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供暖课程设计说明书题 目：太原市某办公楼供暖系统设计指导老师： 张 伟 捷 设 计 者： 李 学 文 设计日期： 2023年7月 目 录第一章 工程概述 第二章 原始资料 2.1 室外气象参数2.2 室内气象参数2.3 围护结构热工参数第三章 负荷计算 3.1 空调房间设计条件 3.2 冷负荷计算 3.3 热负荷计算 3.4 负荷计算内容3.5 负荷汇总3.6 负荷逐时波动图第四章 空调系统方案的拟定4.1 空调系统的比较 4.2 空调系统的拟定第五章 送风量和新风量的拟定5.1 送风量拟定5.2 新风量拟定第六章 气流组织的设计与运算 6.1 室内气流组织 6.2 送风口形式6.3 回风口形式6.4 气流组织的设计与运算第七章 风管、水管水力计算 7.1 风管的水力计算 7.1.1 空调系统的风管布置 7.1.2 风管水力计算 7.2 水管的水力计算 7.2.1 供、回水管的水力计算 7.2.2 凝水管设计 第八章 系统选型 8.1 冷热源选择 8.2.1 冷源选择 8.2.2 热源选择 8.2 风机盘管的选择 8.3 新风机组选择 8.4 空调机组选择 8.5 冷水机组选择 8.6 水泵的选择 8.6.1 冷冻水泵的选择 8.6.2 冷却水泵的选择 8.6.3 水泵配管布置 8.7 冷却塔的选择 第九章 全年运营工况分析 9.1 空调系统的全年运营 9.2 空调系统的调控策略 9.2.1 集散型系统能量管理和控制程序 9.2.2 风机盘管自动控制系统 9.2.3 新风机组自动控制系统 9.2.4 空调机组自动控制系统参考文献附表 附表一：各房间负荷明细表 附表二：各层负荷登记表 附表三：风量计算表 附表四：气流组织计算表 附表五：一楼风管水力计算表 附表六：一楼风管水力分析表 附表七：九层风机盘管选型表 附表八：九层水管水力计算表 附表九：新风系统水力计算与环路分析表第一章 工程概况本设计任务系以杭州市某税务办公楼为对象的空调系统设计，该办公楼总建筑面积14600平方米，空调面积10435平方米。地上9层，地下1层为地下车库（含人防建筑），建筑高度34.6m，其中地下1层层高4.8m，地上1层层高5m，2层到9层层高3.7m。空调室内冷负荷904.6KW，新风冷负荷598.2KW，总冷负荷1502.8KW ，冷负荷指标为144.0 W/m2 ，夏季总湿负荷为736.9Kg/h ，总热负荷 589.9KW ，热负荷指标为 56.5 W/m2 ，冬季总湿负荷为 -358.4Kg/h （需加湿）。本空调系统为舒适性空调系统，采用全空气系统与空气水系统相结合的空调形式，其冷热源为风冷热泵机组。 空调技术的发展，不仅要在能源运用、能量的节约和回收、能量转换和传递设备性能的改善，系统的技术经济分析和优化以及计算机控制等方面继续研究和开发，并且要进一步发明适宜于人类工作和生活的内部环境。第二章 原始资料2.1室外气象参数查文献【1】表3.2-1得杭州市室外计算参数：夏季：空调室外计算干球温度35.7 ； 历年平均不保证50小时湿球温度28.5； 空调室外计算相对湿度62%； 室外风速2.2m/s； 大气压力100.05kPa。冬季：供暖室外计算温度-1； 空调室外计算干球温度-4 ； 空调室外计算相对湿度77%； 室外风速 3.6m/s； 大气压力 102.09kPa。2.2 室内设计参数表2.1 夏季室内设计参数房间名称室内温度tN （oC）室内湿度N (%)新风量（m3/h人）办税大厅2616025办税柜台2616025办公室2616030会议室2616020接待室2616030保安宿舍2616030视频控制室2616030局长室2616050副局长室2616050主任科员办公室2616050表2.2 冬季室内设计参数房间名称室内温度tN （OC）室内湿度N(%)新风量（m3/h人）办税大厅2015025办税柜台2015025办公室2015030会议室2015020接待室2015030保安宿舍2015030视频控制室2015030局长室2015050副局长室2015050主任科员办公室20150502.3围护结构的热工参数 根据原始资料围护结构的热工参数见下表：表2.3 围护结构热工参数表围护结构名称围护结构构造传热系数K（W/m2 oC）外墙石灰砂浆 + 黏土实心砖墙一砖半（370mm）1.49玻璃幕墙6钢 + 9A + 6钢3.01内墙内外抹面（各20mm）+ 一砖墙（240mm）1.97外窗单层塑钢窗4.70外门木（塑料）框双层玻璃门2.50内门木（塑料）框单层实体门3.35屋面预制，总厚度260mm0.62第三章 负荷计算3.1 空调房间设计条件本次活动中心空调设计为舒适性空调。室内设计参数见表2.1。3.2冷负荷计算（1）外墙和屋面的冷负荷计算在日射和室外气温综合作用下，外墙和屋面瞬变传热引起的逐时冷负荷可按下式进行计算：Qc( )= AK(tc( ) + td ) kak td （3-1）式中： Qc( ) 外墙和屋面瞬变传热引起的逐时冷负荷，W； K 外墙和屋面的传热系数，W / m2 C ，可根据外墙和屋面的不同构造由文献【1】10附录 2-2和附录 2-3中查得； A 外墙和屋面的计算面积，m2 ； tc( ) 外墙和屋面计算温度的逐时值，可根据外墙和屋面的不同类型分 通空调附录 2-4和附录 2-5中查得； ka 外表面放热系数修正值，在文献【1】表 2-8中查得； k 吸热系数修正值, 在文献【1】表 2-9中查得； td 地点修整值，根据设计地点可由文献【1】附录 2-6中查得； tR 室内计算温度, ，根据设计规定取值。（2）外玻璃窗瞬时传热下的冷负荷在室内外温差作用下，通过外玻璃窗瞬变传热引起的冷负荷可按下式计 算： Q c()= cw AwKw (tc( ) + td tR ) （3-2） 式中： cw 窗框修正系数，可由文献【1】附录 2-9中查得； Qc( ) 外玻璃窗瞬变传热引起的冷负荷，W； Aw 窗口面积，m2 ； Kw 外玻璃窗传热系数，W m2 C ，可由文献【1】附录 2-7和附录 2-8中查得； tc( ) 外玻璃窗的冷负荷温度的逐时值， C，可由暖通空 调附录2-10中 查得； td 地点修正系数，可由文献【1】附录 2-11中查得；（3）外玻璃窗日射得热引起的冷负荷玻璃窗日射得热引起的冷负荷，其计算式可用 下面公式： Qc( ) = Ca Cs Ci Aw CLQ Djmax （3-3）式中： c( ) 外玻璃窗日射得热引起的冷负荷； Ca 有效面积系数，可由文献【1】附录 2-15中查得； Cs 窗玻璃的遮阳系数， 可由文献【1】附录 2-13中查得； Ci 窗内遮阳设施的遮阳系数，可由文献【1】附录 2-14中查得； Aw 窗口面积， m2 CLQ 窗玻璃冷负荷系数，无因次， 可由文献【1】附录 2-16至附录2-19中查的 Djmax 日射得热因子最大值，W，可由文献【1】附录 2-12查得；（4）设备散热形成的冷负荷计算设备及其用电器都放在室内，重要是一些电脑、电视机等。由于都是些电子设备，由文献【1】，使用下面公式：Qc(t) = 1000CLQn1n2 n3 N/ （3-4）式中： CLQ 设备和用品显热散热冷负荷系数，可由文献【1】附录2-20和附录2-21查得 N 电动设备的安装功率， kW； 电动机效率； n1 运用系数，是电动机最大实效功率与安装功率之比，一般可取0.70.9，可用于反映安装功率的运用限度； n2 电动机负荷系数，定义为电动机每小时平均实耗功率与机器设计最大实耗功率之比，对计算机可取 1.0，一 般仪表取0.50.9； n3 同时使用系数，定义为室内电动机同时使用的安装功率与总安装功率之比，一般取0.50.8。（5）照明散热形成的冷负荷计算根据文献【1】灯具的冷负荷计算公式： Qc( ) = 1000n1n2 NCLQ （3-5）式中： c( )灯具散热形成的冷负荷，W； N 照明灯具所需功率， kW，根据酒店的设计规定拟定； n1 镇流器消耗功率系数，当明装荧光灯的镇流器装在空调房间内时，取n1=1.2；当暗装荧光灯镇流器装高在顶棚时，可取 n1=1.0； n2 灯罩隔热系数，当荧光灯罩上部穿有小孔(下部为玻璃板)， 运用自然通风散热于顶棚内时，取n2 =0.50.6；而荧光灯罩无通风孔者n2= 0.60.8； CLQ照明散热冷负荷系数，可由文献【1】附录 2-22查得。 （6）人体显热形成的冷负荷计算 室内人员显热散热形成的冷负荷，其计算公式为： Q c( )= qSnCLQ （3-6）式中：Q c( ) 人体显热散热形成的冷负荷，W； qs 不同室温和劳动性质成年男子显热散热量，W，可由文献【1】 表2-13查得； n 室内所有人数； 群集系数，可由文献【1】表 2-12查得； CLQ 人体显热散热冷负荷系数，可由文献【1】附录 2-23查得。 （7）人体潜热形成的冷负荷的计算人体潜热散热形成冷负荷，其计算公式： Q c( )= qln （3-7）式中 : Qc( ) 人体潜热散热形成的冷负荷， W；ql 不同室温和劳动性质成年男子潜热散热量， W，可由文献【1】表2-13查得；n 室内所有人数； 群集系数，可由文献【1】表 2-12查得。（8）内围护结构的冷负荷计算 通过内墙和楼板的温差传热而产生的冷负荷采用下式计算冷负荷： Qc() = k jAj (t.m + ta tR ) （3-8）式中 ：kj 内围护结构的传热系数，W/m2 C ； Aj 内围护结构的面积, m2 t.m 夏季空调室外计算日平均温度，； ta 附加温升，可由文献【1】表 2-10选取。（9）新风冷负荷计算新风Gw进入系统时的焓为iw，排除时焓为in，这部分冷量称为新风冷负荷，可按下式计算： Qq = mdGw ( iw in ) /3.6 （3-9）式中：md 夏季空调室外计算干球温度下的空气密度 ; Gw 新风量，m3/h； iw 夏季室外计算参数时的焓值，kJ/kg； in 室内空气的焓值，kJ/kg。（10）人体湿负荷计算 人体湿负荷可按下式计算：Mw=0.278n g10-6 （3-10）式中: Mw 人体散湿量 ，kg/ s; G 成年男子的小时散湿量，g/h，可由文献【1】表2-13 查得； n 人数 群集系数，可由文献【1】表2-12 查得。 （11）新风湿负荷计算 新风湿负荷按下式计算： Mq = mdGw (dw dn）/3600 （3-11）式中：md 夏季空调室外计算干球温度下的空气密度； Gw 新风量，m3/h； dw 夏季空调房间室外计算参数时的含湿量g/kg； dn 室内空气的含湿量，g/kg。3.3热负荷计算（1）围护结构的基本耗热量围护结构的基本耗热量按下式计算： Qj = Aj Kj ( tR to.w ) a （3-12）式中：Qj j部分围护结构的基本耗热量,W ； Aj j部分围护结构的表面积，m2; Kj j部分围护结构的传热系数，W/(m2 .oC) ； tR 冬季室内计算温度， oC ； to.w 空调室外计算温度 ，oC ； a 围护结构的修正系数，见文献【1】表2-4 ；但是，在已知冷侧温度或用平衡法能计算出冷侧温度时，可直接用冷侧温度代入，不用进行a 值修正。（2）空调新风热负荷 空调新风热负荷按下式计算： Qh= md Gw cp (tR to) / 3.6 （3-13）式中：md 夏季空调室外计算干球温度下的空气密度，kg/m3; Gw 新风量，m3/h； cp空气的定压比热，取1.005KJ/(kg.oC) ； to冬季空调室外空气计算温度，oC； tR冬季空调室内空气计算温度，oC。（4）围护结构附加耗热量 朝向修正率北、东北、西北朝向 ： 0 10%东、西朝向 ： -5%东南、西南朝向： -10% -15%南向： -15% -30%风力附加率在不避风的高地、河边、海岸、旷野上的建筑物以及城乡、厂区内特别高的建筑物，垂直的外围护结构热负荷附加 5% 10% 。外门附加率公共建筑或生产厂房的重要出入口 500%民用建筑或工厂的辅助建筑物，当其楼层为n时:有两个门斗的三层外门 60n%有门斗的双层外门 80n%无门斗的单层外门 65n%高度附加率 当民用建筑和工业公司辅助建筑的房间净高超过4m时，每增长1m，附加率2%，但最大不超过15%。3.4负荷计算内容 现仅以消防控制室106为例计算说明，其他房间负荷见附表2 。 106房间的围护结构有： 北外墙 ：砖墙，面积32.88m2; 北外窗 ： 单层塑钢窗，面积3.92m2; 北外门 ：木（塑料）框双层玻璃门，面积3.8m2; 内墙 ： 砖墙，面积112.1 m2; 内门 ：木（塑料）框单层实体门，面积3.2 m2。由于室内压力大于室外大气压，故无需考虑新风渗透引起的冷热负荷。邻室为空调房间，无内墙传热引起的负荷。负荷具体计算内容如下。表3.1 北外墙冷负荷（按3-1式）(取Ka =1.0 ,Kp = 0.90)表3.2 北外窗瞬时传热冷负荷（按3-2式）(取Cw =1.0)表3.3 北外窗日射得热冷负荷（按3-3式）(取Ca = 0.85, Cs=1.0)表3.4 照明散热冷负荷（按3-5式）(N = 2.1kw,取n1=1.2,n2=1.0)表3.5 设备散热冷负荷（按3-4式）(n1=0.8,n2=1.0,n3=0.8,=0.86)表3.6 人员散热冷负荷（按3-6,3-7式）(取qs=60.5,=0.92,q=73.3)表3.7 室内逐时冷负荷汇总表夏季新风冷负荷（按39式） 查焓湿图得：iw = 93.8kJ/kg , in =58.2 kJ/kg , 取 md =1.2kg/m3 , Gw =150m3/h Qq = 1.2150（93.8 58.2）/ 3.6 = 1780W夏季室内湿负荷（按3-10式） 取 n =5 , = 0.89 , g = 68g/h Mw=0.27850.896810-6 = 0.084 g/s 夏季新风湿负荷（按3-11式） 查焓湿图得：dw = 22.2 g/kg , dn =12.6 g/kg , Qq = 1.2150( 22.2 12.6 )/3600 = 0.48 g/s 冬季热负荷涉及：围护结构的耗热量和由门窗缝隙渗入室内的冷空气耗热量（空调房间不计冷风渗透耗热量）表3.8 室内热负荷计算表（按3-12式，a=1.0）冬季新风热负荷（按3-13式）Qh= 1.21501.005（20+4）/ 3.6 = 1206 W3.5负荷汇总现将各房间的总的冷负荷按最大值进行汇总，详见附表二。3.6负荷逐时波动图现将各种负荷随时间变化的趋势示于图3.1中。图3.1 负荷曲线图 上图显示，负荷最大时刻出现在17时。第四章 空调系统方案的拟定4.1空调系统的比较为了可以选择更为合适的空调系统形式，先对各种空调系统做一了解。由于集中式一次回风系统、风机盘管加独立新风以及分散式空调系统较为常用，所以本设计中的空调方式就通过比较这三种系统来拟定。（1） 三种空调系统合用条件和使用特点各种空调系统的合用条件和使用特点见表4.1。表4.1 三种空调系统的合用条件和使用特点空调系统合用条件使用特点集中式（一次回风）1. 房间面积大或多层、多室而热湿负荷变化情况类似；2. 新风量变化大；3. 全年多工况节能。1. 可运用较大送风温差送风；2. 室内散湿量较大。半集中式（风机盘管）1. 房间面积大但风管不易布置；2. 多层多室层高较低，热湿负荷不一致或参数规定不同；3. 规定调节风量。1. 空调房间较多，房间较小，且各房间规定单独调节温度；2. 空调房间面积较大但主风管敷设困难。分散式1. 各房间工作班次和参数规定不同且面积较小；2. 空调房间布置分散。1. 无水系统和机房；2. 可以分户控制，利于单独计费。（2） 三种空调系统的比较现将集中式空调系统、单元式空调器、风机盘管空调系统对比如表4.2。表4.2 常用空调系统比较比较项目集中式空调系统单元式空调器风机盘管空调系统设备布置与机房机房面积较大，层高较高。1. 设备成套、紧凑，可以安装在房间内，也可以安装在空调机房；2. 空调机房面积较小，机房层高较低；3. 机组分散布置，敷设各种管线较麻烦。1. 只需要新风空调机房，机房面积小；2. 机组分散布置，敷设各种管线较麻烦。风管系统1. 空调送回风管系统复杂，占用空间多，布置困难；2. 支风管和风口较多时不易调节风量。1. 系统小，风管短，各个风口风量的调节比较容易达成均匀；2. 小型机组余压小，又是难于满足风管布置和必需的新风量。1. 放在室内时，有时不接送、回风管；2. 当和新风系统联合使用时，新风管较小。节能与经济性1. 可实现全年多工况节能运营调节，充足运用室外新风，减少与避免冷热抵消，减少冷水机组运营时间；2. 对于热湿负荷变化不一致或是室内参数不同的房间，室内温湿度不易控制且不经济；3. 部分房间停止工作部需空调时，整个空调系统仍要运营，不经济。1. 不能实现全年多工况节能运营调节，大多用电加热，耗能大；2. 灵活性大，各空调房间可根据需要停开。1. 灵活性大，节能效果好，可根据各室负荷情况自行调节；2. 盘管冬夏兼用，内壁容易结垢，减少传热效率；3. 无法实现全年多工况节能运营调节。使用寿命使用寿命长使用寿命短使用寿命长安装设备与风管的安装工作量大，周期长。1. 安装投产快；2. 对旧建筑改造和工艺的变更的适应性强。安装投产快，介于集中式空调系统和单元式空调器之间。温湿控制可以严格地控制室内温度和相对湿度。对室内温度规定较低，室外湿球温度较高、新风量规定较多时，较难满足。对室内温湿度规定较严时，难于满足。4.2空调系统的拟定 由表4.1和4.2可知，本建筑一二三层应当选用集中式空调系统（又称全空气系统），四层到九层选用半集中式空调系统。在半集中式空调系统中，风机盘管加独立新风系统应用广泛，比较优越，故四层到九层采用风机盘管加独立新风系统。第五章 送风量和新风量的拟定5.1送风量的拟定空气调节系统的送风量通常按照夏季最大的室内冷负荷，按下式计算拟定： （5-1）式中：送风量（kg/s）； 室内冷负荷（kW）； 室内湿负荷（kg/s）；室内空气的焓值（kJ/kg）；送风状态下的空气的焓值（kJ/kg）； 室内空气的含湿量（g/kg）；送风状态下的空气的含湿量（g/kg）；和都是已知的，室内状态点在图上的位置已经拟定，因此只要过点作线，也能拟定送风状态点，从而算出送风量。现以消防控制室106（夏季）为例计算说明。一楼风系统热湿比 = Q/ Mw =124690.9/27.4= 4555.8kJ/kg 。室内状态N： tN =26 oC , N =60 % , iN =59.27 kJ/kg在焓湿图上作出N点，与线，如下图。发现在露点送风状态远大于10 oC温差，选择送风温差为10oC，16oC等温线与焦点即为送风状态。此时送风状态S: tN =16oC , N =67.7 % , is =36.0 kJ/kg 注：图中，N为室内状态点，1为热湿比线，S1为送风状态点一楼总送风量 Gs，=124690.9/(59.2736.0)=5358.4 g/s = 17336.7 m3/h106房间送风量 Gs =8109.7/( 59.27 36.0) =348.5g/s = 1103.9m3/h其他房间风量计算方法与106室基本相同，若楼层的热湿比合适，满足在送风温差内的露点送风，则采用露点送风状态；若楼层热湿比较小，无法在10 oC温差内达成露点送风的状态，这时需要采用10 oC温差送风（需再热）。各房间送风量详见附表三。5.2 新风量的拟定拟定新风量要考虑三个因素：(1) 卫生规定在人长期停留的空调房间内，新鲜空气的多少对人体健康有直接影响。人体总要不断的吸入氧气，呼出二氧化碳。在实际工作中，一般可按规定拟定：不管每人占房间体积多少，新风量按大于等于30m3/h/人采用。对于人员密集的建筑物，如采用空调的体育馆、会场，每人每空间较少，为不到10m3/h/人，但停留时间较短，分为吸烟和不吸烟的情况，新风量以715m3/h/人计算。由于这类建筑物按此拟定的新风量占总风量的比例也许达成3040，从而冷量很大，所以在拟定新风量时应十分慎重。(2) 新风量必须满足送风量的10。(3) 保持空调房间的正压所需的渗透风量和局部排风量一般情况下正压在510Pa即可满足规定，过大的正压不仅没有必要，并且减少了系统运营的经济性。由上所述，新风量为上述三者最大的一个。（4）新风量的计算采用的计算方法如下：根据卫生规定： 新风量=人数满足卫生规定所需新风量最小新风比为：10% 新风量=送风量最小新风比保持室内正压所需的新风量：新风量=房间体积保证室内正压所需的换气次数（5）最小新风量G O 的拟定 本办公楼对新风量规定重要以人员卫生为主，且由工程经验知，满足卫生规定的新风量总能满足其他规定，故选G O = G O1。 各个房间的新风量详见附表三。第六章 气流组织设计与运算6.1 室内气流组织气流组织，就是在是空调房间内合理地布置送风口和回风口，使得通过净化和热湿解决的空气，由送风口送入室内后，在扩散与混合的过程中，均匀地消除室内余热和余湿，从而使工作区形成比较均匀而稳定的温度、湿度、气流速度和结净度，以满足生产工艺和人体舒适的规定。气流组织的形式有多种多样，需要结合建筑结构的特点及工艺设备布置等条件合理选择。依照送、回风口位置的互相关系和气流方向，可分为：侧送侧回、上送下回、中送上下回、下送上回及上送上回。 a) 侧送侧回 可以布置成单侧送单侧回和双侧送双侧回。 侧送侧回的送、回风口都布置在房间的侧墙上。 侧送侧回气流已与房间空气进行了比较充沛的混合，侧送侧回的送风射流在达成工作区之前。速度场和温度场都趋于均匀和稳定，因此能保证工作区气流速度和温度的均匀性。此外，侧送侧回的射流射程比较长，射流能得到充足衰减，可以加大送风温差。侧送风不占用顶棚位置。可方便顶棚部位的艺术装饰，不会由于有风口而影响装修的整体效果。是工程中用得较多流组织形式之一。 b) 上送下回 送风口布置于房间的上部，回风口则置于房间的下部。此方式的送风气流在进入工作区前就已经与室内空气充足混合，易于形成均匀的温度场和速度场，且能有较大的送风温差，从而减少送风量，是基本的气流组织形式。 c) 中送上、下回 某些高大空间的空调房间，为减少送风量，减少能耗，房间高度上的中部位置采用侧送风口或喷口送风，将房间下部作为空调区，上部作为非空调区，其上部和下部所规定的温差比较大。回风口设立在房间的下部。为及时排走上部非空调区的余热，可在顶部设立排风装置。 d) 下送上回 回风口布置在上部，这种形式的特点，一是能使新鲜空气一方面通过工作区；二是由于是顶部回风，房间上部余热可以不进入工作区而被直接排走。故对于室内余热量大，特别是热源又靠近顶棚的场合，如大型计算机房 , 这种形式的送风口布置在下部。电讯自动互换中心等，最适合于采用这种气流组织形式。e) 上送上回 送、回风口都明装布置在房间上部。对于那些因各种因素不能在房间下部布置回风口的场合，上送上回是相称合适的，但应注意控制好送、回风的速度 , 这种气流组织形式是将送风口和回风口叠在一起。以防止气流短路。 综合考虑本空调系统，应以管道的安装布置为重要因素进行设计，故选用上送上回的送风方式。6.2 送风口形式送风口及其紊流系数对射流的扩散及空间内气流流型的形式有直接影响。因此，在设计气流组织时，根据空调精度，气流形式，送风口安装位置以及建筑内装修的艺术配合等规定选择不同形式的风口。风口的形式多样，大体分为侧送风口、散流器、孔板送风口、喷射式送风口与旋流式送风口五种。本设计送风口一律选用散流器送风。散流器是安装在顶棚上的送风口，其送风气流形式有平送和下送两种。工作区总是处在回流区，只是送风射流和回流的射程较短。散流器下送的方式，空气由散流器送出时，通常沿着顶棚和墙面形成贴附射流，射流扩散较好，速度场和温度场都很均匀。 基于上述情况，散流