【摘要】：近壁熱源空氣對流產(chǎn)生的顆粒沉積在電子設備、機械設備、化工設備、文物保護及人居環(huán)境等領域中產(chǎn)生的危害引起了人們的廣泛關注。但是，近壁熱源空氣對流對顆粒物的分布、沉積機理及沉積過程影響的研究尚不多見。本文采用試驗、數(shù)值模擬和實測等方法研究了近壁熱源上方空氣對流影響下的顆粒沉積機理。主要內(nèi)容有以下幾點： 首先，試驗研究了近壁熱源上方顆粒物的無因次濃度及粒徑分布隨時間的變化。在量化、參數(shù)可控的條件下，查明顆粒物在熱氣流影響下與等溫氣流影響時的沉積機理差異。分析了不同熱源溫度下、不同距墻距離及不同高度處的顆粒衰減率損失系數(shù)。研究表明在近壁熱源上方的顆粒物沉積速度及懸浮態(tài)的顆粒粒徑分布均有其特殊性。 其次，利用CFD技術深入研究了不同近壁熱源參數(shù)下形成的熱氣流對顆粒沉積數(shù)量及位置的影響，采用離散相模型（DPM）計算了粒徑為2.5-10.0μm的顆粒物在不同工況下的沉積分數(shù)、沉積速度以及沉積數(shù)量。結(jié)果表明近壁熱源的溫度、長度及距墻距離均會不同程度地影響顆粒沉積。顆粒物在近壁熱源上方后墻上的沉積數(shù)量因顆粒粒徑及沉積位置的不同而有所不同。 第三，以散熱器為例，探索了環(huán)境中的顆粒物濃度、溫度、相對濕度及風速等因素與熱源上方顆粒物濃度之間的關系�；趯崪y數(shù)據(jù)，對近壁熱源上方PM10、PM2.5和PM1的濃度與環(huán)境中的PM10、PM2.5和PM1的濃度、溫度、相對濕度及風速之間的相關性進行了統(tǒng)計分析，以環(huán)境因素為自變量建立了多元線性回歸方程。 最后，探討了近壁熱源上方設置導流板對顆粒沉積的控制效果。采用數(shù)值模擬的方法研究了導流板對顆粒在熱源后墻沉積的阻擋效果，并就導流板的寬度和所處位置對顆粒沉積的影響進行了研究，以尋求最佳的導流板寬度和導流板位置。結(jié)果表明，在近壁熱源上方設置導流板是一種行之有效的減少顆粒物在熱源上方后墻沉積的方法，導流板的寬度及導流板距熱源上表面的距離對顆粒沉積的控制效果均有顯著影響。
【學位授予單位】：西安建筑科技大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2013
【分類號】：X513
【圖文】：

（d） （e） （f）圖 1.1 顆粒沉積的不良影響（a）電腦主機內(nèi)的顆粒沉積，（b）換熱器的顆粒沉積（摘自谷歌圖片），（c）文物上的顆粒沉積（摘自谷歌圖片），（d）教堂蠟燭后墻的顆粒沉積（摘自谷歌圖片），（e）壁燈后墻的顆粒沉積，（f）散熱器后墻的顆粒沉積顆粒沉積在其他一些領域也同樣存在負面作用，圖 1.1 中示出了顆粒沉積不良影響的實例。影響顆粒分布及沉積的因素很多，每種機理對顆粒物狀態(tài)的形成、維持或者改變所起的作用也有所不同。在 20 世紀 80 年代末，一種被稱作“BlackMagic Dust”的奇妙現(xiàn)象引起了人們的注意�！癇lack Magic Dust”是指在室內(nèi)環(huán)境中的豎直或水平表面上，短時間內(nèi)就出現(xiàn)污點的現(xiàn)象[29]。這種現(xiàn)象剛被注意到的一段時間內(nèi)，僅在德國就有數(shù)千個關于“Black Magic Dust”現(xiàn)象的案例被報道。人們發(fā)現(xiàn)，受影響住宅的墻壁、天花板及家具的表面在采暖期會突然出現(xiàn)黑色污點[30-31]。類似的例子也出現(xiàn)在德國以外的地方。經(jīng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，92%的“Black Magic

圖 2.1 試驗熱源表 2.1 試驗裝置外形及技術參數(shù)外形 技術參數(shù)尺寸：300mm×170mm×1mm加熱功率：300W顯示誤差：≤1.0%FS±1 字或≤0設定點偏差：≤1.0%FS輸出觸點容量：交流 220V 7A（工作電源：90VAC~242VAC 或50Hz/60Hz工作環(huán)境：溫度 0~50℃，相對無腐蝕性氣體場所接觸器線圈工作電壓 U 為：交

西安建筑科技大學博士學位論文2）試驗儀器在本次試驗中，顆粒物的濃度及粒徑分布均是由 Grimm1.109 系列粉塵監(jiān)測器測量的。此儀器進行實時測量時共有 31 個粒徑通道，粒徑范圍為 0.25~32μm。儀器外形參見圖 2.2。Grimm1.109 系列粉塵監(jiān)測器采用光散射技術原理進行單顆粒計數(shù)。將半導體激光器作為光源，顆粒的散射信號通過激光束，被大約 90°的鏡子采集后傳輸至接收二極管，見圖 2.3。增強后的二極管信號通過一個多通道粒度分級器，多通道粒度分級器對各個通道傳輸?shù)男盘栠M行分級。所得結(jié)果既可顯示在屏幕上，也可在數(shù)據(jù)存儲卡中存儲，還可以通過 RS232 接口傳輸，以便進行其他分析。

【參考文獻】

相關期刊論文 前10條

1 席云;大氣中PM10濃度與氣象因素的關系[J];保山師專學報;2004年05期

2 所桂萍;灰塵是危害檔案的大敵[J];檔案;2000年04期

3 黨偉;張金萍;;室內(nèi)懸浮顆粒的分布規(guī)律研究[J];大眾科技;2007年03期

4 姚明海;;淺談多媒體實驗室對環(huán)境的要求[J];福建電腦;2007年09期

5 徐東艷,陳熙;自由分子流區(qū)近壁蒸發(fā)及未蒸發(fā)顆粒的熱泳分析[J];工程熱物理學報;2001年06期

6 楊瑞昌;周濤;劉若雷;趙磊;劉京宮;;溫度場內(nèi)可吸入顆粒物運動特性的實驗研究[J];工程熱物理學報;2007年02期

7 李汛,王曉華;通風櫥導流板的設計與模擬[J];工程設計學報;2004年06期

8 趙峰;陳延信;劉文歡;徐德龍;;不同形式導流板對旋風器性能影響的試驗研究[J];硅酸鹽通報;2007年02期

9 牟敬鋒;嚴宙寧;林阮群;劉可;羅小生;林凱;;深圳市南山區(qū)居民住宅區(qū)PM_(2.5)污染狀況及影響因素[J];華南預防醫(yī)學;2012年03期

10 慕家驍;;灰塵對通信機房IP數(shù)據(jù)設備的危害[J];電信技術;2010年05期

相關博士學位論文 前1條

1 劉偉;自然風速場下微生物氣溶膠的室內(nèi)外擴散與風險研究[D];天津大學;2010年

本文編號：2756618