阻擋室內污染氣體外溢氣壓門適用條件的模擬研究

朱楚珂　陳燁琳　劉剛

【摘 要】隨著社會進步和城鎮化進程加快，城市人口急劇增加，城市生活垃圾的產量也逐年增加，垃圾場、生產車間等場所異味和有害氣體外溢現象嚴重，對周邊環境和人員健康帶來極大的危害。本文研究一種阻擋污染氣體外溢的氣壓門，使壓縮空氣通過氣幕管在門縫處形成致密的氣簾，有效阻擋污染區內部空氣向外流動，采用Fluent軟件模擬分析在氣幕作用下，室內外壓差不同時，該種阻擋室內污染氣體外溢氣壓門的適用條件，為今后研究及相關工程設計提供依據。

【關鍵詞】氣幕；門縫；室內外壓差；Fluent

中圖分類號： TB6 文獻標識碼： A 文章編號： 2095-2457（2018）14-0036-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.14.015

Research of Applicability for Barometer Blocking Overflow of Polluted Air

ZHU Chu-ke CHEN Ye-lin LIU Gang

（College of Environmental Science and Engineering， Donghua University， Shanghai 201620，China）

【Abstract】With the rapid development of socialization and urbanization， the explosion of population has became a big problem along with urban garbage problem which bring a lot of negative effect to surrounding environment and living health. The essay focuses on a kind of barometer which could block the overflow of polluted air. It can make compresses air become a compact air curtain through the crack so that the polluted air can be blocked in case of overfalling outside. In this research， FLUENT is used as simulation software to study the operation situation of the barometer when the in-and-out environment has a different pressure.

【Key words】Air curtain； Crack； Differential pressure； FLUENT

0 引言

惡臭污染物即一切刺激嗅覺器官引起人們不愉快及損壞生活環境的氣體物質[2]，空氣中如含0.1 %硫化氫就會迅速引起頭疼暈眩等癥狀[3]。可以設計一種阻擋污染氣體外溢的氣壓門[4]用以解決上述問題，現今使用的空氣幕，有相當大數量的空氣幕并沒有達到預計的效果[5]，本文研究的阻擋污染氣體外溢的氣壓門，在門縫處出風形成氣幕，阻擋室內污染氣體的外溢，分析比較該種氣壓門的適用條件。

1 模型設置

房間布置及門縫處的三維模型如圖1所示：

如圖1所示，房間模型為長方體4m×3m×4m，門高即門縫高度3m，污染源用地面表示。房間頂部設通風口0.5m×0.5m。

2 確定判斷依據

以硫化氫作為污染氣體代表進行模擬分析，結合實際情況，車間空氣內硫化氫的最高允許濃度為10mg/m3，轉化為質量分數8e-6。硫化氫氣體的嗅覺閾值為0.035mg/m3[6]，轉化為質量分數2.8e-8。現以車間空氣允許濃度的最高值即質量分數8e-6作為室內污染氣體釋放濃度，污染氣體為空氣和硫化氫的混合氣體以恒定速率釋放。以硫化氫氣體的嗅覺閾值即質量分數2.8e-8作為檢測外溢的硫化氫濃度標準。

3 阻擋污染氣體外溢氣壓門的適用條件

根據模型設置，門縫寬度從出風面至墻壁共計0.02m，門縫縱深0.05m。以上述工況為條件，模擬研究不同室內外壓差情況下，溢出硫化氫氣體的濃度及減少污染氣外溢氣壓門的適用條件。

3.1 室內壓力低于室外壓力

當室內壓力低于室外壓力時，模擬研究僅靠內外壓差作用能否減少污染氣體外溢，使溢出的污染氣體質量分數低于閾值。分別研究門縫寬度為0.005m，0.02m，0.04m時，在不同室內外壓差（外高內低）且無門縫出風的情況下，室外與門縫交界面（平面z=0.05）的硫化氫質量分數。模擬結果見表1所示：

由表1可知，在室外壓力高于室內壓力的情況下，確實能夠減少污染氣體的外溢，隨著門縫寬度的變化，硫化氫溢出濃度在嗅覺閾值范圍內的最小壓力差值變化。

根據模擬結果可以發現，門縫寬度不超過0.04m時，室內壓力低于室內壓力1Pa以上，能夠阻擋硫化氫氣體外溢使低于嗅覺閾值；室內壓力低于室內壓力1 Pa以內，溢出硫化氫氣體超過嗅覺閾值，僅靠壓差作用不能使溢出硫化氫濃度達標，需要在門縫處出風形成氣幕加強阻擋作用效果。

3.2 室內壓力等于或高于室外壓力

當室內壓力等于室外壓力時，在門縫沒有出風的情況下，模擬研究門縫處溢出硫化氫氣體的濃度，在門縫高度的中間位置水平截面（平面Y=1.5）觀察硫化氫濃度變化如圖2所示：

由圖4所示是該平面硫化氫質量分數濃度分布云圖，圖2-a橫軸z=-3到z=0是室內，z=0.05到z=3是室外，中間位置z=0到z=0.05是門縫，縱軸表示房間寬度4m；圖2-b放大圖中可以明顯看到污染氣體溢出到室外的濃度值過高，會對人員活動區產生危害。

由模擬結果可以發現，外溢的硫化氫濃度與室內硫化氫基本濃度相等，說明在室內外無壓差的情況下，門縫連通室內外，室內污染氣體從門縫溢出，外溢現象嚴重。所以可知，室內外無壓差的情況下，需要在門縫處設置出風面形成氣幕屏障減少室內污染氣體外溢。當室內壓力高于室外壓力時，在壓差的作用下，室內污染氣體更容易經由門縫溢出。

4 結語

以硫化氫氣體作為污染氣體代表分析不同室內外壓差時，阻擋室內污染氣體外溢氣壓門的適用條件，得到以下結論：

門縫寬度不超過0.04m時，室內壓力低于室內壓力1Pa以上，能夠阻擋硫化氫氣體外溢使溢出濃度低于嗅覺閾值；室內壓力低于室內壓力1 Pa以內，或者當室內壓力等于或高于室外壓力時，溢出硫化氫氣體超過嗅覺閾值，說明此種情況下僅靠壓差作用不能使溢出硫化氫濃度達標，需要在門縫處出風形成氣幕屏障阻擋污染氣體外溢。

【參考文獻】

[1]El-Fadel M， Findikakis A N， Leckie J O. Environmental Impacts of Solid Waste Landfilling[J].Journal of Environmental Management， 1997，50（1）：1-25.

[2]《惡臭污染物排放標準》（GB14554-93）[C].1993.

[3]陳中元.含硫臭味污染氣體的危害和防治[J].貴州化工， 2005（06）：32-34.

[4]劉剛，陳燁琳，張年洋，陳珊珊，朱楚珂，甘長德.一種防止污染氣體外溢的氣壓門. CN106522788A.

[5]陸亞俊，趙永利.我國上送式熱空氣幕產品現狀分析[C].全國暖通空調制冷2000年學術年會，2000：4.

[6]王蘭芬.有害氣體的嗅覺閾值[J].勞動保護，1983，（11）： 22.