發(fā)布時間：2020-07-15 14:34

【摘要】：近壁熱源空氣對流產(chǎn)生的顆粒沉積在電子設(shè)備、機(jī)械設(shè)備、化工設(shè)備、文物保護(hù)及人居環(huán)境等領(lǐng)域中產(chǎn)生的危害引起了人們的廣泛關(guān)注。但是，近壁熱源空氣對流對顆粒物的分布、沉積機(jī)理及沉積過程影響的研究尚不多見。本文采用試驗(yàn)、數(shù)值模擬和實(shí)測等方法研究了近壁熱源上方空氣對流影響下的顆粒沉積機(jī)理。主要內(nèi)容有以下幾點(diǎn)： 首先，試驗(yàn)研究了近壁熱源上方顆粒物的無因次濃度及粒徑分布隨時間的變化。在量化、參數(shù)可控的條件下，查明顆粒物在熱氣流影響下與等溫氣流影響時的沉積機(jī)理差異。分析了不同熱源溫度下、不同距墻距離及不同高度處的顆粒衰減率損失系數(shù)。研究表明在近壁熱源上方的顆粒物沉積速度及懸浮態(tài)的顆粒粒徑分布均有其特殊性。 其次，利用CFD技術(shù)深入研究了不同近壁熱源參數(shù)下形成的熱氣流對顆粒沉積數(shù)量及位置的影響，采用離散相模型（DPM）計算了粒徑為2.5-10.0μm的顆粒物在不同工況下的沉積分?jǐn)?shù)、沉積速度以及沉積數(shù)量。結(jié)果表明近壁熱源的溫度、長度及距墻距離均會不同程度地影響顆粒沉積。顆粒物在近壁熱源上方后墻上的沉積數(shù)量因顆粒粒徑及沉積位置的不同而有所不同。 第三，以散熱器為例，探索了環(huán)境中的顆粒物濃度、溫度、相對濕度及風(fēng)速等因素與熱源上方顆粒物濃度之間的關(guān)系。基于實(shí)測數(shù)據(jù)，對近壁熱源上方PM10、PM2.5和PM1的濃度與環(huán)境中的PM10、PM2.5和PM1的濃度、溫度、相對濕度及風(fēng)速之間的相關(guān)性進(jìn)行了統(tǒng)計分析，以環(huán)境因素為自變量建立了多元線性回歸方程。 最后，探討了近壁熱源上方設(shè)置導(dǎo)流板對顆粒沉積的控制效果。采用數(shù)值模擬的方法研究了導(dǎo)流板對顆粒在熱源后墻沉積的阻擋效果，并就導(dǎo)流板的寬度和所處位置對顆粒沉積的影響進(jìn)行了研究，以尋求最佳的導(dǎo)流板寬度和導(dǎo)流板位置。結(jié)果表明，在近壁熱源上方設(shè)置導(dǎo)流板是一種行之有效的減少顆粒物在熱源上方后墻沉積的方法，導(dǎo)流板的寬度及導(dǎo)流板距熱源上表面的距離對顆粒沉積的控制效果均有顯著影響。
【學(xué)位授予單位】：西安建筑科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號】：X513
【圖文】：

（d） （e） （f）圖 1.1 顆粒沉積的不良影響（a）電腦主機(jī)內(nèi)的顆粒沉積，（b）換熱器的顆粒沉積（摘自谷歌圖片），（c）文物上的顆粒沉積（摘自谷歌圖片），（d）教堂蠟燭后墻的顆粒沉積（摘自谷歌圖片），（e）壁燈后墻的顆粒沉積，（f）散熱器后墻的顆粒沉積顆粒沉積在其他一些領(lǐng)域也同樣存在負(fù)面作用，圖 1.1 中示出了顆粒沉積不良影響的實(shí)例。影響顆粒分布及沉積的因素很多，每種機(jī)理對顆粒物狀態(tài)的形成、維持或者改變所起的作用也有所不同。在 20 世紀(jì) 80 年代末，一種被稱作“BlackMagic Dust”的奇妙現(xiàn)象引起了人們的注意。“Black Magic Dust”是指在室內(nèi)環(huán)境中的豎直或水平表面上，短時間內(nèi)就出現(xiàn)污點(diǎn)的現(xiàn)象[29]。這種現(xiàn)象剛被注意到的一段時間內(nèi)，僅在德國就有數(shù)千個關(guān)于“Black Magic Dust”現(xiàn)象的案例被報道。人們發(fā)現(xiàn)，受影響住宅的墻壁、天花板及家具的表面在采暖期會突然出現(xiàn)黑色污點(diǎn)[30-31]。類似的例子也出現(xiàn)在德國以外的地方。經(jīng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，92%的“Black Magic

圖 2.1 試驗(yàn)熱源表 2.1 試驗(yàn)裝置外形及技術(shù)參數(shù)外形 技術(shù)參數(shù)尺寸：300mm×170mm×1mm加熱功率：300W顯示誤差：≤1.0%FS±1 字或≤0設(shè)定點(diǎn)偏差：≤1.0%FS輸出觸點(diǎn)容量：交流 220V 7A（工作電源：90VAC~242VAC 或50Hz/60Hz工作環(huán)境：溫度 0~50℃，相對無腐蝕性氣體場所接觸器線圈工作電壓 U 為：交

西安建筑科技大學(xué)博士學(xué)位論文2）試驗(yàn)儀器在本次試驗(yàn)中，顆粒物的濃度及粒徑分布均是由 Grimm1.109 系列粉塵監(jiān)測器測量的。此儀器進(jìn)行實(shí)時測量時共有 31 個粒徑通道，粒徑范圍為 0.25~32μm。儀器外形參見圖 2.2。Grimm1.109 系列粉塵監(jiān)測器采用光散射技術(shù)原理進(jìn)行單顆粒計數(shù)。將半導(dǎo)體激光器作為光源，顆粒的散射信號通過激光束，被大約 90°的鏡子采集后傳輸至接收二極管，見圖 2.3。增強(qiáng)后的二極管信號通過一個多通道粒度分級器，多通道粒度分級器對各個通道傳輸?shù)男盘栠M(jìn)行分級。所得結(jié)果既可顯示在屏幕上，也可在數(shù)據(jù)存儲卡中存儲，還可以通過 RS232 接口傳輸，以便進(jìn)行其他分析。

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2756618