空调系统通风管道的受力分析

发布时间：2018-05-21

集中式空调系统在公共建筑中应用越来越普遍，但其通风管道内灰尘沉积及由此造成的污染会影响室内空气品质，若长时间疏于管理会引起病态建筑综合症，危害人体建康。

空调系统通风管道内颗粒物沉积规律的主要基于实验与模拟两种手段，目前的成果多基于矩形、圆形断而长直形管道内的颗粒物沉积，而其他管道结构形式的相对较少。早期的实验对象管道断而较小，其通风管道水力直径甚至不足3cm，与实际空调系统通风管道尺寸相差较大。近年来，通风管道颗粒物沉积的实验及数值计算相继展开，结果表明，通风管道内颗粒物沉积与粒径、风速、管道结构及管壁粗糙度等有关。随颗粒物粒径增加，沉积速率相应提高；颗粒物的沉积速率随风速减小而减小，这与风管内气流的湍流强度有关，颗粒物的沉积速率与湍流强度呈正相关。管壁粗糙度增加会加大沉积速率，无论是小粒子还是大粒子，在粗糙表面的沉积远大于光滑表面。

近年来数值模拟技术在空调系统通风管道颗粒物沉积方而的取得了   进展，对于颗粒物沉积规律的主要基于拉格朗日法与欧拉法。采用数值模拟手段可灵活改变工况参数对颗粒物的沉积进行预测，是理论的一种   手段。若与实验相结合或与文献实验数据进行相互验证，在此基础上进行各工况下颗粒物沉积规律的，则可简化工作，缩短周期，并可获得较满意的结果。如诸多者进行了通风管道粒物沉积的模拟，但多基于直管道内充分发展湍流下的颗粒物沉积，而实际通风管道基于建筑空间布置或调节风量的需要，常有较多的弯头、变径及二通等的管道结构形式，这与直管内颗粒物沉积情况不同。目前，管道结构内颗粒物的沉积规律较少，已有结果初步表明，随弯头数增加，颗粒物沉积将会增加。通过实验对人体呼吸道弯曲处进行了颗粒物沉积的模拟，这与实际空调系统通风管道的壁而特征、气流流态及湍流强度还有较大差别。因此，有   对空调系统通风管道结构内的颗粒物沉积规律进行并进行归纳总结，这对于空调系统通风管道内颗粒物沉积、清洗及对室内空气品质的影响具有重要意义。

空调系统通风管道内的流动为典型的稀相气固两相流动，颗粒物随气流运动过程中会受到各种力的作用，如布朗运动是由颗粒物与空气分子的随机相互作用而引起的，对于微细颗粒且有浓度差存在的流动中，因布朗运动而引起颗粒向低浓度区的扩散即布朗扩散。布朗扩散是微细颗粒于小范围内的主要传输机理，但对于大于0.1μm的颗粒，布朗扩散对其作用相对较弱。重力作用加速了颗粒物的沉积，对于大颗粒尤为重要，一般重力对其影响随粒径增加而增加。但对于粒径小于0.1μm的颗粒物，重力对其沉积的影响较小。只要颗粒与周围气流存在相对运动，总是有阻力存在减缓其相对运动趋势，该阻力称为曳力。在流体湍流状态，湍流脉动速度可   流体中动量传输，也有助于颗粒扩散。与布朗扩散一样，如果气流中没有颗粒物浓度的存在，湍流扩散流量将为0。