焊接廠房置換通風(fēng)效果試驗★

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★

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，對某焊接廠房進行了通風(fēng)效果試驗，現(xiàn)場測試了廠房溫濕度、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，廠房的速度流場均勻，但臭氧濃度、粉塵濃度均沒有達到設(shè)計要求，稍微偏高，這與送風(fēng)速度有關(guān)，試驗結(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，國內(nèi)各高校如同濟大學(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)等對置換通風(fēng)進行了不同程度的研究，并取得了顯著成果[1]。

孫海波[2]對高大工業(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內(nèi)低強度熱源對通風(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測值很吻合，個別誤差大，但不影響其在工程中的應(yīng)用；馬相雪等[5]利用發(fā)煙試驗顯示廠房內(nèi)部流場，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)場實測的方式驗證了在正常工況下，置換通風(fēng)系統(tǒng)運行的實際效果。馮波[6]采用數(shù)值模擬的方法對廠房圓柱送風(fēng)筒的通風(fēng)效果進行的研究分析，得出通過改進送風(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 試驗概況

試驗對象為北方某高大空間焊接廠房，廠房內(nèi)共有20臺氣焊機，其中Ar為保護氣體，O2、乙炔為加熱氣體，焊接對象為鋁合金材料。廠房北面和南面分別有23個和21個圓柱形送風(fēng)筒，均離墻0.2 m，離地面2 m高，送風(fēng)筒實物圖如圖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×高為2 m×1.2 m的紅色擋板，整個廠房尺寸為132 m×36 m×14 m，其平面布局及尺寸大小如圖2,圖3所示。

本試驗測量了廠房內(nèi)的壓強、溫濕度、粉塵濃度、臭氧濃度，所用到的試驗器材如表1所示。

表1 試驗器材名稱及型號

2 測試點的布置

本次試驗對廠房室內(nèi)溫濕度、污染物濃度、臭氧濃度的測量均是在廠房一半的位置進行，壓強則在廠房中心位置進行測量，測量高度為Z=1.6 m。對于溫濕度的測量，每個點在豎直方向分別取Z=1.2 m，1.5 m，1.8 m，2.1 m，2.4 m，2.7 m，3.0 m，對于污染物濃度與臭氧濃度的測試，每個點在豎直方向分別取Z=0.6 m，1.2 m，1.6 m處進行測量，平面測量位置如圖4所示。

3 試驗效果及效果分析

臭氧具有毒性，空氣中臭氧濃度達到0.1 mg/m3時就對人的眼睛、鼻、喉及呼吸道產(chǎn)生刺激作用，在 0.01 mg/m3～0.02 mg/m3時可聞到臭味。本次對臭氧的試驗選取Y=24 m，X方向分別為12 m,15 m,18 m,21 m,24 m,27 m，豎直方向為Z=0.6 m,1.2 m,1.6 m處的臭氧濃度進行整理，得如圖5所示的折線圖。從圖5中可以看出該廠房內(nèi)的臭氧濃度均不達標(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通風(fēng)機，及時排除室內(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)境空氣中空氣動力學(xué)當(dāng)量直徑不大于2.5 μm的顆粒物，也稱細顆粒物。同樣對于顆粒物的選取，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，豎直方向為Z=1.2 m,1.6 m處的粉塵濃度進行整理，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，不利于廠房內(nèi)工作人員的身體健康。

對于廠房內(nèi)部溫濕度的測試，在高度方向選擇的是Z=1.5 m,1.8 m,2.1 m處進行分析的，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，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)在正常負荷的情況下，焊接廠房內(nèi)溫度、平均風(fēng)速達到設(shè)計要求，但臭氧濃度、濕度沒有達到設(shè)計要求。

3)廠房內(nèi)粉塵濃度含量大大超過國家標(biāo)準(zhǔn)，嚴重影響工人身體健康，需要對其進行除塵處理。

總而言之，整個廠房通風(fēng)換氣效果有待改善。可以從送風(fēng)狀況、除塵設(shè)備，局部加風(fēng)機等方式對其進行處理。

[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)值仿真平臺和試驗研究[D].長沙：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，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[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)計和實驗研究[D].長沙：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)基金重點項目“工業(yè)廠房空氣污染綜合治理研究”(項目編號：12JJ8019)

肖凌云(1990- )，女，在讀碩士

TU834.53

A