三污染熱源置換通風(fēng)熱力分層高度實(shí)驗(yàn)

三污染熱源置換通風(fēng)熱力分層高度實(shí)驗(yàn)研究摘要：對(duì)三個(gè)熱污染源情況下置換通風(fēng)系統(tǒng)的熱力分層高度進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，對(duì)送風(fēng)參數(shù)變化的影響進(jìn)行了分析討論，研究結(jié)果對(duì)置換通風(fēng)應(yīng)用于工程實(shí)踐具有指導(dǎo)意義。關(guān)鍵字：三污染熱源置換通風(fēng)熱力分層高度在置換通風(fēng)系統(tǒng)中，熱力分層高度是很重要的一個(gè)參數(shù)，其大小變化直接關(guān)系到通風(fēng)房間內(nèi)人體停留區(qū)域空氣品質(zhì)的優(yōu)劣，是置換通風(fēng)系統(tǒng)應(yīng)用設(shè)計(jì)中的重要參數(shù)。影響熱力分層高度變化的因素較多，文獻(xiàn)[1]對(duì)置換通風(fēng)的有關(guān)重要問(wèn)題進(jìn)行了闡述，文獻(xiàn)[2]和[3]就單一污染熱源情況下的置換通風(fēng)進(jìn)行了模擬實(shí)驗(yàn)研究和計(jì)算機(jī)數(shù)值模擬研究，文獻(xiàn)[4]針對(duì)兩個(gè)熱源情況下的置換通風(fēng)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，取得了很有價(jià)值的研究成果。置換通風(fēng)系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用中，污染源是多個(gè)并存，分布沒(méi)有規(guī)律，相互集中或分散的情況均有，因此，筆者就三個(gè)污染熱源情況下置換通風(fēng)送風(fēng)溫度、速度及污染源分散問(wèn)題等進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，并對(duì)熱力分層高度的影響因素進(jìn)行了分析討論。1、實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ图皺z測(cè)系統(tǒng)下圖1是模擬實(shí)驗(yàn)研究的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?，其尺寸為?.8m×1.2m×1.5m，模擬通風(fēng)房間用有機(jī)玻璃板制成。實(shí)驗(yàn)臺(tái)由獨(dú)立的熱風(fēng)系統(tǒng)、冷風(fēng)系統(tǒng)、溫度自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)、煙氣濃度檢測(cè)系統(tǒng)以及速度測(cè)試系統(tǒng)等組成。三個(gè)熱污染源的位置分別是（900，550，0）、（900，750，0）和（700，550，0）。高度均為0.31m。圖1模擬實(shí)驗(yàn)研究模型圖中：1測(cè)試橫桿（帶有Pt100鉑電阻）2計(jì)算機(jī)3打印機(jī)4煙氣濃度測(cè)定儀5風(fēng)速儀模擬實(shí)驗(yàn)可認(rèn)為在絕熱條件下進(jìn)行，主要測(cè)試在三個(gè)熱污染源情況下，置換通風(fēng)房間內(nèi)的溫度場(chǎng)和煙氣濃度場(chǎng)。溫度的測(cè)試采用多個(gè)Pt100鉑電阻，在計(jì)算機(jī)程序的控制下進(jìn)行采樣，并生成數(shù)據(jù)庫(kù)，由打印機(jī)輸出。煙氣濃度采用英國(guó)KaneInternationalLimited生產(chǎn)的KM9106綜合煙氣分析儀進(jìn)行測(cè)試。送、排風(fēng)速度用風(fēng)速儀測(cè)試。2、熱力分層高度的確定置換通風(fēng)系統(tǒng)氣流組織特點(diǎn)是，通風(fēng)房間內(nèi)的空氣分為上下兩層，下層的氣流以層流或低紊流的流態(tài)流動(dòng)，空氣質(zhì)量接近送風(fēng)，由于送風(fēng)速度很小，氣體流動(dòng)的動(dòng)量也很小，不會(huì)造成吹風(fēng)感，該區(qū)域內(nèi)污染煙氣的流動(dòng)不會(huì)橫向擴(kuò)散。上層空氣的流動(dòng)紊亂，空氣質(zhì)量、溫度、污染物濃度接近排風(fēng)。就污染煙氣氣體濃度而言，是以熱力分層高度為分界，在熱力分層高度之內(nèi)，煙氣濃度很低，而且接近送風(fēng)。在熱力分層高度以上，則濃度較高，接近排風(fēng)。因此，通過(guò)測(cè)試圖2CO濃度變化曲線模擬通風(fēng)房間的煙氣濃度場(chǎng)，可分析得出熱力分層高度的準(zhǔn)確值。實(shí)驗(yàn)測(cè)試時(shí)，分別測(cè)?。?00，300，z）、（500，900，z）、（1200，300，z）和（1200，900，z）等四個(gè)不同位置、Z不同高度下的CO濃度值，并將相同水平面內(nèi)的測(cè)點(diǎn)值加以平均。圖2是某實(shí)驗(yàn)工況下，模擬實(shí)驗(yàn)房間CO濃度隨房間高度變化曲線。從該變化曲線可得知，熱力分層高度是0.90m。本實(shí)驗(yàn)研究中，熱力分層高度大小的確定方法與此相同。3、熱力分層高度影響因素3.1送風(fēng)溫度在置換通風(fēng)系統(tǒng)中，送風(fēng)溫度的變化直接影響著通風(fēng)房間的溫度場(chǎng)變化，對(duì)熱力分層高度、通風(fēng)效率以及熱舒適性等產(chǎn)生影響。表1是污染源熱負(fù)荷不變情況下送風(fēng)溫度變化實(shí)驗(yàn)結(jié)果。從中可得知，送風(fēng)溫度增大，熱力分層高度增高，工作區(qū)域空氣溫度與送風(fēng)溫度差減小。因此，增大送風(fēng)溫度，有利于熱力分層高度的增高，可避免因送風(fēng)溫度低對(duì)人體產(chǎn)生不舒適的吹風(fēng)感。但送風(fēng)溫度太高，不能夠有效消除通風(fēng)房間的熱負(fù)荷，如工況1工作區(qū)域空氣溫度為28℃，達(dá)不到調(diào)節(jié)空氣溫度的目的。相反送風(fēng)溫度也不能太低，否則會(huì)影響熱力分層高度的大小變化和產(chǎn)生吹風(fēng)感。所以，兼顧熱力分層高度大小和熱負(fù)荷的有效消除，工作區(qū)域空氣溫度與送風(fēng)溫度之差Δt在3～4℃比較合適。送風(fēng)溫度變化工況模擬實(shí)驗(yàn)結(jié)果表1就此問(wèn)題，筆者進(jìn)行了計(jì)算機(jī)數(shù)值模擬，得出相同的結(jié)論。表2是送風(fēng)溫度變化工況計(jì)算機(jī)模擬結(jié)果。送風(fēng)溫度變化工況計(jì)算機(jī)模擬結(jié)果表2魯模擬實(shí)驗(yàn)中，航某一工況的送壩風(fēng)速度為允0.15m也/屆s踐，送風(fēng)溫度為陵2停3翻℃常，污染熱源情裂況與計(jì)算機(jī)模單擬相同，得到距的實(shí)驗(yàn)結(jié)果是礎(chǔ)，熱力分層高堡度為表0.92m亞，通風(fēng)效率沫為萬(wàn)155宵%寄。該實(shí)驗(yàn)結(jié)果臨與綁表騙2塵中工王況車4跑的結(jié)果吻合較友好，誤差均小稱于瘦5羊%漿。悉由此可見(jiàn)，不雕論實(shí)驗(yàn)研究，闊還是計(jì)算機(jī)數(shù)座值模擬研究，鴉都反映了同樣完一個(gè)事實(shí)，送候風(fēng)溫度的變化列對(duì)通風(fēng)房間的斯溫度場(chǎng)、熱力協(xié)分層高度、通機(jī)風(fēng)效率以及熱幅舒適性等產(chǎn)生點(diǎn)影響。說(shuō)明實(shí)趙驗(yàn)研究或計(jì)算擊機(jī)數(shù)值模擬研帆究，其結(jié)果可距以滿足工程設(shè)探計(jì)的要求。析3.2嬌貓送風(fēng)速度瑞在置換通風(fēng)系榴統(tǒng)中，送風(fēng)速捐度（送風(fēng)量）構(gòu)直接影響著通科風(fēng)房間的流場(chǎng)羅變化，對(duì)熱力惹分層高度的變最化產(chǎn)生很大影瞧響，本次實(shí)驗(yàn)上研究中，就三洪個(gè)熱源且熱負(fù)捕荷為碼39w/m在2挑、送風(fēng)溫度為愿2紡1藥℃鉤，送風(fēng)速度分術(shù)別為貼0.08m松/仁s斃、傷0.10m馳/艱s版、素0.13m尸/免s恥、雄0.17m轉(zhuǎn)/暗s書和亂0.19m即/蹄s膜等五個(gè)工況進(jìn)謙行了實(shí)驗(yàn)。下碼圖裂3揚(yáng)是模擬實(shí)驗(yàn)得黨出的熱力分層極高場(chǎng)度綱Z倦隨送風(fēng)桿量店Q材的變化曲線。茫從熱力分層高叫度隨送風(fēng)量變才化曲線可知，左送風(fēng)量增大，裳熱力分層高度錯(cuò)也在增高，增困大送風(fēng)量有利襪于熱力分層高所度的提高，能箱夠形成潔凈的隱工作區(qū)域。但搭增大到一定程爸度，將會(huì)抗圖丈3清倒熱力分層高析度穗Z瘋隨送風(fēng)城量攪Q鵲變化曲線新使送風(fēng)動(dòng)量增肯大，破壞置換梳通風(fēng)下層氣流崇層流或低紊流襖的流態(tài)流動(dòng)，質(zhì)另外，送風(fēng)速議度偏大會(huì)對(duì)人詞體造成不舒適醫(yī)的吹風(fēng)感。因齒此送風(fēng)速度不默宜太大，應(yīng)蜘在寸0.13漆洗～裳0.17m逆/貸s屆之間較適宜，帳此時(shí)通風(fēng)效率孫較高，送風(fēng)速釘度為遮0.13m科/猛s妖時(shí)汁是鈔150掃%夫，魯0.17m鏟/s扒慮時(shí)裁為友159役%乏。串3.3戒策熱污染源分散酒性騎在多污染熱源脖置換通風(fēng)系統(tǒng)征中，污染熱源童的分布對(duì)置換惑通風(fēng)的溫度場(chǎng)哄、速度場(chǎng)以及旋熱力分層高度吐、通風(fēng)效率等顧產(chǎn)生一定的影游響。倆圖態(tài)4疤是熱力分層高悉度與熱污染源框之間距離的關(guān)缸系實(shí)驗(yàn)曲線，隸從中可知，熱號(hào)力分層高度隨斗污染熱源之間藝的距離增大而崖降低，污染熱皆源之間的距離謊增大到一定值顏時(shí)，熱力分層箱高度變化很小澡。撈圖黎4誤困熱力分層高走度挎Z祖與熱污染源之詠間距真離遺L叉的關(guān)系曲線嘴產(chǎn)生原因是，貴有多個(gè)熱污染牧源的置換通風(fēng)勿系統(tǒng)，熱污染遣源集中時(shí)，熱銜污染氣體在流顯動(dòng)中形成的羽芽狀流動(dòng)相互影菌響，并且有重距疊，水平截面犬減小，羽狀流逗動(dòng)中百的氣體流量減導(dǎo)少，熱力分層散高度增大。當(dāng)是熱污染源的布冤置分散時(shí)，熱尺污染氣體在流丑動(dòng)中形成的羽搬狀流動(dòng)相互沒(méi)叔有影響，或影軍響很小，水平艇截面增大，熱喇力分層高度降候低。羽狀流動(dòng)跳占據(jù)空間體積竹較大，潔凈空識(shí)氣區(qū)域減少。槽由此可見(jiàn)，分拒散的污染源對(duì)洲置換通風(fēng)產(chǎn)生問(wèn)不利的影響。4結(jié)語(yǔ)趁筆者對(duì)三個(gè)污冊(cè)染熱源情況下糞的置換通風(fēng)進(jìn)充行了實(shí)驗(yàn)研究珠，并就送風(fēng)溫曉度變化工況進(jìn)教行了計(jì)算機(jī)模商擬研究，取得露了初步成果，泄為三個(gè)或多個(gè)僚污染熱源情況熟下的置換通風(fēng)扮系統(tǒng)在工程實(shí)奔踐中得到應(yīng)用姓做了一些探索鹽性研究。研究灌結(jié)果表明：對(duì)駝?dòng)谖廴緹嵩礋崞⒇?fù)荷不大的置盒換通風(fēng)系統(tǒng)中聞，工作區(qū)域空糞氣溫度與送風(fēng)竹溫度之糕差就Δ些t盼在渠3援～鑰4忌℃臉，送風(fēng)速度甚為羨0.13察敲～婚0.17m醉/貍s冰比較適宜。熱硬污染源分散布遮置不利于置換尺通風(fēng)熱力分層海高度的提高膊。肺參考文獻(xiàn)俊[1]興題馬仁收民旺