通风控制条件下电焊车间室内污染物扩散规律研究

摘要

焊接工艺是现代工业技术不可缺少的重要组成部分,焊接技术有着广阔的市场需求。然而焊接工艺也是一种小冶金过程,容易产生大量烟尘,工作人员吸入后具有患严重职业病的危险,焊接烟尘已成为污染环境的公害之一。因此,对电焊烟尘在室内扩散规律进行深入研究,找出控制室内电焊烟尘的方法,减少电焊烟尘等危害物质对人体的危害,对降低作业人员患职业病的风险具有十分重要的意义。
　　本文基于CFD模拟技术,以西安某机械制造厂的高大电焊车间为模型,结合相关理论知识重点研究了电焊烟尘在高大空间内的烟尘的扩散,形成机制,运动机理以及对电焊烟尘所采取的通风控制电焊方法,主要内容如下:
　　(1)从理论方面分析电焊烟尘的发尘及运动机理,对焊接烟尘的颗粒进行了受力分析。焊接烟尘的形成过程有凝并和聚集两种途径,其扩散过程是湍流运动。通过受力分析,知道焊接烟尘的运动并不是依靠初始速度,虽然微粒以1000cm/s的速度被抛射出去,但是,这个速度衰减的很快,水平运动距离很短,粒径为1μm的粒子,水平运动距离仅有0.006cm。
　　(2)一方面选择车间内部的几个工位点,采用实验的方法对自然通风1m/s情况下车间内各测点位置烟尘浓度进行取样,得出在该种工况条件下的烟尘浓度。另一方面,建立airpak物理模型,对该种工况条件下室内测点烟尘浓度进行模拟,得出模拟浓度数据。通过实验数据与模拟的数据进行对比,可以看实验值比模拟值偏大6.7％,表明Airpak对室内烟尘浓度的计算模拟是有效的,可行的。
　　(3)通过设定的五种不同通风工况对室内气流组织形式以及烟尘浓度变化进行对比分析可以看出,外界气流从车间正面吹入比从侧面吹入对室内气流运动状况影响程度大。从室内各测点烟尘浓度值的变化中可以看出,当外界气流从正面吹入时,大多数位置上风速每增加1倍,烟尘浓度减少为原值的一半,在靠近通风口位置(Z=70米截面)上烟尘浓度浓度递减的更快,减为原来的三分之一。当外界自然通风从正面吹入的风速高于1m/s时,仅依靠自然通风即能够达到净化污染物的作用,室内污染物的浓度即能够达到规范要求,不需要开设机械排风。

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1 绪论

1.1研究背景

1.2课题的研究目的与意义

1.3国内外研究状况

1.4研究的内容和方法

1.5本章小结

2 电焊烟尘的发尘及运动机理分析

2.1烟尘散发机理

2.2烟尘受力运动分析

2.3本章小结

3 焊接厂房的Airpak建模

3.1 Airpak软件介绍

3.2 数值模拟理论依据

3.3物理模型的建立

3.4边界条件的确定

3.5网格划分

4 焊接厂房通风量的计算及模拟验证

4.1通风量的计算

4.2电焊烟尘浓度的模拟验证

4.3本章小结

5 高大厂房焊接烟尘的通风控制模拟研究

5.1无通风情况下车间内污染物扩散状况模拟分析

5.2 混合通风情况下车间内污染物扩散状况模拟分析

5.3 不同工况条件下相同位置上测点浓度之间的对比分析

6 结论与展望

6.1结论

6.2展望

致谢

参考文献

攻读硕士期间参与发表的论文