焊接车间通风空调系统研究与工程实践

　　本书采用了理论计算、物理模型试验、CFD数值模拟相结合的研究方法，研究了汽车制造厂大型焊接车间内有害物浓度场、温度场、气流流动的速度场，在大限度节能的条件下，保证工人的安全与舒适环境。研究是针对三种通风结构型式进行的。车间内设置的三种通风气流：一是车间通风大气流采用诱导式单向流，保证车间有害物的有序流动并排除；二是采用节能的工位送风方式，夏天送空调风，冬天送室外风，以期消除车间内的余热，给工人带来舒适的工作环境；三是焊架上设局部排风且与工位送风相结合，形成的小气流为吹吸式通风，排除有害物，降低工作地带的温度，保证工作地带的环境与安全。这种三种通风空调的有机结合是一种创新，在国内外尚无先例。试测结果表明，本书提出的大型焊接车间内的通风与空调系统能完全满足车间安全浓度标准和车间温度设定值，具有较大的推广应用价值。本书可供生产工艺流程、通风制冷系统设计、厂房设计研究院所技术人员，以及生产运行、设备管理者和相关专业院校师生参考。

　　刘秋新，武汉科技大学城建学院教授 。主要从事工业通风与除尘、供热、空调工程等方面的研究。承担本科生、研究生的《工业通风》《暖通空调》《建筑设备工程》《大气污染控制工程 》《蓄能技术》《暖通空调新技术》《典型工程分析》《空气洁净技术》《暖通空调工程设计方法与系统分析》等课程的教学工作。 EI收录文章3篇，ISTP收录文章11篇。曾在设计院工作过近10年，获原纺织部设计奖等多个奖项。

前言
第1章焊接车间基本情况1
1.1汽车生产中的焊接技术1
1.2汽车焊接技术与安全危害的主要问题2
1.3车间有毒物质及卫生作业标准2
1.4汽车焊接车间的建筑特点与地理特点4
1.5汽车焊接车间通风现有状况及特点5
第2章焊接车间通风空调系统研究概况6
2.1焊接车间通风空调系统研究方法6
2.1.1理论计算6
2.1.2物理模拟6
2.1.3数值模拟7
2.2通风效果的评价方法7
2.3国内外研究进展10
2.3.1国外的研究现状10
2.3.2国内的研究现状11
2.3.3焊接车间通风空调系统发展趋势及存在的问题18
2.4系统研究的主要工作19
2.4.1研究对象存在及要解决的问题19
2.4.2课题研究所做的主要工作20
2.5研究课题的主要创新点20
第3章汽车制造厂大型焊接车间通风空调系统计算研究21
3.1汽车制造厂焊接车间电焊烟尘及热射流放散计算21
3.2研究对象的通风空调系统配置22
3.3全面通风量的计算23
3.4诱导风机的风量计算与配置25
3.4.1射流诱导原理25
3.4.2诱导风量计算26
3.5空调工位送风计算26
3.5.1工厂的空调热平衡方程26
3.5.2工位冷负荷计算27
3.5.3新风冷负荷27
3.5.4湿负荷的计算28
3.5.5送风参数点的确定28
3.5.6送风射流的气流组织28
3.6局部排风罩设置与排风量的计算28
3.6.1局部排风罩设置28
3.6.2风量计算29
3.7小结32
第4章汽车制造厂大型焊接车间通风空调系统物理模型试验研究33
4.1物理模拟的相似理论33
4.1.1力学相似性原理33
4.1.2相似准数35
4.1.3模型律41
4.2物理模型43
4.2.1参数计算43
4.2.2试验模型45
4.3物理模拟试验48
4.3.1第一次试验48
4.3.2第二次试验53
4.4汽车制造厂大型焊接车间通风空调系统的设定62
4.5小结63
第5章汽车制造厂大型焊接车间通风空调系统数值模拟研究64
5.1数值模拟计算方法与步骤64
5.2数值模拟计算的控制方程64
5.2.1质量守恒方程64
5.2.2动量守恒方程65
5.2.3能量守恒方程66
5.2.4控制方程的通用形式67
5.3K-ε双方程模型67
5.3.1与湍流长度标尺有关的物理量67
5.3.2脉动动能耗散率的定义及其控制方程68
5.3.3K-ε两方程湍流模型的控制方程组69
5.3.4三维直角坐标中K-ε模型的控制方程69
5.4控制方程的离散70
5.5空间区域的离散化72
5.5.1区域离散化的实质与内容72
5.5.2两类设置节点的方法72
5.6SIMPLE算法的计算步骤及其讨论72
5.7汽车制造厂大型焊接车间的数值计算模型73
5.7.1建立数值模拟计算的模型73
5.7.2数值模拟的边界条件设定75
5.7.3数值模拟计算的网格划分75
5.7.4数值模拟的计算方法76
5.8数值模拟的计算结果与分析76
5.8.1模型一的模拟计算结果76
5.8.2模型二的模拟计算结果80
5.8.3模型三的模拟计算结果83
5.8.4数值模拟计算的三种模型计算结果分析87
5.9数值模拟计算三种模型通风效果的分析88
5.9.1数值模拟计算三种模型风速的分析88
5.9.2数值模拟计算三种模型温度的分析88
5.9.3数值模拟计算三种模型浓度的分析89
5.9.4数值模拟计算的三种模型通风空调效果分析结论89
5.10小结89
第6章研究结果及其分析91
6.1模型试验通风效率计算91
6.1.1试验条件与数据91
6.1.2通风效率计算91
6.2计算机数值模拟计算结果的通风效率99
6.3关于系统通风效率问题的研究100
6.3.1系统通风效率计算汇总100
6.3.2关于系统通风效率问题的研究100
6.4小结103
第7章研究成果应用与结论104
7.1车间内温度场与焊枪热射流104
7.2被测区域的粉尘浓度105
7.3被测区域的CO2和CO浓度109
7.4小结110
第8章研究成果的推广与应用111
8.1大连某大型汽车公司焊装车间工程案例111
8.1.1工程概况111
8.1.2设计方案111
8.1.3设计图样111
8.2广州某大型汽车公司焊装车间工程案例111
8.2.1工程概况111
8.2.2设计方案112
8.2.3设计图样112
8.3郑州某大型汽车公司焊装车间工程案例112
8.3.1工程概况112
8.3.2设计方案112
8.3.3设计图样113
第9章总结与展望114
9.1总结114
9.2展望116
参考文献117