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个人净化器面速与呼吸区粒子浓度关系的研究白琳钟珂
作者:管理员    发布于:2017-12-20 14:02:29    文字:【】【】【

  从雾霾天气频现到国家将PM2.5列入国标,人们对于空气动力学直径小于2m的细粒子(Fine particle影响健康的担忧也越来越严重。改善室外大环境对于个人来讲比较困难,于是人们将注意力转向室内,且人一生中约80~90°的时间在室内度过。

  所以,如何净化室内空气成为人们关注的热点。种专为办公人员设计的个人空气净化器应运而生,可将其置于办公桌上局部改善空气品质,降低呼吸区的颗粒物浓度。

  呼吸区颗粒物浓度不仅与个人空气净化器过滤装置的性能有关,还与其产生的洁净气流在人体周围的分布情况有关。因此,有必要对个人空气净化器出口面速的合理设定进行讨论分析。本文通过四条细线,如(间距均为20cm.第四条线距离人体模型U鼻处的距离为lcm)。

  测点布置1.2的手持式风速计AnemometerHD2303.0测仪器采用型号AP472S1L的叶轮风速探头,叶轮直径10cm,测范围0~50m/s,图流场内测点的颗粒物浓度测M.颗粒物浓度测量所用仪器为德国某公司产的Grimm-1.108型气溶胶浓度测tt仪(浓度测S范围:~1x1Vg/m5、1100particles/cm2,测It分辨率:。1Kg/m3,再现性:±3),如所示。可同时测董0.23270°C.分别取得室内温度6则点悬空于稳定位置,无气流及其他覆盖物干扰影响)和人体表面温度(将探头密闭用双面胶带固定于人体模型表面特定位置并密封减少散热,如所示。

  图人体表面温度测定1.3气溶胶的产生本实验气溶胶的发生源采用蚊香烟雾。经实际对蚊香稳定燃烧20min的室内空气进行测量发现,蚊香燃烧产生的烟雾以亚微米级粒子为主。

  1.4实验过程实验开始之前,打开门窗自然通风至少0.5h,接通人体模型内部100W灯泡的电源,等待人体模型表面温度与室内环境温度的差值达到5°C左右再开始实验。关闭门窗,点燃蚊香并打开吊扇,使蚊香散发的粒子在室内空间均匀分布。开启净化器并设置Grimm- 1.108型气溶胶粒径谱仪每6秒读数一次。每组实验进行过程中,须等到颗粒物浓度趋于稳定再开始测量并记录数据。

  2实验结果与分析2.1净化器出口面速对人体口鼻处粒子浓度的影响为了研究净化器出口面速和呼吸区粒子浓度的关系,实验同时对不同出口面速下人体口鼻处与净化器出口处的颗粒物浓度进行了测量。是人体口鼻处粒子浓度与净化器出口粒子浓度的差值随净化器出口面速的变化情况。

  由可以发现,随着净化器出口面速逐渐增大,人体口鼻处粒子浓度与净化器出口粒子浓度的差值逐渐趋于0;当出口面速达到1.78m/s时,浓度差曲线的下降趋于平缓;当出口面速继续增大时,浓度差曲线基本呈一水平直线。

  浓度差随净化器出口面速的变化情况2.2净化器出口面速对浓度水平分布的影响针对两种出口面速情况下,分别测量中轴线上6个测点处8个粒径段的颗粒物浓度。对实验数据结果进行整理,横坐标表示中轴线各测点距净化器出口的位置坐标,单位cm;纵坐标为各测点浓度对净化器出口浓度进行无量纲处理之后的值(无量纲浓度=各测点浓度/净化器出口浓度),无单位。分析结果请参照图0是净化器出口面速较大,即u为1.85m/s时粒子无量纲浓度的水平分布情况。由0可以发现,随着测点逐渐远离净化器出口,粒子的无量纲浓度发生略微升高,主要是由于洁净气流在输送过程中不断卷吸周围室内环境中非洁净空气导致的。由于洁净气流速度较大,人体口鼻被来自净化器的洁净气流有效趔兹琛w测试点与净化器出口的水平距离cm覆盖,人体可以呼吸到洁净空气。

  1面速较小时粒子无量纲浓度的水平分布1反映了出口面速u为0.96m/s时粒子无量纲浓度的水平分布情况。随着测点逐渐远离净化器出口,1中8个粒径段的粒子浓度逐渐增大,且增长幅度较大。对比1与0还可以发现,净化器吹出的洁净空气能够覆盖到距离净化器出口60cm左右的位置,因为从净化器出口到距离净化器出口60cm的范围内,1与0对应粒径段的粒子浓度值较为接近,该区间粒子浓度出现上升的原因与0相同。

  人体所处的室内环境中粒子浓度较高,而由前面的分析可知,洁净气流只吹到了距离净化器出口60cm左右的位置,净化器吹出的洁净气流未能覆盖人体呼吸区域,所以从距离净化器80cm到人体口鼻处(距离净化器出口90cm)的粒子浓度出现了较大幅度的上升。

  3结论设定合理的出口面速,对提高个人空气净化器的实际应用效果具有重要意义。本文通过实验的方法分析了个人空气净化器面速与呼吸区颗粒物浓度的关系,可以得到以下结论:1当净化器出口面速较大时,洁净气流能够到达人体口鼻处,人体可以呼吸到净化器吹出的洁净空气;当净化器出口面速较小时,人体则呼吸不到洁净空气。

  2净化器出口面速较大时,过滤效率降低,吹出的空气洁净度降低,但人体呼吸到的空气却比小面速时更洁净。而风速过大,人体会有明显吹风感,造成人体不舒适。因此个人空气净化器出口面速的设定应该同时满足洁净度和人体舒适度的要求。

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