现代建造的船舶种类繁多,不同功能的舱室对于空调送风的要求不尽相同。温控实验室是科考船上一类特殊的舱室,对此类舱室实验区域温度的控制要求不同于对船舶普通住舱的温度控制要求。因此,文章针对温控实验室工况设计了通风布置方案,并对气流分布进行了模拟分析。本文中的温控实验室采用“侧送上回”的送、回风方式,即侧面柱状布风器送风,顶部回风格栅回风。而传统舱室一般布置顶部布风器,采用“上送下回”的送、回风方式。
计算流体力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)广泛用于分析气流组织,使用这种方法分析船舶舱室气流分布符合现代数字化造船的要求。为验证空调通风方案设计的合理性,本文以温控实验室为研究对象,分析了使用“侧送上回”通风方案时舱室实验区域的气流分布。
1 通风设计方案
根据温控实验室夏季与冬季不同的工况温度要求,同时为满足实验区域温度均匀性和通风环境低噪化的需求,本文提出了一种温控实验室的通风设计方案。
使用2台立式柱状布风器通风末端作为送风组件,选取标准为送风量大、送风温差小,满足室内实验区域的温度均匀性要求,避免出现局部过冷或过热的现象。柱状布风器垂直于实验室地板面,在实验室呈等高对角布置,而回风格栅布置于整个实验室房间的顶部中央位置。采用这种布置的目的在于保证空气在实验室内得到最大范围的流动,形成流畅的循环通风系统,使实验室内气流流动顺畅、无死角。2台柱状布风器通风末端与下层甲板的中央空调器均通过直径为300 mm 的圆形风管相连接。根据送风量,计算风管内
的风速为 8 m/s,远小于船舶设计实用手册规范规定的风机排出侧风速,排除送风风管空气高噪音的可能性。
同时,回风格栅上部设置的回风箱是由天花板与其上方船舶甲板、侧方船舶大梁通过密封绝缘压条构成的腔室。4 根 200×200(mm×mm)回风风管从下层甲板的中央空调器中延伸至回风箱内,每个回风风管上均匀开设 3 个 300×150(mm×mm)且开口朝上的回
风口。当回风通过格栅进入回风箱后,空气通过中央空调器的作用吸入回风风管的回风口中,避免空气通过回风格栅直接进入风管产生的气流噪音。此外,为保证风量平衡,舱室顶部设置有2个抽风头。
2 结果分析与讨论
本文对夏季和冬季两种工况进行了模拟,选取了典型截面的温度和速度场,考虑了舱室用途,选取了洁净工作台实验区域的横向截面(距底部舱壁 0.8 m)和纵向截面(距相邻侧舱壁 0.75 m)。