三污染熱源置換通風熱力分層高度實驗研究摘要：對三個熱污染源情況下置換通風系統的熱力分層高度進行了實驗研究，對送風參數變化的影響進行了分析討論，研究結果對置換通風應用于工程實踐具有指導意義。關鍵字：三污染熱源置換通風熱力分層高度在置換通風系統中，熱力分層高度是很重要的一個參數，其大小變化直接關系到通風房間內人體停留區域空氣品質的優劣，是置換通風系統應用設計中的重要參數。影響熱力分層高度變化的因素較多，文獻[1]對置換通風的有關重要問題進行了闡述，文獻[2]和[3]就單一污染熱源情況下的置換通風進行了模擬實驗研究和計算機數值模擬研究，文獻[4]針對兩個熱源情況下的置換通風進行了實驗研究，取得了很有價值的研究成果。置換通風系統在實際應用中，污染源是多個并存，分布沒有規律，相互集中或分散的情況均有，因此，筆者就三個污染熱源情況下置換通風送風溫度、速度及污染源分散問題等進行了實驗研究，并對熱力分層高度的影響因素進行了分析討論。1、實驗模型及檢測系統下圖1是模擬實驗研究的實驗模型，其尺寸為：1.8m×1.2m×1.5m，模擬通風房間用有機玻璃板制成。實驗臺由獨立的熱風系統、冷風系統、溫度自動檢測系統、煙氣濃度檢測系統以及速度測試系統等組成。三個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模擬實驗研究模型圖中：1測試橫桿（帶有Pt100鉑電阻）2計算機3打印機4煙氣濃度測定儀5風速儀模擬實驗可認為在絕熱條件下進行，主要測試在三個熱污染源情況下，置換通風房間內的溫度場和煙氣濃度場。溫度的測試采用多個Pt100鉑電阻，在計算機程序的控制下進行采樣，并生成數據庫，由打印機輸出。煙氣濃度采用英國KaneInternationalLimited生產的KM9106綜合煙氣分析儀進行測試。送、排風速度用風速儀測試。2、熱力分層高度的確定置換通風系統氣流組織特點是，通風房間內的空氣分為上下兩層，下層的氣流以層流或低紊流的流態流動，空氣質量接近送風，由于送風速度很小，氣體流動的動量也很小，不會造成吹風感，該區域內污染煙氣的流動不會橫向擴散。上層空氣的流動紊亂，空氣質量、溫度、污染物濃度接近排風。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，煙氣濃度很低，而且接近送風。在熱力分層高度以上，則濃度較高，接近排風。因此，通過測試圖2CO濃度變化曲線模擬通風房間的煙氣濃度場，可分析得出熱力分層高度的準確值。實驗測試時，分別測取（500，300，z）、（500，900，z）、（1200，300，z）和（1200，900，z）等四個不同位置、Z不同高度下的CO濃度值，并將相同水平面內的測點值加以平均。圖2是某實驗工況下，模擬實驗房間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。本實驗研究中，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送風溫度在置換通風系統中，送風溫度的變化直接影響著通風房間的溫度場變化，對熱力分層高度、通風效率以及熱舒適性等產生影響。表1是污染源熱負荷不變情況下送風溫度變化實驗結果。從中可得知，送風溫度增大，熱力分層高度增高，工作區域空氣溫度與送風溫度差減小。因此，增大送風溫度，有利于熱力分層高度的增高，可避免因送風溫度低對人體產生不舒適的吹風感。但送風溫度太高，不能夠有效消除通風房間的熱負荷，如工況1工作區域空氣溫度為28℃，達不到調節空氣溫度的目的。相反送風溫度也不能太低，否則會影響熱力分層高度的大小變化和產生吹風感。所以，兼顧熱力分層高度大小和熱負荷的有效消除，工作區域空氣溫度與送風溫度之差Δt在3～4℃比較合適。送風溫度變化工況模擬實驗結果表1就此問題，筆者進行了計算機數值模擬，得出相同的結論。表2是送風溫度變化工況計算機模擬結果。送風溫度變化工況計算機模擬結果表2魯模擬實驗中，航某一工況的送壩風速度為允0.15m也/屆s踐，送風溫度為陵2停3翻℃常，污染熱源情裂況與計算機模單擬相同，得到距的實驗結果是礎，熱力分層高堡度為表0.92m亞，通風效率沫為萬155宵%寄。該實驗結果臨與綁表騙2塵中工王況車4跑的結果吻合較友好，誤差均小稱于瘦5羊%漿。悉由此可見，不雕論實驗研究，闊還是計算機數座值模擬研究，鴉都反映了同樣完一個事實，送候風溫度的變化列對通風房間的斯溫度場、熱力協分層高度、通機風效率以及熱幅舒適性等產生點影響。說明實趙驗研究或計算擊機數值模擬研帆究，其結果可距以滿足工程設探計的要求。析3.2嬌貓送風速度瑞在置換通風系榴統中，送風速捐度（送風量）構直接影響著通科風房間的流場羅變化，對熱力惹分層高度的變最化產生很大影瞧響，本次實驗上研究中，就三洪個熱源且熱負捕荷為碼39w/m在2挑、送風溫度為愿2紡1藥℃鉤，送風速度分術別為貼0.08m松/仁s斃、傷0.10m馳/艱s版、素0.13m尸/免s恥、雄0.17m轉/暗s書和亂0.19m即/蹄s膜等五個工況進謙行了實驗。下碼圖裂3揚是模擬實驗得黨出的熱力分層極高場度綱Z倦隨送風桿量店Q材的變化曲線。茫從熱力分層高叫度隨送風量變才化曲線可知，左送風量增大，裳熱力分層高度錯也在增高，增困大送風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域。但搭增大到一定程爸度，將會抗圖丈3清倒熱力分層高析度穗Z瘋隨送風城量攪Q鵲變化曲線新使送風動量增肯大，破壞置換梳通風下層氣流崇層流或低紊流襖的流態流動，質另外，送風速議度偏大會對人詞體造成不舒適醫的吹風感。因齒此送風速度不默宜太大，應蜘在寸0.13漆洗～裳0.17m逆/貸s屆之間較適宜，帳此時通風效率孫較高，送風速釘度為遮0.13m科/猛s妖時汁是鈔150掃%夫，魯0.17m鏟/s扒慮時裁為友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系統征中，污染熱源童的分布對置換惑通風的溫度場哄、速度場以及旋熱力分層高度吐、通風效率等顧產生一定的影游響。倆圖態4疤是熱力分層高悉度與熱污染源框之間距離的關缸系實驗曲線，隸從中可知，熱號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，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叉的關系曲線嘴產生原因是，貴有多個熱污染牧源的置換通風勿系統，熱污染遣源集中時，熱銜污染氣體在流顯動中形成的羽芽狀流動相互影菌響，并且有重距疊，水平截面犬減小，羽狀流逗動中百的氣體流量減導少，熱力分層散高度增大。當是熱污染源的布冤置分散時，熱尺污染氣體在流丑動中形成的羽搬狀流動相互沒叔有影響，或影軍響很小，水平艇截面增大，熱喇力分層高度降候低。羽狀流動跳占據空間體積竹較大，潔凈空識氣區域減少。槽由此可見，分拒散的污染源對洲置換通風產生問不利的影響。4結語趁筆者對三個污冊染熱源情況下糞的置換通風進充行了實驗研究珠，并就送風溫曉度變化工況進教行了計算機模商擬研究，取得露了初步成果，泄為三個或多個僚污染熱源情況熟下的置換通風扮系統在工程實奔踐中得到應用姓做了一些探索鹽性研究。研究灌結果表明：對駝于污染熱源熱脾負荷不大的置盒換通風系統中聞，工作區域空糞氣溫度與送風竹溫度之糕差就Δ些t盼在渠3援～鑰4忌℃臉，送風速度甚為羨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熱力分層海高度的提高膊。肺參考文獻俊[1]興題馬仁收民旺