高层住宅厨房集中排烟系统的特性及优化研究

发布时间：2017-10-10 13:34

  本文关键词：高层住宅厨房集中排烟系统的特性及优化研究

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【摘要】：随着城市的高速发展,土地资源的稀缺,高层建筑逐渐成为一种主流趋势。高层住宅建筑作为一种典型的高层建筑形式,也得到快速的发展。在住宅建筑中,厨房作为每个家庭“一日三餐”的制备场所,是民居中空气污染最严重的区域,目前高层住宅建筑厨房主要采用集中排烟系统来排除烹饪时产生的油烟。本课题主要在国内外相关研究的基础上,以CFD模拟计算、模型实验相结合的方式,对高层住宅厨房集中排烟系统进行了分析、研究。论文分别以10层、20层、30层高层住宅建筑模型为例,分析了风机开启率、楼层高度、烟道截面尺寸、风机型号、楼层分段匹配形式等对集中排烟系统排烟效果的影响;研究并提出了相应的优化方案,以解决排气不均、烟气倒灌等问题。具体的研究工作及成果如下:首先,研究了在设计风量300m~3/h的条件下,均匀开启和不均匀开启时,烟道内的压力场和速度场的变化规律,研究表明干管静压值从底层到顶层是逐渐降低的,底层静压大排烟阻力大,顶层静压小排烟阻力小,为后面分段动力匹配给出了依据;干管全压值从底层到顶层整体也是逐渐降低的,只在风机开启处会有突增;干管动压值从底层到顶层是逐渐增大的,只在风机开启楼层处局部动压会突增;且开启率越大,烟道内整体压力越大,排烟越不利。其次,进行了动力匹配时排烟效果分析,研究表明不同性能的风机对系统的排烟效果影响很大,性能曲线越陡、风量风压变化范围越广的风机排烟效果越好,且分段动力匹配时,排气系统的均匀性和整体排烟量都有很大的提高,分区越细化,排烟效果越好;此外还说明了增大烟道截面尺寸能有效改善排烟效果,10层楼模型合理的截面尺寸为320X250mm,20层楼模型合理的截面尺寸为500X320mm,30层楼模型合理的截面尺寸为600X450mm。最后,分析了多动力源汇流三通局部阻力系数的变化规律,指出了其主要的影响因素,说明了分布式多动力源系统汇流局部阻力系数的变化规律与集中动力多管路并联系统汇流局部阻力系数变化规律的主要区别;同时还提出了一种新型的烟道形式,通过改变主、支管的夹角来改善排烟情况,分析论证了其可以有效的改善排烟效果,优化集中排烟系统。
【关键词】：高层住宅 集中排烟系统 CFD模拟计算 汇流阻力 新型烟道
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU834
【目录】：

• 中文摘要3-4
• 英文摘要4-9
• 1 绪论9-21
• 1.1 课题研究背景9-10
• 1.2 厨房油烟的组成及危害10-13
• 1.2.1 厨房油烟的组成成分10-12
• 1.2.2 厨房油烟的危害12-13
• 1.3 住宅厨房排烟方式的发展历程13-15
• 1.4 国内外研究现状15-19
• 1.4.1 国外研究现状15-17
• 1.4.2 国内研究现状17-19
• 1.5 本论文的主要研究内容19
• 1.6 本章小结19-21
• 2 模型的理论计算分析21-29
• 2.1 主要设计参数21
• 2.2 烟道系统的阻抗计算21-25
• 2.2.1 支管阻抗计算22-23
• 2.2.2 干管阻抗的计算23-24
• 2.2.3 串联阻抗计算24-25
• 2.3 风机性能与管路水利特性相耦合的分析25-27
• 2.4 本章小结27-29
• 3 CFD数值模拟分析29-61
• 3.1 CFD概述29-30
• 3.2 GAMBIT在本文中的应用30-31
• 3.3 Fluent计算说明31-32
• 3.3.1 求解器的选择和求解参数的设置31
• 3.3.2 计算模型的确定31-32
• 3.3.3 给定湍流参数32
• 3.3.4 边界条件的设置32
• 3.4 模型实验验证分析32-36
• 3.5 10层楼模型均匀开启时模拟结果分析36-42
• 3.5.1 30%均匀开启的模拟结果分析36-38
• 3.5.2 50%均匀开启的模拟结果分析38-40
• 3.5.3 100%开启时模拟结果分析40-42
• 3.6 10层楼模型不均匀组合开启时模拟结果分析42-50
• 3.6.1 50%不均匀开启（以相邻五层为一组）的模拟结果分析43-45
• 3.6.2 60%不均匀开启（以相邻三层为一组）的模拟结果分析45-47
• 3.6.3 不均性的特性分析47-49
• 3.6.4 不同开启率时压力分布规律的对比分析49-50
• 3.7 20层楼模型的模拟研究50-57
• 3.7.1 30%均匀开启时模拟计算结果分析50-52
• 3.7.2 50%及 100%均匀开启时模拟计算结果分析52-54
• 3.7.3 20层楼模型与10层楼模型的对比分析54-57
• 3.8 30层楼模型的模拟研究57-60
• 3.8.1 30层楼模型均匀开启时模拟研究57-59
• 3.8.2 30层楼模型烟道截面尺寸合理性分析59-60
• 3.9 本章小结60-61
• 4 风机动力匹配模拟研究61-83
• 4.1 吸油烟机性能分析61-63
• 4.2 10层楼模型风机动力匹配模拟计算分析63-73
• 4.2.1 边界条件的设置64
• 4.2.2 不同型号风机对排烟效果的影响分析64-69
• 4.2.3 不同开启率对排烟效果的影响分析69-71
• 4.2.4 烟道截面尺寸对排烟效果的影响分析71-73
• 4.3 20层楼模型风机动力匹配模拟计算分析73-74
• 4.4 竖向压力分区动力匹配74-80
• 4.4.1 10层楼竖向压力分区动力匹配75-77
• 4.4.2 20层楼竖向压力分区动力匹配77-80
• 4.5 本章小结80-83
• 5 烟道多动力源汇流三通局部阻力系数分析83-97
• 5.1 通过模拟数值结果分析局部阻力系数的规律83-91
• 5.1.1 速度对汇流局部阻力影响的单因素分析83-87
• 5.1.2 风机出口余压对汇流局部阻力的影响分析87-90
• 5.1.3 从气流流动的角度分析局部阻力系数的规律90-91
• 5.2 模型试验验证分析91-95
• 5.3 本章小结95-97
• 6 新型烟道形式的探究97-105
• 6.1 新型烟道和常用烟道形式的对比分析97-99
• 6.2 新型烟道形式排烟效果分析99-100
• 6.3 混合型烟道形式的排烟效果分析100-102
• 6.4 本章小结102-105
• 7 结论与展望105-107
• 7.1 全文结论105-106
• 7.2 展望106-107
• 致谢107-109
• 参考文献109-113
• 附录113
• A. 作者在攻读硕士学位期间发表的论文目录113
• B. 作者在攻读硕士学位期间参与的科研项目113
• C. 作者在攻读硕士学位期间取得的科研成果113

【参考文献】

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本文编号：1006689