通风管道温度与湿度对颗粒沉积的影响

发布时间：2018-05-25

室内空气品质问题，如CO2或新风不足、挥发性气体的排放、细(病)菌等   易获得大家的关注，尤其对于那些大部分时间在封闭的室内工作和生活的人来说，   是如此，可是大家往往忽略了空气中可吸入颗粒物浓度的影响。对于   空调系统而言，如果通风系统只是装备了低效或中效过滤器，那么室内可吸入颗粒物浓度将会受到影响。室外空气中的灰尘会通过过滤器进入送风系统，其中一部分会沉积在管道内，而送风管道内的温湿度非常适合病菌、微生物的生存繁殖，在空调系统启动过程中或管道振动则可能会促使气流将这些附有病菌的积尘重新扬起并送至室内。若人们长期暴露于此环境下，呼吸道   或病态建筑综合症将不可避免。因此，诸多者，对管道内颗粒沉积进行了相关的工作，他们的结果表明风速、颗粒粒径、管壁表面粗糙度等对颗粒物沉积具有重要的影响，一般而言，随风速、粒径的增加，颗粒沉积速率提高。对于水平的通风管道，气流中的颗粒物在重力沉积作用下部分沉积于管道底部，同时惯性和湍流扩散也会加速颗粒向管道周壁的沉积。

对于空调房间，为了维持室内   的温、湿度环境，要进行一个热湿交换过程，经过热湿处理后的空气经由通风管道送往空调房间。因此，若管道保温措施不当，则气流与管壁间的温差产生的热泳力会加速颗粒的沉积，一些者，认为即使气流与管壁之间存在一个小的温差也会加速颗粒沉积速率。然而，前人的多基于小断面通风管道内的颗粒物沉积，同时空气湿度变化对通风管道内颗粒物沉积的影响还未有报道。该文采用雷诺应力模型(RSM)模拟管道内湍流，在接近实际空调通风管道尺寸断面的管道内应用拉格朗日随机轨道模型对   发展湍流中颗粒物沉积进行模拟，对于管道内气流与管壁温差所产生的热泳力对颗粒物沉积的影响进行探讨，同时空气相对湿度对颗粒物沉积的影响。

对于实际空调系统通风管道而言，送风温度、湿度因季节的变化而不同，因主气流温度与管壁的温差而导致的热泳力将会   次微米级小微粒的沉积。有关热泳力对颗粒沉积的影响，一些者曾加以，PM2.5的沉积效率主要受主气流与冷壁面的温差影响，热泳力是导致PM2.5沉积的关键因素。只有颗粒进入边界层的粘性底层时，布朗扩散才是颗粒沉积的控制机理，热泳力对小颗粒(如几个微米级或以下)的传输、沉积有重要影响。并且沉积速率及粒径范围皆随着主气流与壁面温差的提高而增加。

其它者也都认为温差导致的热泳力能   颗粒的沉积。该针对1μm的颗粒探讨主气流与管壁之间温差对颗粒沉积的影响。为入口空气温度24℃时不同壁面温度所形成主气流与冷壁面的温差对颗粒沉积的影响，温度梯度均为沿着壁面的法线方向，温度向管壁处降低。当固定入口温度时，随着管壁温度的提高，颗粒沉积速率有下降的趋势，无论底面、侧壁还是顶壁面都是如此趋势，表明了主气流与壁面温差所产生的热泳力   了颗粒的沉积。同时可以看出，侧壁颗粒沉积速率同顶、底面相比，其沉积速率略小，底面的沉积速率。然而对于实际空调系统通风管道而言，都会有保温措施，管道壁面可视为热绝缘，主气流与管壁之间的温差很小，那么热泳力对颗粒沉积所起的作用可以被忽略。

然而当入口空气温度提高，而管壁保持绝缘时，发现不同之现象。可以发现随着入口温度的提高，底面、侧壁的颗粒沉积速率均略呈下降趋势，而顶面的颗粒沉积速率则呈现升高趋势。虽然设立了管壁绝缘的边界条件，但管道顶部的气流温度略高于管道底部，会产生一个升力。因此温差产生的升力作用使较多的颗粒分散于管道空间的上部，所以，管道顶部的颗粒沉积速率有升高趋势，底部及侧壁的颗粒沉积速率则略呈下降趋势。另外，随着温度的升高，空气的粘度增加而导致管道内气体流动的雷诺数有所减小，湍动能有所降低致使颗粒的湍流扩散作用减弱也有关。

湿度对颗粒沉积的影响

空调系统为了满足室内   的湿度要求，在新风处理单元一般需要加湿过程，经过加湿处理后的空气，其中的颗粒沉积是否有影响尚需。在该中，于入口空气16℃时，对通风管道内空气相对湿度40%-80%的环境条件颗粒沉积进行了模拟。空气相对湿度的提高会改变空气的粘度、密度、热导率等物性，将空气相对湿度改变所引起的物性变化计算出来，在模拟计算过程中，认为每个物性都对应着一个相对湿度。随着气流相对湿度的提高，颗粒沉积速率均相应增加。这是由于空气相对湿度的提高，湿空气的粘度也会相应提高，增加了湍流边界层的厚度，使得   多的颗粒进入这个低速的粘性边界层，因此提高了颗粒沉积速率。该只是对于绝缘管壁的情况进行的计算在实际运行中，倘若管壁保温措施不当，则较高湿度空气中的水会凝结于管壁，这就会相应提高管壁的粗糙度，粗糙度的提高会   颗粒的沉积，所以沉积速率会有相应的提高，而潮湿的管道内环境，适宜的温度则为、等提供了繁殖的温床，对室内空气品质会有严重的影响。