管道排氣扇和外排式吸油煙機風量測量孔板的設計0305定稿以此為準

1、管道排氣扇和外排式吸油煙機風量測量孔板的設計梁永能，鄧志高，區(qū)長釗（江門金羚電機有限公司，江門，529085）摘要：對B型換氣扇空氣性能試驗裝置的設計進行了研究，提出與零靜壓工況點準確對應或者與非零靜壓工況點最靠近的孔板節(jié)流孔徑的計算方法。以該設計的孔板測量管道排氣扇和外排式吸油煙機的風量，可免除多工況點測量插值，因而提高測量精確度且可減少工作量。給出了計算程序和實例。關鍵詞：換氣扇；吸油煙機；空氣性能試驗；風量；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均屬國際標準IEC 60665:1980家用和類似用途的交流換氣扇及其調(diào)速器定義的自由進氣型（B型）換氣扇，該二產(chǎn)品適用的國家標準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吸油煙機中所規(guī)定的空

5、氣性能試驗方法等同采用IEC 60665:1980中的附錄D，其測量裝置如圖1所示。 圖1 自由進氣型（B型）換氣扇空氣性能測量裝置被試換氣扇出風口A2經(jīng)連接器與測量裝置接口A4相接，排出氣流經(jīng)小角度擴散段到達裝有氣流調(diào)節(jié)器（整流柵）的減壓筒，經(jīng)孔板節(jié)流孔口排往大氣。對一定的減壓筒內(nèi)徑D6和節(jié)流孔徑d，測量截面的靜壓PS6及環(huán)境溫度和大氣壓可算出風量qV，改換d可改變工況，從而得到PS2nqV性能曲線。試驗裝置有如下特點：節(jié)流標準件為出口孔板，容易加工、安裝和計量；僅用一個壓力計，同時測量壓力和風量；其擴散段按伯努利原理將A2處的動壓轉(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為零的工況而無需增壓風機和調(diào)節(jié)措施補償試驗裝置的壓力損失，且降低對壓力計的精度要求。因此，該測量裝置結(jié)構(gòu)特別簡單且性能穩(wěn)定，造價不足多噴嘴測量裝置的1/10。然而，該測量裝置的d只能為有限個數(shù)，以至工況不能連續(xù)改變，特定工況點的測量只能由對其最靠近的二個d值的二組（PS2n，qV）測試值通過插值運算得到結(jié)果。為減少由此導致的測試工作量和誤差，研究了與零靜壓工況點準確對應或者與非零靜壓工況點最靠近的d值的計算方法。2、零靜壓工況點的節(jié)流孔徑d的計算IEC 60665:1980附錄D、GB/T148062003附錄A和GB/T 17713-2011附錄C對自由進氣型（B型）換氣扇空氣性

7、能試驗方法和測量裝置給出的計算公式如下: =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減壓筒計示靜壓；PFB換氣扇的壓力（全壓）；K因沿程損失和靜壓提升對動壓的計算系數(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 換氣扇出風口等效直徑；D4 試驗裝置接口直徑；PFBn 換算至空氣標準狀態(tài)時的換氣扇壓力；n 基準空氣密度（1.2kg/m3）；PS2n 換算至空氣標準狀態(tài)時的換氣扇靜壓；各量均采用國際單位。由式(1)-(5)可推導出： 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，管道排氣扇的標稱風量和外排式吸油煙機的風量均指零靜壓工況點的風量。因此，令PS2n =0，即式（6）左邊為零，對d求解，得到唯一地與零靜壓試驗工況點準確對應的節(jié)流孔徑d的計算公式： 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)。按符號意義說明, 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，d只與D2,D4和D6有關。也就是說，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)和換氣扇的實際風量等其他因素無關。實驗證實了上述

10、設計思想：同一樣機在試驗裝置以額定電壓運行然后降低電壓運行因而轉(zhuǎn)速改變以至風量明顯變小，但都在式（7）計算所得d值的同一孔板呈現(xiàn)PS2n =0。由于以式（7）計算所得唯一的d值測量得到的風量qv即GB/T148062003中定義的管道排氣扇的標稱風量或GB/T 17713-2011中定義的外排式吸油煙機的風量，免除了以多工況點試驗所得性能曲線插值得到結(jié)果，因而提高測量精確度且減少了工作量。3、非零靜壓工況點的節(jié)流孔徑d的計算對非零靜壓工況值（PS2nN，qVN）的測量要求，直接見于GB/T 17713-2011中限定的規(guī)定風量時的靜壓值，間接見于該標準關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（報批稿）對B型換氣扇限定的規(guī)定靜壓時的能效值風量/輸入功率。對非零靜壓工況值測量的節(jié)流孔徑d的計算使用基于式(1)-(5)推導出的以下公式： d=-2nqv2/（1.23432PS2n-1.0005(KD4-4- D2-4)nqv2）0.25 (8)由式（8）可見，非零靜壓工況點的節(jié)流孔徑d的計算除輸入D2,D4和D6的值外，還需輸入產(chǎn)品標準規(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，對于非零靜壓工況點，式（8）中PS2n和qV均不為零，不能進一步推導出只與D2,D4和D6有關而與其他因素無關如式（7）那樣的計算公

12、式。并且，具體樣機實際運行時往往偏離產(chǎn)品標準規(guī)定的工況值（PS2nN，qVN），按標準試驗時，管道排氣扇以PS2n為準而qV將偏離qVN，外排式吸油煙機以qVN為準而PS2n將偏離PS2nN。因此，無論前者或后者的測量，仍需對與PS2nN或qVN最靠近的二個d值的二組測試值通過插值運算得到結(jié)果。然而，由于產(chǎn)品實際性能通常接近產(chǎn)品標準規(guī)定的工況值（PS2nN，qVN），樣機按產(chǎn)品標準要求的PS2nN或qVN運行的工況點將很靠近按式（8）計算所得d值的工況點，插值誤差可顯著減少。4、特定工況點的節(jié)流孔徑d的計算程序在上述計算節(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。因手算較復雜，以VB6.0將式（8）和所述2條曲線編制了一小計算機程序，計算流程按圖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)特定工況點節(jié)流孔徑d=b(i)Y結(jié)束圖2 特定工況點的節(jié)流孔徑d計算流程圖以統(tǒng)一設計的測量裝置使用的D6數(shù)值0.462m

14、，對GB/T148062003和GB/T 17713-2011規(guī)定的管道排氣扇出風口直徑D2或外排式吸油煙機出風口直徑D4，算得零靜壓工況點的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 零靜壓工況點的節(jié)流孔徑d計算結(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 非零靜壓工況點的節(jié)流孔徑d計算結(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、其它設計孔板和測量裝置的完整設計應依據(jù)GB/T148062003、GB/T 17713-2011和國家計量檢定規(guī)程JJG794-1992風量標準裝置的規(guī)定，并參考在用的統(tǒng)一設計的裝置，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)中國計量科學研究院檢定并于1989年由輕工業(yè)部組織通過鑒定的測量裝置。該裝置目前應用于中國家用電器檢測所、廣州威凱檢測技術研究所、廣東產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗研究院、廣東省質(zhì)量監(jiān)督換氣扇產(chǎn)品檢驗站和江門市金羚排氣扇制造有限公司等企業(yè)。按特定工況點設計的孔板可作為統(tǒng)一設計裝置中的17塊孔板的補充，用于具體產(chǎn)品測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設計的d與D2、D4密切相關，產(chǎn)品出風口標準化對提高測量精確度和減少孔板的數(shù)量頗有意義。參考文獻區(qū)長釗. 自由進氣型（B型）管道式換氣扇