呼吸墙内气载颗粒物过滤特性建模--《大连理工大学》2013年硕士论文
呼吸墙内气载颗粒物过滤特性建模
【摘要】：民用建筑在开窗通风的同时,空气中大量颗粒物也随气流进入室内,因此如何防止户外颗粒物和病毒飞入室内尤为重要。一种具有空气过滤功能的“呼吸墙”(Breathing Wall)可在减少开窗通风的同时为室内供给新风。呼吸墙区别于传统密闭墙体,一般由一个带有玻璃板和太阳能吸热板的弯曲流道,以及一个内填充式多孔材料过滤器组成。虽然呼吸墙已被证明具有一定空气过滤功能,但是常用于分析空气过滤器性能的经典过滤理论是否适用于呼吸墙内低面速多孔过滤单元过滤特性分析仍需要进一步验证,并且类似于呼吸墙内低流速流道中颗粒沉积的特性也鲜有研究。
首先,搭建了冬季工况呼吸墙试验台,实测呼吸墙过滤效率。该呼吸墙多孔过滤单元填充5cm厚石英砂,实测孔隙率0.48。采用颗粒计数器测量呼吸墙内沿程颗粒数量浓度变化,研究发现多孔过滤单元可以有效捕获大部分颗粒,过滤效率变化幅度较为稳定(5%)；并且,虽然弯曲流道内颗粒沉积效率变化幅度较大(10%-20%),但是明显看出5μm以上颗粒容易沉积在弯曲流道内。
根据实测呼吸墙内气载颗粒沉积规律,本文分别对弯曲流道与多孔过滤单元建立了过滤特性模型。对于弯曲流道,建立基于拉格朗日法的颗粒轨迹分析模型,模拟气载颗粒物在弯曲流道内运动轨迹,统计颗粒沉积效率。其中,颗粒与壁面间相互作用采用硬球模型模拟,呼吸墙内空气流动则采用RNG k-ε湍流涡粘模型和多孔材料平均体积法求解。颗粒轨迹分析模型模拟结果与实测平均数据偏差不超过5%。另一方面,多孔过滤单元内,经典过滤理论预测值与实验平均值偏差不超过5%,证明可采用经典过滤理论预测呼吸墙多孔过滤单元过滤效率。
根据建立的呼吸墙气载颗粒物过滤特性模型,本研究总结呼吸墙内气载颗粒物的沉积规律,并且分析设计参数对弯曲流道沉积特性的影响。多孔过滤单元内,0.1～0.3μm以下颗粒在扩散效应和拦截效应作用下被多孔材料拦截,5～7μm以上颗粒则在惯性效应和拦截效应作用下沉积在多孔材料内,而其他粒径颗粒容易通过多孔过滤单元。另一方面,本文将弯曲流道分割为直流道、90°弯管和180°弯管三种流道组件,采用颗粒轨迹分析模型研究设计参数对沉积效率的影响。模拟结果表明,弯曲流道中低速竖直管道、180°上弯管和出口段90°弯管内颗粒基本不发生沉积；180°下弯管和入口段90°弯管承担了弯曲流道主要颗粒沉积量。空气流通量和管道尺寸是影响颗粒沉积效率的主要因素。空气流通量越低、管道宽度和高度越大,颗粒沉积效率越高。
【学位授予单位】：大连理工大学【学位级别】：硕士【学位授予年份】：2013【分类号】：TU834.8
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& & & & 烹饪过程产生的油烟中，除含有一氧化碳、二氧化碳和颗粒物外，还会有丙烯醛、环芳烃等有机物质。,空气净化器的所有净化效率计算都是在实验室内完成的，是在排除持续污染源的情况下测量所得，也就是说，这些数据都是在满足特定条件下获得的，因此在实际使用中，净化效率会比厂商们宣称的低一些。,从有关资料显示来看，在标准状态下，甲醛分子的自由运动速度约为450米/秒，一个甲醛分子与其他分子每秒要碰撞109次。此时，碰撞分子的直径与活性炭孔隙如果匹配，即被吸附了。,养的宠物生病，不吃食物，抵抗力低下，活力下降，总是喜欢静静呆着。如果这样的情况发生的时候，同时你的家人也有类似抵抗力低下的反应，基本可以确定你的新居是有问题的。
& & & & 新装房晾多久可入住?华商报记者采访了10位市民，3人认为*短期限是三个月，1人认为时间越长越好，3人认为至少一年以上，两人认为应该过一个夏天再入住，夏天气温高，有利于散味儿，还有1人认为如果检测没有问题就可入住。,这样做真的能够将室内的甲醛清除吗?答案是否定的，实际上空气中的甲醛在没有外力的协助下是很难与静止的水产生反应，所以这种方法也不科学。,即使采用了环保的装修材料，还是会引起室内甲醛超标的。
& & & & 经常吸入少量甲醛，会有头痛、乏力、失眠及植物神经紊乱等症状。能引起慢性中毒，出现黏膜充血、皮肤刺激症、过敏性皮炎等疾病。,据了解，许多新装修居民家中都存在空气污染现象，污染成分主要有苯、甲苯、二甲苯和甲醛，前三种都容易挥发，甲醛*难挥发，挥发期会长达3年到15年，一些装修不当的家庭甲醛甚至严重超标。,为大家有个健康舒适的生活环境，在入住新装修的方法之前，一定要选择适当的的方法、手段，进行甲醛的检测与治理。,烹调也是产生室内污染的重要因素，污染物主要有油烟和燃烧烟气两类；在烹调过程中，由于热分解作用产生大量有害物质,在装修过程中，在木工框架结构完成，涂刷油漆之前进行甲醛检测：用于了解装修材料的环保性或装修介入治理的除甲醛效果。
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& & & & 找专业的甲醛治理公司进行甲醛治理，纳琦光催化技术，在环保领域发挥的作用越来越受到人们的关注。,甲醛是一种有毒气体，若吸入过多，则有可能使人中毒，尤其是对老人、小孩、孕妇等特殊人群影响更大。因此想要治里室内甲醛污染，降低甲醛浓度才是关键。,甲醛检测是了解室内空气中甲醛是否超标，超标多少，是否可安全入住的科学方法。,甲醛治理没有一个固定的标准，也就是我们做甲醛治理的时候如果不是专业的人员，一般人都不会知道甲醛治理怎么样算完成了。,世界通行的甲醛浓度限制标准规定室内甲醛浓度不得超过0.1毫克每立方米。,同时，由于每人对色彩的辨别能力不一样，很容易产生识别差，加上很多颜色本就十分接近的，很难判断到底属于哪一颜色范围，进而影响了对结果的判断。,只要装修室内就一定有污染，室内环境污染没办法预防。室内污染虽然治理难度较大，但是并不是无法治理的。,选购家具时记得索要《家具使用说明》，看是否标明了甲醛的含量。同时注意家具的用料，*选用木板材料密封程度较高的家具;新买的家具不要急于放进居室。
& & & & 对于装修公司使用的装修材料我们并不知晓，所以在入住新居的时候，我们*对新居进行甲醛的检测，下面介绍一些具体的检测方法。,由于房间的格局不同、家具的布置不同，开窗通风的效果可能不一样，甲醛去除的效果也自然不一样。,活性炭。活性炭是一种治理甲醛的传统手段，其表面具有细小的孔隙，可以用于吸附装修后所产生的异味和部分甲醛污染，活性炭是物理吸附，治理安全，但使用寿命约为6-10个月，使用活性炭治理甲醛污染需要不停更换新炭包。,有条件*让家具里的有害气体尽快释放一段时间再用;新买的人造木板制作的衣柜使用时尽量不要把内衣、睡衣和儿童的服装放在里面;如果购买或者用大芯板制作的家具在使用时发现有刺激气味、辣眼睛。,但其实这一方法也是不科学的，室内的装修味道小了，那是因为水果的味道把甲醛的味道掩盖住了。,长期接触会使人们产生不断咳嗽、呕吐、胸闷、气喘等症状，严重的甚至还会导致癌症、白血病、肺气肿。有毒物质对女性、新生儿和体质较弱人群的伤害尤为严重。
& & & & 其次，还可以使用活性炭，这些物质有着很强的吸附性，可以有效吸附空气中的甲醛，体积小，放置方便，配合通风换气法，可以加快甲醛的治理速度，缩短室内污染的治理周期。,据了解，许多新装修居民家中都存在空气污染现象，污染成分主要有苯、甲苯、二甲苯和甲醛，前三种都容易挥发，甲醛*难挥发，挥发期会长达3年到15年，一些装修不当的家庭甲醛甚至严重超标。,只使用通风法治理甲醛污染用时较长，为了弥补通风换气法的不足，还可以使用费恩植物分解除味颗粒，配合开窗通风，可以加快有害物质的治理速度，缩短治理周期。
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& & & & 能破坏细菌的细胞膜和固化病毒的蛋白质，可杀灭细菌和分解有机污染物，把有机污染物分解成无污染的水(H2O)、二氧化碳(CO2)和其它无害物质，因而具有极强的杀菌、除臭、防霉、防污自洁、净化空气功能。,厨房内的不少气体会对人体健康产生一定危害——且不论液化石油气、天然气泄漏会造成危险的后果，单是炒菜时产生的油烟废气，对身体的危害就相当大。,甲醛已经被世界卫生组织确定为致癌和致畸形物质，是公认的变态反应源，也是潜在的强致突变物之一。,室内环境的质量会对人体健康产生直接影响，因此，要采用科学的办法对环境污染进行治理。,虽然厨房的整体装修是现拼装修，但是背板通常使用的是单面板，这种板材的等级一般都比较低，很容易出现甲醛超标，抽屉也会有类似的问题。,有条件*让家具里的有害气体尽快释放一段时间再用;新买的人造木板制作的衣柜使用时尽量不要把内衣、睡衣和儿童的服装放在里面;如果购买或者用大芯板制作的家具在使用时发现有刺激气味、辣眼睛。,找专业的甲醛治理公司进行甲醛治理，纳琦光催化技术，在环保领域发挥的作用越来越受到人们的关注。,从理论上讲，家具或各类家装材料在打开包装3-5个月内，甲醛释放量会达到高峰期，半年后就会进入缓慢、少量的释放状态。,只要选择了装饰公司进行装修，就不会有污染。室内空气污染与使用的装修材料有关，虽然装修技术不当会加重污染，但是，只要装修都会对室内环境产生是能够影响。,即使采用了环保的装修材料，还是会引起室内甲醛超标的。
& & & & 蔬菜水果散发的气味只能掩盖甲醛污染的气味，治标不治本，无法分解或者去除甲醛等有害污染物质。,致敏作用。皮肤接触一定剂量甲醛可引起过敏性皮炎;呼吸道吸入一定剂量甲醛可能诱发支气管哮喘。,这些燃料燃烧过程中会产生一氧化碳、氮氧化物、氰化氢、二氧化碳、二氧化硫和未完全氧化的烃类、固体颗粒物。,只使用通风法治理甲醛污染用时较长，为了弥补通风换气法的不足，还可以使用费恩植物分解除味颗粒，配合开窗通风，可以加快有害物质的治理速度，缩短治理周期。
& & & & 甲醛对人的健康尤其是儿童的健康影响极大，严重的会引发哮喘和癌症。, 说起甲醛，很多装修的业主应该都不陌生，随着现代家装中，各种板式家具、油漆涂料以及装饰家纺的大范围应用，人们开始越来越关注甲醛超标的问题,同时发现家人特别是儿童如经常出现皮肤过敏、情绪不安、饮食不佳、连续咳嗽等症状，应考虑可能是甲醛惹的祸，要尽快采取有效的处理方法。,摆放绿植可以吸附甲醛。轻微污染时，绿植对吸附室内有害气体有一定的作用，但是如果污染比较严重时，绿植都被污染气体毒死了，怎么会吸附气体呢?,新装房晾多久可入住?华商报记者采访了10位市民，3人认为*短期限是三个月，1人认为时间越长越好，3人认为至少一年以上，两人认为应该过一个夏天再入住，夏天气温高，有利于散味儿，还有1人认为如果检测没有问题就可入住。,甲醛是原浆毒物。人吸入高浓度甲醛后，会出现呼吸道的严重刺激和水肿、眼刺痛、头痛，也可发生支气管哮喘。皮肤直接接触甲醛，可引起皮炎、色斑、坏死。,因为各种材料的测定都是独立的，也就是说即使每一种只释放10毫克，但是有十种装修材料的话，那么释放到室内的甲醛含量就是每天100毫克了，所以仍然会导致超标。,新房甲醛的主要来源来自于室内装饰的胶合板、细木工板、中密度纤维板和刨花板等人造板材。因为甲醛具有较强的粘合性，还具有加强板材的硬度及防虫、防腐的功能。
& & & & 室内甲醛来源太多了，除了大家熟知的木制家具，地板，乳胶漆这些装修材料都有可能存在甲醛残留，如果治理不及时就有可能对人体健康造成损害。所以，装修后的甲醛治理不能忽视。,据相关资料统计显示：人类有70%的病症与室内环境有关，中国每年有12万人死于室内污染，90%以上的幼儿白血病患者都是住进新装修房一年内患病的。,很多人说：“新房刚装修完，用了那么多胶水，怎么可能甲醛不超标？不用检测也知道肯定会超标的！直接治理甲醛就好！”，也有人说：“我家装修用的都是环保材料、环保家具，也没有什么气味，不会有甲醛污染的”。,除了通风之外，还可以在各个房间摆放几盆绿萝，既可以美化生活环境，又可以除甲醛、净化空气，减少污染对身体的侵害，何乐而不为呢？绿萝有极强的空气净化功能，有绿色净化器的美名。,其他的氧化剂、还原剂也均不能有效清除甲醛，而且会引入类似的新的污染。
& & & & 况且高浓度的清除剂喷在空气中，会对人产生新的污染危害。,什么是甲醛?甲醛(CH?O)是一种无色、有强烈刺激性气味的气体，易溶于水、醇和醚。甲醛在常温下是气态，通常以水溶液形式出现，35～40%的甲醛水溶液叫做福尔马林。,虽然厨房的整体装修是现拼装修，但是背板通常使用的是单面板，这种板材的等级一般都比较低，很容易出现甲醛超标，抽屉也会有类似的问题。,空气清新剂的治理原理是利用化学反应将有害物质消耗、分解，所以在分解的过程中，可能出现新的化合物，形成二次污染。建议不要在卧室、厨房等处使用空气清新剂，另外，有孕妇、儿童的家庭也不推荐使用空气清新剂治理甲醛污染。,据了解，许多新装修居民家中都存在空气污染现象，污染成分主要有苯、甲苯、二甲苯和甲醛，前三种都容易挥发，甲醛*难挥发，挥发期会长达3年到15年，一些装修不当的家庭甲醛甚至严重超标。
& & & & 只重视装饰装修造成的污染，忽视了家具造成的室内环境污染。板材类家具也是造成室内空气污染的罪魁祸首。,很多人说：“新房刚装修完，用了那么多胶水，怎么可能甲醛不超标？不用检测也知道肯定会超标的！直接治理甲醛就好！”，也有人说：“我家装修用的都是环保材料、环保家具，也没有什么气味，不会有甲醛污染的”。,除具有很高的观赏价值外，环保学家发现，一盆绿萝在8～10㎡的房间就相当于一个空气净化器，能有效吸收空气中甲醛、苯和三氯乙烯等有害气体。,当天气好的时候，尽量将室内的门窗全部打开，促进空气*流通，提高“放味”的效率。所有，布置家居也很有讲究，不要遮挡通风口。通风是除甲醛*重要、*基本的方法，但通风时要注意天气情况和财产安全。,新房在入住前*要进行专业的室内空气检测，这是困扰所有业主也灰常头疼的问题。,因为大家都知道，过量的甲醛会对人体产生危害，根据中华人民共和国《居室空气中甲醛的卫生标准》规定，居室空气中甲醛的*容许浓度为0.10毫克/立方米，所以大家在入住新家前，一定记得进行检测，等甲醛浓度达标再入住。 ,来自于室内装饰纺织品、包括床上用品、墙布、墙纸，化纤地毯、窗帘和布艺家具。,吊兰可吸收室内80%以上的有 害气体，吸收甲醛的能力超强。
& & & & 来自于用人造板制造的家具。特别是一些家具生产厂家为了追求利润，使用不合格的板材，以及制造工艺不规范，使家具成了甲醛的排放站。,其他的氧化剂、还原剂也均不能有效清除甲醛，而且会引入类似的新的污染。,虽然健康意识提高了，但是治理室内污染，很多人还在用不靠谱的办法。,除了通风之外，还可以在各个房间摆放几盆绿萝，既可以美化生活环境，又可以除甲醛、净化空气，减少污染对身体的侵害，何乐而不为呢？绿萝有极强的空气净化功能，有绿色净化器的美名。,甲醛问题是每个家庭装修后都无法避免的一个问题，关于甲醛的清除，有不少人会开两天窗通通风，甚至还有人直接选择视而不见。,装修后的房子总有股刺鼻的气味，用了各种除甲醛方法还是不能清除。,据相关资料统计显示：人类有70%的病症与室内环境有关，中国每年有12万人死于室内污染，90%以上的幼儿白血病患者都是住进新装修房一年内患病的。
& & & & 活性炭的使用初期确实有效果，因为孔隙具有吸附势，是靠碳分子与被吸附分子的引力而形成的，孔径越小，吸附势越强。,据了解，许多新装修居民家中都存在空气污染现象，污染成分主要有苯、甲苯、二甲苯和甲醛，前三种都容易挥发，甲醛*难挥发，挥发期会长达3年到15年，一些装修不当的家庭甲醛甚至严重超标。
& & & & 但是，甲醛释放周期长，影响其释放的因素也很多，因此，在实际生活中，“时间越长，甲醛量越少”的说法并不一定成立。,能破坏细菌的细胞膜和固化病毒的蛋白质，可杀灭细菌和分解有机污染物，把有机污染物分解成无污染的水(H2O)、二氧化碳(CO2)和其它无害物质，因而具有极强的杀菌、除臭、防霉、防污自洁、净化空气功能。,在装修过程中，在木工框架结构完成，涂刷油漆之前进行甲醛检测：用于了解装修材料的环保性或装修介入治理的除甲醛效果。,从有关资料显示来看，在标准状态下，甲醛分子的自由运动速度约为450米/秒，一个甲醛分子与其他分子每秒要碰撞109次。此时，碰撞分子的直径与活性炭孔隙如果匹配，即被吸附了。,只重视室内装修造成的污染，不重视其他方面的污染。室外空气污染、吸烟带来的污染、厨房污染等都是造成室内空气污染的重要来源。
& & & & 致突变作用。高浓度甲醛是基因毒性物质，实验动物持续接触高浓度甲醛，导致多种肿瘤发病率增加。,通风法不必过于解释，就是通过空气的流动，将有害气体排到室外，这是一种简单有效的方法，*不足之处是甲醛释放周期长，一般要三年到十五年，装修后将新房空闲三年以上显然不现实。困此单靠通风法还达不到要求。,装修后的房子总有股刺鼻的气味，用了各种除甲醛方法还是不能清除。,空气清新剂的治理原理是利用化学反应将有害物质消耗、分解，所以在分解的过程中，可能出现新的化合物，形成二次污染。建议不要在卧室、厨房等处使用空气清新剂，另外，有孕妇、儿童的家庭也不推荐使用空气清新剂治理甲醛污染。,什么是甲醛?甲醛(CH?O)是一种无色、有强烈刺激性气味的气体，易溶于水、醇和醚。甲醛在常温下是气态，通常以水溶液形式出现，35～40%的甲醛水溶液叫做福尔马林。
& & & & & &除了通风之外，还可以在各个房间摆放几盆绿萝，既可以美化生活环境，又可以除甲醛、净化空气，减少污染对身体的侵害，何乐而不为呢？绿萝有极强的空气净化功能，有绿色净化器的美名。,自我体验检测
根据自己的感觉进行判断，比如，全家搬入新居以后集体感冒，免疫力低下，容易头疼昏眩。,为大家有个健康舒适的生活环境，在入住新装修的方法之前，一定要选择适当的的方法、手段，进行甲醛的检测与治理。
& & & & & &在装修后剩余物清理完毕，家具和家居物品进齐以后，进行一次甲醛检测：用于了解装饰装修是否累积过多造成甲醛超标或家具家具物品全面除甲醛治理的效果。,同时发现家人特别是儿童如经常出现皮肤过敏、情绪不安、饮食不佳、连续咳嗽等症状，应考虑可能是甲醛惹的祸，要尽快采取有效的处理方法。,只使用通风法治理甲醛污染用时较长，为了弥补通风换气法的不足，还可以使用费恩植物分解除味颗粒，配合开窗通风，可以加快有害物质的治理速度，缩短治理周期。,能破坏细菌的细胞膜和固化病毒的蛋白质，可杀灭细菌和分解有机污染物，把有机污染物分解成无污染的水(H2O)、二氧化碳(CO2)和其它无害物质，因而具有极强的杀菌、除臭、防霉、防污自洁、净化空气功能。,另外，老人们认为在家中角落放置一些蔬菜水果，水果会散发出的香味就能够消除污染了。,虽然健康意识提高了，但是治理室内污染，很多人还在用不靠谱的办法。,精力下降容易疲惫。感觉有刺激性的气味，尤其当靠近某个家具的时候感觉到眼睛流泪等。这时候尽快做更加精密的检查，并保持室内通风良好。,因为各种材料的测定都是独立的，也就是说即使每一种只释放10毫克，但是有十种装修材料的话，那么释放到室内的甲醛含量就是每天100毫克了，所以仍然会导致超标。
& & & & & & 将烧开的水泡茶，茶叶应多放，保证茶水浓度要够，当茶水蒸汽挥发的时候，用塑料小捅将其分放到各个房间熏蒸。水凉后，再加热水，如此反复几次，室内装修味道大幅度降低。,专业检测公司检测
随着人们对室内污染的重视，市场上也应运而生了许多污染检测公司，其中当然也存在不少不规范的检测公司。,虽然健康意识提高了，但是治理室内污染，很多人还在用不靠谱的办法。
& & & & 只知道空气净化器和净化剂能够净化室内空气，但是不知道怎样合理使用。空气净化器的主要作用是降低PM2.5，对吸附甲醛虽然有一定的作用，但是净化器的吸附能力有限，治标不治本。,如果不具备合适的条件，在入住前是一定要检测甲醛的，而且*是在入住前两周以上，以防存在甲醛超标没有治理的时间。
& & & & 现在时尚的厨房装修多采用开放式设计，但制作中餐的过程会产生较多的油烟。,厨房内的不少气体会对人体健康产生一定危害——且不论液化石油气、天然气泄漏会造成危险的后果，单是炒菜时产生的油烟废气，对身体的危害就相当大。,自我体验检测
根据自己的感觉进行判断，比如，全家搬入新居以后集体感冒，免疫力低下，容易头疼昏眩。
& & & & 空气清新剂的治理原理是利用化学反应将有害物质消耗、分解，所以在分解的过程中，可能出现新的化合物，形成二次污染。建议不要在卧室、厨房等处使用空气清新剂，另外，有孕妇、儿童的家庭也不推荐使用空气清新剂治理甲醛污染。,找专业的甲醛治理公司进行甲醛治理，纳琦光催化技术，在环保领域发挥的作用越来越受到人们的关注。,刺激作用。短时间接触高浓度甲醛，主要表现为对皮肤黏膜和呼吸道的刺激作用。依据病情轻重，患者出现流泪、咽痛、咳嗽、气短、呼吸困难等症状。,设计上特别要充分考虑室内空间的承载量和通风量;尽量选用无毒、少毒、无污染、少污染的施工工艺，如人造板的锯口处应涂以涂料，使其充分固化，防止板材内的甲醛散发;严格按照国家标准选用合格的室内装饰装修材料,另外，老人们认为在家中角落放置一些蔬菜水果，水果会散发出的香味就能够消除污染了。,室内装饰用的油漆、胶合板、刨花板、内墙涂料等均有甲醛、苯等有毒物质。,养的宠物生病，不吃食物，抵抗力低下，活力下降，总是喜欢静静呆着。如果这样的情况发生的时候，同时你的家人也有类似抵抗力低下的反应，基本可以确定你的新居是有问题的。