高大厂房热风供暖数值模拟研究

【摘要】：对于高大厂房而言,热风供暖具有热惰性小、升温快、设备简单、投资省的优点,因此被广泛采用。尤其对于能与机械送风补充合并时或者由于防火、防爆和卫生要求必须采用全新风的情况,更是首选的供暖方式。正因如此,相关技术规范对其气流组织方式,风口位置,送风速度做了原则性的规定。在热风供暖诸多气流组织方式中,单一送风口和回风口的设置是投资最小的一种形式。为了深入了解这种气流组织方式的供热效果,本文应用CFD(Computational Fluid Dynamics)方法,利用计算流体力学软件FLUENT对高大厂房热风供暖的速度场与温度场进行数值模拟,并对模拟结果进行了分析。数值模拟过程中通过改变送风速度、送风角度、送风温度等几种工况进行了研究。由于厂房位于寒冷地区,采用热风供暖非工作时间不设置值班供暖,而且热风供暖时距离窗户2 m或2 m以内有固定工作点时宜在窗下设置散热器,所以本文还模拟了联合供暖的方式,即散热器提供非工作时间的5℃的值班温度,工作时间选择合理送风速度、温度工况下的热风供暖和散热器共同完成工作区所需温度的供热工作。研究结果表明,对于高大厂房采用单一送风口和回风口的热风供暖方式,当送风高度为0.5H一定时,额定负荷下热风供暖不仅能达到良好的供暖效果,而且能够比传统散热器供暖节能15%左右的热量。通过改变送风角度向下倾斜15°,增大送风速度可以削减厂房内的热迁移,改善垂直方向的温度分布,从而提高工作区温度。但是当送风速度过高时,工作区内部分区域处于送风区,而且回流风速也会超过相关技术规定的0.75 m/s,工作人员的热舒适性降低。采用热风与散热器联合供暖的方式在一定程度上解决近窗工作区温度低以及夜晚值班所需要的值班温度的问题,但是联合供暖的节能性没有单独热风供暖好。研究结论为热风供暖的工程设计提供了有益的参考。