[发明专利]一种矩形断面Z型整流弯管

说明书

技术领域

本发明涉及一种通风空调系统中的局部构件，特别涉及一种矩形断面Z型整流弯管。

背景技术

矩形断面Z型弯管是暖通动力流体机械中极其常见的改变流体流向的连接管件，Z型弯管中，由于流体经过两次的转弯，弯管中第一次变向的流速分布跟单个90°弯管的流速分布相同：第一次变向中，流体紊流中心向弯管内侧偏移，在弯管内侧近壁面处达到速度最大值；第一个弯管之后到第二个弯管之前的距离内，紊流中心在弯管外侧近壁面处；第二个弯管及其下游管段内流速分布跟第一个弯管趋势大致相同，但是第二个弯管内的管道内侧流体和外侧流体的动量发生了强烈交换。

由于以上原因，流体在流过矩形断面Z型弯管后，流体由于在管内经过两次变向中进行强烈的动量交换，如图1所示，这会导致流体在图中所示流体流速分布不均匀。在暖通空调领域，如果将这部分流体直接送入房间，将影响室内气流分布，使得室内实际舒适性不能满足设计要求，从而影响室内热舒适度。

发明内容

本发明的目的是提供一种新型矩形断面Z型整流弯管，该矩形断面Z型整流弯管的独特设计消除了流体通过传统矩形断面Z型弯管后所形成的速度分层，从而最终达到对通过矩形断面Z型弯管后的流体进行整流的目的。

为了实现上述技术任务，本发明的目的是采用如下技术方案予以实现：

一种矩形断面Z型整流弯管，包括入口段、Z型变向段和出口段，入口段一端与Z型变向段一端相连，Z型变向段另一端连接缓冲段，在缓冲段一侧设有和出口段相连的整流段；所述的整流段内上端设有整流叶片，每个整流叶片上带有导流叶片将整流段内分为五个等流量的流体通道。

本发明的其他技术特征为：

所述的缓冲段长度与入口段的管道宽度相同。

所述的整流叶片沿整流段纵向呈锐角三角形，且与来流方向有一定的倾角，使得整流段内形成五个入口大小不同的流体通道。导流叶片背向来流方向呈锐角三角形，并且与整流段纵向相互平行。

另外，本发明的设计矩形断面Z型整流弯管的整流段内各整流叶片与整流段纵向方向之间形成的五个流体通道的入口大小确定方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

步骤一、确定矩形断面Z型弯管内的流体流场状态：根据入口段和Z型变向段管道尺寸和管道入口流体速度，采用雷诺应力模型并结合SIMPLE算法，然后模拟设置整流段前传统矩形断面Z型弯管内速度场，从而得到整流段位置处流体的速度分布；

步骤二、确定矩形断面Z型整流弯管各整流叶片与整流段纵向方向之间形成的五个流体通道的入口大小：根据步骤一求得的整流段位置处流体的速度分布，利用面积分原理，求得满足每个流体通道内流体流量相同条件时的五个流体通道入口大小。

由以上可见，本发明首先通过Z型变向段改变流体流动方向，使流体进入缓冲段内，流体在缓冲段内进行缓冲，形成具有相对稳定的流体特性后通过整流叶片与整流段内壁以及整流片之间形成的五个大小不同的通道对流体进行等流量切割，并通过导流叶片与壳体之间形成五个大小相等通道消除流体的纵向速度，从而消除流体通过矩形断面Z型弯管后所形成的速度分层，最终达到对通过矩形断面Z型弯管后的流体进行整流的目的，如图2所示。

附图说明

图1为流体通过传统矩形断面Z型弯管时的流速等值线图。

图2为安装本发明的矩形断面Z型整流弯管后流体通过矩形断面Z型弯管时的流速等值线图。

图3为本发明结构示意图。

图4为传统弯管出口段横断面流体的速度分布积分图。

图5为本发明实施例的矩形断面Z型弯管管道出口段速度分布图。

图中各符号表示以下信息：1、入口段；2、Z型变向段；3、缓冲段；4、5、整流叶片；7、出口段；8、9整流叶片；10整流段；其他：箭头方向表示流体流动方向。

以下结合附图对本发明的内容方式作进一步详细地说明。

具体实施方式

如图3所示，一种矩形断面Z型整流弯管，包括入口段1、Z型变向段2和出口段7，入口段1一端与Z型变向段2一端相连，Z型变向段2另一端连接缓冲段3，此处缓冲段3的设计用于确保整个矩形断面Z型整流弯管内形成具有相对稳定的流体特性的流体。在缓冲段3一侧设有和出口段7相连的整流段10；所述的整流段10内上端设有整流叶片(4、5、6、9)，每个整流叶片上带有导流叶片8将整流段10内分为五个等流量的流体通道。从而实现对整个矩形断面Z型整流弯管管道内的流体进行等流量切割。