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1、武汉科技大学东风设计研究院有限公司二一一年十二月汽车制造厂大型焊接车间通风空调系统研究主要内容1.1.绪论绪论绪论绪论2.2.汽车制造厂大型焊接车间通风空调系统计算研究汽车制造厂大型焊接车间通风空调系统计算研究汽车制造厂大型焊接车间通风空调系统计算研究汽车制造厂大型焊接车间通风空调系统计算研究3.3.汽车制造厂大型焊接车间通风空调系统物理模型试验研究汽车制造厂大型焊接车间通风空调系统物理模型试验研究汽车制造厂大型焊接车间通风空调系统物理模型试验研究汽车制造厂大型焊接车间通风空调系统物理模型试验研究 4.4.汽车制造厂大型焊接车间通风空调系统数值模拟研究汽车制造厂大型焊接车间通风空调系统数值模拟
2、研究汽车制造厂大型焊接车间通风空调系统数值模拟研究汽车制造厂大型焊接车间通风空调系统数值模拟研究 5.5.研究结果及其分析研究结果及其分析研究结果及其分析研究结果及其分析6.6.研究成果应用与结论研究成果应用与结论研究成果应用与结论研究成果应用与结论7.7.总结与展望总结与展望总结与展望总结与展望一、绪论1课题研究的背景和意义现有方法的局限性有方法的局限性焊接烟接烟尘的危害的危害汽汽车制造制造业的的发展展 近年来，汽车制造已近年来，汽车制造已成为我国民经济中的重要成为我国民经济中的重要支柱产业之一。汽车焊接支柱产业之一。汽车焊接生产会产生烟尘，焊接烟生产会产生烟尘，焊接烟尘对人的危害十分严重。
3、尘对人的危害十分严重。当前，提倡以人为本，关当前，提倡以人为本，关注环境与健康，实现安全注环境与健康，实现安全生产和社会经济协调发展，生产和社会经济协调发展，已经成为人类追求生活质已经成为人类追求生活质量提升和社会稳定进步的量提升和社会稳定进步的新目标。继续开展焊接与新目标。继续开展焊接与环境、焊接与健康方面的环境、焊接与健康方面的研究与探讨，对推动焊接研究与探讨，对推动焊接技术的清洁、环保、可持技术的清洁、环保、可持续发展，具有参考价值和续发展，具有参考价值和重要意义。重要意义。 焊接工艺种类很多，主焊接工艺种类很多，主要有手工电弧焊、二氧化碳保要有手工电弧焊、二氧化碳保护焊、氩弧焊、埋弧焊
4、等。在护焊、氩弧焊、埋弧焊等。在焊接过程中，产生大量的电焊焊接过程中，产生大量的电焊烟尘，可引起电焊工尘肺、锰烟尘，可引起电焊工尘肺、锰中毒、呼吸道炎症、神经衰弱中毒、呼吸道炎症、神经衰弱症等多种职业危害。因此，电症等多种职业危害。因此，电焊烟尘治理成为当前职业卫生、焊烟尘治理成为当前职业卫生、环保工作中的当务之急。由于环保工作中的当务之急。由于焊接是一种劳动强度比较大的焊接是一种劳动强度比较大的工种，所以建立良好的焊接环工种，所以建立良好的焊接环境，对于提高劳动生产率起着境，对于提高劳动生产率起着决定的作用。解决电焊烟尘污决定的作用。解决电焊烟尘污染，除在工艺上采取减少发尘染，除在工艺上采取
5、减少发尘量的措施外，在车间内采取有量的措施外，在车间内采取有组织的通风，是改善作业环境组织的通风，是改善作业环境的有效措施。的有效措施。 目前国内外焊接烟尘的治目前国内外焊接烟尘的治理主要以局部排风、局部送风理主要以局部排风、局部送风为主为主,全面通风为辅的手段来全面通风为辅的手段来改善焊接车间的劳动卫生环境。改善焊接车间的劳动卫生环境。全面通风也称稀释通风全面通风也称稀释通风,包括包括自然通风和机械通风两种主要自然通风和机械通风两种主要方式。工业厂房大部分采用射方式。工业厂房大部分采用射流形式的机械通风，耗电量大流形式的机械通风，耗电量大,运行成本高运行成本高,同时往往由于设同时往往由于设计
6、不合理及运行管理不完善而计不合理及运行管理不完善而达不到预期的通风效果。鉴于达不到预期的通风效果。鉴于此此,需要研究找到安全、舒适需要研究找到安全、舒适与节能的通风方式，消除焊接与节能的通风方式，消除焊接烟尘的危害。烟尘的危害。2汽车生产中的焊接技术a.a.激光焊接技术激光焊接技术 b.b.塑料焊接技术塑料焊接技术c.c.电阻焊的节能及控制技术电阻焊的节能及控制技术d.d.等离子焊等离子焊e.e.焊缝自动跟踪技术焊缝自动跟踪技术f. f.机器人焊接机器人焊接g.g.自动化焊接自动化焊接焊接有害物质是在电弧高温作用下，焊条端部的熔化物以及熔滴和熔池表面生成的过热蒸气，被迅速氧化凝聚成细小固态粒子
7、，以及熔滴过渡区化学冶金反应产生的大量气态物质。焊接材料特性是影响发尘量的内在因素，焊接参数、焊接条件以及焊接方法则是外因，其发尘量最终受焊接有害物质产生机理控制。焊接发尘量的改变或降低，归根结底要从焊接材料入手，研发新型低有害物质焊接材料。焊接有害物质种类较多，单组分作用对健康的影响各异。实际的有害物质是多组分混合物，对健康的影响更复杂，还必须考虑有害物质的实际浓度，以及侵害时间等因素。焊条电弧焊接方法中，对健康影响较大的是电焊尘肺；在氩弧焊方法中则是神经衰弱症候群与呼吸道刺激症；在等离子弧焊接及切割方法中，除了神经衰弱症候群与呼吸道刺激症之外，还必须注意金属烟尘热和焊工尘肺等问题；在CO2
8、气体保护焊中主要是神经衰弱症候群和金属烟尘热以及呼吸道刺激症。不锈钢烟尘中的六价铬化物有强烈的致癌诱变作用，镍的氧化物也有致癌作用，铝及铝合金焊接时焊工的铝尘肺，铜及铜合金焊接时焊工的急性铜中毒症等，是材料焊接对健康的主要影响。3汽车焊接技术与安全危害的主要问题(1)车间空气中电焊烟尘卫生标准GB16194-1996的主题内容与适用范围本标准规定了车间空气中电焊烟尘的最高容许浓度及其监测检验方法。本标准适用于进行电焊作业的各类企业。引用标准GB5748作业场所空气中粉尘测定方法卫生要求车间空气中电焊烟尘最高容许浓度为6mgm3。在施焊过程中产生的其他有害物质仍按这些毒物现行规定的卫生标准执行。
9、监测检验方法车间空气中电焊烟尘浓度、游离二氧化硅含量的测定按GB5748执行。监督执行各级卫生行政部门负责监督本标准的执行。(2)GBZ1-2002工业企业设计卫生标准：工作场所每名工人所占容积小于20m3的车间，应保证每人每小时不少于30m3的新鲜空气量;如所占容积为2040m3时，应保证每人每小时不少于20m3的新鲜空气量;所占容积超过40m3时允许由门窗渗入的空气来换气。采用空气调节的车间，应保证每人每小时不少于30m3的新鲜空气量。(3）GBZ2-2002对工作场所有害因素职业接触限值进行了规定。4车间有毒物质及卫生作业标准5汽车焊接车间的建筑特点与地理特点建筑特点建筑特点地理特点地理
10、特点 寒冷地区寒冷地区 非采暖地区非采暖地区高大的工业厂房高大的工业厂房全封闭的工业厂房全封闭的工业厂房半封闭的工业厂房半封闭的工业厂房 我们研究的对象是半封闭的高大工业厂房，且地处广州，属我们研究的对象是半封闭的高大工业厂房，且地处广州，属非采暖地区，汽车焊接车间的安全与节能通风空调系统。非采暖地区，汽车焊接车间的安全与节能通风空调系统。开敞式的工业厂房开敞式的工业厂房气楼式的工业厂房气楼式的工业厂房 过渡地区过渡地区南方地区焊接厂房均为半开放空间,旧厂房的屋顶通风气楼结构简陋,自然通风效果差,开启处于无控状态,年久失修,且会因外部风向的变化出现气流倒灌现象。部分厂房两侧内墙上安装有轴流风机
11、,但厂房跨度大,效果甚微,基本无气流组织可言。装有屋顶通风机的厂房实际上由于效果不佳而基本不开启通风机。寒冷地区的焊接厂房在冬季为封闭状态,屋顶设置通风器,但无补风措施,室内通风条件差,烟尘浓度高。外部自然风一般呈非连续状态,特别是不利条件(静风)下自然风停歇时间长,对于纵深大的大型焊接厂房,内部空间自然通风效果难以期待。6汽车焊接车间通风现有状况及特点123457课题的研究方法物理模型试验理论计算数值模拟8通风效果的评价方法通风效率通风效率通风效率通风效率空气龄空气龄 换气效率换气效率9国内外研究进展a) 焊接污染物的种类与危害研究焊接污染物的种类与危害研究国外国外1998年Formenti
12、等人研究了在电焊接车间工人工作时，因缺乏相关的通风系统，在不同时间内派生污染物的浓度，并取样分析出各派生污染物的种类，指出这几种污染物的危害。1999年Gorban,L.N.Kucheruk,T.K讨论了焊接生产工业卫生的紧迫问题，调查了焊接产生的有害性气体，给出了包括改善通风系统在内的改善焊接工作环境条件的预防性措施。2002年林肯电力公司的Brown,K指出焊接服、焊接罩确保焊工在焊接时远离各种潜在的危害，焊工要有良好的工作习惯。列举了有毒气体流通等几种危险情况。2003年Kilin,P.I.;Bezrodnova,E.G发表了“焊接台有效的局部排风和紫外线、红外线的影响”的文章。该文章介
13、绍了焊接通风处紫外线和红外线辐射对人体的影响。2004年Carter,GrahamJ指出由于暴露在焊接烟尘中的危害性，在工作前要对暴露可能性进行评估。并要进行相应的烟尘控制。2006年美国的Ravert,Ed在WeldingJournal发表了“铬烟尘的控制”的文章。该文章写到职业安全健康管理局（OSHA）的新规定，强调雇主必须限制雇员暴露在六价铬烟气的工作环境，并在工作场所要提供洁净的空气。所有的工作台都要对焊接烟气进行监测。烟粒大小已经作为了衡量空气标准的一个重要依据。规定工作区要选择适当的空气污染控制系统，要考虑空间大小，通风和空气置换率。2007年OccupationalHazards
14、发表了“焊接安全：呼吸新鲜空气靠通风”的文章。该文章说明了电焊工工作场所适当通风的重要性。指出对于焊工来说，焊接烟尘颗粒导致了多种健康问题，举例说明吸入六价铬烟气等焊接副产品会损害或刺激工人的鼻子、喉咙、肺等器官。解释了雇主应设法改善工人工作场所空气品质的原因。2007年美国的M.Omar等人做了一个实验，在一个高气流速度的管道系统中进行惰性气体的焊接操作来调查工业火灾的根源。该实验借助红外温度记录系统和纤维滤波器监测焊花。重复火灾的临界条件。为工业焊接通风系统的有效防火提供了依据。9国内外研究进展a) 焊接污染物的种类与危害研究焊接污染物的种类与危害研究国内国内1998年范永平等对焊接作业中
15、尘毒的危害与对策进行了分析，介绍了焊接作业中有害气体对作业人员身体的危害,同时论述了有害气体烟尘的来源、种类及危害情况,介绍了防护措施。2002年杨桂茹等人对焊接烟尘的影响因素及其防护措施进行了研究，叙述了焊接生产过程中烟尘的产生、构成及其影响因素,指出,为了创造安全、卫生和舒适的劳动环境,保证生产安全和焊工身体健康,必须采取有效方法和措施,最大限度地降低甚至消除焊接烟尘带来的各种危害。2003年邵伟对结构钢焊条焊接烟尘的危害与防护进行了研究，对焊接烟尘的性质，危害进行了分析，认为应该注重对焊接烟尘的防护，还对全面通风和局部通风进行了分析。2004年武汉大学采用数值模拟的方式来研究焊接时近源区
16、及大空间两种模型的焊接气溶胶扩散规律，研究主要包括物理模型分析、建立数学模型并求解、结果显示及分析三个部分。2006年中山大学通过测定电焊作业场所空气中职业危害因素的浓度，了解电焊作业场所职业卫生状况；通过调查和检查作业人员的健康状况，研究电焊作业产生的烟尘、氧化锰、电弧光等有害物质对作业人员的健康损害，以及这些有害物质与健康损害之间的剂量效应关系。2007年张杰等对空调参数对粒子在空调通风系统中沉积的影响分析进行了研究。探讨了空调工况参数(温度、湿度、速度)对粒子在空调风系统中沉积的作用机制，分析了粒子在典型的温度、湿度、速度下的沉积状况。2008年栗卓新等对焊接烟尘的影响因素及净化措施进行
17、了分析，从焊接材料和焊接工艺两个方面简要介绍了焊接烟尘的影响因素，并介绍了现阶段一些主要的焊接烟尘净化方法。9国内外研究进展b) 焊接污染物治理研究焊接污染物治理研究国外国外1998年Nygren等人研究了在焊接车间由于通风系统的运作造成的能源消耗，并通过两个不同的通风设计的运行对比，提出了在不恶化空气品质的前提下车间节能的措施。2001年芬兰职业卫生学院的Laajaniityntie研究了在大型焊接车间、工厂在不同的置换通风空气流动模式下，有害物浓度的分布。2002年Harris,IanD.Castner,HarveyR.介绍了通过改变焊接设备、工艺参数、消耗品和利用局部排风系统来减少焊接烟
18、尘。主要谈到焊芯金属材料和弧焊保护气体对减少焊接烟气的改善作用。2003年Mazur,A.A.;Zayats,S.V.介绍了几种焊接和通风方法，并对比的说明了相应的经济选择因数。2004年Anon在WeldingJournal中发表了“汽车零部件制造厂通风管道越来越少”的文章。讨论了装配系统和规范操作。由于工厂的标准化，工人们最关心的空气过滤和通风问题得到了处理。2005年Levchenko,O.G.;Chigarev,V.V.研究了改善焊芯区有害物质的方法，包括选择最佳局部排风点，允许弧区空气流动等。2007年美国路易斯路华盛顿大学化学环境能源研究部门的空气品质和粉尘实验室，Myong-Hw
19、aLee等研究了在一个小型腔体内，焊接进行的工作环境中，采用上下两种不同吹吸式通风方式的通风效果；描述了在靠近焊接处焊接工人脸部附近的焊烟分布的情况。2007年WeldingDesignandFabrication中“确保工人的安全和健康”一文中指出焊接企业必须采取有效措施确保焊工的安全，防止或避免焊接过程和焊接材料给人体带来的不利影响。美国焊接学会指定的焊接标准里最低要求为每分钟要置换2000立方英尺的空气。所有的有毒物质都必须标明出来。为保证工人不暴露在焊接烟尘里，适当的通风是必须的。美国职业安全和健康管理局已推荐企业用一种专为过滤焊接烟尘而设计出来的空气供给型电阻。2007年Weldin
20、gDesignandFabrication上发表了“便携式通风系统”的文章。该文章介绍了林肯电气公司开发出一中吸尘系统Mobiflex烟气萃取机，其轻巧和便携性正符合OSHA对排气和通风系统所提出的新标准。2007年Anon指出电弧切和电弧剜都会产生大量的烟气、氮氧化物等有害气体。工人们要远离这些有害烟气，要穿戴相应的防护装备，要进行自然通风和局部通风来控制这些金属烟尘。9国内外研究进展b) 焊接污染物治理研究焊接污染物治理研究国内国内1993年田胜元等对容器组焊全面通风用周边附璧射流进行了实验研究，在介绍开封市球罐现场实测所得的有害物产生及危害和罐内气流自然流动的基础上，论述采用周边附璧射流
21、作为全面通风手段的依据和设计此种通风设计的基本要求，通过对此种特殊射流的结构和机理分析，探索出四种计算方法，并依次设计和制造出两种变风量用周边附璧射流通风装置。1998年杨璇对吹吸式通风装置在棚车棚板焊接烟尘控制中的应用进行了研究，吹吸式通风装置是一种能有效控制污染源扩散的通风装置。在棚板焊接上单纯采用吸气罩来排除大面积焊接烟尘,存在着效果不理想以及方式不够合理等问题。因而提出了将吹吸式通风装置用于棚板焊接烟尘控制上。对其烟尘控制的有效性和合理性作了具体分析,同时介绍了吹吸式通风装置送、排风量的计算方法。2003年刘雅俊等对风幕集烟尘风机治理焊烟污染进行了研究。介绍了工业电焊烟尘的产生原理及特
22、点,重点论述了风幕集烟尘风机在治理工业焊烟中的理论研究,论证了利用“短路流场”控制烟尘理论的可行性和先进性。讨论了造成“短路流场”的风幕集烟尘风机的结构及集烟尘原理。该项技术经对各种型式样机的研制和多次烟尘试验及大量测试分析,从理论上建立了“短路流场”数学模型,实际烟尘试验验证了其良好的集烟尘效果。为适应现场状况,提出了烟尘净化综合处理系统方案。2006年郭剑对焊接车间的采暖通风设计进行了研究。结合焊接车间焊接烟尘特点，在首推清洁工艺的前提下，从暖通专业角度阐述了焊接车间采暖通风设计，着重对焊接车间可采取的不同的通风方式进行了分析比较，并提出笔者认为效果相对较好的解决焊接车间焊接烟尘的通风方法
23、。2006年牛爱明等对高大工业厂房控制焊烟的各种通风方案进行了研究分析，其中主要包括传统的局部通风和全面通风以及吹吸通风方式，并且对他们进行了比较，最终得出了结论：在高大工业厂房中控制焊烟,吹吸式通风相对于传统通风方式而言,具有很大的优越性。2007年同济大学对大空间焊接厂房的通风方式用airpak进行了数值模拟。2008年李强民等通过对焊接工艺的相关特点焊接烟尘和焊接烟羽的分析，结合置换通风的特点，在焊接烟尘治理中的应用研究。2008年，朱伟民等从工程应用的角度，结合实际调研，通过CFD模拟计算，探讨了自然通风和辅助机械通风方式对造船厂焊接车间通风效果的影响。2002年叶晓江等人采用在厂房中
24、部利用射流气流进行隔断，对厂房内的污染物分层分区处理，减少除尘系统能耗。2004年胡定科等人用FIDAP软件模拟了一典型大空间建筑空调采用置换通风的室内空气流动的速度场和温度扬。分析了回风口高度对室内空气流动的速度场和温度场的影响。2004年林心关等人结合工程实例介绍喷口送风气流组织方式中风口的选型计算方法,并对该工程实际运行效果进行现场测试,总结了喷口送风设计过程中应注意的问题。2006年徐剑平对诱导通风系统进行了研究与应用探讨。介绍了诱导通风系统的原理，提出了诱导通风系统智能化和模型化的概念；通过与传统通风方式的比较和分析，阐述了诱导通风系统具有较大的实用价值和优越性。2007年李艳强等人
25、，对受限空间内粉尘流动的浓度分布模型及其数值模拟进行了研究。2008郭配山等人系统地介绍了吹吸式通风技术的最新研究成果,分析了吹吸式通风主要工程设计方法的优缺点,指出了发展方向。2007年叶必朝等人对空调系统和组合通风系统的联合应用进行了研究。2008年黄少明等人发表了“大型工业厂房应用吹吸式通风方式控制焊烟的可行性分析”的文章。c) 相关研究相关研究10发展趋势及存在的问题国内外的学者对焊接车间的通风方式的研究，一般是要么用国内外的学者对焊接车间的通风方式的研究，一般是要么用CFD数值模拟，要么做一些数值模拟，要么做一些小型局部的实验，对于用小型局部的实验，对于用1：20的大物理全景模型与的
26、大物理全景模型与CFD数值模拟相结合，对一个数值模拟相结合，对一个3万平万平方米的焊接车间进行研究还未见有过。方米的焊接车间进行研究还未见有过。目前国内外焊接烟尘的治理主要以局部排风、局部送风为主目前国内外焊接烟尘的治理主要以局部排风、局部送风为主,全面通风为辅的手段来改善全面通风为辅的手段来改善焊接车间的劳动卫生环境。全面通风也称稀释通风焊接车间的劳动卫生环境。全面通风也称稀释通风,包括自然通风和机械通风两种主要方包括自然通风和机械通风两种主要方式。工业厂房大部分采用射流形式的机械通风式。工业厂房大部分采用射流形式的机械通风,耗电量大耗电量大,运行成本高运行成本高,同时往往由于设计同时往往由
27、于设计不合理及运行管理不完善而达不到预期的通风效果，有害物浓度高，特别是非采暖地区，不合理及运行管理不完善而达不到预期的通风效果，有害物浓度高，特别是非采暖地区，有大量的余热产生，车间内温度高于工作环境的温度要求。鉴于此有大量的余热产生，车间内温度高于工作环境的温度要求。鉴于此,需要研究找到安全、需要研究找到安全、舒适与节能的通风方式，消除焊接烟尘的危害。舒适与节能的通风方式，消除焊接烟尘的危害。通过我们所作的研究结果来看，我们设定的通风与空调系统是可以满足安全、舒适与节通过我们所作的研究结果来看，我们设定的通风与空调系统是可以满足安全、舒适与节能的通风要求的。也应该说对于非采暖地区的焊接车间
28、通风有着指导和方向性意义。能的通风要求的。也应该说对于非采暖地区的焊接车间通风有着指导和方向性意义。11研究对象存在的及要解决的问题1车间空气中空气中电焊烟烟尘最高容最高容许浓度度6mgm3；2一氧化碳短一氧化碳短时间接触容接触容许浓度度33 mg/m3；3二氧化碳二氧化碳时间加加权平均容平均容许浓度度9000 mg/m3；4二氧化碳短二氧化碳短时间接触容接触容许浓度度18000 mg/m3；5保保证每人每小每人每小时不少于不少于30 m3的新的新鲜空气量；空气量；6车间的空气的空气调节工作地工作地带夏季空气温度不得超夏季空气温度不得超过 3332()，设定定为26()；规定相定相对湿度湿度为
29、3070(%)；7消除消除飘浮在浮在2-4米高度的烟云及米高度的烟云及飘尘。12本研究所做的主要工作1. 对焊烟的种烟的种类、焊烟的危害、烟的危害、焊烟在烟在车间内的内的浓度度标准、生准、生产环境境标准、人准、人的舒适性的舒适性标准等准等进行研究；行研究； 2. 对特定的建筑内有害物的放散量与特定的建筑内有害物的放散量与扩散散规律律进行研究，并行研究，并针对焊接接车间内的内的 特定条件用理特定条件用理论计算的方法，算的方法，对汽汽车制造厂大型制造厂大型焊接接车间的全面通的全面通风、工位空、工位空调、诱导式通式通风、吹吸式通、吹吸式通风等多种复等多种复杂气流条件气流条件进行行计算研究，使算研究，
30、使车间内的内的环境在境在计算条件下算条件下满足足设定的要求；定的要求； 3. 在理在理论分析与分析与计算的基算的基础上，上，对汽汽车制造厂大型制造厂大型焊接接车间的通的通风与空与空调系系统进行物理模型行物理模型试验研究，以得到研究，以得到满足足设定的定的环境条件下定型的通境条件下定型的通风与空与空调系系统4. 对汽汽车制造厂大型制造厂大型焊接接车间的通的通风与空与空调系系统进行数行数值模模拟，CFD计算模型算模型是建立在上述三种通是建立在上述三种通风结构形式基构形式基础上的，并上的，并对计算算结果果进行分析，以确定最有行分析，以确定最有效、可行的通效、可行的通风方式；方式；5. 用通用通风效率
31、的方法，分析不同研究方法的效率的方法，分析不同研究方法的结果一致性与差异性果一致性与差异性问题；6. 在汽在汽车制造厂大型制造厂大型焊接接车间进行行实测，对研究成果研究成果进行行检验。 研究对象的特殊性：特定的半封闭厂房；地处非采暖地区；气流组织的多样性：大气流为诱导单向流、小气流为吹吸式通风，且结合空调工位送风，冬夏两用；气流组织的复杂性：车间内有组织的气流有五种，车间排风、车间送风、诱导风、吹吸式通风、空调工位送风；无组织的气流有两种，自然风进风和大型风扇（风量14000m3）研究方法的创新性：理论计算、1：20的物理模型实验及CFD模拟相结合的研究方法。13研究课题的主要创新点其中：B热
32、源水平投影的直径或长边尺寸（m）；H热源至计算断面距离（m）；Z某断面的高度（m）。焊烟扩散图焊烟扩散图 二、汽车制造厂焊接车间焊烟及热射流放散计算Z断面上热射流的流量Lz一般采用下式：Lz=（m3/s）式中：Q热源的对流散热量（kJ/s）。热源的对流散热量：Q=Ft（kJ/s）式中：F热源的对流放热面积（m2）；t热源表面与周围空气温度差(),t=tr-tkd；tr热源表面温度()，tkd周围空气温度()；对流放热系数（KJ/m2S）=At1/3；式中A系数，水平散热面A=1.7；垂直散热面A=1.13。则热源的对流散热量：Q=AFt4/3（kJ/s）在某一高度上热射流的断面直径：dz=0.
33、43Z0.88（m）热源直径B有效距离Z热射流直径dz热源表面温度周围空气温度温差系数对流散热量热射流流量B(m)Z(m)dz(m)tr()tk()t()AQ(kj/s)Lz(m3/h)0.011.00.451531.5261505.51.72.3372.1研究对象的通风空调系统配置车间工艺、空调工位送风平面图车间工艺、空调工位送风平面图 车间空调通风剖面图车间空调通风剖面图 车间局部通排风罩布置图车间局部通排风罩布置图 2.2全面通风量的计算室内有害物浓度处于稳定状态时所需的全面通风量按下式计算：车间工作一般都在8小时以上。对积分式进行积分,并近似认为通风过程是稳态的过程,同时取安全系数K6
34、可得全面通风换气量的值为L=98.4x104m3/h；考虑车间内负压，采用屋顶风机加风管送风,每个系统的送风量为L=30000m3/h.系统总送风量为L=54x104m3/h。2.3诱导风机的风量计算与配置为了保证全面通风除去污染物的效果，利用吹吸式通风原理，在车间内每跨配置了诱导风机，这样做使室内的焊烟及有害气体的层流运动受到破坏，顺应向上的诱导气流，再通过屋顶风机抽吸将有害物排至室外。从而大大减少工作区污染物的浓度。根据计算式：L/L0=4.4(as/d0+0.147)可以计算出诱导风机喷口流量L0的值，即：L0=L/4.4(as/d0+0.147)式中：a紊流系数a0.066（带有收缩口
35、的喷嘴）；s射流射程s15m；d0喷口直径取d0200mm；L射流在15m处的流量值；则单个诱导风机的流量L0为1329.39m3/h。送风导流器内的导流风机机组不同射程处的轴心速度送风导流器内的导流风机机组不同射程处的轴心速度 2.4空调工位送风计算式中： mi 单元i 送风质量，kg/s； c 空气的定压比热，kJ/kg； Ti单元i 某时刻的温度， ； Q单元内部的冷负荷，W； Qcool送风的冷量，W。 Qcool= 1232Vi ( to- ti)式中：12321m3/s空气的定压比热，J/m3； Vi 送风量，m3/s； Ti工作区的平均温度，取26 ； To送风口温度，。当时间t
36、趋向于无穷大即工位内趋于稳态时，Q+ Qcool=0于是有：1232 Vi( 26- To)= Q 工厂的空调热平衡方程工位冷负荷计算工位冷负荷计算Q= Qpe+ Qlig+ Qeq 式中：Qpe人员散热冷负荷，W； Qlig照明散热量，W； Qeq设备冷负荷，W。人员散热冷负荷人员散热冷负荷Qpe=212.8W照明冷负荷照明冷负荷Qlig=19W焊接设备冷负荷焊接设备冷负荷Qeq=1648.2W所以所以 Q=212.8+6.33+1648.2=1867.33W新风冷负荷新风冷负荷Qo=oVo(ho-hi)Qo=379.08W湿负荷的计算湿负荷的计算 D=0.001ng 最终计算结果：D=66
37、.710-6g/s热湿比为=27995,由室内外计算参数在i-d图上可查到露点送风状态点：to=14， ho=36.66kj/kg。送风参数点的确定送风参数点的确定送风射流的气流组织送风射流的气流组织1232Vi ( 26-14)= 1867.33于是得到送风量Vi=0.1263m3/s。在射流中有：式中：vsp工作区平均风速，取小于1m/s；vo送风风速；a紊流系数，取0.2；s送风口至工作区距离，取2m；Do送风口直径。可以计算出tn小于28。若采用全新风系统，空调送风量为：214500m3/h；若考虑一次回风、露点送风，则空调总风量为:715000m3/h。2.5局部排风罩设置与排风量的
38、计算局部排风罩设置局部排风罩设置在焊架上方设置局部排风罩，将在焊接过程产生的有害物通过局部排风罩排除。风量计算风量计算风量计算有两个计算方法,一是外部吸气罩的计算方法，二是用吹吸式通风的计算方法，再综合考虑车间大流场的风量平衡问题。排风罩的排风量计算结果排风罩的排风量计算结果实际实际罩子编号罩子编号长长mm宽宽mm断面流速断面流速m/s流量流量m3/h直径直径mm罩罩1,2500052000.0565255.25800罩罩3,4520070000.0567357.35罩罩5,6880060000.05610672.2罩罩7,84000102000.0568246.7罩罩9940040000.0
39、567599.9罩罩10560060000.0566791.4罩罩11700061000.0568608.32罩罩122558061000.05631457.3罩罩13,14540055000.0565987.52罩罩15577070000.0568142.62罩罩162181061000.05626821.1罩罩17,182150038250.05616579.1罩罩19,201321535000.0569324.5罩罩211260064000.05616257合计合计205702必要排风量即是工位送风的量。比较两种计算结果，综合车间大流场的风量平衡，确定吹、吸风总量为：215000m3/h
40、。三、汽车制造厂大型焊接车间通风空调系统物理模型试验研究物理模型的相似理论物理模型的相似理论借助相似理论，利用模型实验对室内空气分布进行预测，不需依赖经验理论，是最为可靠方法，但这种方法昂贵而且周期长。搭建实验模型耗资巨大，而对于不同的条件，可能还需要多个实验模型，耗资更多，周期也长达数月以上。因此模型实验一般只用于要求结果很准确的情况。比如，ZhangJ.S等人在非等温通风房间的比例为1/12的模型上测得空气流动模型，列出了详细的各点参数测量值。这样的测量结果对了解实际房间的流动情况有很好的指导意义。力学相似性原理力学相似性原理（1）几何相似）几何相似几何相似是指流动空间几何相似。即形成此空
41、间任意相应两线段夹角相同，任意相应线段长度保持一定的比例。几何相似，是力学相似的前提。有了几何相似，才有可能在模型流动和原型流动之间存在着相应点，相应线段，相应断面和相应体积这一系列互相对应的几何要素。才有可能在两流动之间存在着相应流速，相应加速度，相应作用力等一系列互相对应的力学量。才有可能通过模型流动的相应点，相应断面的力学量测定，来预测原型流动的流体力学状态。（2）运动相似）运动相似两流动运动相似，要求两流动的相应流线几何相似，或说，相应点的流速大小成比例，方向相同。v称为速度比例常数。有了速度比例常数，和长度比例常数，显然可以根据简单的t =l/v 的关系，得出时间比例常数t。即时间比
42、例常数是长度比例常数和速度比例常数之比。这个比例常数表明，原型流动和模型流动实现一个特定流动过程所需时间之比。不难证明，加速度比例常数是速度比例常数除以时间比例常数。（3）动力相似）动力相似流动的动力相似,要求同名力作用，相应的同名力成比例。这里所提的同名力，指的是同一物理性质的力。例如重力、粘性力、压力、惯性力、弹性力。所谓同名力作用，是指原型流动中，如果作用着粘性力、压力、重力、惯性力、弹性力，则模型流动中也同样的作用着粘性力、压力、重力、惯性力、弹性力。相应的同名力成比例，是指原型流动和模型流动的同名力成比例。式中，、p、G ，I 、E分别表示粘性力、压力、重力、惯性力、弹性力。相似准数
43、相似准数欧拉数是压力的相似准数弗诺得数是重力的相似准数雷诺数是粘性力的相似准数马赫数是弹性力的相似准数模型律模型律在安排模型实验前进行模型设计时，怎样根据原型的定性物理量确定模型定性量值呢?譬如确定模型管流中的平均流速，以便决定实验所需的流量。这主要是根据准则数相等来确定的。但问题是在模型几何尺寸和流动介质等发生变化，不同于原型值时，事实上很难保证所有的准则数都分别相等。例如，不可压缩流体的恒定流，只有当弗诺得数和雷诺数相等时，才能达到动力相似。但是，雷诺数和弗诺得数中都出现了定性长度和定性速度。因此，雷诺数和弗诺得数相等，就要求原型和模型在长度和速度的比例上要保持一定的关系。阿基米德数式中：
44、d。-风口直径;Vo-风口速度;To-风口气流相对于室内空气的温差;Tu-室内绝对温度。Re = 雷诺数3.1物理模型参数计算参数计算 1几何相似设计：流体空间几何相似，是力学相似的前提。有了几何相似，才有可能在模型流动和原型流动之间存在着相应点、相应线段、相应断面和相应体积这一系列互相对应的几何要素，才有可能在两流动之间存在着相应流速、相应加速度、相应作用力等一系列互相对应的力学量，才有可能通过模拟流动的相应点、相应断面的力学量测定，来预测原型流动的流体力学状态。根据要求与实验室条件，选定ln/m=20，则:AAn/Aml2400，vVn/Vml38000。由此进行模型的几何设计。2运动相似
45、设计：两流体运动相似，要求两流动的相应流线几何相似，或者说是相应点的流速大小成比例，方向相同，速度比例为常数。根据雷诺数相等求得vUn/Um3.84，于是可以求得模型的送风、排风、空调以及污染源的数据，并依次进行模型内各气流的设计。3模型律和相似准则数：该模型律采取雷诺模型律，是指原型和模型流动雷诺数相等这个相似条件。雷诺数相等，表示粘性力相似，由于该模型内的流动为空气流动，因此，重力的影响不大，只取雷诺模型律。准则数考虑雷诺数相等和阿基米德数相等 =0.000858696夏季风量计算结果汇总表夏季风量计算结果汇总表风量风量m3/h温度温度风口尺寸风口尺寸mm风口个数风口个数风口风量风口风量m
46、3/h风速风速m/s送风系统送风系统630.847.8451835.06.12空调系统空调系统664.04502230.24.19诱导诱导风扇风扇系统系统诱导诱导系统系统345.226163210.815.56风扇风扇系统系统387.526381525.86.50排风排风系统系统排风排风1129.726404127.66.09空调空调回风回风540.926711149.23.41污染源系统污染源系统76.926101630.51.67冬季风量计算冬季风量计算 结果汇总表结果汇总表风量风量m3/h温度温度风口尺寸风口尺寸mm 风口个数风口个数风口风量风口风量m3/h风速风速m/s送风系统送风系统
47、501.19451827.84.86空调系统空调系统0.03250220.00.00诱导风诱导风扇系统扇系统诱导系诱导系统统322.515163210.114.54风扇系风扇系统统361.915381524.16.07排风系排风系统统排风排风1055.215404125.75.69空调回空调回风风505.215711145.93.19模型吸气罩计算结果表模型吸气罩计算结果表长长mm宽宽mm断面流速断面流速m/s流量流量m3/h直径直径mm2502600.0563.4125DN152603500.0564.7775DN204403000.0566.93DN252005100.0565.355DN
48、204702000.0564.935DN202803000.0564.41DN203502800.0565.145DN2012702800.05618.669DN402702500.0563.5438DN152603500.0564.7775DN2010902800.05616.023DN4010701700.0569.5498DN326601500.0565.1975DN256303000.0569.9225DN32125.393.2试验模型模型的相似是进行实验的前提。模型的几何比例尺寸取1：20。原型车间尺寸为：252m122m11m（坡面屋顶，顶点高13m），且内部布满各种工艺设备以及辅
49、房，对于一个如此庞大而复杂的原型，其模型不可能面面俱到。在不影响气流组织的条件下，我们对模型做了如下处理。1建筑模型：建筑模型：整体严格按1：20缩放，即模型尺寸为：12.6m6.1m0.55m（坡面屋顶，顶点高0.65m），钢架框式结构。为便于实验操作和观察，模型四周用透明的玻璃和耐力板维护，地面用规则的木板拼装成，且部分木板可根据需要打开，整个模型建立在一个高1.2m的平台上。至于车间内部，建立了所有的焊架模型、自动线模型、自动线上方的工作平台模型以及前排辅房模型。2空调系统：空调系统：原型共有11台空调处理机组，系统形式均为带30%新风的全空气系统。在模型中，模拟了空调器的外形，但无法模
50、拟空调器的功能，于是对其作了如下处理：将集中处理好的空气分配到每个空调器中，在由接在空调器上的管道输送到车间各个部分，车间内部的空调管道系统原型一致，唯一不同的是原型的方形管道在模型中按当量直径相等转化成了圆形管道。空调的回风模型集中排至室外，每个排风口仍按原型布置在空调器处。3通风系统：通风系统：原型共有18台屋顶送风机，通过管道将室外空气送入室内。在模型中，用冷热盘管将室外空气加热到计算的温度，再通过管道集中送入模型内。4排风系统：排风系统：原型共有41台屋顶排风机，模型同样采用管道集中排风。5诱导和风扇系统：诱导和风扇系统：诱导和风扇系统的特点是风扇一边吸入室内空气，一边又送到室内，实验
51、模型将所有的吸风口和送风口分别连接，在用风机连接吸风总管和送风总管，形成一个环路，这与单独的风扇具有同样的效果。6污染源系统污染源系统:污染源点布置在各焊架下面，分布与原型基本一致，只是在数量较多的地方，按照同时工作系数，发烟点予以适当的减少。每个污染源点的发散量也是根据实际测得的数据，通过相似理论计算确定。每个区域的污染源都有静压箱分配，箱子上带阀门，可控制发烟区域和发烟量的大小。模型设计的系统形式及涉及到的设备，详见设计图纸。空调平面布置图空调平面布置图排风系统图排风系统图 送风系统图送风系统图诱导风系统图诱导风系统图污染物模拟点平面图污染物模拟点平面图模型风管接口布置图模型风管接口布置图
52、3.3物理模型实验第一次实验第一次实验 为了能较好地把握系统运行后模型内气流组织及通风换气效果，实验做了五个方面的工作。实验用仪器仪表：CO2浓度测试仪，粉尘颗粒数测量仪，发烟器、流场示踪记录仪、CO2发生装置、粉尘发生装置、流速检测仪、风量检测仪、压力检测仪、温度检测仪、干湿球温度计、压力表、以及五金工具一套。测试一测试一在计算的流量结果下，空调送风量按214500m3/h配置时，用带色烟气和流线分别示踪送风、空调、诱导和污染源系统的气流运动情况，拍摄照片和录像记录，并测量部分风口的速度衰减情况，以便进行定量分析。测试步骤及结果如下：调整每个系统的风量到设计流量。送风系统、诱导系统与排风系统
53、同时开启，其余系统关闭。送风系统发烟，观察送风是否能很好的与工作区的空气混合，并送至诱导风机负压区。拍摄照片和录像记录。从拍摄照片和录像记录资料中，我们可以看到：在送风口下，新风与室内空气混合较差，若是夏季送热风，效果更差；送风弥漫的地方就是送风能量消耗完的地方，它与诱导风机配合得不是很好。为了更好的说明情况，我们对送风口的轴心的速度衰减做了测试。12代号1234567速度3.272.051.540.790.630.280.32测点7在诱导风口附近，送风速度衰减比较大，诱导力量则不是很到位。送风系统、诱导系统、排风系统与空调系统同时开启，其余系统关闭。空调系统发烟，观察空调送的冷风能否覆盖整个
54、工作区。拍摄照片和录像记录。从图片和录像中可以看到，空调风口的布置能够使冷空气覆盖整个工作区域。这样的结果表明空调的均匀性比较好，工位附近温度梯度比较小。送风口轴心速度测试表送风口轴心速度测试表测试点布置图测试点布置图3送风系统、诱导系统、排风系统与污染源系统同时开启，其余系统关闭，这也是冬季车间通风的情况。污染源系统发烟，观察分布以及被稀释的情况。由实际测试可观察到，在有污染源发散的地方，污染物稀释的效果并不是很好，在工作区上面，诱导射流对污染物的卷吸作用不明显，以至污染物在工作区上方弥漫。拍摄照片和录像记录。送风系统、诱导系统、排风系统、空调系统与污染源系统都同时开启，这也是夏季室内的空调
55、通风情况。污染源系统发烟，观察污染物分布以及被稀释的情况。由实际测试可观察到，在有污染源发散的地方，污染物被稀释的效果也不是很好，污染物在工作区上方弥漫。而且由于各种气流的存在，污染物的运动也变的相当复杂，由于空调的下送风，污染物更可能停留在工作区。拍摄照片和录像记录。送风系统、诱导系统、排风系统与空调系统同时开启，污染源系统关闭。在诱导系统系统发烟，观察诱导风口的射流是否有较好的诱导比，卷吸周围空气送至排风口的负压区。由实验观察的效果来看，诱导射流对工作区空气卷吸作用不是很明显。拍摄照片和录像记录。456测试二测试二在计算的流量结果下，空调送风量按715000m3/h配置时，用带色烟气和流线
56、分别示踪送风、空调、诱导和污染源系统的气流运动情况，并拍摄照片和录像记录。测试步骤及结果如下：调整每个系统的风量到设计流量。送风系统、诱导系统与排风系统同时开启，其余系统关闭。送风系统发烟，观察送风是否能很好的与工作区的空气混合，并送至诱导风机负压区。送风系统、诱导系统、排风系统与空调系统同时开启，其余系统关闭。空调系统发烟，观察空调送的冷风能否覆盖整个工作区。送风系统、诱导系统、排风系统与污染源系统同时开启，空调系统关闭，这也是冬季车间通风的情况。污染源系统发烟，观察污染物分布以及被稀释的情况。送风系统、诱导系统、排风系统、空调系统与污染源系统都同时开启，这也是夏季室内的空调通风情况。污染源
57、系统发烟，观察污染物分布以及被稀释的情况。以上结果与测试一测试的结果相差不大。12345测试三测试三在计算的流量结果下，用CO2气体示踪，以计算CO2浓度来分析判断通风效率。测试步骤及结果如下：打开每个系统，调整风量到设计流量。在污染源系统的发烟箱发烟，并保证发烟稳定。选定测试区域和测定点，用CO2浓度测试仪测定每点0mm、75mm和150mm高度的CO2浓度。计算每个高度CO2的平均浓度，并绘成曲线图，观察CO2浓度随高度变化的情况，从而可计算得到通风效率，以此分析污染物被稀释的状况。1234 测试区域及测点图测试区域及测点图焊焊接接车车间间污污染染物物浓浓度度表表地点测量高度（mm）浓度(
58、ppm)1区054275508150505300491450485地点测量高度（mm）浓度(ppm)2区054875483150473300461450446地点测量高度（mm）浓度(ppm)3区052475512150510300472450466地点测量高度（mm）浓度(ppm)4区050175499150492300461450450地点测量高度（mm）浓度(ppm)5区069275683150688300471450462从曲线来看，在工作区内CO2的浓度延高度分布，反映了车间稀释通风的过程。测试四测试四在计算的风量参数下，我们比较了下面两种运行方式下，室内污染物被完全排出所需要的时间
59、。此测试主要在于了解换气效率的大小。方式1：送风系统、诱导系统、排风系统与污染源系统同时开启，空调系统关闭；方式2：送风系统、诱导系统、空调系统、排风系统与污染源系统同时开启。在第一种运行方式下，室内污染物被完全排除所需要的时间是136”。而在第二种运行方式下，室内污染物被完全排除所需要的时间是221”。由此可见，在没有局部排风的情形下，空调的运行妨碍了污染物的排出。实验结论实验结论通过对实验结果的分析，本次实验得出如下结论：（1）通过实验证明车间大流场基本上能按照设计思想运动。有一定的通风效率与换气效率。（2）送风在没达到诱导风机时，速度就已经衰减得很小了，射流断面也大，与诱导配合的不是很理
60、想。（3）诱导风机射流对工作区的空气诱导作用效果还可以。（4）空调送风气流送出后扩散较快，这反映出空调的工位送风效果不错，且空调在工位处温度的梯度较小。空调气流对污染源有影响，使污染源气流的稀释与扩散受限。（5）工作平台的下方，通风效果较差，气流不容易排出。（6）在有风扇的一端，由于风扇风量过大，对附近的大流场有较明显的影响。（7）屋顶排风，根据对换气效率的测试结果判断，效果是不容置疑的，但大流场将污染物送至I-J轴线的区域内，其排出速率不够。（8）根据二氧化碳示踪的测试结果反映，通风稀释污染源的效率一般，特别是在焊接时的D区域表现得明显一些。再次实验的再次实验的设想设想根据实验结果，对模型提
61、出改进意见，并进行二次实验。车间大流场不变。焊接架上做局部通风。即焊架上方做局部排风罩，空调送风口为吹风口，全年运行。（空调送风口夏天送冷风，其他季节送室外风。）WSP平台处诱导器安装位置下降，以便改善WSP平台下的通风状况。自动线部分适当增加空调送风。屋顶排风风机，吸风口接短管，在9.3M处设置到二到三个排风口，以加强屋顶排风的效果。为了使送风机送风与诱导有教好的配合，调整送风口高度。第二次实验第二次实验焊架上做局部吹吸式通风，即焊架上方做局部排风罩（详见图），空调送风口改为可调节风口形式，全年运行。夏季送空调风，冬季送室外风。 焊架上方做局部排风罩焊架上方做局部排风罩实验方法与实验数据整理
62、同上，在安装有排风罩的情况下做了如下几个实验。1、CO2浓度的测试浓度的测试送风系统、诱导系统、空调系统、排风系统与污染源系统同时开启，污染源系统散发CO2，观察污染物分布以及被稀释的情况。实验步骤：布置好测点区域和测点位置，并打开送风系统、诱导系统、空调系统、排风系统与污染源系统。在污染源系统的发烟箱发CO2，保证系统散发CO2稳定。在选定区域和测点，用CO2浓度测试仪测定每个测点的CO2ppm值并记录。进行数据处理与统计，绘制相应曲线，计算通风效率并以此分析污染物被稀释的情况。实验数据实验数据实验原始数据详见表，罩子在各个测点位置代号的含义如：16-外中-1表示编号为16的排风罩外中区域编
63、号为1的测点。不同的断面在不同的方向点的CO2浓度分布列表，并将表中的数据用图来描述，并得到实验结论。测得的测得的CO2浓度数据浓度数据代号高度mCO2ppm代号高度mCO2ppm代号高度mCO2ppm20-孔-10.03103119-外上-10.377621-外下-10.0371420-孔-20.0395019-外上-20.382521-外下-20.0370820-内上-10.380619-外上-30.378221-外下-30.0370220-内上-20.378319-外上-40.378821-外下-40.0371220-内上-30.373619-外上-50.378921-外下-50.037
64、1120-内上-40.375419-外上-60.377521-外下-60.0370420-内上-50.380319-外下-10.0376416-孔-10.0376920-内上-60.385819-外下-20.0378716-孔-20.03117820-外上-10.377919-外下-30.0375816-孔-30.0395220-外上-20.377219-外下-40.0377316-孔-40.0385420-外上-30.378919-外下-50.0376916-孔-50.0378120-外上-40.378519-外下-60.0377316-孔-60.0375220-外上-50.380221-孔
65、-10.0373416-内中-10.1573620-外上-60.377321-孔-20.0372816-内中-20.1572220-外下-10.0381621-孔-30.0373816-内中-30.1572020-外下-20.0374021-孔-40.0372716-内中-40.1571120-外下-30.0381621-内上-10.377316-内中-50.1570020-外下-40.0377121-内上-20.374016-内中-60.1570820-外下-50.0378021-内上-30.373416-内中-70.1570620-外下-60.0373121-内上-40.371516-内中
66、-80.15692代号高度mCO2ppm代号高度mCO2ppm代号高度mCO2ppm20-孔-10.03103119-外上-10.377621-外下-10.0371420-孔-20.0395019-外上-20.382521-外下-20.0370820-内上-10.380619-外上-30.378221-外下-30.0370220-内上-20.378319-外上-40.378821-外下-40.0371220-内上-30.373619-外上-50.378921-外下-50.0371120-内上-40.375419-外上-60.377521-外下-60.0370420-内上-50.380319-外
67、下-10.0376416-孔-10.0376920-内上-60.385819-外下-20.0378716-孔-20.03117820-外上-10.377919-外下-30.0375816-孔-30.0395220-外上-20.377219-外下-40.0377316-孔-40.0385420-外上-30.378919-外下-50.0376916-孔-50.0378120-外上-40.378519-外下-60.0377316-孔-60.0375220-外上-50.380221-孔-10.0373416-内中-10.1573620-外上-60.377321-孔-20.0372816-内中-20.1
68、572220-外下-10.0381621-孔-30.0373816-内中-30.1572020-外下-20.0374021-孔-40.0372716-内中-40.1571120-外下-30.0381621-内上-10.377316-内中-50.1570020-外下-40.0377121-内上-20.374016-内中-60.1570820-外下-50.0378021-内上-30.373416-内中-70.1570620-外下-60.0373121-内上-40.371516-内中-80.1569219-孔-10.0383221-内上-50.371316-内中-90.1570519-孔-20.03
69、129221-内上-60.375416-内中-100.1570619-内上-10.3105521-外上-10.374316-内中-110.1570319-内上-20.3100021-外上-20.372016-内中-120.1575519-内上-30.380121-外上-30.371816-内上-10.377719-内上-40.377421-外上-40.373516-内上-20.379819-内上-50.381121-外上-50.372016-内上-30.382219-内上-60.378221-外上-60.371316-内上-40.3733代号高度mCO2ppm代号高度mCO2ppm代号高度mC
70、O2ppm16-内上-50.379016-外中-50.1570712-孔-10.0398016-内上-60.382816-外中-60.1570112-孔-20.0377016-内上-70.376516-外中-70.1573512-孔-30.0380916-内上-80.373016-外中-80.1573012-孔-40.0376516-内上-90.373816-外中-90.1570212-孔-50.0375616-内上-100.372716-外中-100.1570012-孔-60.0376616-内上-110.372316-外中-110.1573712-内上-10.376316-内上-120.3
71、72816-外中-120.1573212-内上-20.377216-外上-10.375616-外中-130.1568712-内上-30.377816-外上-20.378416-外中-140.1569512-内上-40.375616-外上-30.378316-外中-150.1573112-内上-50.375016-外上-40.372216-外中-160.1571812-内上-60.376116-外上-50.371416-外下-10.0373612-内上-70.375716-外上-60.369916-外下-20.0376212-内上-80.378016-外上-70.377416-外下-30.037
72、7212-内上-90.378116-外上-80.371416-外下-40.0370412-内上-100.377316-外上-90.370516-外下-50.0370412-内上-110.378516-外上-100.372816-外下-60.0374712-内上-120.379216-外上-110.372716-外下-70.0373212-外上-10.377016-外上-120.370116-外下-80.0370212-外上-20.377116-外上-130.370016-外下-90.0369512-外上-30.375216-外上-140.372116-外下-100.0372012-外上-40.
73、376516-外上-150.372916-外下-110.0373712-外上-50.376916-外上-160.370816-外下-120.0369412-外上-60.376316-外中-10.1573016-外下-130.0369512-外上-70.375516-外中-20.1573616-外下-140.0370812-外上-80.375816-外中-30.1572516-外下-150.0372412-外下-10.0379016-外中-40.1572216-外下-160.0369912-外下-20.0374312-外下-30.0373411-内上-10.378911-外上-20.377012
74、-外下-40.0375111-内上-20.379511-外上-30.374112-外下-50.0377311-内上-30.376111-外上-40.375212-外下-60.0376011-内上-40.380411-外下-10.0375512-外下-70.0375011-内上-50.380911-外下-20.0379012-外下-80.0375311-内上-60.377311-外下-30.0374511-孔-10.0386911-外上-10.376011-外下-40.03734横向（横向（X方向）方向）CO2浓度分布浓度分布Z3断面X方向上CO2浓度分布测点代号16-外上-116-外上-216
75、-内上-116-内上-216-内上-316-外上-316-外上-4对应曲线图号CO2浓度7567847777988227837221测点代号16-外上-516-外上-616-内上-416-内上-516-内上-616-外上-716-外上-82CO2浓度714699733790828774714测点代号16-外上-916-外上-1016-内上-716-内上-816内上916-外上-11 16-外上-123CO2浓度705728765730738727701测点代号16-外上-13 16-外上-14 16-内上-10 16-内上-11 16-内上-12 16-外上-15 16-外上-164CO2浓度
76、700721727723728729708平均值718.8733750.5760.3779753.3711.3横向（横向（X方向）方向）CO2浓度分布（续表）浓度分布（续表）Z2断面X方向上CO2浓度分布测点代号16-外中-116-外中-216-内中-116-内中-216-内中-316-外中-316-外中-46CO2浓度730736736722720725722测点代号16-外中-516-外中-616-内中-416-内中-516-内中-616-外中-716-外中-87CO2浓度707701711700708735730测点代号16-外中-916-外中-1016-内中-716-内中-816-内中
77、-916-外中-11 16-外中-128CO2浓度702700706692705737732测点代号16-外中-13 16-外中-14 16-内中-10 16-内中-11 16-内中-12 16-外中-15 16-外中-169CO2浓度687695706703755731718平均值706.5708714.8704.3722732725.5横向（横向（X方向）方向）CO2浓度分布（续表）浓度分布（续表）Z1断面X方向上CO2浓度分布测点代号16-外下-116-外下-216-孔-116-孔-216-外下-316-外下-411CO2浓度7367627698001178772704测点代号16-外下
78、-516-外下-616-孔-316-孔-416-外下-716-外下-812CO2浓度704747952960854732702测点代号16-外下-916-外下-1016-外下-11 16-外下-12CO2浓度695720737694测点代号16-外下-13 16-外下-1416-孔-516-孔-616-外下-15 16-外下-16CO2浓度69570878177775272469914平均值707.5734.3834895928741.3699.8沿高度方向（沿高度方向（Z向）向）CO2浓度分布浓度分布X1断面Z方向上CO2浓度分布位置X1Y1Z1-3X1Y2Z1-3X1Y3Z1-3X1Y4Z
79、1-3测点代号CO2浓度测点代号CO2浓度测点代号CO2浓度测点代号CO2浓度Z116-外下-173616-外下-170416-外下-969516-外下-13695Z216-外中-173016-外中-570716-外中-970216-外中-13687Z316-外上-175616-外上-571416-外上-970516-外上-13700X2断面Z方向上CO2浓度分布位置X2Y1Z1-3X2Y2Z1-3X2Y3Z1-3X2Y4Z1-3测点代号CO2浓度测点代号CO2浓度测点代号CO2浓度测点代号CO2浓度Z116-外下-276216-外下-674716-外下-1072016-外下-14708Z21
80、6-外中-273616-外中-670116-外中-1070016-外中-14695Z316-外上-278416-外上-669916-外上-1072816-外上-14721沿高度方向（沿高度方向（Z向）向）CO2浓度分布（续表）浓度分布（续表）X6断面Z方向上CO2浓度分布位置X6Y1Z1-3X6Y2Z1-3X6Y3Z1-3X6Y4Z1-3测点代号CO2浓度测点代号CO2浓度测点代号CO2浓度测点代号CO2浓度Z116-外下-377216-外下-773216-外下-1173716-外下-15724Z216-外中-372516-外中-773516-外中-1173716-外中-15731Z316-外
81、上-378316-外上-777416-外上-1172716-外上-15729X7断面Z方向上CO2浓度分布位置X7Y1Z1-3X7Y2Z1-3X7Y3Z1-3X7Y4Z1-3测点代号CO2浓度测点代号CO2浓度测点代号CO2浓度测点代号CO2浓度Z116-外下-470416-外下-870216-外下-1269416-外下-16699Z216-外中-472216-外中-873016-外中-1273216-外中-16718Z316-外上-472216-外上-871416-外上-1270116-外上-16728CO2浓度分布曲线浓度分布曲线CO2浓度分布曲线浓度分布曲线CO2浓度分布曲线浓度分布曲线
82、实验结论实验结论从图中可以看出，罩外的浓度大都低于罩内的浓度，说明通风效率很高，外溢很少。需要说明的是，有部分浓度分布图中有外溢现象，它表明在有送风的吹风口位置或在诱导送风口位置，这点从流场图中可以明显的看到，这就需要对送风口的高度进行调整，要尽量减少大流场的运动，影响局部通风的效果。2、粉尘的颗粒数的测试、粉尘的颗粒数的测试用测试粉尘颗粒数的方法来检测通风效率或稀释效率。送风系统、诱导系统、空调系统、排风系统与污染源系统同时开启，污染源系统散发粉尘。实验步骤：布置好测点区域和测点位置，并打开送风系统、诱导系统、空调系统、排风系统与污染源系统。在污染源系统的发烟箱发生粉尘，保证系统发尘稳定。在
83、选定区域和测点，用粉尘颗粒测试仪测定每个测点的粉尘颗粒数并记录。进行数据处理与统计，绘制相应曲线，计算通风效率并以此分析污染物被稀释的情况。实验结果与结论实验结果与结论污染源粉尘颗粒测量数据污染源粉尘颗粒测量数据序列采样地点CO2颗粒数个数（个）采样时间d0.3md0.5md0.7md1.0md2.0md5.0m6211罩底内1102935610251712091009300:307211-内2513228021220552464600:307411-内345952439946332303000:307611-内441142017740269434300:307811-内53830187164
84、4237222200:308211-内63364146735495272700:308511-上外2364721611219707313100:308811-上外3723839791854935585800:309011-上外4155445412434111100:309711-下外11332877703803184911411300:3010311-下外21373680133473147413113100:3010011-下外31423589004253193011411400:309411-下外41278374163768194513313100:3010612罩底189454418185
85、2797636300:3010912罩底21204444108318800:3012912罩底348072173751290323200:3013512罩底47296421023771342867700:3011912罩底533071561560188262600:3012612罩底652362507960385494900:3014412-上内231311363800480434000:3015212-上内449791942973572565600:3016512-上内612458614782670000:30粉尘颗粒测量数据分析结果粉尘颗粒测量数据分析结果实验结果表明，在罩子下部，粉尘颗粒
86、有明显下沉现象，在罩子的上部、内外，颗粒数的差别还是比较明显的，说明通风效果尚可。同时也有外溢现象，这也是因为横向气流对罩子的抽风有影响。3 3、流场发烟的观察、流场发烟的观察实验目的实验目的在空调系统开启的时候，相当于局部通风的吹出风，使局部通风变成了吹吸式排风形式。在此情框下观察流场情况，亦即是观察通风效率。实验方法实验方法 送风系统、诱导系统、空调系统、排风系统与污染源系统同时开启，污染源系统发烟，观察污染物分布以及被稀释的情况。实验结果实验结果详见流场记录图片和录像视频。实验结论实验结论在局部排气罩、焊架下，烟气的吸走情况明显，在4-L轴线位置，通风气流对罩内的流动影响较大，整个气流受
87、横向气流的影响而偏移，在4-I轴线处的诱导气流对罩口处的气流产生同样的影响。吹出空调气流对诱导烟有抑制作用，尚可起到吹与吸的效果。在罩与罩之间的部分空调气流较紊乱。第二次实验结果分析与结论第二次实验结果分析与结论（1）通过对CO2浓度的测试，粉尘颗粒数的测量，以及对流场的观察，装设排气罩后，设计的吹吸式排气效果比较明显，通风效率提高，对污染物能进行有效的控制。（2）局部测点的送风气流，由于出风口的高度正好与焊架的高度相等，因此，该气流对罩子的排风效果影响较大，使通风效率下降。（3）局部地点的诱导气流，由于其吹出高度的原因，使靠近罩子的污染物有外溢现象。（4）从有罩和无罩的测试结果来看，结论是明
88、显的。通风效率显然提高很多。有罩时，污染物抽吸效果明显。（5）有空调送风时候，有吹吸效果，对污染物有抑制作用。（6）影响吸气罩的大流场的送风口，要调整送风口的高度。（7）有些诱导器的安装高度要进行调整，减少横向气流对吸气罩工作效率的影响。（8）上述设备安装高度最好是在排气罩上方，形成的单向流可以适当解决焊架之间的紊乱空调气流，使之顺应大流场，排至屋顶排风机的排风口。3.4汽车制造厂大型焊接车间通风与空调系统的设定 通过以上实验结果及分析，大型焊接车间内应设置三种通风气流，能达到预期目标：1. 车间通风大气流采用诱导式单向流通风。由于车间跨度大，设置诱导通风器有利于车间有害物的有序流动并排除。车
89、间的这个大流场是必须的。它可以保证车间的最小换气次数，破坏悬浮在车间2-4米内的烟云和飘尘。这是一个以极小的代价换取最大利益的选择。2. 采用节能的工位送风方式，夏天送空调风，冬天送室外风，这使地处广州的焊接车间具有较独特的一种方式，可以消除车间内的余热，给工人带来舒适的工作环境。车间全面空调势必要求极大的冷量支持，同时风量也大，可谓能耗巨大。工位空调只是解决工人在工作地带的温度，保证工人局部环境，无须把整个车间的温度降下来。这无疑是一个极佳的选择。3. 焊架上设局部排风且与工位送风相结合，形成的小气流为吹吸式通风，这也是节能的选择。利用吹出射流的动能，即排除有害物，又降低工作地带的温度，保证
90、工作地带的环境与安全。 1 12 23 3四、汽车制造厂大型焊接车间通风空调系统数值模拟研究用数值模拟方法求解流动与传热问题的基本思想基本思想是：把原来在空间与时间坐标中连续的物理量的场（如速度场、温度场等），用一系列有限个离散点上的值的集合来代替，通过一定的原则建立起这些离散点上变量值之间关系的代数方程，求解所建立起来的代数方程，以获得所求解变量的近似值，通常包括以如下步骤步骤：（1）建立问题的控制微分方程及定解条件；（2）区域离散化，用一系列网格线把求解区域划分成许多子区域，确定节点；（3）对控制微分方程进行离散化处理，建立代数方程。涉及的方法包括有限差分法、有限元法、有限体积法等，这里的
91、计算方法不仅包括微分方程的离散化方法及求解方法，还包括贴体坐标的建立，边界条件的处理等；（4）设立迭代初场。代数方程的求解方法有直接解法与迭代法两大类。在传热与流动问题的有限差分解法中主要采用迭代法。采用该方法求解时需要对被求解的速度场和温度场等预先假定一个解，称为初场，在求解过程中初场不断得到改进；（5）求解代数方程组；（6）显示计算结果。计算结果一般通过图表等方式显示，这对检查和判断分析质量和计算结果有重要参考意义。4.1数值模拟计算的控制方程质量守恒方程（又称连续性方程）动量守恒方程能量守恒方程 控制方程的通用形式控制方程的通用形式在流动与传热问题求解中所需求解主要变量（速度及温度等）的
92、控制方程都可以表示成以下通用形式：采用k-模型时，方程为：采用k-模型来求解湍流对流换热问题时，控制方程包括连续性方程、动量方程、能量方程及k、方程与式。在这一方程组中引入了三个系数（C1、C2、C）及三个常数（k、T）。在近年发表的文献中，关于这6个经难验常数的取得已经比较一致，其中与温度有关湍流Pr数T与时均形式能量方程的广义扩散系数有下列关系：4.2三维直角坐标中k-模型的控制方程1.控制方程控制方程对u,v,w,k,T广义扩散系数为：2.源项源项T:S按实际问题而定4.3控制方程的离散有限差分法对控制方程进行离散，常用截断的泰勒级数展开法和控制容积积分法来建立差分离散方程。本文采用控制
93、容积积分法来建立差分离散方程，其离散的主要步骤有：将守恒型的控制方程在任何一控制容积及时间间隔内对空间与时间作积分；选定未知函数及其导数对时间及空间的型线或插值方式；对各项按选定的型线作出积分，并整理成关于节点上未知量的代数方程。在直角坐标中，对任何一种对流扩散现象，不论是层流还是紊流，也无论是热交换、质交换、动量交换，都可以用如下通用形式表示：式中：-通用变量；-相应的广义扩散系数S-相应的及广义源项。五种差分格式的比较五种差分格式的比较 格式守恒性稳定性准确性与经济性中心差分有条件稳定当P2时较准确，但要求P2有时会导致网格过密迎风差分有绝对稳定当P较大时，假扩散比较严重，虽然所得的解在物
94、理上是可以接受的混合差分有绝对稳定当P2时，同中心差分，当P2时，与迎风差分相似，假扩散比较严重指数差分有绝对稳定计算耗时间多，对于有非常数源项的场合，当P较高时有较大的误差。一般情况，较迎风及混合格式为优乘方差分有绝对稳定计算简单，在|P|20的范围内，与指数差分的格式差别甚小空间区域的离散化空间区域的离散化 区域离散化的实质与内容实质与内容：所谓区域离散化实质上就是用一组有限个离散的点来代替原来的连续空间。一般的实施过程是：把所计算的区域划分成许多个互不重迭的子区域，确定每个子区域中的节点位置及该节点所代表的控制容积。区域离散化过程结束后，可以得到以下4种几何要素：1. 节点节点:需要求解
95、的未知物理量的几何位置；2. 控制容积控制容积:应用控制方程或守恒定律的最小几何单位；3. 界面界面:它规定了与各节点相对应的控制容积的分界面位置；4. 网格线网格线:沿坐标方向联结相邻两节点而形成的曲线簇。我们把节点看成是控制容积的代表。控制容积与子区域并不总是重合的。在区域离散化过程中开始时，由一系列与坐标轴相应的直线或曲线簇所划分出来的小区域称为子区域。视节点在子区域中位置的不同，可以把FDM及FVM中的区域离散化方法分成两大类：外节点法外节点法与内节点法内节点法。两类设置节点的方法两类设置节点的方法1. 外节点法外节点法:节点位于子区域的角顶上，划分子区域的曲线簇就是网格线，但子区域不
96、是控制容积。为了确定各节点的控制容积，需要在相邻两点的中间位置上作界面线，由这些界面线构成各节点的控制容积。从计算过程的先后来看，是先确定节点的坐标再计算相应的界面，因而也可称为先节点后界面的方法。2. 内节点法内节点法:节点位于子区域的中心，这时子区域就是控制容积，划分子区域的曲线簇就是控制的界面线。就实施过程而言，先规定界面位置而后确定节点，因而是一种先界后节点的方法。SIMPLE算法的计算步骤及其讨论算法的计算步骤及其讨论SMPLE算法的基本思想基本思想可描述如下：对于给定的压力场(它可以是假定的值或是上一次迭代计算所得到的结果)，求解离散形式的动量方程，得出速度场。因为压力场是假定的或
97、不精确的，这样，由此得到的速度场一般不满足连续方程，因此必须对给定的压力场加以修正。修正的原则修正的原则是：与修正后的压力场相对应的速度场能满足这一迭代层次上的连续方程。据此原则，我们把出由动量方程的离散形式所规定的压力与速度的关系代入连续方程的离散形式，从而得到压力修正方程，由压力修正方程得出压力修正值。接着，根据修正后的压力场，求得新的速度场。然后检查速度场是否收敛。若不收敛，用修正后的压力值作为给定的压力场，开始下一层次的计算。如此反复，直到获得收敛的解。在上述求解过程中，如何获得压力修正值(即如何构造压力修正方程)，以及如何根据压力修正值确定“正确”的速度(即如何构造速度修正方程)，是
98、SIMPLE算法的两个关键问题。现在把SIMPLE算法的计算步聚计算步聚归纳如下：(1)假定一个速度分布，记为以此计算动量离散方程中的系数及常数项；(2)假定一个压力场；(3)依次求解三个动量方程，得；(4)求解压力修正值代数方程，得；(5)据改进速度值；(6)利用改进后的速度场求解那些通过源项物性等与速度场耦合的变量。如果不影响流场，则应在速度场收敛后再求解。(7)进后的速度场重新计算动量离散方程的系数，并用改进后的压力场作为下一层次迭代计算的初值。重复上述步骤，直到获得收敛的解。4.4汽车制造厂大型焊接车间的数值计算模型建立数值模拟计算的模型建立数值模拟计算的模型为了与计算物理模型对应，便
99、于多工况研究。我们建立了三种模型。模型一模型一：有送风、排风的通风方式中设置了诱导风机系统，模型二模型二在模型一的基础上设置了空调系统，模模型三型三为在模型一模型的基础上设置了空调系统，且有局部排风的系统。由于该焊接车间比较大，为了使计算在CFD中能够进行并收敛，我们把试验模型进行了处理。取该车间具有代表性的4轴6轴为数值模拟计算区域，几何尺寸为122m24m10m（长宽高）。三种模拟的数值计算均按夏季工况的设置来进行的。焊枪既是污染源也是热源。数值模拟计算时是按焊枪的位置来设置的，根据工艺生产的布置图，我们对污染源与热源进行了设置。由于焊枪并非一直工作，取0.7的系数将焊枪近似看作持续工作，
100、这样的处理有以利于数值模拟计算。根据实测与相关设计院提供的数据，每跨污染物的发生量取6.9g/s。根据厂房及工艺布置，模型的基本布置为送排风口及诱导风机。在计算区域内，刚好是一个标准单元。两个送风口的安装位置分别为X18.2m，Y11.55m，Z5.4m；X103.8m，Y11.55m，Z5.4m，6个诱导风机的安装位置分别为X43m，Z4.25m，Y17.75m，11.75m，5.75m；和X79m，Z4.25m，Y17.75m，11.75m，5.75m；四个排风口具体位置分别为X58.3m和62.8m，Z10m，Y17.75m和5.55m。这也就是模型一。数值模拟计算区域平面布置图数值模拟
101、计算区域平面布置图污染源与热源布置平面图污染源与热源布置平面图 数值模拟计算模型一配置图数值模拟计算模型一配置图 模型一模型一模型二模型二如图所示。模型二是在模型一的基础上增设了空调工位送风，空调工位送风布置了风口24个，风口尺寸500500，送风温度18。数值模拟计算模型二配置图数值模拟计算模型二配置图模型三模型三如图所示。模型三是在模型二的基础上再增加局部排气罩的通风方式，空调工位送风温度为22。数值模拟计算模型三配置图数值模拟计算模型三配置图 数值模拟的边界条件设定数值模拟的边界条件设定数值模拟计算区域的固体边界取无滑移速度边界，四周壁面都采取零热流条件，即绝热边界；根据前面的计算结果，
102、送风风速取10m/s，诱导风机风速取8m/s，安装角度取15度30度。数值模拟的计算方法数值模拟的计算方法在数值模拟计算时，紊流模型选用的是k-双方程模型；离散方法采用的是有限容积法；差分格式选用的是混合格式；求解方法用的是SIMPLE算法；迭代次数考虑为1500次。数值模拟计算的网格划分数值模拟计算的网格划分在一般的物理问题中，计算区域中的某一些区域的物理量因变化较激烈而对计算结果影响较大。网格划分，是数值模拟计算的前处理过程。对于气流的入口、壁面等这些区域网格划分也应密集一些，而其它区域的网格划分可划分宽疏一些。在我们的三个数值模型的模拟计算中，采用直角坐标系下的方形网格划分，网格数为：9
103、03512，共37800个。同时为了正确反映出车间内气流的流动情况，在送风口及排风口周围区域划分的网格密集一些，而其它区域的网格划分则稀疏一些。另外，我们在数值模拟计算中采用的是内节点法，因为采用内节点法来划分节点，会更合理的反映出室内温度场、速度场物理量的变化。内节点法具有几个明显的优点，即离散方程中可以包括全部控制容积的热容量的影响；更容易代表控制容积；当所求解的区域中物性发生阶跃性变化时，内节点法可以较方便的把发生阶跃的面作为界面，从而可以避免在同一控制容积内物性发生突变的情况。4.5数值模拟的计算结果与分析通过数值模拟计算，我们可以得到三种模型模拟计算的结果，即速度、温度、浓度的矢量图
104、、云图、等值线图。然后根据图中的值对计算结果进行分析，得到结论。模型一的模拟计算结果模型一的模拟计算结果 （a）浓度分布图：纵向断面纵向断面Y=6m处的浓度云图处的浓度云图纵向断面纵向断面Y=12m处的浓度云图处的浓度云图1纵向断面纵向断面Y=18m处的浓度云图处的浓度云图计算区域浓度相对值为计算区域浓度相对值为0.6% 时的浓度等值面图时的浓度等值面图 计算区域浓度相对值为计算区域浓度相对值为0.9% 时的浓度等值面图时的浓度等值面图 纵向断面纵向断面Y=6m处的浓度等值线图处的浓度等值线图 纵向断面纵向断面Y=12m处的浓度等值线图处的浓度等值线图 纵向断面纵向断面Y=18m处的浓度等值线
105、图处的浓度等值线图 纵向断面纵向断面Y=6m上的温度云图上的温度云图 （b）温度分布图：纵向断面纵向断面Y=12m上的温度云图上的温度云图 纵向断面纵向断面Y=18m上的温度云图上的温度云图 计算区域温度计算区域温度T50时的等值面图时的等值面图 纵向断面纵向断面Y=6m处的温度等值线图处的温度等值线图 纵向断面纵向断面Y=12m处的温度等值线图处的温度等值线图 纵向断面纵向断面Y=18m处的温度等值线图处的温度等值线图 （c）速度分布图：纵向断面纵向断面Y=6m上速度矢量图上速度矢量图 纵向断面纵向断面Y=12m上速度矢量图上速度矢量图 纵向断面纵向断面Y=18m上速度矢量图上速度矢量图 纵
106、向断面纵向断面Y=18m上速度云图上速度云图 纵向断面纵向断面Y=12m上速度云图上速度云图 纵向断面纵向断面Y=6m上速度云图上速度云图 计算区域速度计算区域速度V0.5m/s的等值面图的等值面图 计算区域速度计算区域速度V0.4m/s的等值面图的等值面图 计算区域速度计算区域速度V0.3m/s的等值面图的等值面图 纵向断面纵向断面Y=18m处的速度等值线图处的速度等值线图 纵向断面纵向断面Y=12m处的速度等值线图处的速度等值线图 纵向断面纵向断面Y=6m处的速度等值线图处的速度等值线图 模型二的模拟计算结果模型二的模拟计算结果 （a）浓度分布图：纵向断面纵向断面Y=6m处的浓度云图处的浓
107、度云图纵向断面纵向断面Y=12m处的浓度云图处的浓度云图纵向断面纵向断面Y=18m处的浓度云图处的浓度云图2计算区域浓度相对值为计算区域浓度相对值为0.6% 时的浓度等值面图时的浓度等值面图 计算区域浓度相对值为计算区域浓度相对值为0.9% 时的浓度等值面图时的浓度等值面图 纵向断面纵向断面Y=6m处的浓度等值线图处的浓度等值线图 纵向断面纵向断面Y=12m处的浓度等值线图处的浓度等值线图 纵向断面纵向断面Y=18m处的浓度等值线图处的浓度等值线图 纵向断面纵向断面Y=6m上的温度云图上的温度云图 （b）温度分布图：纵向断面纵向断面Y=12m上的温度云图上的温度云图 纵向断面纵向断面Y=18m
108、上的温度云图上的温度云图 计算区域温度计算区域温度T50时的等值面图时的等值面图 纵向断面纵向断面Y=6m处的温度等值线图处的温度等值线图 纵向断面纵向断面Y=12m处的温度等值线图处的温度等值线图 纵向断面纵向断面Y=18m处的温度等值线图处的温度等值线图 （c）速度分布图：纵向断面纵向断面Y=6m上速度矢量图上速度矢量图 纵向断面纵向断面Y=12m上速度矢量图上速度矢量图 纵向断面纵向断面Y=18m上速度矢量图上速度矢量图 纵向断面纵向断面Y=18m上速度云图上速度云图 纵向断面纵向断面Y=12m上速度云图上速度云图 纵向断面纵向断面Y=6m上速度云图上速度云图 纵向断面纵向断面Y=18m
109、处的速度等值线图处的速度等值线图 纵向断面纵向断面Y=12m处的速度等值线图处的速度等值线图 纵向断面纵向断面Y=6m处的速度等值线图处的速度等值线图 模型三的模拟计算结果模型三的模拟计算结果（a）浓度分布图：纵向断面纵向断面Y=6m处的浓度云图处的浓度云图纵向断面纵向断面Y=12m处的浓度云图处的浓度云图纵向断面纵向断面Y=18m处的浓度云图处的浓度云图3计算区域浓度相对值为计算区域浓度相对值为0.6% 时的浓度等值面图时的浓度等值面图 计算区域浓度相对值为计算区域浓度相对值为0.9% 时的浓度等值面图时的浓度等值面图 纵向断面纵向断面Y=6m处的浓度等值线图处的浓度等值线图 纵向断面纵向断
110、面Y=12m处的浓度等值线图处的浓度等值线图 纵向断面纵向断面Y=18m处的浓度等值线图处的浓度等值线图 纵向断面纵向断面Y=6m上的温度云图上的温度云图 （b）温度分布图：纵向断面纵向断面Y=12m上的温度云图上的温度云图 纵向断面纵向断面Y=18m上的温度云图上的温度云图 计算区域温度计算区域温度T27时的等值面图时的等值面图 计算区域温度计算区域温度T50时的等值面图时的等值面图 纵向断面纵向断面Y=6m处的温度等值线图处的温度等值线图 纵向断面纵向断面Y=12m处的温度等值线图处的温度等值线图 纵向断面纵向断面Y=18m处的温度等值线图处的温度等值线图 （c）速度分布图：纵向断面纵向断
111、面Y=6m上速度矢量图上速度矢量图 纵向断面纵向断面Y=12m上速度矢量图上速度矢量图 纵向断面纵向断面Y=18m上速度矢量图上速度矢量图 纵向断面纵向断面Y=18m上速度云图上速度云图 纵向断面纵向断面Y=12m上速度云图上速度云图 纵向断面纵向断面Y=6m上速度云图上速度云图 纵向断面纵向断面Y=18m处的速度等值线图处的速度等值线图 纵向断面纵向断面Y=12m处的速度等值线图处的速度等值线图 纵向断面纵向断面Y=6m处的速度等值线图处的速度等值线图 数值模拟计算的三种模型计算结果分析根据数值模拟计算的结果图，我们能够对数值模拟的计算结果进行很好地分析，清楚地了解到风速、温度和污染物浓度分
112、布。模型一风速、温度和污染物浓度分布分析模型一风速、温度和污染物浓度分布分析由于该数值模型计算的车间温度较高，不适合工人工作，其速度、温度和浓度的分布就不做分析。 模型二风速、温度和污染物浓度分布分析模型二风速、温度和污染物浓度分布分析在Y=6米和12米的纵断面上，高度为Z=0.5米、Z=1米、Z=1.5米和Z=3米时，沿X轴的速度分布情况为：风速较高的几个点处在有送风机的送风和诱导风机的地方，其它点的平均风速也在0.3m/s左右。在Y=6米和12米的纵断面上，温度在不同高度，且沿X方向的变化情况为：温度较高的点分别在X=24米、X=75米和X=96米处，这些点均为热源的布置点，温度达到了70
113、，其它地方的温度基本都在27以下，由此可见是可以满足工作人员的工作要求的。在Y=6米和12米断面上，污染物浓度在不同高度上，沿X方向的变化情况为：几个最高点正好是污染物散发点，最高浓度达到4%即24mg/m3,其它地方的浓度均在0.5%即4mg/m3以下，由此可知，完全可以满足粉尘容许浓度的要求。 模型三风速、温度和污染物浓度分布模型三风速、温度和污染物浓度分布在Y=6米和12米的纵断面上，风速在不同高度，沿X方向的变化情况为：几个比较高的值是在空调送风口处，其风速略高于其它点的值。整个车间的风速总体来看，要明显低于模型一和模型二的风速。在Y=6米和12米的纵断面上，温度在不同高度，沿X方向的
114、变化情况为：模型三的温度沿X轴方向的变化和模型二基本相同，温度较高的点位于热源周围。在Y=6米和12米的纵断面上，在不同高度，沿X方向污染物浓度的变化情况为：几个最高点正好是污染物散发点，最高浓度达到3.5%即21mg/m3,其它地方的浓度均低于0.5%即4mg/m3，应该说是完全满足粉尘容许浓度的要求。4.6数值模拟计算三种模型通风效果的分析1、数值模拟计算三种模型风速的分析我们把数值模拟计算的风速值求平均，得到三种数值计算模型的不同高度上的速度平均值。详见下表。高度模型z=0.5mz=1mz=1.5mz=3mz=4.5mz=8m模型一0.2430.2820.2070.3020.820.37
115、1模型二0.6320.6150.5770.4920.8740.642模型三0.710.6210.5850.4880.5340.42数值模拟计算三种模型在不同高度上风速的算术平均值数值模拟计算三种模型在不同高度上风速的算术平均值从表中我们可以看出在3米以下的工作区，模型一的平均风速最小，模型三的平均风速最大，模型二居其中。2、数值模拟计算三种模型温度的分析我们把数值模拟计算的温度值求平均，得到三种数值计算模型的不同高度上的温度平均值。详见下表。高度模型z=0.5mz=1mz=1.5mz=3mz=4.5mz=8m模型一47.50749.00948.92245.8144.15643.872模型二32
116、.39835.0931.51627.64727.8827.922模型三31.25434.66634.30727.62727.55727.56数值模拟计算三种模型在不同高度上温度的算术平均值数值模拟计算三种模型在不同高度上温度的算术平均值从表中我们可以看出在3米以下的工作区，模型一的平均温度值最大，模型三的平均温度值与模型二差不多。3、数值模拟计算三种模型浓度的分析我们把数值模拟计算的浓度值求平均，得到三种数值计算模型的不同高度上的浓度平均值。详见下表。 高度模型z=0.5mz=1mz=1.5mz=3mz=4.5mz=8m模型一0.859%0.96%0.96%0.744%0.637%0.60%模
117、型二0.69%0.72%1.29%0.35%0.34%0.33%模型三0.618%0.77%0.76%0.28%0.24%0.22%数值模拟计算三种模型在不同高度上有害物浓度平均值数值模拟计算三种模型在不同高度上有害物浓度平均值从表中我们可以看出在3米以下的工作区，模型一的平均浓度值最大，模型三的平均浓度值最小，模型二居其中。数值模拟计算的三种模型通风空调效果分析结论通过对三种通风空调模型的数值计算结果的对比：模型一模型一，只设置了大流场，即有送风、排风及诱导风，由于没设空调系统，车间温度过高，夏季不宜采用；模型二模型二，在模型一的基础上加设空调工位送风系统，空调的送风温度为18，此时车间工作
118、区的温度基本上都在控制在26到27之间，污染物浓度也控制在了6mg/m3以下，可以说是一种有效的通风方式；模型三模型三，是在模型二的基础上加了局部排风罩，空调工位送风温度为22，这样的处理同样可以把工作区的温度控制在26到27之间，污染物浓度也控制在了6mg/m3以下甚至更低，但模型三要节能一些。原因在于模型二的空调送风温度为18，而模型三则是22，这也就是说在同样的送风量的情况下，模型二要耗更多的冷量才能达到设定的工作区温度，或者说，在同样送风温度的条件下，模型二需要更大风量才能达到室内的设定温度。所以模型三是一种较为节能及有效的通风方式。五、研究结果及其分析通风效率E已在第一章中进行了定义
119、并进行了描述。它可理解为稀释通风时，参与工作区内稀释污染物的风量与总送入风量之比，或是污染物排风浓度与工作区浓度之比。由此可见，通风效率E也表示通风或空调系统排出污染物的能力，因此通风效率E也称为排污效率。当送入房间空气与污染物混合均匀，排风的污染物浓度等于工作区浓度时，E=l。一般的混合通风的气流分布形式，E1。但是，若清洁空气直接送到工作区时，工作区的污染物浓度可能小于排风的浓度，这时E会大于1。E不仅与气流分布有着密切关系，而且还与污染物分布有关。污染源位于排风口处，E增大。这里我们重新定义了一下，且用计算通风效率的方法来评价我们研究成果的一致性问题。通风效率E的表示方法：这其中为最高测
120、试污染浓度，为室内平均测试浓度，为测试点的最低测试浓度。5.1关于系统通风效率问题的研究系统通风效率计算汇总系统通风效率计算汇总 对应区域区域名称名称效率效率E对应的的测试条件条件比例模型比例模型1区区浓度度单位位为ppm时对应的通的通风效率效率E14.34送送风系系统、诱导系系统、排、排风系系统、空、空调系系统与与污染源系染源系统都同都同时开启开启比例模型比例模型2区区浓度度单位位为ppm时对应的通的通风效率效率E25.37送送风系系统、诱导系系统、排、排风系系统、空、空调系系统与与污染源系染源系统都同都同时开启开启比例模型比例模型3区区浓度度单位位为ppm时对应的通的通风效率效率E32.5
121、2送送风系系统、诱导系系统、排、排风系系统、空、空调系系统与与污染源系染源系统都同都同时开启开启比例模型比例模型4区区浓度度单位位为ppm时对应的通的通风效率效率E42.01送送风系系统、诱导系系统、排、排风系系统、空、空调系系统与与污染源系染源系统都同都同时开启开启比例模型比例模型5区区浓度度单位位为ppm时对应的通的通风效率效率E52.37送送风系系统、诱导系系统、排、排风系系统、空、空调系系统与与污染源系染源系统都同都同时开启开启比例模型比例模型对应排排风11罩罩内的通罩罩内的通风效率效率E11罩内罩内2.00送送风系系统、诱导系系统、排、排风系系统、空、空调系系统与与污染源系染源系统都
122、同都同时开启，有排开启，有排风罩罩比例模型比例模型对应排排风11罩罩外的通罩罩外的通风效率效率E11罩外罩外0.58送送风系系统、诱导系系统、排、排风系系统、空、空调系系统与与污染源系染源系统都同都同时开启，有排开启，有排风罩罩比例模型比例模型对应排排风12罩罩内的通罩罩内的通风效率效率E12罩内罩内2.00送送风系系统、诱导系系统、排、排风系系统、空、空调系系统与与污染源系染源系统都同都同时开启，有排开启，有排风罩罩比例模型比例模型对应排排风12罩罩外的通罩罩外的通风效率效率E12罩外罩外2.00送送风系系统、诱导系系统、排、排风系系统、空、空调系系统与与污染源系染源系统都同都同时开启，有排
123、开启，有排风罩罩比例模型比例模型对应排排风16罩罩内的通罩罩内的通风效率效率E16罩内罩内5.83送送风系系统、诱导系系统、排、排风系系统、空、空调系系统与与污染源系染源系统都同都同时开启，有排开启，有排风罩罩比例模型比例模型对应排排风16罩罩外的通罩罩外的通风效率效率E16罩外罩外4.28送送风系系统、诱导系系统、排、排风系系统、空、空调系系统与与污染源系染源系统都同都同时开启，有排开启，有排风罩罩系统通风效率计算汇总系统通风效率计算汇总 对应区域区域名称名称效率效率E对应的的测试条件条件比例模型比例模型对应排排风19罩罩内的通罩罩内的通风效率效率E19罩内罩内1.52送送风系系统、诱导系系
124、统、排、排风系系统、空、空调系系统与与污染源系染源系统都同都同时开启，有排开启，有排风罩罩比例模型比例模型对应排排风19罩罩外的通罩罩外的通风效率效率E19罩外罩外1.98送送风系系统、诱导系系统、排、排风系系统、空、空调系系统与与污染源系染源系统都同都同时开启，有排开启，有排风罩罩比例模型比例模型对应排排风20罩罩内的通罩罩内的通风效率效率E20罩内罩内1.10送送风系系统、诱导系系统、排、排风系系统、空、空调系系统与与污染源系染源系统都同都同时开启，有排开启，有排风罩罩比例模型比例模型对应排排风20罩罩外的通罩罩外的通风效率效率E20罩外罩外2.00送送风系系统、诱导系系统、排、排风系系统
125、、空、空调系系统与与污染源系染源系统都同都同时开启，有排开启，有排风罩罩比例模型比例模型对应排排风21罩罩内的通罩罩内的通风效率效率E21罩内罩内2.00送送风系系统、诱导系系统、排、排风系系统、空、空调系系统与与污染源系染源系统都同都同时开启，有排开启，有排风罩罩比例模型比例模型对应排排风21罩罩外的通罩罩外的通风效率效率E21罩外罩外2.02送送风系系统、诱导系系统、排、排风系系统、空、空调系系统与与污染源系染源系统都同都同时开启，有排开启，有排风罩罩2区区0.3um粒径粉粒径粉尘对应的通的通风效率效率E0.3um4.56送排送排风系系统、诱导系系统、空、空调系系统、局部排、局部排风系系统
126、与与污染源系染源系统开启开启2区大于区大于0.5um粒径粉粒径粉尘对应的通的通风效率效率E0.5um4.5送排送排风系系统、诱导系系统、空、空调系系统、局部排、局部排风系系统与与污染源系染源系统开启开启比例模型比例模型2区的百分比的通区的百分比的通风效率效率E24.25送送风系系统、诱导系系统、排、排风系系统、空、空调系系统与与污染源系染源系统都同都同时开启开启数数值模型一的模型一的2区的百分比的通区的百分比的通风效率效率EA22.09送排送排风及及诱导风机机数数值模型二的模型二的2区的百分比的通区的百分比的通风效率效率EB22.24送排送排风及及诱导风机，空机，空调工位送工位送风数数值模型三
127、的模型三的2区的百分比的通区的百分比的通风效率效率EC24.28为局部通局部通风方式，有空方式，有空调工位送工位送风 在有共同点的2区，我们计算出的通风效率还是比较一致的。在计算通风效率时，我们用了相对的浓度值的概念，这样的计算结果有可比性。在2区几种通风的通风效率大小详见下表所示。2区几种通风的通风效率的比较表区几种通风的通风效率的比较表 对应区域区域名称名称效率效率E对应的的测试条件条件比例模型比例模型2区区浓度度单位位为PPM时对应的通的通风效率效率E25.37送送风系系统、诱导系系统、排、排风系系统、空、空调系系统与与污染源系染源系统都同都同时开启开启比例模型比例模型对应排排风16罩罩
128、内的通罩罩内的通风效率效率E16罩罩内内5.83送送风系系统、诱导系系统、排、排风系系统、空、空调系系统与与污染源系染源系统都同都同时开启，有排开启，有排风罩罩比例模型比例模型对应排排风16罩罩外的通罩罩外的通风效率效率E16罩罩外外4.28送送风系系统、诱导系系统、排、排风系系统、空、空调系系统与与污染源系染源系统都同都同时开启，有排开启，有排风罩罩2区区0.3um粒径粉粒径粉尘对应的通的通风效效率率E0.3um4.56送排送排风系系统、诱导系系统、空、空调系系统、局部排、局部排风系系统与与污染染源系源系统开启开启2区大于区大于0.5um粒径粉粒径粉尘对应的通的通风效率效率E0.5um4.5
129、送排送排风系系统、诱导系系统、空、空调系系统、局部排、局部排风系系统与与污染染源系源系统开启开启比例模型比例模型2区的百分比的通区的百分比的通风效率效率E24.25送送风系系统、诱导系系统、排、排风系系统、空、空调系系统与与污染源系染源系统都同都同时开启开启数数值模型三的模型三的2区的百分比的通区的百分比的通风效率效率EC24.28为局部通局部通风方式，有空方式，有空调工位送工位送风由于实验技术和测量仪器的限制，模型实验还不能对所有参数进行测量。而且由于模型实验的实验条件不同，得出的公式也各异，因此局限也很大，一方面缩小比例的模型会带来测量误差，另一方面，调整模型进行优化选择也是很困难的。尤其
130、是对室内环境要求高，而又没有相应的条件作模拟实验来检验设计工况下室内的热环境是否满足要求的情况，模型实验法尤其困难。鉴于此，物理模型主要研究了流场和浓度场，实验中发现温度场的误差比较大。数值模拟对三个模型进行了流场、浓度场、温度场的研究。通过系统通风效率计算与分析，发现两种研究方法的研究结果还是比较一致的。六、研究成果应用与结论为了检验研究成果的正确性，我们对建成了的广州本田汽车制造厂大型焊接车间通风空调系统进行了测试。测试的内容有：车间内各区域的温湿度以及焊枪热源热射流的影响、车间内各区域的烟尘浓度，区域内的CO2CO的浓度。焊接工位点位图及测试区域详见图。测试结果表明研究成果是正确的，完全
131、达到了设定要求，即：车间空气中电焊烟尘最高容许浓度6mg/m3；一氧化碳短时间接触容许浓度33mg/m3；二氧化碳时间加权平均容许浓度9000mg/m3；二氧化碳短时间接触容许浓度18000mg/m3；保证每人每小时不少于30m3的新鲜空气量；车间的空气调节夏季空气温度不得超过3332()，设定为26()；相对湿度为3070(%)。为该工厂安全环保生产提供了保障，该成果有推广应用与借鉴价值。焊接工位点位图焊接工位点位图 测试点测试时间热源直径B测试高度有效距离Z热射流直径dz热源表面温度周围空气温度温差系数对流散热量热射流流量B(m)H(m)Z(m)dz(m)tr()tk()t()AQ(kj/
132、s)Lz(m3/h)A1区1点水平11.1，9：470.010.3350.3550.17291531.524.81506.71.72.30517.5746A1区1点水平11.1，9：500.011.0351.0550.45071531.525.21506.31.72.304337.5536A1区试片2水平11.2，16：500.010.20.220.11341531.525.31506.21.72.30413.7482D区试片1水平11.2，0.010.40.420.20041531.523.21508.31.72.30849.7029D区试片1垂直11.2，0.010.40.420.2004
133、1531.523.21508.31.131.53448.4680D区试片1垂直1次11.2，0.011.11.120.47511531.523.21508.31.131.534435.8058D区试片1垂直2次11.2，0.011.11.120.47511531.523.21508.31.131.534435.80586.1车间内温度场与焊枪热射流测试数据与计算结果表测试数据与计算结果表6.2被测区域的粉尘浓度采样点温度t()采样开始时间滤膜编号采样前滤膜的质量G1(mg)采样后滤膜的质量G2(mg)流量计读数Lj(l/min)实际流量Lj(l/min)采样时间(min)实际抽气量Vt(l)换
134、算成标准状况后的抽气量V0(Nl)空气的含尘浓度Y(mg/Nm3)平均含尘浓度Yp(mg/Nm3)D3区23.79:27357.958.021.621.6111.086239.55223.030.450.6723.7457.757.921.921.9111.086242.88226.120.88D2区23.79:51157.557.620.720.7114.547301.24280.460.360.3523.7257.257.321.921.9114.547318.70296.720.34D1区25.210:50157.757.921.421.4616.831361.23334.620.600
135、.4425.2257.657.722.122.1616.831373.05345.570.29D5区24.511:15356.356.520.920.9416.037335.75311.750.640.4824.5456.856.921.421.4416.037343.79319.210.31测试数据结果测试数据结果采样点温度t()采样开始时间滤膜编号采样前滤膜的质量G1(mg)采样后滤膜的质量G2(mg)流量计读数Lj(l/min)实际流量Lj(l/min)采样时间(min)实际抽气量Vt(l)换算成标准状况后的抽气量V0(Nl)空气的含尘浓度Y(mg/Nm3)平均含尘浓度Yp(mg/Nm3
136、)A1区24.59:37158.8 59.5 20.3 20.35 13.704 278.81 258.63 2.71 2.69 24.5260.5 61.2 20.6 20.65 13.704 282.93 262.45 2.67 A1区24.310:05360.1 60.5 20.4 20.44 10.400 212.56 197.31 2.03 2.48 24.3460.1 60.7 21.1 21.14 10.400 219.85 204.08 2.94 B9区23.412:45159.2 59.4 21.7 21.71 10.127 219.84 204.68 0.98 0.96 2
137、3.4259.9 60.1 22.7 22.71 10.127 229.97 214.11 0.93 B9区人行道23.412:57357.8 58.0 21.2 21.21 15.341 325.35 302.92 0.66 0.81 23.4458.4 58.7 21.8 21.81 15.341 334.56 311.49 0.96 D6区23.614:31156.9 57.0 21.3 21.32 10.370 221.04 205.66 0.49 0.48 23.6258.2 58.3 22.0 22.02 10.370 228.30 212.42 0.47 D6区人行道23.614
138、:49357.7 57.8 21.9 21.92 10.139 222.20 206.74 0.48 0.48 23.6458.0 58.1 22.4 22.42 10.139 227.27 211.46 0.47 A1区24.516:10158.2 58.9 21.7 21.75 15.643 340.21 315.58 2.22 2.48 24.5258.1 59.0 22.5 22.55 15.643 352.75 327.21 2.75 A1区人行道24.517:00357.6 58.3 22.0 22.05 10.981 242.12 224.59 3.12 3.06 24.5457
139、.5 58.2 22.8 22.85 10.981 250.92 232.76 3.01 测试数据结果（续表）测试数据结果（续表）测试数据结果（续表）测试数据结果（续表）采样点温度t()采样开始时间滤膜编号采样前滤膜的质量G1(mg)采样后滤膜的质量G2(mg)流量计读数Lj(l/min)实际流量Lj(l/min)采样时间(min)实际抽气量Vt(l)换算成标准状况后的抽气量V0(Nl)空气的含尘浓度Y(mg/Nm3)平均含尘浓度Yp(mg/Nm3)A1区23.510:55158.258.519.619.625.453106.9999.483.023.0223.5258.658.919.619
140、.625.453106.9999.483.02A1区23.511:05358.959.318.718.725.969111.73103.893.854.2823.5457.958.419.119.125.969114.12106.124.71A1区24.312.45158.758.919.219.2510.050193.42179.361.121.9024.3258.55919.919.9510.050200.47185.902.69A1区23.413:40358.4591919.0210.022190.58177.273.382.2423.4458.758.919.719.7210.0221
141、97.60183.801.09A3区23.614:46157.758.419.619.6210.035196.92183.043.824.8023.625859.120.420.4210.035204.96190.515.77C区25.715:11358.258.620.220.3010.039203.75188.062.132.6225.7458.759.320.720.8010.039208.79192.713.11B9区24.416:13158.758.820.220.2510.021202.94188.130.530.5224.4258.358.421.121.1510.021211.
142、98196.510.51D6区24.317:00358.458.520.920.9510.038210.29195.010.510.5124.3458.558.621.521.5510.038216.33200.610.50D6区人行道24.317:15159.259.520.420.4510.103206.59191.581.571.2924.3258.558.721.221.2510.103214.69199.091.00测点测试时间温度t()相对湿度CO2浓度(ppm)CO2浓度(mg/m3)CO浓度(ppm)CO浓度(mg/m3)备注A1区 10:5523.5314538120-10-
143、1.1412:4524.330441791/A1区13:1923.431434-485778-8700-20-2.28A3区14:4623.63045080700C区15:1125.73257210261313.4215:2226.1355871053 / /B9区16:2024.43344780200D6区17:00/4628290-10-1.14D6区人行道17:3724.33244680000户外15:4626.83140973400户外7:11开始23.235/00B9区23.43543077100A1区23.23446483200有人在A1区23.23442976900无人在A2区
144、0自动区，有少量间歇运行A3区23.134453448812-80300A4区 23.433434448778-80300C区到 7:3023.63342876800未运行，有部分风扇开启6.2被测区域的CO2、CO浓度测试数据测试数据测点测试时间温度t()相对湿度CO2浓度(ppm)CO2浓度(mg/m3)CO浓度(ppm)CO浓度(mg/m3)备注A1区9:3724.5304287680-1(少量为2)0-1.14(少量为2.28)A1区10:0524.92943678211.14B1区12:3824.4334287680-10-1.14B9区12:5323.4344307710-10-1
145、.14D6区14:3523.636430-450-476771-807-85400中途休息，人来时变到450，开工时达476D5区14:4223.7364207531月5日此区通风好，但正在刷保护油A1区人行道 16:4524.5374387860101.14D3区9:3023.74343778422.28D1区 10:5525.23943477800D5区11:1524.542450-431807-7730-10-1.14就餐前，无人工作时，风扇关测试数据（续表）测试数据（续表）通过本研究，可得以下结论：1.车间焊枪有害物的放散量与扩散规律的计算方法是正确的，理论与实测结果是一致的；2.通过
146、设置通风与空调系统，完全能够满足设定的卫生、安全、环保标准的要求；3.在模型试验中，通过测试与观察速度场、浓度场，调整系统并多次实验，对通风空调系统的定型，指导工程设计起到了关键的作用。4.通过对三种通风结构形式数值模拟结果的对比，设置了空调的诱导通风方式的模型三既解决了工作区温度过高的问题，又很好地控制了污染物，并且能耗低于模型二，是在工程实际中应该优选的通风方式。5.模型试验结果证明，车间内设置三种通风气流，能达到预期目标。6.实测结果表明，本文提出的汽车制造厂大型焊接车间内的通风与空调系统能完全满足车间安全浓度标准和车间温度设定值。本文的研究成果具有较大的推广应用价值。七、总结与展望研究
147、展望通过本研究，我们发现该研究可以完善与继续研究的几点展望：1.在此研究的基础上，针对其他区域、不同类别作更进一步的研究；2.诱导风机的安装位置与喷射角度对通风效果的影响还可以做进一步的研究；3.大风扇在车间应用的适应性和可行性还可以作进一步的研究；4.工艺生产中，工厂的WSP平台的设置、全自动生产线设置等，对通风空调系统设置与通风效果的影响也可以作进一步的研究。项目合同应用与经济效益证明材料应用用证明明卫生检验中心检测报告专利材料发表文章1QiuxinLiu.ChuanhuiZhou.XiaoguoSun.TheresearchandApplicationofVentilationWayon
148、theWeldingWorkshopoftheMotorFactoryC.BuiltEnvironmentandPublicHealthProceedingsofBEPH2004:302-3062刘秋新.周传辉.孙小国.汽车制造厂车间通风方式的研究.J工业安全与环保.Vol.31(3)2005:17-193LiuQiuxin.ZhaoYunsheng.DingYu.etal.ResearchonAirConditioningandVentilationofAutomobileWeldingWorkshop.CTheInternationalWorkshoponModernScienceandT
149、echnology2008:421-4304LiuQiuxin.ZhaoYunsheng.YangErping.etal.StudyofDischargeandControlofPollutionSourceofWeldingWorkshopsinMotorFactories.CProceedingsof2008(Shengyang)InternationalColloquiumonSafetyScienceandTechnology.2008:628-6365刘秋新.赵云胜.杨二平.汽车焊接车间通风空调数值模拟研究.J建筑科学.Vol.24(12).2008：85-896刘秋新.丁云.杨二平
150、.等汽车制造厂焊接车间空调通风系统模拟研究.J制冷空调.2008（5）：5-117LiuQiuxin.DischargeandControlofPollutionSourcesofWeldingWorkshopsinAutomobileFactories.JJournalofNortheasternUniversity(NaturalScience).Vol30.2009(4):80-838刘秋新.杨二平.刘东华.等汽车制造厂焊接车间污染源放散与控制的研究.J暖通空调.Vol.392009(3):134-1379刘秋新.张琳琳.车间通风效果评价方法的研究C.中国职业安全健康协会学术年会.2009：587-59110刘秋新.吴海涛.白明强.等汽车制造厂焊接车间空调工位送风的研究.C第17届海峡两岸及香港、澳门地区职业安全健康学术研讨会.2009：127-132查新报告谢谢！
