[發(fā)明專利]基于耗散率控制的低阻力三通構(gòu)件

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710866516.8
• 申請日: 2017-09-22
• 公開（公告）號: CN107725945B
• 公開（公告）日: 2020-03-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 高然;劉凱凱;李安桂;方智宇
• 申請（專利權(quán)）人: 西安建筑科技大學(xué)
• 主分類號: F16L41/02
• 分類號: F16L41/02
• 代理公司: 西安恒泰知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所 61216
• 代理人: 李婷

本發(fā)明提出一種基于耗散率控制的低阻力三通構(gòu)件，具體為T0型三通，所述T0型三通的四個(gè)面均呈弧面。本發(fā)明可降阻的三通管件，降阻效果優(yōu)異，對傳統(tǒng)T0型三通的四個(gè)面均優(yōu)化了弧面，結(jié)果發(fā)現(xiàn)最大可降阻42.59％，效果顯著，最終獲得了新型低阻力三通的優(yōu)化結(jié)構(gòu)形式。當(dāng)管道流量比及寬高比變化時(shí)，本發(fā)明的優(yōu)化三通結(jié)構(gòu)，在5類三通中，始終保持阻力最小，與常見的傳統(tǒng)三通相比，其減阻率在10％至110％，減阻效果明顯。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于管道局部構(gòu)件技術(shù)領(lǐng)域，涉及通風(fēng)空調(diào)管道局部構(gòu)件，具體涉及通風(fēng)空調(diào)管道基于耗散率控制的低阻力三通構(gòu)件。

背景技術(shù)

通風(fēng)空調(diào)管道的阻力問題是建筑環(huán)境與能源應(yīng)用領(lǐng)域的重要問題。管道阻力值的大小直接關(guān)系著風(fēng)機(jī)的輸送能耗，乃至建筑能耗。為了克服三通、彎頭等管道局部構(gòu)件的局部阻力，將空氣輸送至各個(gè)房間，所消耗的能源約占全球能耗的1％，約為127mtoe。

針對以三通為代表的通風(fēng)空調(diào)管道局部構(gòu)件方面的研究興盛于上世紀(jì)70-80年代，研究集中在不同局部構(gòu)件的不同形式以及所對應(yīng)工況下的阻力值。這使得現(xiàn)如今大多學(xué)者認(rèn)為局部構(gòu)件阻力問題已經(jīng)進(jìn)行了充分研究。從而使得學(xué)者們對通風(fēng)空調(diào)管道局部構(gòu)件方面的研究興趣，由傳統(tǒng)的空氣介質(zhì)，室內(nèi)建筑環(huán)境使用，轉(zhuǎn)變?yōu)閺?fù)雜多相流介質(zhì)，鍋爐，換熱器等專業(yè)領(lǐng)域使用。由于研究關(guān)注點(diǎn)的轉(zhuǎn)換，使得以三通為代表的通風(fēng)空調(diào)管道局部構(gòu)件在空氣介質(zhì)、建筑領(lǐng)域應(yīng)用時(shí)，其形體已經(jīng)半個(gè)世紀(jì)以來都沒有變化。于此同時(shí)，前人的研究也多是針對新流體、不同領(lǐng)域內(nèi)局部構(gòu)件進(jìn)行局部阻力系數(shù)測量，文獻(xiàn)檢索基本沒有發(fā)現(xiàn)針對性的減阻研究。

分流三通雖然是一個(gè)非常小的通風(fēng)空調(diào)管道局部構(gòu)件，但是它在通風(fēng)空調(diào)領(lǐng)域不可或缺，是重要的空氣分流輸配裝置。與此同時(shí)，由于三通在建筑物中的數(shù)量眾多，導(dǎo)致體量巨大，所以因其產(chǎn)生的局部阻力所引起的能耗問題同樣巨大，值得進(jìn)行關(guān)注但是目前沒有針對三通管件的降阻研究。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷和不足，本發(fā)明的目的是提供一種基于耗散率控制的低阻力三通構(gòu)件，能有效降低三通管件的阻力及帶來的能耗問題。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明實(shí)現(xiàn)過程如下：

一種基于耗散率控制的低阻力三通構(gòu)件，其每個(gè)面均呈弧面。

上述基于耗散率控制的低阻力三通構(gòu)件具體可為T0型三通，其四個(gè)面均呈弧面。

所述T0型三通包括主管和支管，所述支管設(shè)置在主管一側(cè)并與主管連通，主管直徑為D1，支管直徑為D2，所述T0型三通包括分流處主管另一側(cè)的弧面、主管進(jìn)口一側(cè)與支管處的弧面，主管出口處與支管同側(cè)的弧面以及支管出口處靠近主管出口的弧面，所述分流處主管另一側(cè)的弧面的曲率半徑為20.05D1，所述主管進(jìn)口一側(cè)與支管處的弧面的曲率半徑為0.2D2，所述主管出口處與支管同側(cè)的弧面的曲率半徑為8.40D2，所述支管出口處靠近主管出口的弧面的曲率半徑為3.47D2。

更具體的，支管同側(cè)的主管出口處的側(cè)壁切線與水平位置的夾角為2°，靠近主管進(jìn)口的支管出口處的側(cè)壁切線與水平位置的夾角為80°。主管進(jìn)口一側(cè)的主管壁與支管壁夾角的倒角為0.16D1。

本發(fā)明的有益效果：

本發(fā)明通過觀察植物的分支結(jié)構(gòu)，從仿生學(xué)角度提出一種凸出結(jié)構(gòu)減阻方法，并將其用于三通中，得到具有多個(gè)面的弧面變形結(jié)構(gòu)的降阻三通管件。

本發(fā)明可降阻的三通管件，降阻效果優(yōu)異，對傳統(tǒng)T0型三通的四個(gè)面均設(shè)置了弧面變形結(jié)果，結(jié)果發(fā)現(xiàn)最大可降阻42.59％，效果顯著，最終獲得了新型低阻力三通的優(yōu)化結(jié)構(gòu)形式。

當(dāng)管道流量比及寬高比變化時(shí)，本發(fā)明的優(yōu)化三通結(jié)構(gòu)，在5類三通中，始終保持阻力最小，與常見的傳統(tǒng)三通相比，其減阻率在10％至110％，減阻效果明顯。