液态颗粒物群蒸发运动特性与控制方法研究

摘要

工业建筑室内生产工艺过程中产生的大量液态颗粒物如果得不到有效的控制，一旦扩散到工作环境，可能会对工人、环境和建筑围护结构等产生巨大的危害。局部通风系统是目前控制生产工艺过程中产生的液态颗粒物的主要手段。在现行的关于通风技术原理和方法的基础上，进一步提高通风系统的控制效果、降低通风系统能耗，需要从液态颗粒群特性以及新评价指标体系的角度加以改善和提高。因此，在分析液态颗粒群自身的迁移特性基础上，结合新的评价体系来研究局部通风系统对工业建筑室内散发的液态颗粒群的控制效果，对于实现通风技术精细化设计以及合理、高效运行有重要的指导意义。
　　本研究主要内容包括：⑴蒸发作用导致液态颗粒物受力处于动态的变化过程中，对于液态颗粒物的运动起到了非常重要的作用。影响液滴蒸发速度的因素众多，因而找出影响液态颗粒物蒸发的主要因素对于有效地分析液态颗粒物的迁移特性有指导意义。分析了液态颗粒物种类对于其蒸发速度的影响。针对液态颗粒物为水滴这一蒸发最为显著的情况，完成了蒸发速度的敏感性分析，得到影响单个液滴在建筑环境中蒸发速度的主要因素，从而明晰了研究工业建筑室内液态颗粒物的蒸发和运动规律时影响因素的选择。⑵研究了工业建筑室内敞口槽散发出来的液态颗粒群的蒸发和运动特性。分析了同一时刻从槽面散发的单分散液滴群的个数、直径和运动速度变化，得到了不同初始粒径下，单分散液滴群蒸发运动过程中液滴直径和速度的动态分布规律。对比了初始粒径和环境相对湿度这两个因素对于液滴群蒸发和运动影响的差异。研究结果为采用通风系统对液态颗粒物进行控制提供了指导意义。⑶基于上部吸气罩对于从槽面散发出来的单分散液滴群的控制方法，分析了单次散发液态颗粒物和连续散发液态颗粒物时，初始粒径及排风速度对液态颗粒物的控制效果的影响规律，以及计算域中液滴颗粒物个数的动态变化规律。针对空间动态累计颗粒物控制效果评价，提出颗粒物空间个数比指标，用于评价通风系统对于颗粒物的控制效果。⑷为了限制排风罩汇流场的作用范围、延长排风罩控制距离，搭建了气幕式排风系统实验平台，研究了气幕式排风罩的流场特性，获得了射流能够形成风幕的条件，得到了射流能够形成屏蔽风幕后汇流场的轴心速度特性和分布以及其对液态颗粒物的控制效果。研究还发现在送回风口之间增加挡板可以明显地的提高排风罩对于液态颗粒物的控制效果。⑸研究了非受限条件下圆形排风口产生的汇流场在射流与吸气流夹角θ改变时的流场特性，得到了能够形成稳定风幕的θ范围，并定量化地分析了轴心速度衰减规律及汇流场的控制范围，拟合出了相应的计算式。同时，分析了蒸发作用对于射流作用下排风罩对不同初始粒径液态颗粒物控制效果的差异，得到了射流与吸气流耦合作用下流场对液态颗粒物的控制规律。

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1 绪论

1.1研究背景

1.2国内外研究现状

1.3本文的研究内容

2 液滴蒸发敏感度分析

2.1研究背景

2.2液态颗粒物的蒸发模型

2.3纯水液滴蒸发的敏感度分析

2.4小结

3 工业建筑室内液态颗粒群的蒸发和运动特性

3.1研究背景

3.2数值模拟简介

3.3模拟方法

3.4模拟结果

3.5小结

4 上部吸气罩对于液态颗粒群的控制

4.1研究背景

4.2方法

4.3结果和讨论

4.4小结

5 气幕式排风罩流场特性以及对液态颗粒物的控制

5.1 研究背景

5.2实验

5.3结果

5.4 小结

6 射流作用下吸气流场特性及对液态颗粒群的控制

6.1研究背景

6.2不同射流与吸气流夹角下流场特性

6.3液态颗粒物控制

6.4小结

结论与展望

主要结论

展望

创新点

致谢

参考文献

博士研究生阶段发表论文和奖励