商用厨房室内环境模拟与分析课件

商用厨房室内环境模拟与分析 姓名 kelvinwan导师 likuiyu专业 制冷与低温工程 能源科学与工程学院 2006 制冷低温研究所学术年会 研究内容 一 绪论商用厨房环境特点 现状 数值模拟内容二 数值模拟过程 物理数学模型 边界条件 计算处理过程 结果分析比较三 能耗分析四 结论 内容提要 2006 制冷低温研究所学术年会01 14 商用厨房环境特点及现状 绪论 1 商用厨房室内环境恶劣 热 湿源相对集中且热源发热量大 产湿量大 室内的热负荷90 来自热源的散热 室内温度较高 同时非对称性热辐射强 厨房工作人员尤其是直接暴露于灶台区随热浮升力上升的热油烟雾侵袭和灶台燃烧面的高温热辐射烘烤的环境中 而且热辐射的形式是非对称热辐射 这些对厨师的热舒适性及职业安全性是一个很大的挑战 目前 尤其是对中式商业厨房的空调通风系统优化设计缺乏相应标准 厨房环境质量的最优控制方式 厨房室内最合理的通风量问题 建立相应的商业厨房室内热环境标准 亟待解决 2006 制冷低温研究所学术年会02 14 商用厨房室内环境质量评价 以往人们现场测试商用厨房的各种热环境参数 评价厨房环境质量 从而判断空调通风系统设计的合理性 不仅费时 代价高昂 而且效果也不太理想 数值模拟基于计算机的强大运算能力 利用设计数据 方便快捷地得到室内环境的预测情形 模拟比较两种不同空调通风方式下 商用厨房室内的流场状况 工作点垂直温度分布 热舒性的预测 基于模拟结果分析 确定两种控制方式中最佳的控制方法 进一步进行优化设计 数值模拟内容 绪论 2 2006 制冷低温研究所学术年会03 14 物理数学模型 物理模型 Case 1 Case 2 数值模拟过程 1 2006 制冷低温研究所学术年会04 14 边界条件 数值模拟过程 2 2006 制冷低温研究所学术年会05 14 计算处理过程 数值模拟过程 3 运用Airpak 2 0 软件 Airpak是一个专用的空调通风系统软件 它功能强大 快速 易于使用 它以Fluent技术为内核 利用Fluent求解器进行流场计算 可计算超复杂空间模型的流场情况 室内空间采用六面体网格 网格划分时进行预设局部加密细化条件 离散求解的相关参数设定 求解预测平均投票数和预测不满意百分数 PMV PPD 评价指标 预设衣着热阻 CLO 和新陈代谢率 MET 分别为0 7 2 0 2006 制冷低温研究所学术年会06 14 数值模拟过程 4 结果分析比较 1 Case 1 Case 2 Fig 1VelocityVectorsinany zPlane x 1 5m Case 1 有个逆时针的涡流场存在于岗位送风与置换风口之间 由于排烟罩的排风作用 气流短流出现在灶台与排烟罩之间 排烟罩的油烟捕集能力被增强 Case 2 两个涡流场分别存在于顶板送风口与排烟罩上部 室内中间位置 短流气流扫过操作面 保证油烟的捕集 厨师头部处风速小于case 1中的风速 Comparison 1 2006 制冷低温研究所学术年会07 14 结果分析比较 2 数值模拟过程 4 Case 1 Case 2 Fig 2TemperatureContoursinany zPlane x 1 5m 温度等值线 x 1 5mplane 比较 操作区域Case 2的温度分布略高于case 1中温度分布 操作区域 Comparison 2 2006 制冷低温研究所学术年会08 14 数值模拟过程 4 结果分析比较 3 Comparison 3 Case 1 Fig 3Temperatureofoperatingpoint Case 2 工作点 1 距灶肚0 3m 工作点 2 距灶肚0 6m DefineOperatePoint 操作点垂直温度分布比较 Case 1操作点温度大致为23 6 25 6 Case 2操作点温度比前者大约高2 取样点 2006 制冷低温研究所学术年会09 14 数值模拟过程 4 结果分析比较 4 Case 1 Case 2 Fig 4PMVContoursinanx yPlane z 1 1m Comparison 4 预测平均投票数比较 Case 1操作区域的PMV值为0 64 1 05 Case 2操作区域的PMV值接近1 30 明显高于case 1中的预测平均投票值 操作区 2006 制冷低温研究所学术年会10 14 数值模拟过程 4 结果分析比较 5 Case 1 Case 2 Fig 5PPDContoursinanx yPlane z 1 1m Comparison 5 预测预测不满意百分数比较 Case 1操作区域的PPD值为22 5 33 96 Case 2操作区域的PPD值比case 1中的预测不满意百分数高10个百分数 2006 制冷低温研究所学术年会11 14 能耗分析 空调通风能耗比较 商用厨房合理的送风量主要有三种功能 1 经空调处理的送风量满足厨师的热舒适性要求和呼吸要求 2 满足灶肚燃烧耗氧量的需求 3 维持室内合适的压力要求 一般保持室内负压值为 5Pa 设计标准 计算比较两种空调送风量的大小 结果表明case 1和case 2中空调送风量为2 304m3 h和5 760m3 h 两种不同方案下的送风量与排风量均相同 由此可判断case 1的空调耗能是case 2空调耗能的20 2006 制冷低温研究所学术年会12 14 两种通风系统均有利于增强油烟的捕集能力 岗位送风方式能提供一个更舒适的工作区 但是岗位送风口的送风参数受到限制 过低的送风温度和过高的送风速度 都会使厨师有 吹风感 为了改善工作区的热舒适等级 可尝试一些新的方式 如需求控制通风 DemandControlVentilation 个性化岗位送风等方式 但需要进一步验证 数学模型需要进一步修改 使其更接近现实 而且 不同工况下的情形尚需进一步模拟 以探求更有效的方式改善通风系统的性能 结论 进一步的工作 结论 进一步的工作 由于厨房的高温高湿性 尤其操作区属于高温环境区 而PMV PPD对近热舒适环境较适宜 对高温环境的数值预测评价将进一步使用湿球黑球温度 WBGT