一种多级远距离输运污染物系统

1.本实用新型属于一种工业通风系统，具体涉及一种多级远距离输运污染物系统。


背景技术：

2.在具有多点位散发源的大型工业厂房中，存在着送排风装置难以针对某一点位的污染源就近布置的问题，基于此，长距离输运并控制污染物的通风需求应时而生。由于送风射流沿程不断卷吸周围环境空气，吹吸风口间距过大，会导致污染物输运过程中易受干扰气流的影响，以及整个除尘净化系统的经济成本大幅增大。因此，如何减小长距离输运过程中沿程环境空气的卷吸量，减小污染物的扩散范围，使排风装置在经济风量下有效控制污染物是实现污染物长距离输运的关键。
3.现有的平行流吹吸式通风系统通过采用等速同向的送风速度分布可有效降低污染物沿程的掺混，增长污染物的输运距离，但其输运距离仍不能满足现有工业厂房远距离输运的需求。


技术实现要素：

4.针对现有技术存在的不足，本实用新型的目的在于，提出一种多级远距离输运污染物系统，以解决现有技术中局部排风装置由于位置受限导致无法实现远距离控制污染物的问题。
5.为实现上述目的，本实用新型采取的技术方案包括：
6.一种多级远距离输运污染物系统，包括低扩散均流送风装置和排风装置，所述低扩散均流送风装置包括设置有送风腔体的第一外壳体，所述第一外壳体的两端分别设置与所述送风腔体连通的送风入口和送风出口，所述送风入口与开设在建筑物第一侧壁下部的主进风口连通；所述送风腔体内垂直气流方向设置有送风整流单元；
7.所述排风装置设置在建筑物第二侧壁下部，所述建筑物第二侧壁与建筑物第一侧壁相对设置；每个所述排风装置包括设置有排风腔体的第二外壳体，所述第二外壳体上连接有排风入口朝向建筑物内部的排风罩；
8.还包括设置在建筑物内的低扩散接力装置，每个所述排风装置对应一个或多个低扩散接力装置，且每个低扩散接力装置的送风方向朝向与其对应的排风罩的排风入口；
9.所述低扩散均流送风装置用于向建筑物内输送均匀气流；低扩散接力装置用于将捕集到的污染气流输送给排风装置；排风装置用于将捕集到的污染气流排出建筑物。
10.本实用新型还具有以下技术特征：
11.具体的，所述低扩散接力装置包括环形风机外壳和上部穿入所述环形风机外壳内的连接杆，所述连接杆的顶端和底端分别连接有驱动电机和底座，所述驱动电机的输出轴上套装有扇叶机构，所述驱动电机用于驱动所述扇叶机构转动；所述环形风机外壳内环面朝向排风入口的一端设置有环形整流罩，所述环形整流罩内设置有接力整流组件。
12.更进一步的，所述接力整流组件包括沿气流方向顺序设置的第一多孔板和第一蜂
窝器。
13.更进一步的，所述多孔板的开孔率为35％～45％。
14.更进一步的，所述环形整流罩内环面面积与环形风机外壳内环面面积的比值(0.6～0.8):1。
15.更进一步的，所述排风罩内垂直气流方向间隔布设多个导流格栅，所述导流格栅的宽度为3mm。
16.更进一步的，所述低扩散接力装置上设置有烟雾传感器。
17.更进一步的，所述送风整流单元包括沿气流方向顺序设置的第二多孔板和第二蜂窝器，且所述送风整流单元上方的第一外壳体上开设有更换窗口，所述更换窗口上设置有可拆卸的盖板。
18.与现有技术相比，本实用新型的优点为：
19.(1)本实用新型通过对部件结构的合理设置，尤其通过在低扩散均流送风装置和排风装置之间，沿气流方向设置单个或多个低扩散接力装置，为建筑物内的污染气流增压补充“内能”，污染气流抗击沿程干扰气流的能力增强，避免了污染物逃逸，从而实现了污染物的长距离输运，达到了高效捕集污染物的效果。
20.(2)本实用新型通过结构设计有效改变了污染气流在流动过程中的紊流度，减小了污染气流与周围送风气流和环境空气的速度梯度，使得沿程卷吸和掺混的环境空气量大幅减小，实现了接力传递前后污染物的低扩散，污染物的控制效果和系统的经济性得到有效保证。
21.(3)本实用新型可以通过低扩散均流送风装置的风口轴线、低扩散接力装置的轴线和排风装置的风口轴线的设置，改变建筑物内气流的输送方向，从而可以达到诱导污染气流向排放口扩散的效果。
22.(4)本实用新型通过设置烟雾传感器实时监测污染物浓度，以便操作人员根据实际测得的污染物含量调节低扩散接力装置的数量和扇叶机构的转速，更节能。
附图说明
23.附图是用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本实用新型，但并不构成对本实用新型的限制。在附图中：
24.图1为本实用新型的整体结构示意图；
25.图2为本实用新型的低扩散接力装置结构示意图；
26.图3为本实用新型的低扩散均流送风装置结构示意图；
27.图4为本实用新型的接力整流组件结构示意图；
28.图5为本实用新型的送风整流单元结构示意图；
29.图6为实施例1的低扩散接力装置的气流速度矢量图；
30.图7(a)为传统吹吸流场仿真图；
31.图7(b)为应用例1的吹吸流场仿真图；
32.图8(a)为传统吹吸流场的污染物输运效果仿真图；
33.图8(b)为应用例1的污染物输运效果仿真图。
34.图中各标号表示为：
35.1-低扩散均流送风装置，2-排风装置，3-低扩散接力装置，4-送风整流单元，5-烟雾传感器；11-第一外壳体，21-第二外壳体，22-排风罩；31-环形风机外壳，32-连接杆，33-驱动电机，34-底座，35-扇叶机构，36-环形整流罩，37-接力整流组件；41-第二多孔板，42-第二蜂窝器；111-送风入口，112-送风出口，113-更换窗口，114-盖板；221-排风入口，222-导流格栅；371-第一多孔板，372-第一蜂窝器，a-污染源。
具体实施方式
36.以下给出本实用新型的具体实施例，需要说明的是，本实用新型并不局限于以下具体实施例，凡在本技术技术方案基础上做的等同变换均落入本实用新型的保护范围。
37.需要说明的是，本实用新型中的所有部件，如无特殊说明，全部采用可以从市场上购得的部件。
38.本实用新型所用的术语“上”、“下”、“前”、“后”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，“内”、“外”是指相应部件轮廓的内和外，不能将上述术语理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”等序数词仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。
39.在本实用新型中，在未作相反说明的情况下，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
40.需要说明的是，本方案中的污染气流是指携带有污染物的气流，如，含有烟尘的气流。
41.实施例1
42.遵从上述技术方案，如图1至图5所示，本实施例公开了一种多级远距离输运污染物系统，包括低扩散均流送风装置1和排风装置2，低扩散均流送风装置1包括设置有送风腔体的第一外壳体11，第一外壳体11的两端分别设置与送风腔体连通的送风入口111和送风出口112，即，第一外壳体11的左右两端开放，送风入口111与开设在建筑物第一侧壁下部的主进风口连通，风机、管道或者其他送风装置通过主进风口向建筑物内送入的气流经送风入口111进入送风腔体；送风腔体内垂直气流方向设置有送风整流单元4，本实施例中，送风整流单元4竖直设置在送风腔体内，且送风整流单元4的外廓与第一外壳体11的内廓匹配，送风整流单元4用于对进入第一外壳体11内的气流进行整流，产生的低扩散均匀气流经送风出口112进入建筑物内；
43.排风装置2设置在建筑物第二侧壁下部，建筑物第二侧壁与建筑物第一侧壁相对设置；每个排风装置2包括设置有排风腔体的第二外壳体21，第二外壳体21的一端连接有排风罩22，排风罩22的排风入口221朝向建筑物内部，第二外壳体21的另一端经通风管连接除尘系统，除尘系统用于对建筑物内排出的污染气流进行除尘净化处理。
44.多级远距离输运污染物系统还包括设置在建筑物内的低扩散接力装置3，每个排
风装置2对应一个或多个低扩散接力装置3，且每个低扩散接力装置3的送风方向朝向与其对应的排风入口221；低扩散均流送风装置1用于向建筑物内输送均匀气流；低扩散接力装置3用于将捕集到的污染气流输送给排风装置2；排风装置2用于将捕集到的污染气流排出建筑物。
45.在本实施例中，作为优选，低扩散均流送风装置1和排风装置2同轴相对设置在建筑物第一侧壁和建筑物第二侧壁上，低扩散接力装置3设置在低扩散均流送风装置1和排风装置2中间，且污染源位于低扩散均流送风装置1和低扩散接力装置3之间，低扩散均流送风装置1输送的均匀气流低扩散均流经过污染源后变成污染气流，低扩散均流送风装置1、污染源、低扩散接力装置3和排风装置4沿气流方向顺次同中心线设置。
46.作为本实施例的一种优选方案，低扩散接力装置3的部分结构与风扇结构类似，包括环形风机外壳31和上部穿入环形风机外壳31内的连接杆32，连接杆32的顶端和底端分别连接有驱动电机33和底座34，驱动电机33的输出轴上套装有扇叶机构35，扇叶机构包括多个叶片，且多个叶片沿驱动轴外壁圆周方向上等间距设置，驱动电机33用于驱动扇叶机构35转动，从而促使携带有污染物的低扩散气流被吸入低扩散接力装置的内部，其吸入效果如图6所示。
47.作为优选，可以根据建筑物内空间的大小和污染源的数量，选择在建筑物内设置多个低扩散接力装置3，其中，最靠近送风入口的低扩散接力装置3与送风入口112的优选距离为3m，靠近排风入口221设置的低扩散接力装置3与排风入口221的优选距离也为3m，且多个低扩散装置3的环形整流罩36均同轴设置。
48.作为优选，连接杆上还设置有用于控制驱动电机33运转的常规控制单元，控制单元用于控制驱动电机33的开启、关闭和调节驱动电机33的转速。
49.环形风机外壳31内环面朝向排风入口的一端设置有环形整流罩36，环形整流罩36内设置有接力整流组件37，被吸入的污染物与多吸入的环境空气在扇叶机构35的带动下混合后被送入环形整流罩36内，经接力整流组件37后向排气装置2输运。
50.作为本实施例的一种优选方案，接力整流组件37包括沿气流方向顺序设置的第一多孔板371和第一蜂窝器372，其中，第一蜂窝器372的孔型为六边形孔，且其沿气流方向的孔长与孔径的比值为8～10，如图2所示，环形整流罩36上还开设有接力整流组件更换口，整流组件更换口上铰接设置有盖子。
51.作为本实施例的一种优选方案，多孔板371的开孔率为35％-45％，
52.作为本实施例的一种优选方案，环形整流罩36内环面面积与环形风机外壳31内环面面积的比值0.6～0.8:1。
53.作为本实施例的一种优选方案，排风罩22内垂直气流方向间隔布设多个导流格栅222，导流格栅222的宽度为3mm，导流格栅222的外廓与排风罩22的内廓匹配，本实施例中，导流格栅222的数量为10片，沿气流输运方向，在排风罩内延伸5-10mm。
54.作为本实施例的一种优选方案，低扩散接力装置3上设置有烟雾传感器5，烟雾传感器5用于监测建筑物内的烟雾浓度。
55.烟雾传感器5建议使用mq系列烟雾传感器。
56.作为本实施例的一种优选方案，送风整流单元4包括沿气流方向顺序设置的第二多孔板41和第二蜂窝器42，且送风整流单元4上方的第一外壳体11上开设有更换窗口113，
更换窗口113上设置有可拆卸的盖板114，作为优选，盖板114可以通过卡扣固定在更换窗口上，且盖板114的上表面上设置了把手。
57.作为优选，底座下方四角上设置有万向轮。通过滑动万向轮，操作人员可以更加灵活地根据污染源散发点、低扩散均匀送风装置1和排风装置2的相对位置布设低扩散接力装置3。
58.作为本实施例的一种优选方案，如图1所示，环形整流罩36的内圆周与排排风入口221的中心线所夹的锐角为10
°
。
59.本实施例的使用过程如下：
60.在诸如车间、厂房一类的建筑物的相对侧壁上，分别开设一个或多个主进风口/主出风口，然后完成低扩散均流送风装置1和排风装置2的安装，综合考虑污染源的位置、低扩散均流送风装置1和排风装置2的相对位置，选择一个或多个低扩散接力装置3，确保低扩散均流送风装置1、污染源、低扩散接力装置3和排风装置4顺次同中心线设置，在污染源散发出污染物时，启动多级远距离输运污染物系统，使污染物随气流输送到净化装置中，并经过净化后排放。
61.应用例1
62.为了验证多级远距离输运污染物系统和方法对污染物的控制和捕集作用，本应用例采用实施例1公开的多级远距离输运污染物系统。分别建立了传统吹吸系统和多级远距离输运污染物系统的数值模拟模型，两种通风系统均置于10
×3×
3m(长
×
宽
×
高)的室内，送风入口的大小为0.4
×
0.4m，排风入口的大小为0.7
×
0.7m，送风入口与排风入口的间距l＝6m，且距离送风入口1m和2m处有两个污染物散发点，低扩散接力装置放置设置在送风入口(吹风口)与排风入口(吸风口)的中间位置。
63.吹吸流场之间的气流流动为马赫数小于0.3的低速流动，因此，假定流动是不可压缩的、稳态的、恒温的，其控制方程为连续方程、动量方程和质量输运方程；可利用ansys fluent软件对这些控制方程进行离散化求解。
64.研究表明，采用realizable k-ε模型湍流模型，采用simplec算法对离散方程进行求解，紊流耗散率和雷诺应力采用了二阶迎风格式，当残差小于10-3
，且所有监测变量在两次迭代之间保持稳定时，认为解已经收敛。
65.其中边界条件的选取如表1所示：
[0066][0067]
表1传统系统与多级远距离输运污染物系统模拟时的边界条件
[0068]
从图7中可以看出，在传统吹吸系统下，由于射流沿程不断卷吸扩展，送风气流在排风入口处逃逸；而采用本实用新型的多级远距离输运污染物系统和方法，送风气流被吸入低扩散接力装置，且由于低扩散接力装置中含有整流组件，可有效降低吸入气流的湍流度，从而使得经低扩散接力装置后的气流沿程卷吸的环境空气量减小，气流被排风装置有效吸入。
[0069]
从图8可以看出，由于传统吹吸流场沿程的卷吸，导致污染气流扩展至整个吹吸断面，并在排风入口处发生逃逸；而采用本实用新型的多级远距离输运污染物系统和方法，污染气流在经过低扩散接力装置的增压和整流后，被很好地压制在吹吸流场的下部区域，并全部被捕集。
[0070]
与此同时，通过进一步分析可得，本实用新型的系统控制相同的污染物所需要的排风量要远小于传统系统，而且由于可以在排气装置上直接连接净化除尘装置，而净化除尘装置的体量直接决定了整个吹吸通风系统的经济成本，所以，采用本实用新型装置后，可显著降低企业的使用成本。
[0071]
通过上述对比可有效证明本实用新型及装置可实现大型工业厂房内多点位散发的污染物长距离输运。
[0072]
以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。
[0073]
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。
[0074]
此外，本发公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所实用新型的内容。