室內燃燒源細微顆粒物的傳輸機理研究.pdf

1、室內空氣污染成為當今環(huán)境研究領域關注的焦點問題，不僅僅是因為人們在室內面臨有害物質的更大的暴露危險，還因為室內污染有其自身的傳輸規(guī)律和特征。本文設計并建立了模擬實驗平臺，運用高性能顆粒物測試分析儀，對以蠟燭和香煙為代表的室內燃燒源產生的不同模態(tài)的細微顆粒濃度的動態(tài)變化現象進行了研究。研究目的在于通過基礎性的探索，揭示這類顆粒物的傳輸規(guī)律，尋求有效除塵方式以改善室內空氣質量。 本文首先建立了縮小尺度的模擬室，目的是在量化、可控參

2、數條件下，測量室內顆粒物的濃度、粒徑分布特征及其時間序列，為分析室內環(huán)境下顆粒物的傳輸機理提供有效數據。實驗發(fā)現，室內顆粒物的演變是一個動態(tài)過程，其粒徑譜和濃度是不斷變化的。在煙霧釋放進入模擬室后，各粒徑段內的蠟燭和香煙顆粒物的數量都隨時間的推移而持續(xù)地降低。同時，顆粒物的直徑有增大的趨勢。它們的總數量濃度和質量都呈現近似于指數規(guī)律地衰減，香煙顆粒物的衰減率比蠟燭顆粒物小得多。室內顆粒物衰減呈現的V型曲線表明，100nm～1000nm范

3、圍內的亞微米顆粒物應當是除塵關注的重點對象，因為這些顆粒物容易由納米級顆粒物形成，卻很難沉積。 以實驗數據為基礎，結合氣溶膠動力學理論，建立了一個帶高精度粒徑分辨率的室內顆粒物動力學模型。模型中包括了凝并、沉積和通風稀釋機理，模型巧妙引入了代表室內特征的幾個參量，如面容比、室內雷諾數和空氣換氣率。本文采用了三組不同粒徑分布和初始濃度的實驗來對模型進行驗證。結果表明，此模型預測的顆粒物的粒徑譜演變、數量濃度衰減和數量中位徑變化結

4、果與實驗數據吻合良好。作者利用模型的模擬功能深入探討了凝并與沉積對室內顆粒物傳輸的具體影響。結果發(fā)現，對于高濃度的顆粒物，凝并的影響是最大的，特別是對于100nm以內的超細微粒。相對凝并來說，當顆粒物的數量濃度比較高時，表面沉積效應的影響并不大，但當數量濃度比較低時，忽略表面沉積效應會導致預測的結果偏高。當面容比和雷諾數增大時，顆粒物的沉積加大。結合模型模擬和氣溶膠動力學計算，本文還對氣溶膠顆粒物在室內的傳輸過程中的各種因素進行了綜合分

5、析，從而解釋了前面測試中出現的不同顆粒物衰減率的本質原因，以及V型衰減曲線的形成機制。 本文進一步利用計算流體力學技術對相鄰室內之間的通風流動和顆粒物的擴散傳輸進行了模擬研究。模擬分為穩(wěn)態(tài)和非穩(wěn)態(tài)兩種情況。通過穩(wěn)態(tài)模擬分析了兩個相鄰房間的氣流和濃度分布狀況。研究表明，污染物稀釋率與平均濃度有著反比的關系。隨著空氣換氣率的增加，稀釋率也同樣增大。對于兩個相鄰的室內空間，有源的模擬室內的稀釋效率最高，這是由于通風將污染源排放的顆粒