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《用于降低SVOC濃度的室內(nèi)通風(fēng)優(yōu)化策略胡康》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在工程資料-天天文庫。
1、傳熱傳質(zhì)學(xué)編號(hào)：143381中國(guó)丁?程熱物理學(xué)會(huì)學(xué)術(shù)會(huì)議論文用于降低SVOC濃度的室內(nèi)通風(fēng)優(yōu)化策略胡康，陳群清華大學(xué)工程力學(xué)系，熱科學(xué)與動(dòng)力工程教育部匝點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京，100084（Tel:010-62781610E-mail:chenqun@tsinghua.edu.cn）摘要：室內(nèi)半揮發(fā)性冇機(jī)物（SVOC）是引發(fā)肺癌、哮喘等疾病的主要因素Z—，嚴(yán)重影響人類健康。本文基于IIU等人建立的SVOC在含塵空間中的傳質(zhì)模型，利用拉格朗日乘數(shù)法和變分原理，提出了一利I用于降低SVOC濃度的室內(nèi)通風(fēng)優(yōu)化方案：在連續(xù)方程
2、、氣和SVOC、顆粒相SVOC.顆粒物數(shù)密度方程等約束條件下，取室內(nèi)SVOC總濃度平均值的條件極值。利川該方案，本文就一個(gè)簡(jiǎn)單室內(nèi)壞境進(jìn)行了通風(fēng)優(yōu)化，使其內(nèi)DEHP總濃度山未優(yōu)化時(shí)的6.57pg/n?降至優(yōu)化后的2.75p0nA關(guān)鍵詞：半揮發(fā)性有機(jī)物（SVOC）；顆粒物；傳質(zhì);通風(fēng)優(yōu)化;變分0前言室內(nèi)半揮發(fā)性有機(jī)物（SVOC,女IIDEHP、Pyrene）是引發(fā)肺癌、哮喘等疾病的主耍因索之一，嚴(yán)重影響人類健康⑴。50年來，各類復(fù)合化學(xué)材料及其制品（如含有增塑劑的PVC塑料制品、含有阻燃劑的各類家具建材等）在室內(nèi)
3、環(huán)境中被越來越廣泛的使用，其中含有大量SVOC,而人群的哮喘病發(fā)病率持續(xù)上升與此有緊密聯(lián)系⑵。對(duì)于室內(nèi)SVOC污染，人們從20年前才開始認(rèn)識(shí)到其危害⑶，隨著測(cè)量手段的進(jìn)步,研究者們逐漸對(duì)具傳遞機(jī)理展開研究，建立了其傳質(zhì)模型⑷。在此前的研究中，人們發(fā)現(xiàn)顆粒物的存在會(huì)對(duì)室內(nèi)SVOC的污染情況產(chǎn)生較大影響：室內(nèi)懸浮顆粒物對(duì)SVOC具有較強(qiáng)的吸附性（被吸附前的SVOC稱為氣和SVOC；被吸附的SVOC稱為顆粒相SVOC）,其存在會(huì)使室內(nèi)的SVOC總量將明顯上升。值得指出，微小顆粒物（PM2.5）會(huì)攜帶顆粒相SVOC通過
4、人體的肺部進(jìn)入血液，對(duì)人的健康造成更嚴(yán)重危害。對(duì)于降低室內(nèi)SVOC濃度，改善室內(nèi)空氣質(zhì)量，目前還缺乏優(yōu)化理論的指導(dǎo)。木文將基于Hu等人⑷建立的SVOC在含塵空間中的傳質(zhì)模型，利用拉格朗LI乘數(shù)法和變分原理，提出一種可行的室內(nèi)通風(fēng)優(yōu)化方案，并進(jìn)行初步應(yīng)用。1優(yōu)化模型的建立在建筑設(shè)計(jì)中，存在一類優(yōu)化問題：在給定的室內(nèi)空間中進(jìn)行通風(fēng)優(yōu)化設(shè)計(jì)，通過改變送風(fēng)方式，改造室內(nèi)流場(chǎng)，達(dá)到降低室內(nèi)污染物濃度的H的。該問題町模型化為對(duì)空間屮附加力場(chǎng)的設(shè)計(jì)問題，這里附加力場(chǎng)即代表導(dǎo)流設(shè)備的作用。于是，室內(nèi)空氣流場(chǎng)的動(dòng)量方程為（考慮湍
5、流、穩(wěn)態(tài)問題）：pUVU=-VP+V?（//t#VC/）+F（1）基金項(xiàng)H：國(guó)家自然科學(xué)基金（資助號(hào)：51136002）式中U是空氣運(yùn)動(dòng)速度向量，"是空氣密度，戶是壓力，“/是空氣的冇效動(dòng)力粘度，F(xiàn)是待設(shè)計(jì)的附加力場(chǎng)。此外，空氣的流動(dòng)還必須滿足連續(xù)方程(考慮室內(nèi)空氣不可壓)：V-U=O(2)另一方而，在室內(nèi)SVOC傳質(zhì)問題屮，空間內(nèi)的各個(gè)纟F1分還需滿足氣札ISVOC濃度方程叫SVCg"?(％VCj—町g—長(zhǎng)］(3)P/顆粒相SVOC濃度方程：(c)U7C產(chǎn)川C?hApNpC廠說(4)P7以及顆粒物數(shù)密度應(yīng)
6、方程：式中Cg是氣相SVOC濃度，q是顆粒$11SVOC濃度，飾是顆粒物數(shù)密度，Dg旬、Dp.研分別是氣相SVOC有效擴(kuò)散系數(shù)、顆粒物有效布朗擴(kuò)散系數(shù)，力是SVOC在顆粒物表面的對(duì)流傳質(zhì)系數(shù)，外和％分別是顆粒物的表而積和體積，K是SVOC濃度在顆粒物內(nèi)外的平衡系數(shù)。另一方面，在室內(nèi)加設(shè)導(dǎo)流設(shè)備的成木口J7IJ全場(chǎng)總粘性耗散進(jìn)行衡量，當(dāng)給定成本時(shí)，其為定值，表示為：=const式中□〃訕是粘性耗散率,表達(dá)式為:Korn=(du1^72/-v2)+2史+23vdwdz(dudv+1&dx)dudwY1dzdx丿
7、2'dvdw+1(dzdyy(7)式中x,y,z是直角坐標(biāo)系中的坐標(biāo)分量，",v,w是三個(gè)速度分量。在優(yōu)化問題中，優(yōu)化目標(biāo)是室內(nèi)SVOC的平均總濃度達(dá)到最低，其表達(dá)式為:式中Q代表整個(gè)室內(nèi)求解域，乙訕為房間容積。一般來說，定,于是該通風(fēng)優(yōu)化問題被轉(zhuǎn)化為了一個(gè)體積分量(式(8)右邊分?jǐn)?shù)線上的部分)取極值的問題，因此可直接應(yīng)用拉格朗日乘子法和變分原理，即：在式（2）46）的約束下，求上述積分量的條件極值。首先構(gòu)造泛函：（Cg+C；）+g+人VP+入V-（P^VCj-￡/.VCg-/^NpCg-啓）F丿式屮人括號(hào)內(nèi)
8、的第1項(xiàng)為日標(biāo)函數(shù)，第2?6項(xiàng)為約朿條件，心九均為拉格朗LI乘子，其中久0為待定常數(shù)，小~九為待定場(chǎng)。將式（9）對(duì)C/取變分為零，冇（考慮牛頓流體木構(gòu)關(guān)系，引入壓力P）：-2入V?（軸切）-V&-入VC&-洋Cp卄-入VA；=0（10）幾（2入P+人）5"?dS=0（11）式中「代表求解域邊界；同理，將式⑼對(duì)"Q取變分為零，有：-〃?陀".（％訂入）+［1-（心一入）阿的］（⑵止［卜2
