高效过滤器送风口扩散孔板的数值模拟与实验
摘 要:高效过滤器送风口扩散孔板的开孔情况影响着室内流场、室内空气洁净度、洁净室自净时间和扩散板阻力.对GF011.0型高效过滤器送风口扩散孔板的开孔情况对室内流场的影响进行了数值模拟,并采用风速仪、激光粒子计数器和微压计分别测量了扩散板开孔变化对室内气流分布、洁净室自净时间和扩散板内静压的影响.结果表明随着开孔率的降低,扩散板的阻力增大.在扩散板扩散越均匀、涡流区和回流区越小的情况下,洁净室自净时间越短.并且在不同的送风量下,形成室内均匀流场的扩散板开孔情况不同,所以高效过滤器送风口扩散孔板宜在额定风量下运行。
关键词:高效过滤器送风口扩散孔板;开孔率;气流场;自净时间;静压值中图分类号:TU834 文献标志码:A 文章编号:04932137(2006)12 1411 06
乱流洁净室在洁净室中占有非常重要的比重.高效过滤器送风口是洁净空调系统的末端送风装置,它将干净的空气送到乱流洁净室内,通过稀释作用,降低室内空气中污染物浓度[1];同时将污染空气从回风口或排风口排出.高效过滤器送风口扩散孔板有利于送风气流在室内均匀扩散.因此,有必要通过研究扩散孔板开孔情况对室内气流分布状况的影响,优化扩散板性能。
笔者从数值模拟和实验测试两个方面对高效过滤器送风口扩散孔板开孔情况的变化对室内速度场的影响进行了研究,并测试了扩散孔板的开孔情况对洁净室自净时间以及扩散板内静压值的影响。
数值模拟
在对风口模型的建立基础、数值计算方法、方程模型的设置、计算区域、代数方程的离散方法和离散格式、求解方法、网格结构以及加速收敛功能等各个方面综合比较的基础上[2—7],选用FLUENT商业软件,采用标准Kε双方程模型,并采用求解压力耦合方程的半隐式方法求解速度场数值。
针对乱流洁净室内的气流流动情况,对所给的物理模型做以下简化和假设:
(1)假设室内气流为不可压缩常物性牛顿流体,稳态流动;
(2)假设室内初始各方向速度值为0,由于洁净室的换气次数较大,送风温差较小,故内环境按等温处理;
(3)室内无内热源,维护结构绝热;
(4)由于扩散孔板的空气出流状况与污染源无关,假设室内无污染源,模拟洁净室空态时的状况;
(5)由于高效空气过滤器与扩散孔板间的距离只有5cm,则气流经高效空气过滤器出流方向沿风口法线方向处理;入流湍流动能k、湍流动能耗散率ε值分别按下式计算
kin=0.5nU2(1)
εin=cμkin2Re/UL(2)
式中:n为所取的入流湍流动能为平均动能的百分数,可在0.50/0～1.50/0,此处取为10/0;U为入流速度,m/s;Re为入流的湍流雷诺数,可按400取值;L为湍流特征长度,m,对于正方形风口取为风口边长;cμ为常数,0.09.
(6)回风口为单层百叶回风口,有效出流面积为500/0,满足充分发展段紊流出口模型.