建材中VOC和甲醛散发的物性参数测量方法.pptx

建材中VOC和甲醛散发的物性参数测量方法 组员：尤若于、薛斐、朱超逸、唐海达、钟文智 目录 通风舱模型 密闭舱模型 可通风可密闭舱模型 模型改进和讨论 通风舱模型 若有仪器可方便逐时测定甲醛浓度，请设计一个通风 舱实验 （舱材料可用不锈钢或玻璃，并可认为不吸 附甲醛），可测定出材料的D，K，C0。 假设： 1.污染物是从一个单层均质的基底材料中散发； 2.边界层阻力相比于材料散发的阻力可以忽略不计； 3.污染物散发是一个一维稳态过程。 简化理论推导 简化理论推导 实验设计 进而求得D值。 C0 ybag V, y(t) 模型改进 考虑交界面边界层阻力的影响： 密闭舱实验设计 密闭舱（换气次数约为0 ） 建筑板材表面暴露，密封 边缘 考虑边界层影响 假设 内部均一，一维过程 VOCs在舱中随时保持混 合均匀 密闭舱模型 对板材列出控制方程 (1) B.C. (2) (3) I.C. (4) 密闭舱模型 对舱内空气列方程 (5) I.C. (6) Ca是舱内VOC浓度，g/m3 Cm,0是建材内初始VOC浓度，g/m3 Dm是VOC在建材中的扩散系数，m2/s K是建材与空气之间的分配系数 hm是对流传质系数，m/s L是板材厚度，m A是板材面积，m2 V 是密闭舱体积，m3 密闭舱模型 由以上方程，可以解出以下方程来描述释放过程 (7) qn是下列方程的解 (8) 密闭舱模型 当传质过程达到平衡时，舱内VOC浓度为 (9) 联立(7)和(9)，得 (10) 当使用无穷级数的第一项代替整体时，误差不超过 5% (11) 密闭舱模型 记Cequ-Ca(t)为超额浓度，(Cequ-Ca(t)/Cequ为无 量纲超额浓度，则(11)相当于无量纲超额浓度的对数 关于时间t的线性方程 记斜率为 记截距为 方程(11)化为 (12) 密闭舱模型 使用 与t对SL和INT进行最小二乘 法拟合，K，C0易知，则SL和INT都是仅关于 Dm与q1的方程，由此可求得Dm 当时间足够长的时候，舱内浓度将接近Cequ ，这意味着： 会变很小并且不稳定，这会造成拟 合的偏差，应当避免使用这部分数据，因此 只使用 小于 的部分 Ref: Xu Y, Zhang YP*, An improved mass transfer based model for analyzing VOC emissions from building materials, Atmospheric Environment, 2003, 37(18), 2497-2505. 实验装置 可通风可密闭模型MEFR法 板材放入密闭舱内达到平衡： 把气体排空，通入洁净空气，待其达到新的平衡： 进入下一个循环，到第i个循环： 实验装置和优缺点 Inlet clean air Outlet air 优点： 极大减少实验时间 求K简单易行，避免低浓度VOC下的测量误 差 缺点 对板材与舱体壁面的密闭性有较高的要求 先密闭 平衡时得到 x x=L x=0 再通风 平衡时得到 相比密闭舱： 优点： 与 可求出 缺点：时间长 相比通风舱: 优点：求 较准，时间相 对短 另一种可通风可密闭模型 减少第二次平衡时间： 1. 加热 2. 通入有一定浓度的甲醛气体 不可行 温度对建材内可散发VOC浓度有很大影响！ When the temperature rises by 25.4C, it increases by about 507%. Ref:Xiong, J. Y.; Zhang, Y. P. Impact of temperature on the initial emittable concentration of formaldehyde in building materials: experimental observation. Indoor Air 2010, 20 (6), 523529. 另一种可通风可密闭模型 模型改进和讨论改进的通风舱测量实验 原来是给舱内通洁净气体，但这样达到平衡的时间 很长。 模型改进和讨论改进的通风舱测量实验 x x=L x=0 上式中未知数为： K和Co 先后通入两种浓度的气体进 舱内，即可得到两个平衡方 程，求解出K和Co。 模型改进和讨论密闭舱求 C 模型改进和讨论改变舱内初始浓度 求法 记初始状态： 舱内污染物总浓度为： 所以平衡时浓度存在如下等式： 测量不同舱内污染物初始浓度下，最终平衡浓度。通 过最小二乘法得到斜率和截距，求解K和Co。 模型改进和讨论改变板材和舱的体积比 对于密闭舱，平衡时有 所以测量不同的 时的空气平衡浓度的 对 做最小二乘法得到斜率和截距，求解K 和Co。 模型改进和讨论密闭舱内空气浓度不均匀 在上文密闭舱实验的介绍中，为了空气浓度均一，加 了个风扇。可实际情况并非如此。 为此对空气也用一维传质模型： B.C. I.C. 参考文献 【1】Xiong JY, Zhang YP*, Yan W, Characterisation of VOC and formaldehyede emission from building materials in a static environment chamber: model development and application， Indoor and Built Environment, 2011, 20(2), 217-225. 【2】Little JC, Hodgson AT, Gadgil AJ: Modeling emissions of volatile organic compounds from new carpets: Atmos Environ 1994;28(2): 227 234. 【3】Zhang YP, Luo XX, Wang XK, Qian K, Zhao RY: Influence of temperature on formaldehyde emission parameters of dry building materials: Atmos Environ 2007;41:32033216. 【4】Zhang YP, Luo XX, Wang XK, Qian K, Zhao RY: Influence of temperature on formaldehyde emission parameters of dry building materials: Atmos Environ 2007;41:32033216. 【5】Xiong, J. Y.; Zhang, Y. P. Impact of temperature on the initial emittable concentration of formaldehyde in building materials: experimental observation. Indoor Air 2010, 20 (6), 523529. 【6】Xu Y, Zhang YP*, An improved extraction method to determine the initial emittable concentration and the partition coefficient of VOCs in dry building materials, Atmospheric Environment, 2009, 43(26), 4102-4107. 【7】X