[發(fā)明專利]一種基于CFD模擬的通風(fēng)柜污染物捕集效果的評(píng)價(jià)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710283777.7
• 申請(qǐng)日: 2017-04-26
• 公開（公告）號(hào): CN108804723B
• 公開（公告）日: 2022-07-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳康;張洪波;章文俊
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華東理工大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F30/17
• 分類號(hào): G06F30/17;G06F30/20;G06T17/00
• 代理公司: 上海翼勝專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 31218
• 代理人: 翟羽;黃玉祺

本發(fā)明提供一種基于CFD模擬的通風(fēng)柜污染物捕集效果的評(píng)價(jià)方法。所述方法是通過CFD模擬對(duì)通風(fēng)柜內(nèi)污染物濃度場(chǎng)進(jìn)行三維模擬，分析通風(fēng)柜污染物濃度場(chǎng)的分布趨勢(shì)和濃度，并根據(jù)分析結(jié)果確定相應(yīng)的危害防護(hù)措施。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及職業(yè)衛(wèi)生與職業(yè)危害接觸控制技術(shù)和室內(nèi)環(huán)境科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，具體而言是一種基于CFD模擬的通風(fēng)柜運(yùn)行噪聲控制的方法。

背景技術(shù)

通風(fēng)柜是是實(shí)驗(yàn)室中污染物排放控制的常用設(shè)備。

目前大多數(shù)實(shí)驗(yàn)操作者對(duì)于通風(fēng)柜污染物捕集效果的評(píng)價(jià)僅僅是根據(jù)出廠時(shí)的抽檢報(bào)告，而忽略了對(duì)通風(fēng)柜在實(shí)際使用過程中捕集效果的評(píng)價(jià)。但是實(shí)驗(yàn)室內(nèi)通風(fēng)柜的實(shí)際運(yùn)行工況相對(duì)復(fù)雜，一般會(huì)涉及內(nèi)置儀器設(shè)備、加熱操作和污染物排放等；同時(shí)很多實(shí)驗(yàn)過程需要操作者長(zhǎng)時(shí)間以坐姿來完成，由此造成人員的呼吸帶非常接近通風(fēng)柜入風(fēng)面，加上人員尾流的疊加效應(yīng)增加了實(shí)驗(yàn)操作者接觸有害污染物所帶來的職業(yè)健康危害。特別是對(duì)于一些具有非常低的職業(yè)接觸限值的污染物，如肼類(0.01ppm)、砷化氫(0.005ppm)以及大量的活性藥物成分和毒理信息尚不明確的新化學(xué)物質(zhì)，這樣的接觸風(fēng)險(xiǎn)更是應(yīng)當(dāng)引起足夠的重視。因此，在無法完全避免各種化學(xué)品使用的前提下，非常有必要對(duì)通風(fēng)柜實(shí)際使用過程中的捕集效果進(jìn)行分析評(píng)價(jià)，切實(shí)保護(hù)實(shí)驗(yàn)室工作者的職業(yè)健康和安全。

目前，常用的通風(fēng)柜對(duì)于污染物捕集效果評(píng)價(jià)方法主要包括定性和定量?jī)纱箢悺Ｇ罢呤峭ㄟ^煙霧發(fā)生器、粒子成像儀和高速攝影設(shè)備等來分析通風(fēng)柜內(nèi)氣流組織，從而間接地定性評(píng)估其對(duì)于污染物的捕集效果；后者包括通過對(duì)通風(fēng)柜入口面風(fēng)速現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)間接評(píng)估的方法和示蹤氣體檢測(cè)直接評(píng)估的方法。雖然以上方法已經(jīng)比較成熟，但都存在明顯的缺陷，即只能間接、定性地進(jìn)行評(píng)估；即使是進(jìn)行示蹤氣體定量評(píng)估，也會(huì)產(chǎn)生產(chǎn)生大量溫室氣體排放、通風(fēng)柜過濾效率降低以及檢測(cè)儀器靈敏度不足等問題，而且工作量和資金投入都非常大。

因此，我們需要一種新的評(píng)估方法，可以模擬通風(fēng)柜內(nèi)污染物濃度場(chǎng)的分布趨勢(shì)和濃度，對(duì)通風(fēng)柜實(shí)際使用過程中污染物捕集效果進(jìn)行定量評(píng)估，并對(duì)比設(shè)定的污染物控制限值提出相應(yīng)防護(hù)措施的建議，以解決目前現(xiàn)有評(píng)估方法中的各種缺陷問題。

發(fā)明內(nèi)容

為解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提出一種基于CFD模擬的通風(fēng)柜污染物捕集效果的評(píng)價(jià)方法。所述方法是通過CFD模擬對(duì)通風(fēng)柜內(nèi)污染物濃度場(chǎng)進(jìn)行三維模擬，分析通風(fēng)柜污染物濃度場(chǎng)的分布趨勢(shì)和濃度，并根據(jù)分析結(jié)果確定相應(yīng)的危害防護(hù)措施。

在本發(fā)明一實(shí)施例中，利用FLUENT軟件對(duì)所述通風(fēng)柜污染物濃度場(chǎng)進(jìn)行三維模擬。特別地，利用FLUENT前處理軟件ICEM CFD進(jìn)行三維模擬。

在本發(fā)明一實(shí)施例中，所述方法包括以下步驟：步驟1.根據(jù)所述通風(fēng)柜的三維結(jié)構(gòu)劃分網(wǎng)格，并確定三維模擬所需的相關(guān)參數(shù)、初始條件和邊界條件；步驟2.在所述FLUENT軟件中設(shè)定各相關(guān)參數(shù)并計(jì)算獲得分析結(jié)果；步驟3.根據(jù)步驟2獲得的結(jié)果確定所述通風(fēng)柜的入口面上的污染物濃度值分布趨勢(shì)；以及，步驟4.將步驟3所確定的污染物濃度的最大值與一預(yù)設(shè)的污染物控制限值進(jìn)行比較，確定職業(yè)危害接觸分級(jí)。

在本發(fā)明一實(shí)施例中，三維模擬所需的相關(guān)參數(shù)包括：操作環(huán)境參數(shù)、通風(fēng)柜內(nèi)置障礙物參數(shù)、熱源溫度、污染物釋放特征和通風(fēng)柜三維幾何尺寸。

在本發(fā)明一實(shí)施例中，所述操作環(huán)境參數(shù)包括：通風(fēng)柜入風(fēng)口的平均面風(fēng)速值。

在本發(fā)明一實(shí)施例中，所述通風(fēng)柜內(nèi)置障礙物參數(shù)包括：障礙物的長(zhǎng)寬高尺寸和障礙物在通風(fēng)柜內(nèi)所處的位置。

在本發(fā)明一實(shí)施例中，所述污染物釋放特征包括：污染物釋放速率和初始濃度。

在本發(fā)明一實(shí)施例中，所述熱源溫度是指發(fā)熱面的表面溫度。