防煙型低阻力工業(yè)通風矩形漸擴阻力構(gòu)件及防積塵方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于工業(yè)通風領(lǐng)域，具體涉及一種漸擴阻力構(gòu)件以及漸擴阻力構(gòu)件防煙降 阻的處理方法，特別是一種矩形漸擴阻力構(gòu)件以及漸擴阻力構(gòu)件防煙降阻的處理方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 送風系統(tǒng)中室外空氣經(jīng)空調(diào)機組處理時，由于大多數(shù)粗精效過濾網(wǎng)僅能過濾3um 以上的懸浮顆粒物，其微細顆粒物則隨風直接進入風管，而風管內(nèi)表面實際粗糙高度遠遠 高于微細顆粒物的大小，因此，這些微細的顆粒物隨著空氣與風管內(nèi)壁相互碰撞摩擦產(chǎn)生 靜電吸附越積越多，從而導致風管內(nèi)壁的粗糙高度越來越大，灰塵粘附加速進行，如此長年 累月形成較厚的積塵。而排風系統(tǒng)所有懸浮顆粒物均隨氣流進入管道中，積塵更加嚴重。尤 其是在風管的彎頭等局部阻力構(gòu)件處，空氣以及懸浮顆粒物與周圍管壁的碰撞更加劇烈， 是輸配系統(tǒng)中最容易積塵磨損的部位。風道積塵帶來的危害主要有兩種：1、滋生細菌，傳染 疾病：由于風道通風道內(nèi)的灰塵會逐漸沉積滋生病菌，逐漸變成室內(nèi)空氣的污染源;2、空氣 在風道內(nèi)流動會由于粘性及流體的相對運動產(chǎn)生內(nèi)摩擦力，空氣在風道內(nèi)流動要克服這種 阻力而耗費能量。
[0003] 據(jù)了解，目前常用的風管漸擴阻力構(gòu)件并無任何防粉塵沉積的措施。為了防止懸 浮顆粒物在管道漸擴阻力構(gòu)件等易積塵處的沉積，簡單的思路是使用粗糙高度盡可能低的 潔凈管材制作風管漸擴阻力構(gòu)件。但實際情況下，并非風管漸擴阻力構(gòu)件所有部位都易積 塵，也就是說有些不易積塵的面或是同一個面的某些部位不易積塵，采用統(tǒng)一改變風管材 料換成潔凈管材的方法必然會造成在不易積塵的部分耗費多余的材料，造成整個風管漸擴 阻力構(gòu)件造價的提高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對現(xiàn)有漸擴阻力構(gòu)件的缺陷，本發(fā)明的目的在于，提供一種防煙型低阻力工業(yè) 通風矩形漸擴阻力構(gòu)件。這種漸擴阻力構(gòu)件在不同積塵濃度的部位采用不同粗糙高度潔凈 材料，可有效的減少懸浮顆粒物在彎頭處的沉積，同時節(jié)省耐磨材料使用量，降低漸擴阻力 構(gòu)件的造價。
[0005] 為實現(xiàn)上述技術(shù)任務，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案予以實現(xiàn)：
[0006] 一種防煙型低阻力工業(yè)通風矩形漸擴阻力構(gòu)件，包括上頂板、下底板、側(cè)板a以及 偵販b;上頂板、下底板、側(cè)板a和側(cè)板b作為四個側(cè)面合圍得到矩形漸擴管;上頂板和下底板 相同；側(cè)板a和側(cè)板b相同；所述下底板、側(cè)板a以及側(cè)板b都被劃分為高塵粒濃度區(qū)、中塵粒 濃度區(qū)和低塵粒濃度區(qū);所述高塵粒濃度區(qū)和中塵粒濃度區(qū)上分別使用不同粗糙高度的防 積塵材料。
[0007] 進一步的，所述高塵粒濃度區(qū)使用防積塵材料為不銹鋼潔凈管材。
[0008] 進一步的，利用下式計算防積塵材料的粗糙高度：
[0010] 式中，Hh為高塵粒濃度區(qū)采用的不銹鋼潔凈管材的粗糙高度，mm;K為彎管當量粗 糙高度，mm; amax_h為板面的最大塵粒濃度值;ah_m為劃分高塵粒濃度區(qū)和中塵粒濃度區(qū)的塵 粒濃度閾值;α為高塵粒濃度區(qū)或中塵粒濃度區(qū)任意點處的塵粒濃度值；γ :為高塵粒濃度 力區(qū)的粗糙高度常數(shù)系數(shù)，當INT函數(shù)值為1時取γ 1 = 0.5,當INT函數(shù)值不為1時取γ 1; ΙΝΤ是將一個數(shù)值向下取整為最接近的整數(shù)的函數(shù)。
[0011] 進一步的，所述中塵粒濃度區(qū)使用的防積塵材料為鍍鋅薄鋼板。
[0012] 進一步的，利用下式計算防積塵材料的粗糙高度：
[0014] 式中，Hm為中塵粒濃度區(qū)采用鍍鋅薄鋼板的粗糙高度，mm;K為彎管當量粗糙高度， mm; ah_m為劃分高塵粒濃度區(qū)和中塵粒濃度區(qū)的塵粒濃度閾值;為劃分中塵粒濃度區(qū)和 低塵粒濃度區(qū)的塵粒濃度閾值;a為高塵粒濃度區(qū)或中塵粒濃度區(qū)任意點處的塵粒濃度值； γ 2為中塵粒濃度區(qū)粗糙高度常數(shù)系數(shù)，當INT函數(shù)值為1時取γ 2 = 0.5，當INT函數(shù)值不為1 時取γ 2= 1; ΙΝΤ是將一個數(shù)值向下取整為最接近的整數(shù)的函數(shù)。
[0015] 本發(fā)明的另一個目的在于，提供一種矩形漸擴阻力構(gòu)件的防積塵處理方法，包括 以下步驟：
[0016] 步驟1:對于矩形漸擴阻力構(gòu)件，求解空氣和塵粒混合流動的兩相流的連續(xù)性方程 和N-S動量方程偏微分方程組，確定彎頭穩(wěn)態(tài)湍流混合物速度場U(X，y，ζ);
[0017] 步驟2:根據(jù)步驟1得到的矩形漸擴阻力構(gòu)件穩(wěn)態(tài)湍流速度場U(x，y，z)，計算得到 塵粒的滑移速度Vdr, P;
[0018] 步驟3:根據(jù)步驟1得到的矩形漸擴阻力構(gòu)件穩(wěn)態(tài)湍流速度場U(x，y，z)和步驟2求 解的塵粒的滑移速度Vdr,P，代入式2所示的塵粒組分體積分數(shù)方程，對式2進行一階迎風格 式離散化，并利用高斯-賽德爾迭代進行求解，得到第二相即塵粒的體積濃度a P(x，y，z)，從 而得到下底板5、側(cè)板a2以及側(cè)板b7各自的的塵粒濃度范圍；
[0020] 式中，PP為塵粒密度，m3/kg;t為時間，S;Vdr, P為塵粒的滑移速度，m/s; Arnq為質(zhì)量 流量，kg/s。
[0021] 步驟4:根據(jù)步驟3得到的下底板5、側(cè)板a2以及側(cè)板b7的塵粒濃度范圍，分別計算 得到各個板面的劃分高塵粒濃度區(qū)和中塵粒濃度區(qū)的閾值同時計算得到各個板面的 劃分中塵粒濃度區(qū)和低塵粒濃度區(qū)的閾值將〇^在板面上對應的曲線作為板面的高中 塵粒濃度區(qū)包絡(luò)曲線;將在板面上對應的曲線作為板面的中低塵粒濃度區(qū)包絡(luò)曲線；
[0022] 步驟5:分別在步驟4得到的各板面上的中低塵粒濃度區(qū)包絡(luò)曲線、高中塵粒濃度 區(qū)包絡(luò)曲線上取多個離散點，并獲取這些離散點的坐標值;對中低塵粒濃度區(qū)包絡(luò)曲線、高 中塵粒濃度區(qū)包絡(luò)曲線上的離散點的坐標值進行擬合，得到原始擬合曲線方程，然后采用 通用全局優(yōu)化法對原始擬合曲線方程進行處理，得到中低塵粒濃度區(qū)包絡(luò)曲線、高中塵粒 濃度區(qū)包絡(luò)曲線對應的擬合曲線方程；
[0023] 步驟6:將步驟5得到每個板面的每條擬合曲線方程作為板面上各塵粒濃度區(qū)的分 界線，得到各板面的高塵粒濃度區(qū)、中塵粒濃度區(qū)和低塵粒濃度區(qū)；
[0024] 步驟7:步驟6得到的每個板面的高塵粒濃度區(qū)使用不銹鋼潔凈管材，在中塵粒濃 度區(qū)使用鍍鋅薄鋼板;計算各板面的高塵粒濃度區(qū)以及中塵粒濃度區(qū)使用的防積塵材料的 粗糙高度;根據(jù)防積塵材料的粗糙高度對防積塵材料的相應區(qū)域進行拋光。
[0025] 進一步的，利用式1計算得到塵粒的滑移速度vdr,P:
[0027]式中，Vdr,p為塵粒的滑移速度，m/spP為塵粒密度，m 3/kg ;Pm為混合物密度，m3/kg; dp 為塵粒直徑，m; fdrag為曳力函數(shù);vq為空氣速度，m/s，為空氣動力粘性系數(shù)。
[0028]進一步的，所述步驟4中，分別利用式3計算得到各個板面的劃分高塵粒濃度區(qū)和 中塵粒濃度區(qū)的閾值同時利用式4計算得到各個板面的劃分中塵粒濃度區(qū)和低塵粒濃 度區(qū)的閾值將ah- m在板面上對應的曲線作為板面的高塵粒濃度區(qū)和中塵粒濃度區(qū)分界 線，即高中塵粒濃度區(qū)包絡(luò)曲線;將在板面上對應的曲線作為板面的中塵粒濃度區(qū)和低 塵粒濃度區(qū)分界線，即中低塵粒濃度區(qū)包絡(luò)曲線；
[0031 ]式中，amax_h、amin-：^v別為板面的最大塵粒濃度值和最小塵粒濃度值;ξ、φ為區(qū)域劃 分常數(shù)，1 < ξ < 2,0<Φ< 1;板面是指下底板5、側(cè)板a2以及側(cè)板b7。
[0032]進一步的，所述步驟7中，根據(jù)式5確定高塵粒濃度區(qū)使用的不銹鋼潔凈管材的粗 糙高度：
[0034]式中，Hh為高塵粒濃度區(qū)采用的不銹鋼潔凈管材的粗糙高度，mm;K為U型管道彎管 當量粗糙高度，mm; amax_h為板面的最大塵粒濃度值;ah_m為劃分高塵粒濃度區(qū)和中塵粒濃度 區(qū)的塵粒濃度閾值;α為高塵粒濃度區(qū)或中塵粒濃度區(qū)任意點處的塵粒濃度值；γ :為高塵 粒濃度力區(qū)粗糙高度常數(shù)系數(shù)，當式5中INT函數(shù)值為1時γ i = 0.5，當式5中INT函數(shù)值不為 1時γ d ;INT是將一個數(shù)值向下取整為最接近的整數(shù)的函數(shù)。
[0035]進一步的，所述步驟7中，根據(jù)式6確定中塵粒濃度區(qū)采用鍍鋅薄鋼板的粗糙高度：
[0037]式中，Hm為中塵粒濃度區(qū)采用鍍