本發(fā)明涉及除塵技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種近壁熱源用節(jié)能除塵裝置。

背景技術(shù)：

貼壁電熱槽、散熱器、壁燈、壁掛屏等近壁熱源的上方后墻處常常會形成明顯污漬，俗稱“黑魔塵（blackmagicdust）”現(xiàn)象。研究表明，這些污漬主要由粉塵顆粒沉積造成，其形成速度極快，消除之后在短時間內(nèi)又會再次形成，且被污染的墻面、物品難以修復(fù)，因此會嚴(yán)重影響墻面美觀、破壞室內(nèi)環(huán)境，甚至污損圖書檔案、藝術(shù)珍品和文物古跡等，造成不可估量的損失。一些學(xué)者采用給近壁熱源加罩、在近壁熱源上方設(shè)置擋板、在近壁熱源上設(shè)導(dǎo)流裝置等方法來減少近壁熱源后墻處粉塵顆粒的沉積，雖然在一定程度上控制或減輕了近壁熱源上方的“黑魔塵”現(xiàn)象，但與此同時也使更多的顆粒物懸浮于室內(nèi)空氣中。由于空氣懸浮顆粒物中含有較多小粒徑的可吸入顆粒物，因此會造成人體吸入性危害。如果再購置空氣凈化器等進行除塵，不僅投入高，而且還需要額外消耗能源。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了解決上述問題，本發(fā)明提供一種近壁熱源用節(jié)能除塵裝置。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明可采取下述技術(shù)方案：

本發(fā)明所述的近壁熱源用節(jié)能除塵裝置，包括連接在近壁熱源靠墻一側(cè)的支撐板，所述支撐板與近壁熱源底部平齊，且支撐板頂部高于近壁熱源0.5-2米；支撐板面向近壁熱源一側(cè)設(shè)置有沉灰斗，所述沉灰斗外緣緊貼近壁熱源，沉灰斗中插裝有與支撐板貼覆設(shè)置的集塵板，所述集塵板為粗糙表面，且集塵板的表面粗糙度數(shù)值隨集塵板的高度發(fā)生變化，集塵板的表面粗糙度根據(jù)模擬所得熱氣流與壁面的溫差大小確定，符合lognormal曲線分布；位于支撐板另一側(cè)貼墻設(shè)置的降溫水箱與支撐板扣合相連。

所述集塵板表面粗糙度數(shù)值的確定方法，包括以下步驟：

第一步，建立一個二維坐標(biāo)系，該坐標(biāo)系的原點為近壁熱源面向集塵板的最外沿底邊的中點，正軸為垂直于此底邊指向集塵板方向，正軸為垂直于此底邊指向天花板方向，近壁熱源面向集塵板的最外沿與集塵板表面的距離為，集塵板的高度為，此時集塵板視為表面粗糙度均一的光滑豎板；

第二步，利用fluent計算軟件模擬近壁熱源與集塵板的溫度場；

第三步，在所模擬的溫度場中，提取近壁熱源面向集塵板的最外沿中線節(jié)點的溫度值，所提取的數(shù)據(jù)中包括節(jié)點的溫度值，其中：，為近壁熱源面向集塵板的最外沿中線上的節(jié)點編號，取正整數(shù)；

第四步，在所模擬的溫度場中，提取集塵板表面中線節(jié)點的溫度值，所提取的數(shù)據(jù)中包括節(jié)點的溫度值，其中：，為集塵板表面中線上的節(jié)點編號，取正整數(shù)；

第五步，以數(shù)據(jù)組作為因變量，作為自變量擬合lognormal曲線：式中：表示坐標(biāo)為高度處近壁熱源面向集塵板的最外沿中線和集塵板表面中線上的溫度差值，，表示圓周率，和均為常數(shù)；

第六步，將橫坐標(biāo)高度處的集塵板的表面粗糙度設(shè)置為80μm；

第七步，根據(jù)以下公式計算出集塵板高度處的表面粗糙度數(shù)值：，式中：表示集塵板坐標(biāo)為高度處的表面粗糙度數(shù)值，為高度處近壁熱源面向集塵板的最外沿中線和集塵板表面中線上的溫度差值，為高度處近壁熱源面向集塵板的最外沿中線和集塵板表面中線上的溫度差值。

所述支撐板由鉸接相連的上段、中段和下段組成，支撐板處于折疊狀態(tài)時呈倒u形覆蓋在近壁熱源頂部，用于近壁熱源在非工作狀態(tài)時的表面防塵，以期保持清潔。

進一步地，所述支撐板中段的寬度大于近壁熱源頂部寬度2-6厘米，使支撐板具有更好的防塵效果。

所述支撐板表面靠墻一側(cè)一體化設(shè)置有多個高度為3-7毫米的凸臺，所述降溫水箱上設(shè)置有與所述凸臺相配合的凹槽，使降溫水箱緊密貼合在支撐板上，防止下落。

所述支撐板兩側(cè)設(shè)置有用于與近壁熱源相連的掛鉤。

所述沉灰斗與所述支撐板底部平齊，沉灰斗內(nèi)設(shè)置有用于插裝所述集塵板的插槽。

本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，能夠避免近壁熱源對其上方后墻造成的污損，同時在不額外消耗能源的情況下脫除室內(nèi)懸浮顆粒，減少吸入性顆粒對人體造成的傷害。上述集塵板表面的粗糙度根據(jù)熱氣流與壁面間的溫差大小設(shè)置，有的放矢地在熱泳作用較大處（即顆粒易沉積區(qū)域）增大集塵板表面的粗糙度，有效增加顆粒沉積，提高了集塵效果；同時因有針對性地在集塵板不同區(qū)域進行不同粗糙度設(shè)置，充分避免了在整個集塵板表面設(shè)置單一性的高粗糙度，從而減小了氣流流動的阻力。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是圖1中a部放大圖。

圖3是圖1中支撐板與集塵板的局部立體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4是實施例中l(wèi)ognormal曲線擬合圖。

具體實施方式

如圖1所示，本發(fā)明所述的近壁熱源用節(jié)能除塵裝置，包括連接在近壁熱源q靠墻一側(cè)的支撐板1，支撐板1一側(cè)貼覆設(shè)置有插裝在沉灰斗2中的集塵板3，另一側(cè)扣合安裝有降溫水箱4。具體地，如圖2、3所示，支撐板1由通過合頁m、n依次鉸接相連的上段1.1、中段1.2和下段1.3組成，支撐板1兩側(cè)設(shè)置有若干個與近壁熱源q相連的掛鉤5，此外，支撐板1和近壁熱源q之間也可采用其他常見的連接形式。當(dāng)近壁熱源q處于非工作狀態(tài)時，可以將集塵板3和降溫水箱4取下，將支撐板1折疊成倒u形覆蓋在近壁熱源q頂部，防止灰塵落于近壁熱源q表面；為了加強防塵效果，支撐板1中段1.2的寬度大于近壁熱源q頂部寬度2-6厘米。集塵板3活動插裝在沉灰斗2中，可以在拆卸后進行清洗或更換。此外，在集塵板表面還可繪制圖案，作為室內(nèi)裝飾。上述沉灰斗2一體化設(shè)置在支撐板1靠近近壁熱源q一側(cè)，且沉灰斗2外緣緊貼近壁熱源q設(shè)置，為了便于插裝集塵板3，以及使集塵板3與支撐板1穩(wěn)固地貼覆在一起，在沉灰斗2內(nèi)開設(shè)有插槽；而支撐板1靠墻一側(cè)則通過扣合結(jié)構(gòu)安裝有與后墻墻壁緊密貼合的降溫水箱4，即本裝置正好是卡在近壁熱源和墻壁之間。一般地，如圖2所示，在支撐板1的上段1.1和下段1.3表面均一體化成排設(shè)置有高度為3-7毫米的凸臺a，降溫水箱4上則設(shè)置有與上述凸臺a相配合的凹槽b。上述沉灰斗2除用于承托集塵板3外，還能夠進一步收集空氣中的沉積顆粒和集塵板3上散落下來的粉塵顆粒；上述降溫水箱4用于冷卻支撐板1和集塵板3，使熱氣流和集塵板3之間形成較大溫差，從而增大顆粒受到的熱泳力，使顆粒易于沉積在集塵板3上，對于吸入性小顆粒，脫除效果尤為明顯，同時，近壁熱源q產(chǎn)生的熱量可加速降溫水箱4中水的蒸發(fā)，增加了室內(nèi)空氣濕潤度，有利于粉塵顆粒沉積，同時改善室內(nèi)干燥環(huán)境。在近壁熱源不工作期間或室內(nèi)濕度較大時，可把水箱拆掉不使用。上述沉灰斗2、降溫水箱4、支撐板1底部均與近壁熱源q底部平齊，且集塵板3、降溫水箱4和支撐板1頂部均高出近壁熱源q頂部0.5-2米，可有效阻擋顆粒沉積對近壁熱源q上方后墻造成污損；此外，集塵板3為粗糙表面，且集塵板3的表面粗糙度數(shù)值隨集塵板3的高度發(fā)生變化，集塵板3的表面粗糙度根據(jù)模擬所得熱氣流與壁面的溫差大小確定，符合lognormal曲線分布，有的放矢地在熱泳作用較大處（即顆粒易沉積區(qū)域）增大集塵板3表面的粗糙度，以便有效增加顆粒沉積，提高集塵板3的集塵效果；同時，由于對集塵板3表面粗糙度進行了分區(qū)設(shè)置，避免采用單一性的高粗糙度，從而減小了氣流流動的阻力，也降低了制造成本。其中，設(shè)定集塵板3表面粗糙度的具體方法按照下述步驟進行：

第一步，建立一個二維坐標(biāo)系，該坐標(biāo)系的原點為近壁熱源q面向集塵板3的最外沿底邊的中點，正軸為垂直于此底邊指向集塵板3方向，正軸為垂直于此底邊指向天花板方向，近壁熱源q面向集塵板3的最外沿與集塵板3表面的距離為，集塵板的高度為，此時集塵板3視為表面粗糙度均一的光滑豎板；

第二步，利用fluent計算軟件模擬近壁熱源q與集塵板3的溫度場；

第三步，在所模擬的溫度場中，提取近壁熱源q面向集塵板3的最外沿中線節(jié)點的溫度值，所提取的數(shù)據(jù)中包括節(jié)點的溫度值，其中：，為近壁熱源q面向集塵板3的最外沿中線上的節(jié)點編號，取正整數(shù)；

第四步，在所模擬的溫度場中，提取集塵板3表面中線節(jié)點的溫度值，所提取的數(shù)據(jù)中包括節(jié)點的溫度值，其中：，為集塵板3表面中線上的節(jié)點編號，取正整數(shù)；

第五步，以數(shù)據(jù)組作為因變量，作為自變量擬合lognormal曲線：式中：表示坐標(biāo)為高度處近壁熱源q面向集塵板3的最外沿中線和集塵板3表面中線上的溫度差值，，表示圓周率，和均為常數(shù)（和并無具體的物理意義，僅代表4個不同的常數(shù)，其是在擬合lognormal曲線時伴隨產(chǎn)生，對于不同數(shù)據(jù)所擬合出的lognormal曲線，其數(shù)值是不同的。）；

第六步，將橫坐標(biāo)高度處的集塵板3的表面粗糙度設(shè)置為80μm；

第七步，根據(jù)以下公式計算出集塵板3高度處的表面粗糙度數(shù)值：式中：表示集塵板3坐標(biāo)為高度處的表面粗糙度數(shù)值（單位為μm），為高度處近壁熱源q面向集塵板3的最外沿中線和集塵板3表面中線上的溫度差值，為高度處近壁熱源q面向集塵板3的最外沿中線和集塵板3表面中線上的溫度差值。

以下結(jié)合實施例來說明集塵板3表面粗糙度的設(shè)定步驟。

實施例：

近壁熱源q為長1m、寬0.1m、高0.6m的散熱器，該散熱器表面溫度為333k，距離后墻的距離為0.06m，其最外沿與集塵板3表面的距離為。本發(fā)明采用的節(jié)能除塵裝置的支撐板1高度為2m，支撐板1中段1.2的寬度為0.12m，扣合結(jié)構(gòu)中凸臺a的高度為5mm。

集塵板3各部位的表面粗糙度設(shè)定按照上述方法進行計算，其中，在進行l(wèi)ognormal曲線擬合時，常數(shù)和分別為0、4.79395、0.17021和0.6，擬合曲線圖如圖4所示。因此，該集塵板3的表面粗糙度在高度處的數(shù)值（單位：μm）為：為驗證此節(jié)能除塵裝置的效果，申請人對本發(fā)明進行了模擬實驗：

采用離散相模型對顆粒相進行計算，共追蹤5000個粒徑為2.5μm的單分散球形顆粒物在長、寬、高為4m×3m×3m房間內(nèi)的運動軌跡。安裝此裝置前，室內(nèi)表面顆粒沉積數(shù)量為1981個，沉積分?jǐn)?shù)為39.6%，安裝此裝置后，室內(nèi)表面顆粒沉積數(shù)量增加至3104個，沉積分?jǐn)?shù)為62.1%，可見本裝置在不額外消耗能源的情況下達到了良好的除塵效果。