焊接廠房置換通風效果試驗★

肖 凌 云

(湖南工業大學土木工程學院，湖南 株洲 412000)

焊接廠房置換通風效果試驗★

肖 凌 云

(湖南工業大學土木工程學院，湖南 株洲 412000)

在正常工況下，對某焊接廠房進行了通風效果試驗，現場測試了廠房溫濕度、臭氧濃度、粉塵濃度等參數，發現采用置換通風的方式，廠房的速度流場均勻，但臭氧濃度、粉塵濃度均沒有達到設計要求，稍微偏高，這與送風速度有關，試驗結果為高大廠房置換通風氣流組織的研究提供了可靠的數據資料。

焊接廠房，置換通風，氣流組織

置換通風是一種新型的通風方式，在高大空間中的應用效果更為明顯。對于既有熱量散發又有粉塵、污染氣體排放的焊接廠房來說，置換通風有其特定的優越性，目前，國內各高校如同濟大學、西安交通大學、東華大學、中南大學和湖南工業大學等對置換通風進行了不同程度的研究，并取得了顯著成果[1]。

孫海波[2]對高大工業整體廠房置換通風的數值模擬得出送風速度越大，越有利于降低室內溫度，排出污染物的結論；王沨楓[3]通過數值模擬研究得出廠房內低強度熱源對通風系統的除塵、控溫和控制風速的能力并無影響，若存在較高強度熱源，系統除塵能力則大大降低；趙彬等[4]通過CFD數值模擬的方法得出模擬所得速度與溫度分布同實測值很吻合，個別誤差大，但不影響其在工程中的應用；馬相雪等[5]利用發煙試驗顯示廠房內部流場，發現回風存在水利失調現象，影響了置換通風氣流組織效果。在此，本文采用的是現場實測的方式驗證了在正常工況下，置換通風系統運行的實際效果。馮波[6]采用數值模擬的方法對廠房圓柱送風筒的通風效果進行的研究分析，得出通過改進送風筒出風小孔的出流特性，減少送風筒的有效出風面積或改變形狀等，均能使得送風筒的通風特性得到改善。

1 試驗概況

試驗對象為北方某高大空間焊接廠房，廠房內共有20臺氣焊機，其中Ar為保護氣體，O2、乙炔為加熱氣體，焊接對象為鋁合金材料。廠房北面和南面分別有23個和21個圓柱形送風筒，均離墻0.2 m，離地面2 m高，送風筒實物圖如圖1所示，通過該風口向室內輸送經過處理的冷空氣，經頂部均勻分布的72個方形回風口回收，部分二次利用；為了使各自工作不影響其他工作崗位，在室內設有長×高為2 m×1.2 m的紅色擋板，整個廠房尺寸為132 m×36 m×14 m，其平面布局及尺寸大小如圖2,圖3所示。

本試驗測量了廠房內的壓強、溫濕度、粉塵濃度、臭氧濃度，所用到的試驗器材如表1所示。

表1 試驗器材名稱及型號

2 測試點的布置

本次試驗對廠房室內溫濕度、污染物濃度、臭氧濃度的測量均是在廠房一半的位置進行，壓強則在廠房中心位置進行測量，測量高度為Z=1.6 m。對于溫濕度的測量，每個點在豎直方向分別取Z=1.2 m，1.5 m，1.8 m，2.1 m，2.4 m，2.7 m，3.0 m，對于污染物濃度與臭氧濃度的測試，每個點在豎直方向分別取Z=0.6 m，1.2 m，1.6 m處進行測量，平面測量位置如圖4所示。

3 試驗效果及效果分析

臭氧具有毒性，空氣中臭氧濃度達到0.1 mg/m3時就對人的眼睛、鼻、喉及呼吸道產生刺激作用，在 0.01 mg/m3～0.02 mg/m3時可聞到臭味。本次對臭氧的試驗選取Y=24 m，X方向分別為12 m,15 m,18 m,21 m,24 m,27 m，豎直方向為Z=0.6 m,1.2 m,1.6 m處的臭氧濃度進行整理，得如圖5所示的折線圖。從圖5中可以看出該廠房內的臭氧濃度均不達標，且距地面越矮臭氧濃度越高，因此可以在散發臭氧的地方放置一個通風機，及時排除室內多余的臭氧，或者加大置換通風的送風量。

PM2.5是指環境空氣中空氣動力學當量直徑不大于2.5 μm的顆粒物，也稱細顆粒物。同樣對于顆粒物的選取，選擇PM2.5在Y=24 m，X分別為15 m,18 m,21 m,24 m,27 m,30 m,33 m,36 m,39 m,42 m,45 m，豎直方向為Z=1.2 m,1.6 m處的粉塵濃度進行整理，得圖6。從圖6中可以看處PM2.5在豎直方向濃度變化不大，且在某些地方濃度偏高，不利于廠房內工作人員的身體健康。

對于廠房內部溫濕度的測試，在高度方向選擇的是Z=1.5 m,1.8 m,2.1 m處進行分析的，如圖7所示是在Y=24 m處不同X軸位置的溫度變化折線圖，在圖7中可以看出隨著高度的變化，室溫有逐漸上升的趨勢，呈現出溫度梯度。圖8為濕度折線圖，可以看出室內濕度基本沒有隨高度的變化而變化，且室內濕度平均值在38%～39%，普遍偏低。

4 結論分析

從本次試驗結果可以得出下面結論：

1)高大空間焊接廠房的置換通風形成了溫度梯度。

2)在正常負荷的情況下，焊接廠房內溫度、平均風速達到設計要求，但臭氧濃度、濕度沒有達到設計要求。

3)廠房內粉塵濃度含量大大超過國家標準，嚴重影響工人身體健康，需要對其進行除塵處理。

總而言之，整個廠房通風換氣效果有待改善。可以從送風狀況、除塵設備，局部加風機等方式對其進行處理。

[1] 陳 光,王東偉,方正平,等.置換通風的發展及研究現狀[J].建筑熱能通風空調，2007，26(2):23-24.

[2] 孫海波.高大工業整體廠房焊接煙塵控制與置換通風空調技術研究[D].長沙：湖南工業大學碩士研究生論文，2010.

[3] 王沨楓.高大工業整體廠房焊接煙塵控制與置換通風數值仿真平臺和試驗研究[D].長沙：湖南工業大學碩士研究生論文，2011.

[4] 趙 彬,李先庭,彥啟森.置換通風的數值模擬[J].應用力學學報，2002，19(4)：75-77.

[5] 馬相雪,李 燦,劉 華,等.高大空間焊接廠房置換通風效果試驗[J].電焊接，2011，41(2)：49-50.

[6] 馮 波.焊接廠房置換通風用送風筒的優化設計和實驗研究[D].長沙：湖南工業大學碩士研究生論文，2013.

Test on effect of displacement ventilation in welding plant★

XIAO Ling-yun

(School of Civil Engineering, Hunan University of Technology, Zhuzhou 412000， China)

Under normal conditions, the effect of ventilation test on a welding plant, testing workshop temperature, humidity, Ozone concentration, dust concentration and other parameters. Found that using the displacement ventilation mode, velocity field of plant is uniform, but the ozone concentration did not meet the design requirements, concentration is high, which is associated with the air velocity. The test results provide reliable data for the study of displacement ventilation systems in large space.

welding plant， displacement ventilation, air distribution

1009-6825(2014)31-0137-02

2014-08-23★：湖南省自然科學基金重點項目“工業廠房空氣污染綜合治理研究”(項目編號：12JJ8019)

肖凌云(1990- )，女，在讀碩士

TU834.53

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