初中直观 · 高中定量拓展 · 建筑环境 · 热压通风

不装风扇,温差能让空气动起来吗?

稳态小温差近似,室外293 K,室内更热;等效开口面积、流量系数0.6,不含风压与管道摩擦。抬高排风口,比较温差驱动的空气流量。

问题的来处烟囱与自然通风 · 利用空气密度差

烟囱通风:问题从哪里来?

炉灶烟囱和建筑竖井利用冷热空气密度不同形成抽力。高差与温差共同提供压差,自然通风由此可以在没有风扇时发生。

读一段背景,带着问题动手

炉灶烟囱和建筑竖井利用冷热空气密度不同形成抽力。高差与温差共同提供压差,自然通风由此可以在没有风扇时发生。

本页取稳态简化烟囱效应。温差为零时不能凭高度凭空产生热浮力,真实风压、阻力和进出口布置需另行考虑。

现在,换你来试抬高排风口,比较温差驱动的空气流量。 固定其他条件,亲手将进排气高度差分别设为2和8m,各核验一次;高度增加四倍,流量会增加四倍吗?

烟囱通风

S30 / 建筑环境
今天的问题

高度增加四倍,流量会增加四倍吗?

独立探索要做什么?

抬高排风口,比较温差驱动的空气流量。 固定其他条件,亲手将进排气高度差分别设为2和8m,各核验一次;高度增加四倍,流量会增加四倍吗?

装置 · 尺寸示意,量值见读数看证据图 ↓
先看一次,再亲手试

从12到1 m逐步改变进排气高度差;这是条件比较,不是物理时间。暂停后可亲手调整。

尚未开始;也可直接使用装置旁的参数控件。
热压近似 · 排气高度差决定驱动力体积通风量353.3279 m³/h0中线 · 各量独立标定热压差近似1.6055 Pa0中线 · 各量独立标定

温差与开口面积改变通风量;空气流线为流动方向示意。 图中量尺以0为中线,各量按默认值独立作非线性标定,长度不能跨量比较;精确数值与单位见读数。

青框:建筑与竖井金线:上升流向蓝口:低处进风
看这里 · 体积通风量353.3279 m³/h

模型通风量353.3 m³/h;未包括风压、阻力与开口耦合。 温差与开口面积改变通风量;空气流线为流动方向示意。

旋转查看装置连接与相对位置。用装置旁滑块改变条件,二维、三维和读数来自同一状态;尺寸为示意。

体积通风量
353.3279 m³/h
热压差近似
1.6055 Pa

模型通风量353.3 m³/h;未包括风压、阻力与开口耦合。 温差与开口面积改变通风量;空气流线为流动方向示意。

证据图 参考解随题设重算 · 不计个人完成

启用交互后显示带单位曲线。

换个条件,再想一步

没有温差时,热压公式还能给非零流量吗?

先预测,再观察。反例不会替你完成独立任务。

留下两组证据

仅当前页保留最近两组,刷新清除;第三组替换最早一组。保存模型条件与单位;恢复后重算,不恢复任务完成资格。

先留一组,再改变一个条件。

从观察到解释

把证据带回纸上

展开关系与推导

Q≈CdA√(2gHΔT/T外);温差为0时热压驱动为0。

固定哪些量?改变哪个量?列出两组数值,写出关系,再说明一个不能套用的条件。实验支持猜想,一般证明需要理由。

先预测,再用证据解释

把这次发现,留给下次的自己

高度增加四倍,流量会增加四倍吗?

换个条件,再试一次

没有温差时,热压公式还能给非零流量吗?

看哪里?

旋转查看装置连接与相对位置。用装置旁滑块改变条件,二维、三维和读数来自同一状态;尺寸为示意。

回到装置再试 ↑

仅此浏览器保存最近两组,第三组替换最早一组。条件、预测和解释一起保存;文字不自动判分。与原实验的临时记录分别保存。

尚未保存。启用交互后可以记录;请勿在这里填写个人身份信息。

先修与两种探索深度

先认识建筑环境 · 热压通风涉及的量与单位:进排气高度差(m)、室内外温差(K)、等效开口面积(m²)。初中直观 · 高中定量拓展为内容层次提示,未核对具体教材。

先看现象:抬高排风口,比较温差驱动的空气流量。

再做定量:保持其他条件,比较进排气高度差与体积通风量(m³/h),再对照下方关系。

模型、来源与核验边界

Q≈CdA√(2gHΔT/T外);温差为0时热压驱动为0。

对照核验提示:低烟囱:进排气高度差 2 m;高烟囱:只改变进排气高度差 8 m。按这些题设自己操作并比较体积通风量,不把参考情景当个人完成。

适用范围:模型通风量353.3 m³/h;未包括风压、阻力与开口耦合。 温差与开口面积改变通风量;空气流线为流动方向示意。

Engineering LibreTexts · 静力学与工程模型(延伸阅读;链接和公式适用性尚需逐项外部复核) ↗

本页为模型探索,未认证具体教材章节;真实学生和教师反馈尚待推广后收集。