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时间:2020-08-10  laiyuan:车间jing化工程|shi品jing化车间|洁jing蕑hi跏襹洁jingshi验室-ji南金贝娱乐下载jing化工程有xian公司  浏纋ai问? 33 ci
文章jian介:室na外空气wu染物的耦合关系及提高室na空气品zhi的fang法, 1 室na外wu染物xiang关性研究现状 关于室na空气品zhi(IAQ)模型早在 20 shiji70 年代就有学者开zhan研究,dang时 Shair 等提出了一个确定室na空气wu染物浓

1 室na外wu染物xiang关性研究现状

关于室na空气品zhi(IAQ)模型早在 20 shiji70 年代就有学者开zhan研究,dang时 Shair 等提出了一个确定室na空气wu染物浓度的混合反应器模型。

国nazhuanjia亢燕铭等对3种预测空调或自然通风穔ao涫襫a外气xiang和颗粒xiang有害物浓度间变化关系的典型模式进xing了分析,讨lun了这些模型的适用范围和应用zhong可能出现的问题,并提出了改进意见。国na外对于室na外空气wu染物的扩散传播有广泛的研究,然er关于二者之间的直接关系是一个较新的研究领域,其科研shi验和文献xiang对较少,因此,有必要开zhan这fang面研究工作。研究二者之间的耦合关系可yi判别室nawu染物chan生及laiyuan,从er找到chan生wu染的zhen正原因,针对wu染fa生机理和wu染yuanfa生情况采取kong制对ce,yi保证较高的室na空气品zhi。

2 室na外wu染物xiang关性的模型建立与数学关系

2.1 模型的建立与分析

2.1.1 liang好混合反应器模式(室nawu染yuan稳定)

Shair 祌e嗽?nbsp;70 年代gei出了室na气态wu染物浓度变化模型,该模型为有室外压li(风压和re压)作用下的通风。在室外wu染物进ru室na后,会fa生某些化学反应,liang好混合反应器模型(图1)kao虑了在室nabu同气体间fa生反应的可能性。假she气体瞬间理xiang均匀混合,zezhi量守恒微分biaoda式为:

室na外空气wu染物的耦合关系及提高室na空气品zhi的fang法

式zhong:V 为穔ao涞奶寤琺3;Q0为通过过滤后的进风量,m3/ s ;Q1为回风量,m3/s ;Q2是you室外渗ru室na的空气量,m3/s ;Q4为排风量,m3/s;C0、C1分别为室na和室外wu染物浓度,g/m3;S 为穔ao鋘awu染yuanchan生wu染物的sulv,g/s;R 为室nawu染物衰减sulv,g/s。you于新风和回风公用一个过滤器,ze有等式a0=a1=a。微分biaoda式前 3项biaoshi进ru室na的wu染物的su度,第4项是室na有害物排到室外的su度,室na外空气wu染物的耦合关系及提高室na空气品zhi的fang法,Vibiaoshi面积为Ai的第 i jiebiao面的wu染物自降解su度。

求解fang程得:

室na外空气wu染物的耦合关系及提高室na空气品zhi的fang法

其zhong:C10是 t = 0 时的室nawu染物浓度。

dang室外wu染物浓度变化sulvyuan低于室nawu染物时,此时可将室外wu染物浓度she定为线衴uan裹/p>

室na外空气wu染物的耦合关系及提高室na空气品zhi的fang法

其zhong:h 在室外wu染物浓度增加时为正,降低时为fu。对于某些bu能直接得出室外wu染物浓度变化规律的情况,在应用模型求解之前,必须用shi际观测所得的关系式lai确定室外wu染物浓度han数,进一bu确定浓度变化规律。

2.1.2 混合因子模式(室nawu染yuanbu稳定)

该模式也为有室外压li(风压和re压)作用下的通风。通常在模型(图2)zhong,我们襤ua慵俣ㄊ彝饪掌鴕u室na,在瞬间完成均匀混合,令W为过滤器的xiaolv,系tong没有系tong排风,根据zhi量守恒定律,可得与liang好混合反应器通风换气类似的fang程:

室na外空气wu染物的耦合关系及提高室na空气品zhi的fang法

通常情况蟣v彝饪掌鴕u室na充分混合要经过一段时间,并bu是理xiang状态下的瞬间均匀混合,因此把混合因子 m 作为衡量室外空气混合程度的biao尺,zezhi量守恒微分biaoda式为:

室na外空气wu染物的耦合关系及提高室na空气品zhi的fang法

令dang t = 0 时,C1= C10,解得微穤hi匠痰茫裹/p>

室na外空气wu染物的耦合关系及提高室na空气品zhi的fang法

dang室nawu染物散fa为ji数形式时,S(t)=ht=htn,h为常数,n为自然数,解得:

室na外空气wu染物的耦合关系及提高室na空气品zhi的fang法

dang室nawu染物散fa规律为正弦han数时,有数学关系:S(t) = K0sin (ω t),K0和ω是常数,解得:

室na外空气wu染物的耦合关系及提高室na空气品zhi的fang法

式zhong:室na外空气wu染物的耦合关系及提高室na空气品zhi的fang法

ru果室nawu染物散fa规律是非收敛的,yi上两种模型有liang好的适用性。混合因子模式将室nawu染物散fasu度kan作是变化的,弥补了室nawu染物是常数的bu足。

you于室nawu染物的laiyuanbu同,wu染物物理、化学性zhibu同,室nawenshire、通风情况bu尽xiang同,若要进xing室na外wu染物关系的分析还要根据适合te定环境下的数学模型。liang好混合反应器模式代biao了室nawu染物有衰减并且室na外在瞬间混合的情况;混合因子模式代biao室nawu染物chan生yuan变化的典型情况,danweikao虑室外空气的自然渗透,也需要加yi改进。

2.2 模型参数的确定

在ji算室nawu染物浓度时,要首蟫e范父瞿P蛕hong的参数值。室na空间体积V 和室外wu染物浓V 和室外wu染物浓度 C0可通过测量或者已知模型确定。

2.2.1 混合因子 m

在理xiang状态下,穔ao鋘azheng个空间的wu染物浓度是xiang等的,此时m=1,这个假she在jue大duo数情况蟣v莃u成立的,室na外空气混合受空气流su、室nawen度、wu染物浓度、穔ao涮寤萮enduo因素ying响。

从定义蓌ian担旌弦蜃邮鞘襫a外空气在理xiang情况下的混合时间与shi际混合时间之比,即室na外空气wu染物的耦合关系及提高室na空气品zhi的fang法,dan有时wu差较大。通常情况下,襤ua闶褂?nbsp;C1=C10e-mNlaibiao蔶ing旌虾笫襫awu染物的变化规律,C10为混合完成后瞬间的浓度,C1为混合后任意时刻的浓度,N为换气ci数,mN 为觴ingЩ黄鴆i数。在进xingji算时,还要根据模型确定混合因子的变化区间,襤ua阍?.3~0.6之间。只有较好的通风条jian下,ru有风扇、进排风口she置合理、对流较好、穔ao浣蟲iao,混合因子cai能jin似认为是1。

2.2.2 自然通风条jian蟣v襫a换气量 Q2

开窗时自然通风量:这种情况比较普bian,通风量主要取决于室na外的风压和re压ΔP=gh(Qw-Qn),ru果建筑物较低,可yibukao虑re压。meixiao时的通风羕ao蓎ibiaoshi为:

室na外空气wu染物的耦合关系及提高室na空气品zhi的fang法

式zhong:Vf为通风流su(jin似认为是室外风su),A 为窗户和缝隙面积。通风流su受空气动li系数 d和窗户的通风流量系数μying响:

室na外空气wu染物的耦合关系及提高室na空气品zhi的fang法

式zhong:d 的物理意义为动压转化为静压的比例,μ与窗户的材料和构造、大xiao有关。

关窗时自然通风量:dang窗户关闭时,对于没有空调的穔ao洌谑襫a外的压差作用下,通过men缝和墙缝会chan生自然通风(渗风),渗风量与men窗的气密性、室外风su、风向等duo个因素有关。采用换气ci数法ji算通风量:

室na外空气wu染物的耦合关系及提高室na空气品zhi的fang法

式zhong:N 为换气ci数,ci /h;V 为穔ao涮寤琺3。对于pei謒ei盏鞯姆kao洌hua愣jia3终梗缡谴邮襫a向室外渗透的。

2.3 室nawu染物自清除xiao应

室nawu染物在向外扩散的过程zhong,会有气体→液体、固体的xiang变,固体颗粒物的沉降,室nabiao面的xi收,室外清洁空气的稀释,使wu染物沉积转化。

2.4 漏风和渗透的ying响

窗户和men缝的渗蚮u吐┓缁岫允襫awu染物浓度chan生一定ying响,在室外空气品zhiliang好时,增加新风羕ao跎倏盏魇褂檬保蓎i增加洁jing空气量,因为空调和空气过滤系tong长时间使用襜u醕han生wu染。kong制新风的shi度可yi防止空调na部zi生细菌病菌,保证新风洁jing度。

3 室nawu染的防kong措施

3.1 通风xiao应

在室外空气品zhi较好的情况下或者安装新风过滤器时,通风增加了室na洁jing新风量,进er稀释了室nawu染物,要保证其正常换气cai能da到降低wu染物浓度的目的。通风包括机械通风和自然通风(图3)。

室na外空气wu染物的耦合关系及提高室na空气品zhi的fang法

假定条jian:(1)室na通风量稳定;(2)室外wu染物浓度恒定;(3)hu略室外wu染物扩散传播过程zhong沉降和衰减;(4)室nawu染物分布均匀,混合因子为 1;(5)自然通风,bukao虑geji过滤。

室nawu染物laiyuan:(1 )室nawu染yuan;(2)新风zhong的wu染物;(3)回风系tongzhong的wu染物。zhi量守恒式:

室na外空气wu染物的耦合关系及提高室na空气品zhi的fang法

式zhong:室na外空气wu染物的耦合关系及提高室na空气品zhi的fang法为室na换气ci数,C10是室nawu染物初始浓度,为新风比,可认为初始时刻wu染物浓度 C10=0,此时有:

室na外空气wu染物的耦合关系及提高室na空气品zhi的fang法

dang自然通风、机械通风、空调quan新风yunxing时,可认为新风比η=1。

结lun:you图4、图5可知,增加单位时间na的换气ci数 n 和提高新风比η,都可yi更好地kong制和降低室nawu染物浓度,使wu染物浓度更快da到稳定状态,er且稳定浓度较低,较好地起到了通风的xiao果。

室na外空气wu染物的耦合关系及提高室na空气品zhi的fang法

ru果换气ci数较xiao和新风比较低的hua,或者仅仅依kao自然通风laijing化空气,没有过滤、除尘等jing化措施,室nawu染物bu仅bu会降低,甚至会随时间er升高。

3.2 空气过滤xiao应

与自然通风xiang比,过滤通风(图6)能gou更好地按照室na空气biao准和人们的要求kong制室nawu染物,er且更加经ji觴ingАⅫ/p>

室na外空气wu染物的耦合关系及提高室na空气品zhi的fang法

3.2.1 室na颗粒状wu染物与空气过滤器的确定

(1)根据室na要求的洁jingjing度biao准,确定最末ji的空气过滤器的xiaolv,合理地xuan择空气过滤器的组合ji数和geji的xiaolv。

(2)正确测定室外的含尘量簍ong玖ezheng。

(3)正确确定过滤器tezheng;

(4)分析含尘气体的性zhi。

根据zhi量守恒式:

室na外空气wu染物的耦合关系及提高室na空气品zhi的fang法

随着通风时间的延长和过滤作用,室nawu染物浓度会逐bu趋于稳定,dang t →∞时,根据上式可得稳定后的室nawu染物浓度:

室na外空气wu染物的耦合关系及提高室na空气品zhi的fang法

you式(18)可yikan出,稳定状态下的室nawu染物浓度与换气ci数、新风比、室nawu染yuan、室nawu染物初始浓度、geji过滤器有关,稳定wu染物biaoda式对于确定geji过滤器的对降低室nawu染物浓度的作用有重要意义。

3.2.2 新风过滤器的作用

将稳定式zhong对η0求偏导得:

室na外空气wu染物的耦合关系及提高室na空气品zhi的fang法

you式(19)kan出:偏导数xiao于 0,即提高新风过滤器xiaolv可yi降低室nawu染物浓度。在新风口安装过滤器,对于jing化室na空气是shi分觴ingУ摹Ⅻ/p>

3.2.3 回风过滤器作用

将稳定式zhong对求偏导得:

you式(20)kan出:偏导数xiao于 0,即提高回风过滤器也可yi降低室nawu染物浓度。在回风口安装过滤器也可起到liang好的作用,dan在shi际zhong,过高的回风过滤器xiaolv会chan生较大能耗,对系tong要求高,xiang比新风过滤器高xiaolver言,bu易shi现。

3.2.4 主过滤器作用

室na外空气wu染物的耦合关系及提高室na空气品zhi的fang法

因此稳定浓度秡ai鞴似鱴iaolv偏导xiao于0,较高的主过滤器xiaolv可yi觴ingЫ档蛍u染物浓度。you此可见:Cw对η0的偏导与无关,er对的偏导与有关,er且随着增大偏导数的jue秡ai导鮴iao,biaoming对室nawu染物浓度降低的xiao应随xiaolv的增加作用越lai越xiao;较高的η0有助于改善室na空气品zhi,er且投资xiao,便于yunxing管理;室na空气wu染物浓雾最终取决于最后一ji过滤器―主过滤器ηz,只要提高最后一ji过滤器的xiaolv,即便是前面几ji的过滤xiao果buming显,也可yi起到liang好的jing化作用。

ying响过滤器的xiaolv的因素主要有过滤微粒的直径、na部xian维直径、tian充lv、滤料厚度和滤su。对于xiao粒径微粒的过滤,yi扩散xiao应为主,拦jiexiao应ci之,最后是惯性xiao应。对于大粒径微粒,主要yi惯性xiao应为主。you于xiao粒子的扩散作用ming显,大粒径的惯性作用ming显,因此它们的过滤xiaolv会shao高于zhong间大xiao的粒子。

4 结lun

(1)室na、外wu染物浓度有着密切的耦合关系,室外空气对室nawu染物的数量和分布有hen大ying响,正常气密性下二者的变化趋势基本一zhi。you于wu染物和数学模型的bu同,二者的耦合关系式bu同。因为找到一个通用的biaoshi二者关系的模型较难,所襷ai荒芨輜u染物的种类和空气流动情况确定te定数学模型进xing分析ji算。

(2)使觤ei掌似骺蓎ijing化室na空气,dan是geji过滤器的jing化xiao应bu尽xiang同,通过新风过滤器可襶uan允彝饪掌豕耍選iao的回风过滤器对she备要求较高,较难shi现,最终的室nawu染物浓度hen大程度上取决于主过滤器的xiaolv,因此提高主过滤器的xiaolv可襶uan芎玫豮ong制室nawu染物浓度。

(3)xian维直径增大,过滤xiao聅hi式档颓魇啤ian充lv和滤材厚度增大,过滤xiaolv逐bu提高。风su较低的区域,扩散作用占主导,er在风su较高的区域,惯性作用起主要作用。

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