焊接廠房置換通風(fēng)效果試驗(yàn)★

肖 凌 云

(湖南工業(yè)大學(xué)土木工程學(xué)院，湖南 株洲 412000)

焊接廠房置換通風(fēng)效果試驗(yàn)★

肖 凌 云

(湖南工業(yè)大學(xué)土木工程學(xué)院，湖南 株洲 412000)

在正常工況下，對(duì)某焊接廠房進(jìn)行了通風(fēng)效果試驗(yàn)，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試了廠房溫濕度、臭氧濃度、粉塵濃度等參數(shù)，發(fā)現(xiàn)采用置換通風(fēng)的方式，廠房的速度流場(chǎng)均勻，但臭氧濃度、粉塵濃度均沒有達(dá)到設(shè)計(jì)要求，稍微偏高，這與送風(fēng)速度有關(guān)，試驗(yàn)結(jié)果為高大廠房置換通風(fēng)氣流組織的研究提供了可靠的數(shù)據(jù)資料。

焊接廠房，置換通風(fēng)，氣流組織

置換通風(fēng)是一種新型的通風(fēng)方式，在高大空間中的應(yīng)用效果更為明顯。對(duì)于既有熱量散發(fā)又有粉塵、污染氣體排放的焊接廠房來說，置換通風(fēng)有其特定的優(yōu)越性，目前，國(guó)內(nèi)各高校如同濟(jì)大學(xué)、西安交通大學(xué)、東華大學(xué)、中南大學(xué)和湖南工業(yè)大學(xué)等對(duì)置換通風(fēng)進(jìn)行了不同程度的研究，并取得了顯著成果[1]。

孫海波[2]對(duì)高大工業(yè)整體廠房置換通風(fēng)的數(shù)值模擬得出送風(fēng)速度越大，越有利于降低室內(nèi)溫度，排出污染物的結(jié)論；王沨楓[3]通過數(shù)值模擬研究得出廠房?jī)?nèi)低強(qiáng)度熱源對(duì)通風(fēng)系統(tǒng)的除塵、控溫和控制風(fēng)速的能力并無影響，若存在較高強(qiáng)度熱源，系統(tǒng)除塵能力則大大降低；趙彬等[4]通過CFD數(shù)值模擬的方法得出模擬所得速度與溫度分布同實(shí)測(cè)值很吻合，個(gè)別誤差大，但不影響其在工程中的應(yīng)用；馬相雪等[5]利用發(fā)煙試驗(yàn)顯示廠房?jī)?nèi)部流場(chǎng)，發(fā)現(xiàn)回風(fēng)存在水利失調(diào)現(xiàn)象，影響了置換通風(fēng)氣流組織效果。在此，本文采用的是現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)的方式驗(yàn)證了在正常工況下，置換通風(fēng)系統(tǒng)運(yùn)行的實(shí)際效果。馮波[6]采用數(shù)值模擬的方法對(duì)廠房圓柱送風(fēng)筒的通風(fēng)效果進(jìn)行的研究分析，得出通過改進(jìn)送風(fēng)筒出風(fēng)小孔的出流特性，減少送風(fēng)筒的有效出風(fēng)面積或改變形狀等，均能使得送風(fēng)筒的通風(fēng)特性得到改善。

1 試驗(yàn)概況

試驗(yàn)對(duì)象為北方某高大空間焊接廠房，廠房?jī)?nèi)共有20臺(tái)氣焊機(jī)，其中Ar為保護(hù)氣體，O2、乙炔為加熱氣體，焊接對(duì)象為鋁合金材料。廠房北面和南面分別有23個(gè)和21個(gè)圓柱形送風(fēng)筒，均離墻0.2 m，離地面2 m高，送風(fēng)筒實(shí)物圖如圖1所示，通過該風(fēng)口向室內(nèi)輸送經(jīng)過處理的冷空氣，經(jīng)頂部均勻分布的72個(gè)方形回風(fēng)口回收，部分二次利用；為了使各自工作不影響其他工作崗位，在室內(nèi)設(shè)有長(zhǎng)×高為2 m×1.2 m的紅色擋板，整個(gè)廠房尺寸為132 m×36 m×14 m，其平面布局及尺寸大小如圖2,圖3所示。

本試驗(yàn)測(cè)量了廠房?jī)?nèi)的壓強(qiáng)、溫濕度、粉塵濃度、臭氧濃度，所用到的試驗(yàn)器材如表1所示。

表1 試驗(yàn)器材名稱及型號(hào)

2 測(cè)試點(diǎn)的布置

本次試驗(yàn)對(duì)廠房室內(nèi)溫濕度、污染物濃度、臭氧濃度的測(cè)量均是在廠房一半的位置進(jìn)行，壓強(qiáng)則在廠房中心位置進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量高度為Z=1.6 m。對(duì)于溫濕度的測(cè)量，每個(gè)點(diǎn)在豎直方向分別取Z=1.2 m，1.5 m，1.8 m，2.1 m，2.4 m，2.7 m，3.0 m，對(duì)于污染物濃度與臭氧濃度的測(cè)試，每個(gè)點(diǎn)在豎直方向分別取Z=0.6 m，1.2 m，1.6 m處進(jìn)行測(cè)量，平面測(cè)量位置如圖4所示。

3 試驗(yàn)效果及效果分析

臭氧具有毒性，空氣中臭氧濃度達(dá)到0.1 mg/m3時(shí)就對(duì)人的眼睛、鼻、喉及呼吸道產(chǎn)生刺激作用，在 0.01 mg/m3～0.02 mg/m3時(shí)可聞到臭味。本次對(duì)臭氧的試驗(yàn)選取Y=24 m，X方向分別為12 m,15 m,18 m,21 m,24 m,27 m，豎直方向?yàn)閆=0.6 m,1.2 m,1.6 m處的臭氧濃度進(jìn)行整理，得如圖5所示的折線圖。從圖5中可以看出該廠房?jī)?nèi)的臭氧濃度均不達(dá)標(biāo)，且距地面越矮臭氧濃度越高，因此可以在散發(fā)臭氧的地方放置一個(gè)通風(fēng)機(jī)，及時(shí)排除室內(nèi)多余的臭氧，或者加大置換通風(fēng)的送風(fēng)量。

PM2.5是指環(huán)境空氣中空氣動(dòng)力學(xué)當(dāng)量直徑不大于2.5 μm的顆粒物，也稱細(xì)顆粒物。同樣對(duì)于顆粒物的選取，選擇PM2.5在Y=24 m，X分別為15 m,18 m,21 m,24 m,27 m,30 m,33 m,36 m,39 m,42 m,45 m，豎直方向?yàn)閆=1.2 m,1.6 m處的粉塵濃度進(jìn)行整理，得圖6。從圖6中可以看處PM2.5在豎直方向濃度變化不大，且在某些地方濃度偏高，不利于廠房?jī)?nèi)工作人員的身體健康。

對(duì)于廠房?jī)?nèi)部溫濕度的測(cè)試，在高度方向選擇的是Z=1.5 m,1.8 m,2.1 m處進(jìn)行分析的，如圖7所示是在Y=24 m處不同X軸位置的溫度變化折線圖，在圖7中可以看出隨著高度的變化，室溫有逐漸上升的趨勢(shì)，呈現(xiàn)出溫度梯度。圖8為濕度折線圖，可以看出室內(nèi)濕度基本沒有隨高度的變化而變化，且室內(nèi)濕度平均值在38%～39%，普遍偏低。

4 結(jié)論分析

從本次試驗(yàn)結(jié)果可以得出下面結(jié)論：

1)高大空間焊接廠房的置換通風(fēng)形成了溫度梯度。

2)在正常負(fù)荷的情況下，焊接廠房?jī)?nèi)溫度、平均風(fēng)速達(dá)到設(shè)計(jì)要求，但臭氧濃度、濕度沒有達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

3)廠房?jī)?nèi)粉塵濃度含量大大超過國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，嚴(yán)重影響工人身體健康，需要對(duì)其進(jìn)行除塵處理。

總而言之，整個(gè)廠房通風(fēng)換氣效果有待改善?？梢詮乃惋L(fēng)狀況、除塵設(shè)備，局部加風(fēng)機(jī)等方式對(duì)其進(jìn)行處理。

[1] 陳 光,王東偉,方正平,等.置換通風(fēng)的發(fā)展及研究現(xiàn)狀[J].建筑熱能通風(fēng)空調(diào)，2007，26(2):23-24.

[2] 孫海波.高大工業(yè)整體廠房焊接煙塵控制與置換通風(fēng)空調(diào)技術(shù)研究[D].長(zhǎng)沙：湖南工業(yè)大學(xué)碩士研究生論文，2010.

[3] 王沨楓.高大工業(yè)整體廠房焊接煙塵控制與置換通風(fēng)數(shù)值仿真平臺(tái)和試驗(yàn)研究[D].長(zhǎng)沙：湖南工業(yè)大學(xué)碩士研究生論文，2011.

[4] 趙 彬,李先庭,彥啟森.置換通風(fēng)的數(shù)值模擬[J].應(yīng)用力學(xué)學(xué)報(bào)，2002，19(4)：75-77.

[5] 馬相雪,李 燦,劉 華,等.高大空間焊接廠房置換通風(fēng)效果試驗(yàn)[J].電焊接，2011，41(2)：49-50.

[6] 馮 波.焊接廠房置換通風(fēng)用送風(fēng)筒的優(yōu)化設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)研究[D].長(zhǎng)沙：湖南工業(yè)大學(xué)碩士研究生論文，2013.

Test on effect of displacement ventilation in welding plant★

XIAO Ling-yun

(School of Civil Engineering, Hunan University of Technology, Zhuzhou 412000， China)

Under normal conditions, the effect of ventilation test on a welding plant, testing workshop temperature, humidity, Ozone concentration, dust concentration and other parameters. Found that using the displacement ventilation mode, velocity field of plant is uniform, but the ozone concentration did not meet the design requirements, concentration is high, which is associated with the air velocity. The test results provide reliable data for the study of displacement ventilation systems in large space.

welding plant， displacement ventilation, air distribution

1009-6825(2014)31-0137-02

2014-08-23★：湖南省自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目“工業(yè)廠房空氣污染綜合治理研究”(項(xiàng)目編號(hào)：12JJ8019)

肖凌云(1990- )，女，在讀碩士

TU834.53

A