焊接厂房置换通风效果试验★

肖 凌 云

(湖南工业大学土木工程学院，湖南 株洲 412000)

焊接厂房置换通风效果试验★

肖 凌 云

(湖南工业大学土木工程学院，湖南 株洲 412000)

在正常工况下，对某焊接厂房进行了通风效果试验，现场测试了厂房温湿度、臭氧浓度、粉尘浓度等参数，发现采用置换通风的方式，厂房的速度流场均匀，但臭氧浓度、粉尘浓度均没有达到设计要求，稍微偏高，这与送风速度有关，试验结果为高大厂房置换通风气流组织的研究提供了可靠的数据资料。

焊接厂房，置换通风，气流组织

置换通风是一种新型的通风方式，在高大空间中的应用效果更为明显。对于既有热量散发又有粉尘、污染气体排放的焊接厂房来说，置换通风有其特定的优越性，目前，国内各高校如同济大学、西安交通大学、东华大学、中南大学和湖南工业大学等对置换通风进行了不同程度的研究，并取得了显著成果[1]。

孙海波[2]对高大工业整体厂房置换通风的数值模拟得出送风速度越大，越有利于降低室内温度，排出污染物的结论；王沨枫[3]通过数值模拟研究得出厂房内低强度热源对通风系统的除尘、控温和控制风速的能力并无影响，若存在较高强度热源，系统除尘能力则大大降低；赵彬等[4]通过CFD数值模拟的方法得出模拟所得速度与温度分布同实测值很吻合，个别误差大，但不影响其在工程中的应用；马相雪等[5]利用发烟试验显示厂房内部流场，发现回风存在水利失调现象，影响了置换通风气流组织效果。在此，本文采用的是现场实测的方式验证了在正常工况下，置换通风系统运行的实际效果。冯波[6]采用数值模拟的方法对厂房圆柱送风筒的通风效果进行的研究分析，得出通过改进送风筒出风小孔的出流特性，减少送风筒的有效出风面积或改变形状等，均能使得送风筒的通风特性得到改善。

1 试验概况

试验对象为北方某高大空间焊接厂房，厂房内共有20台气焊机，其中Ar为保护气体，O2、乙炔为加热气体，焊接对象为铝合金材料。厂房北面和南面分别有23个和21个圆柱形送风筒，均离墙0.2 m，离地面2 m高，送风筒实物图如图1所示，通过该风口向室内输送经过处理的冷空气，经顶部均匀分布的72个方形回风口回收，部分二次利用；为了使各自工作不影响其他工作岗位，在室内设有长×高为2 m×1.2 m的红色挡板，整个厂房尺寸为132 m×36 m×14 m，其平面布局及尺寸大小如图2,图3所示。

本试验测量了厂房内的压强、温湿度、粉尘浓度、臭氧浓度，所用到的试验器材如表1所示。

表1 试验器材名称及型号

2 测试点的布置

本次试验对厂房室内温湿度、污染物浓度、臭氧浓度的测量均是在厂房一半的位置进行，压强则在厂房中心位置进行测量，测量高度为Z=1.6 m。对于温湿度的测量，每个点在竖直方向分别取Z=1.2 m，1.5 m，1.8 m，2.1 m，2.4 m，2.7 m，3.0 m，对于污染物浓度与臭氧浓度的测试，每个点在竖直方向分别取Z=0.6 m，1.2 m，1.6 m处进行测量，平面测量位置如图4所示。

3 试验效果及效果分析

臭氧具有毒性，空气中臭氧浓度达到0.1 mg/m3时就对人的眼睛、鼻、喉及呼吸道产生刺激作用，在 0.01 mg/m3～0.02 mg/m3时可闻到臭味。本次对臭氧的试验选取Y=24 m，X方向分别为12 m,15 m,18 m,21 m,24 m,27 m，竖直方向为Z=0.6 m,1.2 m,1.6 m处的臭氧浓度进行整理，得如图5所示的折线图。从图5中可以看出该厂房内的臭氧浓度均不达标，且距地面越矮臭氧浓度越高，因此可以在散发臭氧的地方放置一个通风机，及时排除室内多余的臭氧，或者加大置换通风的送风量。

PM2.5是指环境空气中空气动力学当量直径不大于2.5 μm的颗粒物，也称细颗粒物。同样对于颗粒物的选取，选择PM2.5在Y=24 m，X分别为15 m,18 m,21 m,24 m,27 m,30 m,33 m,36 m,39 m,42 m,45 m，竖直方向为Z=1.2 m,1.6 m处的粉尘浓度进行整理，得图6。从图6中可以看处PM2.5在竖直方向浓度变化不大，且在某些地方浓度偏高，不利于厂房内工作人员的身体健康。

对于厂房内部温湿度的测试，在高度方向选择的是Z=1.5 m,1.8 m,2.1 m处进行分析的，如图7所示是在Y=24 m处不同X轴位置的温度变化折线图，在图7中可以看出随着高度的变化，室温有逐渐上升的趋势，呈现出温度梯度。图8为湿度折线图，可以看出室内湿度基本没有随高度的变化而变化，且室内湿度平均值在38%～39%，普遍偏低。

4 结论分析

从本次试验结果可以得出下面结论：

1)高大空间焊接厂房的置换通风形成了温度梯度。

2)在正常负荷的情况下，焊接厂房内温度、平均风速达到设计要求，但臭氧浓度、湿度没有达到设计要求。

3)厂房内粉尘浓度含量大大超过国家标准，严重影响工人身体健康，需要对其进行除尘处理。

总而言之，整个厂房通风换气效果有待改善。可以从送风状况、除尘设备，局部加风机等方式对其进行处理。

[1] 陈 光,王东伟,方正平,等.置换通风的发展及研究现状[J].建筑热能通风空调，2007，26(2):23-24.

[2] 孙海波.高大工业整体厂房焊接烟尘控制与置换通风空调技术研究[D].长沙：湖南工业大学硕士研究生论文，2010.

[3] 王沨枫.高大工业整体厂房焊接烟尘控制与置换通风数值仿真平台和试验研究[D].长沙：湖南工业大学硕士研究生论文，2011.

[4] 赵 彬,李先庭,彦启森.置换通风的数值模拟[J].应用力学学报，2002，19(4)：75-77.

[5] 马相雪,李 灿,刘 华,等.高大空间焊接厂房置换通风效果试验[J].电焊接，2011，41(2)：49-50.

[6] 冯 波.焊接厂房置换通风用送风筒的优化设计和实验研究[D].长沙：湖南工业大学硕士研究生论文，2013.

Test on effect of displacement ventilation in welding plant★

XIAO Ling-yun

(School of Civil Engineering, Hunan University of Technology, Zhuzhou 412000， China)

Under normal conditions, the effect of ventilation test on a welding plant, testing workshop temperature, humidity, Ozone concentration, dust concentration and other parameters. Found that using the displacement ventilation mode, velocity field of plant is uniform, but the ozone concentration did not meet the design requirements, concentration is high, which is associated with the air velocity. The test results provide reliable data for the study of displacement ventilation systems in large space.

welding plant， displacement ventilation, air distribution

1009-6825(2014)31-0137-02

2014-08-23★：湖南省自然科学基金重点项目“工业厂房空气污染综合治理研究”(项目编号：12JJ8019)

肖凌云(1990- )，女，在读硕士

TU834.53

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