CN102620901A

CN102620901A - 用于风洞实验的线源发放装置

Info

Publication number: CN102620901A
Application number: CN2012101264991A
Authority: CN
Inventors: 周中华; 黄远东; 赵树夫; 姜剑伟; 顾静; 龙催; 邓济通; 王峰; 何文荣
Original assignee: University of Shanghai for Science and Technology
Current assignee: University of Shanghai for Science and Technology
Priority date: 2012-04-27
Filing date: 2012-04-27
Publication date: 2012-08-01

Abstract

本发明涉及一种用于风洞实验的线源发放装置，烟气混合器底部中心位置处开有气流入口，L型钢管经气流入口与烟气混合器连通，另一端经气泵连接管与漩涡气泵连接；气流入口上方的承托架上放置发烟材料；烟气混合器顶部周边开有烟气分配口；烟气分配口经烟气连接管与线源壳体相连接，烟气经连接管进入线源壳体，然后经线源壳体上的发放窄槽释放；线源壳体内设有多层导流板，上层的导流板设置在下层的导流板出流处上方。本发明能使烟气在进入之后有足够的路径完成气体本身的均匀化以及在线源长度上的均匀化。同时能保证气体在线源整个长度上的均匀性，节约材料和资源，制作成本低，占据体积小，管路阻力小，分流路径简单，流体均匀性更好。

Description

用于风洞实验的线源发放装置

技术领域

本发明涉及一种用于风洞实验的线源发放装置，更具体的说是一种用于烟气在线源集散口均匀分布的装置，属于大气污染物对流扩散风洞实验研究技术领域。

背景技术

随着现代城市的发展，机动车尾气已成为大都市中空气污染的主要来源。研究机动车尾气在城市环境下的对流扩散规律对于环境评价、建筑布局规划，乃至涉及环境容量约束的交通规划等都具有重要意义。对于大气污染物对流扩散规律研究，有三种方法可循：风洞实验、CFD（Computational Fluid Dynamics，计算流体动力学）和现场观测。其中风洞实验是一种倍受青睐的重要方法，因此，人们常在实验室里利用风洞实验来研究污染物在大气中的扩散规律。传统的用于模拟烟囱等点状污染源的点源模型已不能满足模拟机动车尾气排放的要求，需要设计出能模拟机动车尾气排放的线源模型。

但现有的线源发放装置普遍存在各种各样的问题：如烟雾的发放均匀性难以控制，不能产生空间均匀分布的气流；烟雾的发放出口污染源替代烟气的速度太大，有一定的出口压力；实验用的烟气材料选材存在不足，热态条件的烟雾容易冷凝沉积，堵塞管道。

大气风洞实验中线源实验或其他实验中对线源集散口发出的烟气的均匀性有着较高的要求，以及烟气在整个线源长度上的均匀性。至今没有一套经济、可靠、可用于风洞实验的线源发放装置。

发明内容

本发明是要提供一种用于风洞实验的线源发放装置，用于解决现有线源发放装置存在的发放均匀性难以控制，空间气流不均匀；烟雾连续性差，用来实验的烟气材料选材不当，热态条件的烟雾容易冷凝沉积，堵塞管道等技术问题。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种用于风洞实验的线源发放装置，包括污染物混合装置和污染物排放装置，以及用于气体在整个线源上均匀分布的多层导流板，其特点是：

（a）污染物混合装置包括一密闭的烟气混合器，烟气混合器底部中心位置处开有气流入口，L型钢管一端经气流入口与烟气混合器连通，另一端经气泵连接管与旋涡气泵连接；烟气混合器内气流入口的上方，有一带底座和把手的承托架，发烟材料置于承托架上；烟气混合器顶部连接有带石棉垫片的法兰封盖，顶部周边开有烟气分配口；

（b）污染物排放装置包括一线源壳体，线源壳体底部设置有与气流入口数量相同的烟气入口，线源壳体上部出口设置发放窄槽；线源壳体内设有多层导流板，所述多层导流板由第一至第三导流板组成，上层的导流板设置在下层的导流板出流处上方；

（c）烟气混合器顶部周边的烟气分配口与线源壳体底部的烟气进口之间通过各烟气连接管连接。

旋涡气泵与变频器连接，用于量化控制进入烟气混合器的气体速度和质量流量。

烟气混合器顶部周边的烟气分配口，是均匀分布在同一水平面上的孔状开口，使进入烟气发放连接管中的混合烟气处于同一气压和速度之下。

烟气混合器为圆筒形，用于保证烟气混合器内每一个水平截面上的对称点处气压和流速相同。

线源壳体内设有多层导流板，多层导流板由第一至第三导流板组成，上层的导流板设置在下层的导流板出流处上方。

两块导流板之间设置分流导流板，使导流板相互之间形成平均分流。

第一导流板与第二导流板之间设置的第一分流导流板和第二导流板与第三导流板之间设置的第二分流导流板相互错开放置，使不同高度层面的导流板形成S型回路，并且相互之间形成分流路径。

本发明的优点和有益效果是：

污染物混合装置的烟气通过安装在旋涡气泵上的变频器得到有效的控制，从而实现烟气的量化控制。

本发明保证烟气均匀性的同时，利用导流板使烟气在装置中延长停留时间的过程中，设置分流导流板，进而使烟气在线源长度上也进行混合，达到均匀性的要求。

本发明能保证烟气在进入装置之后有足够的路径完成气体本身的均匀化以及在线源长度上的均匀化。相对于现有的技术在保证气体本身均匀性的同时能保证气体在线源整个长度上的均匀性，节约材料和资源，制作成本低，占据体积小，管路阻力小，分流路径简单，流体均匀性更好。

采用本发明发放出来的线状烟气，各个发放点的烟气量、气压与烟气速度都几乎相同，能控制产生烟气的均匀性，以及发放的均匀性，满足了风洞实验中模拟均匀线状污染物的发放要求，使得试验结果更真实、更精确。

附图说明

图1是烟气混合器的结构示意图；

图2是线源壳体的的主视图；

图3是图2的右视图；

图4是图2的仰视图。

具体实施方式

下面结合附图与实施对本发明作进一步的说明。

本发明的用于风洞实验的线源发放装置，包括污染物混合装置和污染物排放装置，以及用于气体在整个线源上均匀分布的多层导流板等。

污染物混合装置如图1所示包括一密闭的烟气混合器12，烟气混合器12的底部连接有支架11，其底部中心位置处开有气流入口10，L型钢管9一端经气流入口10与烟气混合器12连通，另一端经气泵连接管8与旋涡气泵7连接；烟气混合器内气流入口10的上方，有一带底座和把手的承托架15，发烟材料16置于承托架15上；烟气混合器12顶部连接有带石棉垫片的法兰封盖14，顶部周边开有烟气分配口13；打开带石棉垫片的法兰封盖14，可提取和放入承托架15，便于更换发烟材料16。烟气混合器12顶部周边的烟气分配口13，是均匀分布在同一水平面上的孔状开口，使进入烟气连接管17中的混合烟气处于同一气压和速度之下。旋涡气泵7与变频器6连接；通过变频器6的控制，使得进入混合器的气体速度和质量流量可以得到量化控制。烟气连接管17是管径、长度均相同的橡胶管，从而让混合烟气通过烟气连接管之后压力的损失相同，输运至烟气混合槽底部的气流入口的烟气速度和压力也相同。烟气连接管17将混合烟气均匀分布进入线源壳体中进行充分混合。烟气混合器12采用圆筒形，以保证烟气混合器内每一个水平截面上的对称点处气压和流速相同。

污染物排放装置包括线源壳体如图2、图3、图4所示，线源壳体下端设有气体进口5，上端设有气体出口发放窄槽4，烟气混合槽和烟气发放窄槽4的长度为2米。各烟气连接管17一端与烟气混合器12顶部周边的烟气分配口13连接，另一端与线源壳体烟气进口5连接。

线源壳体内设有多层导流板2，多层导流板2由第一至第三导流板201，202，203组成，上层的导流板设置在下层的导流板出流处上方。由多层导流板组合2将气体导流至出口的过程中，每两块导流板之间设置分流导流板3，第一导流板201与第二导流板202之间设置的第一分流导流板301和第二导流板202与第三导流板203之间设置的第二分流导流板302相互错开放置，使不同高度层面的导流板形成S型回路，并且相互之间形成分流路径。

烟气从烟气进口5处进入后，在第一至第三导流板201，202，203的引导下，经过临近两块导流板之间的分流导流板3，最后从气体出口发放窄槽4处流出。

本发明使用时，首先选定制作均匀性好的燃烧材料来产生烟气，然后与一定速度的气流混合，经过线源烟气发放装置即可产生线源。燃烧产生的烟气，经过烟气混合器后，变得均匀稳定，由烟气混合器顶部的烟气分配口排出，然后由烟气连接管运送至线源壳体底部的烟气入口5，进而分配到污染物排放装置里，经过线源壳体的充分混合后，再经过导流板使气体在装置中延长停留时间的过程中，导流板间设置分流导流板，进而使气体在线源长度上也进行混合，达到均匀性的要求。保证气体本身均匀性的同时能保证气体在线源整个长度上的均匀性，节约材料和资源，制作成本低，占据体积小，管路阻力小，分流路径简单，流体均匀性更好。

Claims

1.一种用于风洞实验的线源发放装置，包括污染物混合装置和污染物排放装置，以及用于气体在整个线源上均匀分布的多层导流板，其特征在于：

（a）污染物混合装置包括一密闭的烟气混合器（12），烟气混合器（12）底部中心位置处开有气流入口（10），L型钢管（9）一端经气流入口（10）与烟气混合器（12）连通，另一端经气泵连接管（8）与旋涡气泵（7）连接；气流入口（10）的上方，有一带底座和把手的承托架（15），发烟材料（16）置于其上；烟气混合器（12）顶部有带石棉垫片的法兰封盖（14），顶部周边开有烟气分配口（13）；

（b）污染物排放装置包括一线源壳体，线源壳体底部设置有与气流入口数量相同的烟气进口（5），线源壳体上部出口设置发放窄槽（4）；线源壳体内设有多层导流板，所述多层导流板由第一至第三导流板（201，202，203）组成，上层的导流板设置在下层的导流板出流处上方；

（c）烟气混合器（12）顶部周边的烟气分配口（13）与线源壳体底部的烟气进口（5）之间通过各烟气连接管（17）连接。

2.根据权利要求1所述的用于风洞实验的线源发放装置，其特征在于：所述的烟气混合器（12）为圆筒形，用于保证烟气混合器内每一个水平截面上的对称点处气压和流速相同。

3.根据权利要求1所述的用于风洞实验的线源发放装置，其特征在于：所述的烟气混合器（12）顶部周边的烟气分配口（13），是均匀分布在同一水平面上的孔状开口。

4.根据权利要求1所述的用于风洞实验的线源发放装置，其特征在于：两块所述导流板之间设置分流导流板，使导流板相互之间形成平均分流。

5.根据权利要求1所述的用于风洞实验的线源发放装置，其特征在于：所述的旋涡气泵（7）与变频器（6）连接，用于量化控制进入烟气混合器（12）的气体速度和质量流量。

6.根据权利要求1所述的用于风洞实验的线源发放装置，其特征在于：所述第一导流板（201）与第二导流板（202）之间设置的第一分流导流板(301)和第二导流板（202）与第三导流板（203）之间设置的第二分流导流板(302)相互错开放置，使不同高度层面的导流板形成S型回路，并且相互之间形成分流路径。