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工业建筑中局部通风对有害物控制效果的评价方法研究

作　者: 于群
导　师: 王怡
学　校: 西安建筑科技大学
专　业:
关键词: 局部通风控制效果评价方法
分类号: TU834
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

随着我国工业生产的迅猛发展，工业有害物的散发量日益增加，环境污染问题越来越严重。有害物在危害人类健康的同时，也严重影响企业产品质量。局部通风系统作为响应节能减排号召的有力手段，是现有工业通风中最高效的通风形式。一直以来，对室内局部通风控制效果的评价普遍集中在利用局部排风罩的捕集效率进行评价。然而存在这样一种情况，尽管捕集效率很高，但室内工作人员仍然有可能存在严重的健康危害。而现有的评价室内通风的一系列指标(例如换气效率和排污效率)并不针对局部通风。因此以室内局部通风系统为评价对象时，除了评价有害物的排除效果，还应评价逃逸的有害物对室内环境的影响，从而综合评价整个建筑环境内的通风效果。首先，本文对国内外就通风系统评价指标进行了介绍，阐述了各个指标的计算方法、适用场合以及在评价本课题的研究对象时存在的问题。提出适用于本文研究对象的评价指标——目标区标准浓度比。其中，目标区指有害物浓度梯度最大的一个区域，区域外的有害物浓度梯度基本为零。用室内平均浓度对目标区的平均浓度进行无量纲化，即得到目标区标准浓度比。在捕集效率的基础上运用该指标，不但能够评价出目标区域的控制效果，连同非目标区域的控制效果也能一并得出。其次，提出两种对局部通风系统控制有害物的优化方法。一是对工作区吹吸式通风系统控制室内有害物情况下，相同外界条件和各项参数，不同工人工作位置对呼吸区控制效果进行分析，二是比较相同外界条件和各项参数下，工作区吹吸式通风系统和侧吸式局部排风系统对有害物的控制效果。其中工人位置包括从工人背对吹风口、工人侧对吹风口还有工人面对吹风口三种情况。得出尽管捕集效率相同，但工人侧对吹风口时感受到更低的甲醛浓度；由于吹吸式通风系统能够将有害物控制在一个更小的目标区内，它对有害物的控制效果比侧吸式局部排风系统更好。最后，分析和评价两种条件下——不同建筑容积和不同散发量，工作区吹吸式通风系统对有害物的控制效果。得出建筑容积越大，集中在目标区的有害物浓度越高，相对非目标区域的有害物浓度越低，局部通风的控制效果更突出；随着甲醛散发量的增加，目标区标准化浓度比减小，说明相对集中在目标区的甲醛量减少，逸散到非目标区的甲醛量增加，充分证明即使捕集效率很高，逃逸的有害物仍然会造成很大的健康危害。本论文所采用目标区标准浓度比不但能够评价工作台附近区域的通风情况，还能够评价其他区域的通风情况。论文的研究结果对工业建筑中局部通风的设计和评价起着一定的指导作用。

全文目录

摘要  3-5
ABSTRACT  5-10
1 绪论  10-17
  1.1 研究背景  10-13
    1.1.1 机械通风系统  10-11
    1.1.2 各类局部排风罩的比较  11-12
    1.1.3 工业有害气体的来源和危害  12-13
  1.2 局部通风评价指标的国内外研究现状和存在的问题  13-16
    1.2.1 国外研究现状  13-15
    1.2.2 国内研究现状  15
    1.2.3 捕集效率存在的问题  15-16
  1.3 本课题研究的主要内容和意义  16-17
2 现有评价指标的分析以及新指标的提出  17-28
  2.1 捕集效率  17-19
    2.1.1 定义式及其影响因素  17-18
    2.1.2 实验测定方法之一—示踪气体法  18-19
  2.2 室内通风效果的评价指标  19-22
    2.2.1 空气龄  19-20
    2.2.2 换气次数和换气效率  20-21
    2.2.3 排污效率  21-22
  2.3 其他指标  22-25
    2.3.1 修正换气效率  22-23
    2.3.2 实际新风换气次数  23-24
    2.3.3 工作区标准化浓度  24
    2.3.4 人体暴露指标  24-25
  2.4 目前存在的问题  25
  2.5 目标区标准化浓度比  25-26
    2.5.1 提出的依据  25-26
    2.5.2 定义式  26
  2.6 本章小结  26-28
3 数值模拟的理论基础与数学模型的建立及验证  28-41
  3.1 计算流体力学数值模拟基本理论  28-30
    3.1.1 直接模拟  28-29
    3.1.2 大涡模拟  29
    3.1.3 雷诺时均方程法  29-30
  3.2 数学模型的建立和求解  30-36
    3.2.1 数学模型  30-33
    3.2.2 数学模型的数值解法  33
    3.2.3 模拟计算离散格式及收敛问题  33-34
    3.2.4 材料物性的设置  34-35
    3.2.5 边界条件的确立  35-36
  3.3 数值模拟的验证  36-40
    3.3.1 实验室布局和实验设备  36-38
    3.3.2 测点的布置与测试  38-39
    3.3.3 物理模型  39-40
    3.3.4 实验测试与数值模拟对比分析  40
  3.4 本章小结  40-41
4 局部通风系统对有害物控制的优化方法  41-60
  4.1 吹吸式通风对不同位置工人呼吸区控制效果分析  41-54
    4.1.1 物理模型的建立以及简化假设  41-42
    4.1.2 网格的划分  42
    4.1.3 网格无关性验证  42-45
    4.1.4 不同位置工人呼吸区有害物控制效果的发烟实验和数值模拟  45-52
    4.1.5 局部通风效果评价  52-54
  4.2 局部排风形式对有害物控制效果分析  54-59
    4.2.1 物理模型的建立与控制效果的数值模拟  55-58
    4.2.2 局部通风效果评价  58-59
  4.3 本章小结  59-60
5 不同条件下吹吸式通风系统对有害物控制效果的评价  60-68
  5.1 建筑容积对吹吸式通风系统控制效果的影响  60-63
    5.1.1 物理模型的建立与控制效果的数值模拟  60-62
    5.1.2 局部通风效果评价  62-63
  5.2 有害物散发量对吹吸式通风控制效果的影响  63-66
    5.2.1 物理模型的建立与控制效果的发烟实验和数值模拟  63-65
    5.2.2 局部通风效果评价  65-66
  5.3 本章小结  66-68
6 结论  68-69
致谢  69-70
参考文献  70-72

工业建筑中局部通风对有害物控制效果的评价方法研究

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