【摘要】：針對柴油發(fā)動機試驗廠房內(nèi)設(shè)備試驗過程產(chǎn)生大量余熱問題,開展柴油發(fā)動機試驗廠房高熱環(huán)境的通風(fēng)降溫研究對保障設(shè)備正常運行和人員安全工作具有非常重要的意義。然而由于廠房內(nèi)設(shè)備散熱量大,在夏季工況下,采用自然通風(fēng)方式很難達(dá)到預(yù)期的降溫效果,采用傳統(tǒng)制冷空調(diào)應(yīng)用于工業(yè)廠房則能耗大,運行費用較高,對環(huán)境也會造成一定污染。因此探尋既能滿足工業(yè)廠房內(nèi)溫濕度設(shè)計要求,又能節(jié)約資源、減少環(huán)境污染的通風(fēng)降溫技術(shù)十分必要。本文以某柴油發(fā)動機試驗廠房為研究對象,采用數(shù)值模擬的方法研究傳統(tǒng)的全新風(fēng)、室外新風(fēng)蒸發(fā)冷卻、室外新風(fēng)蒸發(fā)冷卻+熱污染區(qū)環(huán)境蒸發(fā)冷卻三種通風(fēng)方式下廠房內(nèi)空氣流動和熱濕環(huán)境狀況,最后通過正交試驗的方法確定最優(yōu)通風(fēng)方案。本文主要工作內(nèi)容如下:(1)從理論方面分析廠房內(nèi)設(shè)備散熱情況,確定通風(fēng)量計算方法,對某柴油發(fā)動機試驗廠房進(jìn)行通風(fēng)方案設(shè)計。通過建筑環(huán)境和工藝過程建立可供分析的物理模型,選用計算流體動力學(xué)的Realizable k—ε模型和組分輸運模型作為計算工具,建立完整的計算模型,并對本文所選的計算模型的可靠性進(jìn)行了驗證,為本文后續(xù)進(jìn)行數(shù)值模擬研究提供了理論依據(jù)。(2)模擬采用傳統(tǒng)的全新風(fēng)通風(fēng)方式時廠房內(nèi)空氣流動和熱濕環(huán)境狀況,對比采用四種不同通風(fēng)量時人員工作區(qū)和設(shè)備所在區(qū)溫度控制效果。結(jié)果表明:以傳統(tǒng)的全新風(fēng)通風(fēng)方式盡管能夠把室內(nèi)的熱量排出,但未解決人員工作區(qū)環(huán)境溫度超標(biāo)問題。采用全新風(fēng)通風(fēng)方式,通風(fēng)量在原始工況通風(fēng)量基礎(chǔ)上增加86%,仍未達(dá)到人員工作區(qū)平均溫度要求。由此可見,采用全新風(fēng)通風(fēng)方式對柴油發(fā)動機試驗廠房進(jìn)行通風(fēng)降溫,通風(fēng)量大,能耗較高,噪音較大,降溫效果并不明顯。(3)分別模擬采用室外新風(fēng)蒸發(fā)冷卻、室外新風(fēng)蒸發(fā)冷卻+熱污染區(qū)環(huán)境蒸發(fā)冷卻通風(fēng)方式時廠房內(nèi)空氣流動和熱濕環(huán)境狀況,并將溫度控制情況與傳統(tǒng)全新風(fēng)通風(fēng)方式原始工況進(jìn)行對比。結(jié)果表明:室外新風(fēng)蒸發(fā)冷卻通風(fēng)方式對比全新風(fēng)方式,通風(fēng)量下降31%,可以解決大部分人員工作區(qū)環(huán)境溫度問題,但設(shè)備周圍存在局部高溫現(xiàn)象;室外新風(fēng)蒸發(fā)冷卻+熱污染區(qū)環(huán)境蒸發(fā)冷卻通風(fēng)方式對比全新風(fēng)方式,通風(fēng)量下降43%,可以完全滿足人員工作區(qū)環(huán)境溫度要求,且設(shè)備周圍未出現(xiàn)局部高溫現(xiàn)象。(4)設(shè)計六因素三水平正交試驗表,運用正交試驗的方法研究采用室外新風(fēng)蒸發(fā)冷卻+熱污染區(qū)環(huán)境蒸發(fā)冷卻通風(fēng)方式時六種不同因素對柴油發(fā)動機試驗廠房人員工作區(qū)熱環(huán)境的影響情況。通過極差分析和方差分析可知,在所選水平下各因素中送風(fēng)角度對試驗結(jié)果的影響最大,之后依次為:送風(fēng)溫度、送風(fēng)口高度、送風(fēng)速度、室內(nèi)蒸發(fā)冷卻設(shè)備送風(fēng)速度、室內(nèi)蒸發(fā)冷卻設(shè)備送風(fēng)角度,最終基于試驗結(jié)果確定最優(yōu)方案。本文的研究成果為今后的柴油發(fā)動機試驗廠房通風(fēng)系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計與研究提供了參考。
【圖文】：

2.1 柴油發(fā)動機試驗廠房的基本情況及通風(fēng)系統(tǒng)控制目標(biāo)2.1.1 廠房基本情況本文研究對象為某柴油發(fā)動機試驗廠房，廠房大小為長×寬×高=40m×15.4m×15m。廠房內(nèi)有待試驗的柴油發(fā)動機、測功機等設(shè)備，以及相關(guān)的柴油發(fā)動機進(jìn)氣系統(tǒng)、柴油發(fā)動機排煙系統(tǒng)、燃油供應(yīng)系統(tǒng)、冷卻用水系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、通風(fēng)系統(tǒng)等輔助系統(tǒng)。根據(jù)《工業(yè)建筑供暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計規(guī)范》（GB50019-2015）查得，柴油發(fā)動機試驗廠房所在地夏季通風(fēng)室外計算溫度為 31.2℃，夏季通風(fēng)室外計算相對濕度為 69%，夏季室外大氣壓力為 100540Pa。廠房內(nèi)對稱布置兩個大小相同的試驗臺，試驗臺大小為長×寬×高=10.8m×3.5m×0.35m。兩個試驗臺上分別布置相同的發(fā)動機及測功機。其中，發(fā)動機為中速柴油發(fā)動機，額定功率為 1320kW，轉(zhuǎn)速為 1000r/min。柴油發(fā)動機試驗廠房示意圖如圖 2-1 所示。

圖 2-2 直接蒸發(fā)冷卻示意圖g. 2-2 Schematic diagram of direct evaporative coo圖 2-3 直接蒸發(fā)冷卻過程 h-d 圖-3 The h-d diagram of direct evaporative cooling p物理過程如圖 2-2 所示。室外空氣流經(jīng)被水而空氣的干球溫度降低，，但濕球溫度卻保持可見圖 2-3�？諝獾臓顟B(tài)變化是絕熱加濕降程度是有一定范圍的，理論上空氣溫度最低
【學(xué)位授予單位】：東華大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TU83

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本文編號：2702957