產(chǎn)品出風(fēng)口標(biāo)準(zhǔn)化對(duì)提高測(cè)量精確度和減少孔板的數(shù)量頗有意義。參考文獻(xiàn)區(qū)長(zhǎng)釗. 自由進(jìn)氣型（B型）管道式換氣扇