空氣流動數值模擬在汽車噴膜廠房通風設計中的探討

目前我國汽車制造業進入快速發展階段，規�？焖僭鲩L，外資企業入駐中國，在這種大環境下，對工業企業職業衛生提出了更高要求。然而廠房空氣質量環境的治理一直都是工業通風的一個難題，每個廠房都有各自的工藝特點，多種不確定性因素，如產生混合煙氣的密度、室外風向、發煙塵點的不固定等。對于業主方很難找到可參照的實施方案，然而廠房的空氣質量治理改造與能耗、投資、生產條件又有著各種各樣的矛盾點，如何從中間獲取平衡是工業通風的關鍵所在。隨著計算流體力學（CFD）的發展，現在越來越多的領域使用該技術預先對現實情況進行探討和研究，再結合實際經驗，最終得出實施方案，解決通風問題。本文以汽車噴膜廠房通風改造為例，實地檢測改造前室內溫度、速度、污染物濃度，分析了影響室內空氣質量的因素，利用CFD模擬提出了改造方案，并對實施后的效果進行了測試。
改造區域面積為2170m2，廠房外圍護結構為彩鋼板，屋面由彩鋼板和采光帶組成。原廠房西側外墻高出部分設置9臺軸風機，單臺風量19000m3/h，東側外墻高出附房屋面處設置電動外窗，南側外墻設有外窗及外門，北側緊鄰附房僅有外門。由于企業產品開發原廠房使用功能發生變更，現在廠房內東側設有5臺燃氣熔煉噴膜機，西設有5臺電熱熔煉噴膜機，下部熔煉爐外表面溫度63℃，噴膜機距離地面3m高位置設有噴膜口，對加熱后產品進行噴膜，噴膜物質成分為石蠟和水，噴射到產品表面后水迅速蒸發為混合少量石蠟的水蒸氣。廠房西北角布置4臺T50熔爐，外表面溫度40℃。由于工藝原因不允許有雨雪飄進廠房內部，故原熔煉爐位置東西兩側外墻上開設的外窗不能開啟，另因管理原因廠房南北兩側外墻大門又不能常開，所以現階段只能靠西側外墻上的軸流風機排除室內空氣，但廠房內無新風補入，通風效果不理想。
從工程應用的角度，采用CFD技術模擬廠房通風情況，對自然通風與機械通風進行比較，結果表明，室內熱壓作用較大時，僅靠外墻側面開口自然通風效果改善不明顯；機械通風可明顯改善通風效果，又通過理論計算與模擬相結合得出合理的換氣次數，找到通風能耗與通風效果間的平衡點。 
另外，通過CFD模擬能做到事前有效指導工程技術改造方案，避免盲目改造造成投資浪費情況，對業主方與設計方確定改造方案提供了理論依據。