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《天津大学》 2007年
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酶制剂生产车间室内空气中颗粒污染的数值与实验研究

王萌  
【摘要】: 近年来,生物产业快速发展,生产环境中存在的生物颗粒污染问题也逐渐成为人们关注的焦点。通风是去除颗粒物的一种重要方法,通风系统的效果很大程度上决定了颗粒物的污染水平,而计算流体力学(Computational Fluid Dynamics, CFD)方法具有成本低、速度快等优点,如果分析合理准确,能够有效地进行工业通风系统的优化设计。本课题以某酶制剂生产车间为例,通过数值分析和实验相结合的方法,研究车间酶颗粒污染状况及通风系统设计的有效性。 在对湍流流动和气固流动计算方法详细分析的基础上,本文采用标准k-ε模型和拉格朗日颗粒计算模型,通过非结构化网格划分方法对气固两相流的控制方程进行离散,并就与求解相关的策略,包括网格划分和松弛因子的选用、边界条件处理等要素进行了分析和讨论。 颗粒的运动和分布规律受到诸多因素的影响,包括颗粒物理性质、房间几何特性、颗粒受力情况等,这些因素决定了所要研究的问题的特殊性。本文通过试验、测试和理论分析相结合方法,讨论了酶颗粒的粒径、污染源强度、受力等方面的情况,发现3.0-10.0μm的颗粒物在室内环境中运动时主要受到曳力和重力作用,而其他作用力可以忽略不计;采用质量平衡理论预测大空间单一污染源的散发状况并不可行,本文提出的淘洗装置能够用于测量投料过程中的颗粒物散发量。同时,在对现有人体暴露模型进行充分评价的基础上,针对本文存在单一颗粒污染源的状况,通过非稳态计算对车间进行了危险等级划分,对工人健康保护和车间污染控制提供了参考依据。 本文的研究证明,如果能够合理划分计算网格并辅以较好的数值控制方法,拉格朗日颗粒计算模型也可以用于高大工业厂房,进行颗粒物的运动和传播规律的稳态计算和非稳态计算,并能够得到较好的收敛性。通过相关后处理程序的编制,能够方便对采用Fluent软件计算获得的浓度场结果进行数据提取,从而为进行局部区域的数值研究提供了的必要工具。本文提出分别采用“源”的方法和“汇”的方法在大空间内对不同种类的污染物进行控制,对进一步研究大空间工业厂房的通风排污具有一定的指导意义。
【学位授予单位】:天津大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:X51

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