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焊接厂房置换通风用送风筒的优化设计和实验研究

冯波  
【摘要】:本文主要的工作是对焊接厂房置换通风用送风筒的特征参数进行优化及置换通风效果的模拟。送风系统的末端对室内的气流速度场、温度场等有显著的影响,对送风末端的优化设计是改进室内气流组织的一个重要的手段。现今国内的置换通风的末端送风筒多为国外引进技术,造价较高,这成为制约置换通风在焊接厂房中的应用发展的原因。因此,研制新型送风筒对提高通风效果和降低工程造价有积极的意义。 文章概述了研究背景、意义,置换通风技术发展历程及其在工业厂房中的应用现状,常见置换通风用送风口及其适用性。同时,介绍了温差射流运动规律及参数计算方法,非等温射流的表征,气流的评价指标等。 本文采用CFD方法,基于送风筒出风小孔出流风速、筒体内部的速度衰减实现置换通风用送风筒的优化设计。以某型号送风筒为例,研究特征参数如内部结构、有效出风面积、出风小孔的形状等对送风筒体内部速度衰减及出风小孔的出流速度的影响。首先,在通风工况下模拟了改变内部结构前后送风筒的出流速度和速度衰减,发现改变内部结构后,送风筒的出流速度的分布更均匀且处于理想的出流范围内;其次,对有效出风面积进行模拟分析,发现减小有效送风面积即可以改进筒体内部的速度衰减又能够使出风小孔的出流速度均匀处于合理的范围内,而增大有效出风面积虽然也能够使出风速度均匀但是其值分布不合理;再次,对送风筒的出风小孔的形状对出流特性的影响进行了分析,发现改变出风小孔的形状不能有效的改进筒体内部的速度衰减,可以有效的改进出风小孔的出流速度但速度值分布不合理;最后对同时改变多种因素进行讨论,确定同时改变送风筒的内部结构和减小有效送风面积可以有效的改进筒体内部的速度衰减和出风小孔的出流速度。 在某焊接厂房进行了现场测试,由于实验条件的限制,本文只测试了一种工况下的烟尘浓度、温度、风速等数据,并与模拟值进行了对比,发现虽然模拟值与实验值之间有一定的偏差,但是其总体的趋势是一致的,并给出了引起偏差的原因,故本文研究所得到的结论可以再一定程度上指导新型送风筒的开发设计。 此外,本文对送风筒作为通风末端时,置换通风的通风效果进行模拟分析与评价。发现优化后的送风筒为末端时置换通风的通风除尘效果更好。


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