排风罩对粉笔灰除尘的可行性研究课件

排风罩对粉笔灰除尘的除尘的可行性研究 C组 庄孙岐陈峰丁海瑞孙龙 目录 一 课题背景 二 数学模型 这是目录内容 这是目录内容 这是目录内容 这是目录内容 一 课题背景 1 1粉笔粉笔的成分是硫酸钙的一种白色沉淀物 不容易被分解 颗粒比粉尘大 国内使用的粉笔主要有普通粉笔和无尘粉笔两种 其主要成分均为碳酸钙 石灰石 和硫酸钙 石膏 或含少量的氧化钙 无尘粉笔属普通粉笔的改进产品 它只是在普通粉笔中加入油脂类或聚醇类物质作粘结剂 再加入比重较大的填料 如粘土 泥灰岩 水泥等这样可使粉笔尘的比重和体积都增大 不易飞散 但在实际应用中 它对粉笔尘污染的降低效果并不十分明显 一 课题背景 1 1健康危害用粉笔书写板书 是将石膏粉末涂在黑板上 擦拭黑板时 石膏粉尘 粉笔灰 在空气中短暂飘扬后坠落在黑板附近的物面和地上 其颗粒较大 多在100微米以上 较重 落下较快 在空中飘浮时间短 粉笔的成分是硫酸钙的一种白色沉淀物 不容易被分解 颗粒比粉尘大 所以粉笔无毒 但粉笔灰有害 粉笔灰的微粒子有很强的病菌吸附能力 粉笔的成份是碱性物质 有害病菌 碱性物质对教师和学生的呼吸系统 皮肤 耳 鼻 喉部容易造成炎症 干燥 萎缩 搔痒 皲裂 肺癌 肺气肿和肾脏损害 2 1求解颗粒物浓度场的本构方程从黑板上扬出来的粉笔灰 讲台区域范围内的运动 属于三维非稳态不可压缩湍流流动 只要求解浓度传输方程和动量守恒方程便可得出污染物在房间内的流场和浓度场 因此 将该区域视为三维空间 在非稳态下 根据质量守恒建立室内污染物运输方程如下 二 数学模型 式中 ux uy uz为空间内任一点在x y z三个方向上的雷诺时均速度分量 为房间内任一点污染物的扩散系数 S x y z 为源项 1 2 2假设条件的提出要求解式 1 的浓度方程 首先要求解室内流速场 同时 并做相应的假设 假设流体不可压缩 为了合理的简化计算过程 将粉笔灰扩散的过程看作是稳态过程 二 数学模型 2 3质量运输方程 动量运输方程质量方程 动量方程如下 2 3 二 数学模型 式中 ui uj i j 1 2 3 分别表示x y z方向的速度分量 为动力粘滞系数 为流体密度 对于不可压流体来说视为常数 Fi i j 1 2 3 是微元体上的体力 由于此处只存在重力 并取向上为z轴正方向 则Fx 0 Fy 0 Fz g 式 1 3 为求解粉笔灰扩散速度场 浓度场的本构方程 其中有ux uy uz p c t六个未知变量 而且在式 3 中又多了六个未知的雷诺应力 方程不封闭 从而寻求其他补充方程使其封闭 因此 湍流建模显得非常必要 模型化就是把瞬时值用时均值来表示 紊流模型就是把紊流的脉动值附加项与时均值联系起来的一些特定的关系式 二 数学模型 2 4脉动项的处理 脉动项的处理最常用的湍流模型有 零方程模型 二方程模型 k 模型 雷诺应力方程模型 代数应力模型 在此运用二方程模型法 即k 方程法 标准的k 模型的基础是关于两个模型方程 一个是k方程 一个是 方程 可用k和 定义大尺度湍流速度尺度 和长度尺度l 式中 C 是无量纲常数 定义如下的涡粘性 4 二 数学模型 标准模型应用下列k 的输运方程 5 6 在稳态流动状态下 k 方程可简化 k 方程中包含了五个可调常数 C k C1 和C2 在标准k 模型中 可取 C 0 09 k 1 00 1 30 C1 1 44 C2 1 92 为了采用k 模型计算雷诺应力 用到Bussinesq的假设 把紊流脉动所造成的附加切应力表示成与层流运动切应力相类似的形式 即 7 求解式 1 7 构成的微分方程组 就可以求出讲台区域内粉笔灰扩散时的流场和浓度场 二 数学模型 1 5源项的处理一般情况下 源项的处理有两种方法 一种比较复杂 需要求解各污染源的释放强度 且提出一定的数学表达式 另一种则是直接把源项采取给定边界条件的方法进行处理 在此采用给定边界条件的方法 1 6边界条件及初始条件的给定边界条件 条缝形排风罩抽吸速度 0 5m s 紊流模型 k 模型 粉笔灰微粒平均质量力 10 g 初始条件 时间t 0时 粉笔灰扩散流速 垂直于黑板扬起 0 25m s 粉笔灰浓度 您可以复制 发行 展览