防烟型低阻力工业通风矩形渐扩阻力构件及防积尘方法
【技术领域】
[0001]本发明属于工业通风领域，具体涉及一种渐扩阻力构件以及渐扩阻力构件防烟降 阻的处理方法，特别是一种矩形渐扩阻力构件以及渐扩阻力构件防烟降阻的处理方法。
【背景技术】
[0002] 送风系统中室外空气经空调机组处理时，由于大多数粗精效过滤网仅能过滤3um 以上的悬浮颗粒物，其微细颗粒物则随风直接进入风管，而风管内表面实际粗糙高度远远 高于微细颗粒物的大小，因此，这些微细的颗粒物随着空气与风管内壁相互碰撞摩擦产生 静电吸附越积越多，从而导致风管内壁的粗糙高度越来越大，灰尘粘附加速进行，如此长年 累月形成较厚的积尘。而排风系统所有悬浮颗粒物均随气流进入管道中，积尘更加严重。尤 其是在风管的弯头等局部阻力构件处，空气以及悬浮颗粒物与周围管壁的碰撞更加剧烈， 是输配系统中最容易积尘磨损的部位。风道积尘带来的危害主要有两种：1、滋生细菌，传染 疾病：由于风道通风道内的灰尘会逐渐沉积滋生病菌，逐渐变成室内空气的污染源;2、空气 在风道内流动会由于粘性及流体的相对运动产生内摩擦力，空气在风道内流动要克服这种 阻力而耗费能量。
[0003] 据了解，目前常用的风管渐扩阻力构件并无任何防粉尘沉积的措施。为了防止悬 浮颗粒物在管道渐扩阻力构件等易积尘处的沉积，简单的思路是使用粗糙高度尽可能低的 洁净管材制作风管渐扩阻力构件。但实际情况下，并非风管渐扩阻力构件所有部位都易积 尘，也就是说有些不易积尘的面或是同一个面的某些部位不易积尘，采用统一改变风管材 料换成洁净管材的方法必然会造成在不易积尘的部分耗费多余的材料，造成整个风管渐扩 阻力构件造价的提高。
【发明内容】
[0004] 针对现有渐扩阻力构件的缺陷，本发明的目的在于，提供一种防烟型低阻力工业 通风矩形渐扩阻力构件。这种渐扩阻力构件在不同积尘浓度的部位采用不同粗糙高度洁净 材料，可有效的减少悬浮颗粒物在弯头处的沉积，同时节省耐磨材料使用量，降低渐扩阻力 构件的造价。
[0005] 为实现上述技术任务，本发明采用下述技术方案予以实现：
[0006] 一种防烟型低阻力工业通风矩形渐扩阻力构件，包括上顶板、下底板、侧板a以及 侦贩b;上顶板、下底板、侧板a和侧板b作为四个侧面合围得到矩形渐扩管;上顶板和下底板 相同；侧板a和侧板b相同；所述下底板、侧板a以及侧板b都被划分为高尘粒浓度区、中尘粒 浓度区和低尘粒浓度区;所述高尘粒浓度区和中尘粒浓度区上分别使用不同粗糙高度的防 积尘材料。
[0007] 进一步的，所述高尘粒浓度区使用防积尘材料为不锈钢洁净管材。
[0008] 进一步的，利用下式计算防积尘材料的粗糙高度：
[0010] 式中，Hh为高尘粒浓度区采用的不锈钢洁净管材的粗糙高度，mm;K为弯管当量粗 糙高度，mm; amax_h为板面的最大尘粒浓度值;ah_m为划分高尘粒浓度区和中尘粒浓度区的尘 粒浓度阈值;α为高尘粒浓度区或中尘粒浓度区任意点处的尘粒浓度值；γ :为高尘粒浓度 力区的粗糙高度常数系数，当INT函数值为1时取γ 1 = 0.5,当INT函数值不为1时取γ 1; ΙΝΤ是将一个数值向下取整为最接近的整数的函数。
[0011] 进一步的，所述中尘粒浓度区使用的防积尘材料为镀锌薄钢板。
[0012] 进一步的，利用下式计算防积尘材料的粗糙高度：
[0014] 式中，Hm为中尘粒浓度区采用镀锌薄钢板的粗糙高度，mm;K为弯管当量粗糙高度， mm; ah_m为划分高尘粒浓度区和中尘粒浓度区的尘粒浓度阈值;为划分中尘粒浓度区和 低尘粒浓度区的尘粒浓度阈值;a为高尘粒浓度区或中尘粒浓度区任意点处的尘粒浓度值； γ 2为中尘粒浓度区粗糙高度常数系数，当INT函数值为1时取γ 2 = 0.5，当INT函数值不为1 时取γ 2= 1; ΙΝΤ是将一个数值向下取整为最接近的整数的函数。
[0015] 本发明的另一个目的在于，提供一种矩形渐扩阻力构件的防积尘处理方法，包括 以下步骤：
[0016] 步骤1:对于矩形渐扩阻力构件，求解空气和尘粒混合流动的两相流的连续性方程 和N-S动量方程偏微分方程组，确定弯头稳态湍流混合物速度场U(X，y，ζ);
[0017] 步骤2:根据步骤1得到的矩形渐扩阻力构件稳态湍流速度场U(x，y，z)，计算得到 尘粒的滑移速度Vdr, P;
[0018] 步骤3:根据步骤1得到的矩形渐扩阻力构件稳态湍流速度场U(x，y，z)和步骤2求 解的尘粒的滑移速度Vdr,P，代入式2所示的尘粒组分体积分数方程，对式2进行一阶迎风格 式离散化，并利用高斯-赛德尔迭代进行求解，得到第二相即尘粒的体积浓度a P(x，y，z)，从 而得到下底板5、侧板a2以及侧板b7各自的的尘粒浓度范围；
[0020] 式中，PP为尘粒密度，m3/kg;t为时间，S;Vdr, P为尘粒的滑移速度，m/s; Arnq为质量 流量，kg/s。
[0021] 步骤4:根据步骤3得到的下底板5、侧板a2以及侧板b7的尘粒浓度范围，分别计算 得到各个板面的划分高尘粒浓度区和中尘粒浓度区的阈值同时计算得到各个板面的 划分中尘粒浓度区和低尘粒浓度区的阈值将〇^在板面上对应的曲线作为板面的高中 尘粒浓度区包络曲线;将在板面上对应的曲线作为板面的中低尘粒浓度区包络曲线；
[0022] 步骤5:分别在步骤4得到的各板面上的中低尘粒浓度区包络曲线、高中尘粒浓度 区包络曲线上取多个离散点，并获取这些离散点的坐标值;对中低尘粒浓度区包络曲线、高 中尘粒浓度区包络曲线上的离散点的坐标值进行拟合，得到原始拟合曲线方程，然后采用 通用全局优化法对原始拟合曲线方程进行处理，得到中低尘粒浓度区包络曲线、高中尘粒 浓度区包络曲线对应的拟合曲线方程；
[0023] 步骤6:将步骤5得到每个板面的每条拟合曲线方程作为板面上各尘粒浓度区的分 界线，得到各板面的高尘粒浓度区、中尘粒浓度区和低尘粒浓度区；
[0024] 步骤7:步骤6得到的每个板面的高尘粒浓度区使用不锈钢洁净管材，在中尘粒浓 度区使用镀锌薄钢板;计算各板面的高尘粒浓度区以及中尘粒浓度区使用的防积尘材料的 粗糙高度;根据防积尘材料的粗糙高度对防积尘材料的相应区域进行抛光。
[0025] 进一步的，利用式1计算得到尘粒的滑移速度vdr,P:
[0027]式中，Vdr,p为尘粒的滑移速度，m/spP为尘粒密度，m 3/kg ;Pm为混合物密度，m3/kg; dp 为尘粒直径，m; fdrag为曳力函数;vq为空气速度，m/s，为空气动力粘性系数。
[0028]进一步的，所述步骤4中，分别利用式3计算得到各个板面的划分高尘粒浓度区和 中尘粒浓度区的阈值同时利用式4计算得到各个板面的划分中尘粒浓度区和低尘粒浓 度区的阈值将ah- m在板面上对应的曲线作为板面的高尘粒浓度区和中尘粒浓度区分界 线，即高中尘粒浓度区包络曲线;将在板面上对应的曲线作为板面的中尘粒浓度区和低 尘粒浓度区分界线，即中低尘粒浓度区包络曲线；
[0031 ]式中，amax_h、amin-：^v别为板面的最大尘粒浓度值和最小尘粒浓度值;ξ、φ为区域划 分常数，1 < ξ < 2,0<Φ< 1;板面是指下底板5、侧板a2以及侧板b7。
[0032]进一步的，所述步骤7中，根据式5确定高尘粒浓度区使用的不锈钢洁净管材的粗 糙高度：
[0034]式中，Hh为高尘粒浓度区采用的不锈钢洁净管材的粗糙高度，mm;K为U型管道弯管 当量粗糙高度，mm; amax_h为板面的最大尘粒浓度值;ah_m为划分高尘粒浓度区和中尘粒浓度 区的尘粒浓度阈值;α为高尘粒浓度区或中尘粒浓度区任意点处的尘粒浓度值；γ :为高尘 粒浓度力区粗糙高度常数系数，当式5中INT函数值为1时γ i = 0.5，当式5中INT函数值不为 1时γ d ;INT是将一个数值向下取整为最接近的整数的函数。
[0035]进一步的，所述步骤7中，根据式6确定中尘粒浓度区采用镀锌薄钢板的粗糙高度：
[0037]式中，Hm为中尘粒浓度区采用镀