JP2003074930A - Push-pull type exhaust apparatus, processing method for its optimum design, and program storage medium - Google Patents
Push-pull type exhaust apparatus, processing method for its optimum design, and program storage mediumInfo
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、工場の溶融金属る
つぼで発生する金属フュームのような有害物質等を、経
済的に、発生源で完全に除去することが可能な、プッシ
ュプル方式の排気装置とその最適設計方法および最適設
計プログラムを格納した記憶媒体に関するものである。TECHNICAL FIELD The present invention relates to a push-pull type exhaust system capable of economically completely removing harmful substances such as metal fumes generated in a molten metal crucible of a factory at a generation source. The present invention relates to an apparatus, an optimum design method thereof, and a storage medium storing an optimum design program.
【０００２】[0002]
【従来の技術】発生源での金属フュームの有効な除去方
法として、プッシュプル方式の排気装置がよく知られて
いる。ところで、プッシュプル方式の排気装置の設計に
は、従来、流量法が多く用いられている。流量法は、２
次元流での研究結果が基本になっていて、２次元等温流
れで質量保存則のみを用いる設計法である。しかし流量
法では、物質拡散については熟対流とガスの拡散のみし
か考慮されず、浮力は考慮されていないので、浮力を伴
う流れでは流量法は適切な設計値を与えることができ
ず、金属フュームの除去性能が十分に高いプッシュプル
方式排気装置を設計することは困難であった。従来のプ
ッシュプル方式排気装置の技術に関する参考文献を以下
に示す。
＜参考文献＞
（１）辻克彦、中村安弘、水野稔 ヒュームの発散源対
策としてプッシュプル換気、空気調和・衛生工学会論文
集、４５（１９９１）、８５−９４．
（２）林太郎，柴田優，桜井寛，金原清之，プッシュプ
ルフードの特性とその設計に関する研究，（第２報 二
次元プッシュプルフード），空気調和・衛生工学会論文
集，９(１９７９) ，２９-３６.2. Description of the Related Art A push-pull type exhaust device is well known as an effective method for removing metal fumes from a generation source. By the way, conventionally, a flow rate method is often used for designing a push-pull type exhaust device. Flow method is 2
This is a design method that is based on the research results in a dimensional flow and uses only the mass conservation law in a two-dimensional isothermal flow. However, in the flow rate method, since only convection and gas diffusion are taken into consideration for material diffusion, and buoyancy is not taken into consideration, the flow method cannot give an appropriate design value in a flow involving buoyancy, and the metal fume It was difficult to design a push-pull type exhaust device with sufficiently high removal performance. The following are references regarding the technology of conventional push-pull type exhaust devices. <References> (1) Katsuhiko Tsuji, Yasuhiro Nakamura, Minoru Mizuno Push-pull ventilation as a countermeasure against fume emission sources, Journal of Air Conditioning and Sanitary Engineering, 45 (1991), 85-94. (2) Taro Hayashi, Yu Shibata, Hiroshi Sakurai, Kiyoyuki Kanehara, Study on characteristics and design of push-pull hood, (2nd report, two-dimensional push-pull hood), Air Conditioning and Sanitary Engineering Society, 9 (1979). , 29-36.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、溶融
金属るつぼで発生する金属フュームに対して現在使用さ
れているようなプッシュプル方式排気装置の欠点を補
い、また溶接フュームの完全除去をも可能にする省エネ
ルギーのプッシュプル方式排気装置とその最適設計処理
方法を提供することにある。SUMMARY OF THE INVENTION The object of the present invention is to overcome the drawbacks of push-pull exhaust systems such as are currently used for metal fumes produced in molten metal crucibles, and to completely eliminate weld fumes. It is an object of the present invention to provide an energy-saving push-pull type exhaust device that enables the above and an optimal design processing method thereof.
【０００４】[0004]
【課題を解決するための手段】本発明は、プッシュプル
方式排気装置の吹出し開口および吸込み開口の形状と寸
法や設計位置、吸込み開口の角度、吹出し流量および吸
込み流量を設計諸元とし、与えられた有害物質の発生量
や発生源での熱量の条件をもとに、３次元数値シミュレ
ーションを行い、運動量の法則を適用して、発生した有
害物質が完全に除去できるまで吸込み開口の角度とその
他の設計諸元の補正を繰り返し、最終的に吹出し動力と
吸込み動力のエネルギーが最小かどうかを評価して、最
小エネルギーで動作する高性能のプッシュプル方式排気
装置を実現する。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention is provided with design parameters such as the shape and size and design position of the blowout opening and the suction opening of a push-pull type exhaust device, the angle of the suction opening, the blowout flow rate and the suction flow rate. The three-dimensional numerical simulation is performed based on the amount of harmful substances generated and the amount of heat generated at the source, and the law of momentum is applied to the angle of the suction opening and other factors until the generated harmful substances can be completely removed. The design specifications are repeatedly corrected to finally evaluate whether or not the energy of the blowing power and the suction power is the minimum, and realize a high-performance push-pull exhaust device that operates with the minimum energy.
【０００５】図１は、本発明によるプッシュプル方式排
気装置の設計プログラムのアルゴリズムをフローチャー
トで示したものであり、図２は、プッシュプル方式排気
装置の流れ場の概略図である。図１において、Ｓ１〜Ｓ
８は設計プログラムの順次の処理段階を示す。また図２
において、１は金属フュームのような有害物質の発生
源、２はプッシュプル方式排気装置内部の制御空間、３
は吹出しノズル、４は吸込みフランジ、５は吹出し開
口、６は吸込み開口を示す。FIG. 1 is a flow chart showing an algorithm of a design program of a push-pull type exhaust device according to the present invention, and FIG. 2 is a schematic view of a flow field of the push-pull type exhaust device. In FIG. 1, S1 to S
Reference numeral 8 indicates a sequential processing stage of the design program. See also FIG.
In the figure, 1 is a source of harmful substances such as metal fumes, 2 is a control space inside the push-pull exhaust device, and 3 is a control space.
Is a blow nozzle, 4 is a suction flange, 5 is a blow opening, and 6 is a suction opening.
【０００６】次に、図１のフローチャートの各処理段階
について説明する。
（Ｓ１）：プッシュプル方式排気装置の必要性能を規定
する設計条件として、図２の発生源１からの有害物質の
発生量と、発生熱量とを入力する。Next, each processing step of the flowchart of FIG. 1 will be described. (S1): As a design condition that defines the required performance of the push-pull type exhaust device, the amount of harmful substances generated from the source 1 and the amount of heat generated are input.
【０００７】（Ｓ２）：設計諸元として、排気装置の吹
出し開口５の形状と設置位置、吸込み開口６の形状と設
置位置、吸込み開口６の設置角度、吹出し流量、吸込み
流量をとり、それぞれの初期値を入力する。(S2): As design specifications, the shape and installation position of the blowout opening 5 of the exhaust device, the shape and installation position of the suction opening 6, the installation angle of the suction opening 6, the blowing flow rate, and the suction flow rate are taken and Enter the initial value.
【０００８】（Ｓ３）：図２の制御空間２内での流体と
有害物質の流れを解析するため、基礎方程式に基づく３
次元数値シミュレーションを実行する。基礎方程式に
は、流体の質量保存則にかかわる連続の式、運動量保存
則にかかわる運動方程式（ナビエ・ストークス方程
式）、エネルギー保存則にかかわるエネルギー式と、有
害物質の拡散を質量保存則で表現する濃度の拡散方程式
が用いられる。なお、運動方程式（ナビエ・ストークス
方程式）には、流れに対する浮力の効果を考慮するた
め、ブジネスク近似による浮力項が付加されている。(S3): In order to analyze the flow of fluid and harmful substances in the control space 2 of FIG.
Perform a dimensional numerical simulation. In the basic equations, the continuity equation relating to the law of conservation of mass of fluid, the equation of motion relating to the law of conservation of momentum (Navier-Stokes equation), the energy equation relating to the law of conservation of energy, and the diffusion of harmful substances are represented by the law of conservation of mass. The diffusion equation of concentration is used. Note that, in the equation of motion (Navier-Stokes equation), in order to consider the effect of buoyancy on the flow, a buoyancy term based on the Boussinesq approximation is added.
【０００９】（Ｓ４）：（Ｓ３）での３次元数値シミュ
レーションの結果に基づき、発生した有害物質が吸込み
開口から完全に吸引されたかどうかを判定する。判定の
結果、完全に吸引されていた場合は（Ｓ５）へ行き、完
全には吸引されていない場合は（Ｓ６）へ行く。(S4): Based on the result of the three-dimensional numerical simulation in (S3), it is determined whether the generated harmful substance has been completely sucked from the suction opening. As a result of the determination, if it is completely aspirated, go to (S5), and if it is not completely aspirated, go to (S6).
【００１０】（Ｓ５）：（Ｓ４）で有害物質が完全に吸
引されたことが判定されたときの吹出しと吸込みに使用
された動力のエネルギーが、これまでのシミュレーショ
ンで有害物質が完全に吸引されたことが判定されていた
ときの動力のエネルギーの中で最小値であるかどうかを
判定する。判定の結果、最小値でない場合は（Ｓ６）へ
行き、最小値であった場合は（Ｓ８）へ行く。(S5): The energy of the power used for blowing and inhaling when it is determined in (S4) that the harmful substance has been completely sucked in is that the harmful substance is completely sucked in by the simulation so far. It is determined whether or not it is the minimum value among the energies of power when it has been determined that it has been determined. As a result of the determination, if it is not the minimum value, go to (S6), and if it is the minimum value, go to (S8).
【００１１】（Ｓ６）：まず吸込み開口の設置角度を、
運動量の法則により補正する。有害拡散物質のおおまか
な移動方向は流れによってほぼ決定される。吸込み開口
の設置角度は流れの方向を決定するから、設計諸元の中
でも吸込み開口の補正を先に行うのが、効率的である。(S6): First, the installation angle of the suction opening is
Correct by the law of momentum. The rough moving direction of the harmful diffusing substance is almost determined by the flow. Since the installation angle of the suction opening determines the flow direction, it is efficient to correct the suction opening first in the design specifications.
【００１２】（Ｓ７）：設計諸元の中で吸込み開口の設
置角度以外の設計諸元を補正する、たとえば吸込み流量
を非常に大きく設定すれば、有害拡散物質の吸引効率は
上昇する。しかし吸込み流量が大きいと必要なエネルギ
ー（動力）も大きくなる。経済性を考えると、できるだ
けエネルギーは少ない方が良い。そこで、有害物質の吸
引効率が低い場合には吸込み流量を増加させ、逆に吸引
効率が１００％の場合には吸引効率が減少しない範囲内
で吸込み流量を減少させる。吸込み流量を増加させても
吸引効率があまり高くならない場合には、吹出し流量が
不足しているので，その場合には吹出し流量を増加させ
る。このようにして設計諸元を補正した後（Ｓ３）に戻
り、以後の処理を繰り返す。(S7): If design parameters other than the installation angle of the suction opening are corrected in the design parameters, for example, if the suction flow rate is set to a very large value, the efficiency of suctioning the harmful diffusing substance increases. However, when the suction flow rate is large, the required energy (power) also becomes large. Considering economy, it is better to have as little energy as possible. Therefore, when the suction efficiency of the harmful substance is low, the suction flow rate is increased, and conversely, when the suction efficiency is 100%, the suction flow rate is reduced within a range in which the suction efficiency does not decrease. If the suction efficiency does not become so high even if the suction flow rate is increased, the blowout flow rate is insufficient. In that case, the blowout flow rate is increased. After the design specifications are corrected in this way, the process returns to (S3) and the subsequent processes are repeated.
【００１３】（Ｓ８）：（Ｓ４）と（Ｓ５）で、有害物
質が完全に吸引されかつエネルギー値が最小であるとす
る判定がなされたときには、その設計諸元を最適設計値
として出力し、終了する。(S8): When it is determined in (S4) and (S5) that the harmful substance is completely absorbed and the energy value is the minimum, the design specifications are output as the optimum design value, finish.
【００１４】このようにして最適設計されたプッシュプ
ル方式排気装置では、図２の流れ場に示されるように、
有害物質発生源１で発生した有害物質は、最小のエネル
ギーで、吹出しノズル３の吹出し開口５からの吹出し流
に乗って吸込みフランジ４の吸込み開口６に到達し、吸
込み開口６から完全に吸引されて除去されることができ
る。In the push-pull type exhaust device optimally designed in this way, as shown in the flow field of FIG.
The harmful substance generated in the harmful substance generation source 1 rides on the blowout flow from the blowout opening 5 of the blowout nozzle 3 to reach the suction opening 6 of the suction flange 4 with the minimum energy, and is completely sucked from the suction opening 6. Can be removed.
【００１５】本発明によるプッシュプル方式排気装置と
その最適設計処理方法は、次のように構成できる。The push-pull type exhaust device and its optimum design processing method according to the present invention can be configured as follows.
【００１６】（１）有害物質発生源上に設置され、ほぼ
対向する側面に吹出し開口と吸込み開口が配置されてい
るボックス形状のプッシュプル方式排気装置であって、
少なくとも吸込み開口の設置角度は、有害物質発生源か
ら発生した有害物質が吹込み開口から完全に吸引され、
かつ吹出し開口における吹出し動力と吸込み開口におけ
る吸込み動力の各エネルギーの和が最小となるように、
最適に設定されていることを特徴とするプッシュプル方
式排気装置の構成。(1) A box-shaped push-pull type exhaust device which is installed on a source of harmful substances and has a blowout opening and a suction opening on substantially opposite side surfaces,
At least the installation angle of the suction opening is such that the harmful substances generated from the harmful substance source are completely sucked from the blowing opening,
And the sum of the respective energies of the blowout power at the blowout opening and the suction power at the suction opening is minimized,
Push-pull exhaust system configuration characterized by being optimally set.
【００１７】（２）さらに、吹出し開口の形状と設置位
置、吸込み開口の形状と設置位置、吹出し流量、吸込み
流量の任意の１つあるいは複数について、最適に設定さ
れていることを特徴とする前項１に記載のプッシュプル
方式排気装置の構成。(2) Further, any one or more of the shape and installation position of the blowout opening, the shape and installation position of the suction opening, the blowout flow rate, and the suction flowrate are optimally set. The configuration of the push-pull type exhaust device described in 1.
【００１８】（３）有害物質発生源上に設置され、ほぼ
対向する側面に吹出し開口と吸込み開口が配置されてい
るボックス形状のプッシュプル方式排気装置の最適設計
処理方法であって、吹出し開口の形状と設置位置、吸込
み開口の形状と設置位置、吸込み開口の設置角度、吹出
し流量、吸込み流量を設計諸元として、有害物質発生源
からの有害物質の発生量と発生熱量を設計条件として入
力する第１の段階と、上記設計諸元のそれぞれの初期値
を入力する第２の段階と、排気装置内部の流体運動およ
び有害物質の輸送に関して３次元数値シミュレーション
を実行する第３の段階と、３次元数値シミュレーション
の結果に基づき、発生源で発生した有害物質が吸込み開
口から完全に吸引されたかどうかを判定する第４の段階
と、第４の段階で有害物質が吸込み開口から完全に吸引
されたことが判定された場合、吹出し動力と吸込み動力
のエネルギー和が最小かどうかを判定する第５の段階
と、第４の段階で有害物質が吸込み開口から完全に吸引
されていることが判定できなかった場合、あるいは第５
の段階で吹出し動力と吸込み動力のエネルギー和が最小
であることが判定できなかった場合には、設計諸元を補
正する第６の段階ととを有し、第６の段階のあと第３の
段階に戻り、第４の段階で有害物質が吸込み開口から完
全に吸引されていることが判定でき、かつ第５の段階で
吹出し動力と吸込み動力のエネルギー和が最小であるこ
とが判定できるまで、順次の段階の処理を繰り返すこと
を特徴とするプッシュプル方式排気装置の最適設計処理
方法の構成。(3) An optimum design treatment method for a box-shaped push-pull type exhaust device which is installed on a source of harmful substances and has a blow-out opening and a suction opening on substantially opposite side surfaces. Input the amount of generated harmful substance from the harmful substance source and the amount of heat generated as the design condition, with the design parameters such as the shape and installation position, the shape and installation position of the suction opening, the installation angle of the suction opening, the blowoff flow rate, and the suction flow rate. The first step, the second step of inputting respective initial values of the above-mentioned design specifications, the third step of executing a three-dimensional numerical simulation regarding the fluid motion inside the exhaust device and the transport of harmful substances, and the third step. Based on the result of the dimensional numerical simulation, in the fourth step to judge whether the harmful substance generated in the source is completely sucked from the suction opening, and in the fourth step When it is determined that the harmful substance has been completely sucked from the suction opening, the fifth step of determining whether the energy sum of the blowing power and the suction power is the minimum, and the fourth step, in which the harmful substance is sucked from the suction opening If it cannot be determined that the suction is complete, or
When it is not possible to determine that the energy sum of the blowout power and the suction power is the smallest in the step of, the sixth step of correcting the design specifications, and the third step after the sixth step Returning to the stage, until it can be determined in the fourth stage that the harmful substance has been completely sucked from the suction opening, and in the fifth stage that the energy sum of the blowing power and the suction power can be determined to be the minimum, A configuration of an optimum design processing method for a push-pull type exhaust device, which is characterized by repeating processing in a sequential stage.
【００１９】（４）第３の段階における３次元数値シミ
ュレーションでは、流体の質量保存則にかかわる連続の
式、流体の運動量保存則にかかわる運動方程式、流体の
エネルギー保存則にかかわるエネルギー方程式、有害物
質の濃度の拡散方程式を用いることを特徴とする前項３
に記載のプッシュプル方式排気装置の最適設計処理方法
の構成。(4) In the three-dimensional numerical simulation in the third stage, the continuity equation relating to the law of conservation of mass of fluid, the equation of motion relating to the law of conservation of momentum of a fluid, the energy equation relating to the law of conservation of energy of fluid, harmful substances The above-mentioned 3 characterized by using the diffusion equation of the concentration of
Configuration of the optimum design processing method of the push-pull type exhaust device described in.
【００２０】（５）設計諸元を補正する第６の段階で
は、吸込み開口の設置角度を補正した後、他の設計諸元
を補正することを特徴とする前項３または４に記載のプ
ッシュプル方式排気装置の最適設計処理方法の構成。(5) In the sixth step of correcting the design specifications, the installation angle of the suction opening is corrected, and then the other design specifications are corrected. Of the optimum design and treatment method of the exhaust system.
【００２１】（６）有害物質発生源上に設置され、ほぼ
対向する側面に吹出し開口と吸込み開口が配置されてい
るボックス形状のプッシュプル方式排気装置の最適設計
プログラムであって、吹出し開口の形状と設置位置、吸
込み開口の形状と設置位置、吸込み開口の設置角度、吹
出し流量、吸込み流量を設計諸元として、有害物質発生
源からの有害物質の発生量と発生熱量を設計条件として
入力する第１の段階と、上記設計諸元のそれぞれの初期
値を入力する第２の段階と、排気装置内部の流体運動お
よび有害物質の輸送に関して３次元数値シミュレーショ
ンを実行する第３の段階と、３次元数値シミュレーショ
ンの結果に基づき、発生源で発生した有害物質が吸込み
開口から完全に吸引されたかどうかを判定する第４の段
階と、第４の段階で有害物質が吸込み開口から完全に吸
引されたことが判定された場合、吹出し動力と吸込み動
力のエネルギー和が最小かどうかを判定する第５の段階
と、第４の段階で有害物質が吸込み開口から完全に吸引
されていることが判定できなかった場合、あるいは第５
の段階で吹出し動力と吸込み動力のエネルギー和が最小
であることが判定できなかった場合には、設計諸元を補
正する第６の段階ととを有し、第６の段階のあと第３の
段階に戻り、第４の段階で有害物質が吸込み開口から完
全に吸引されていることが判定でき、かつ第５の段階で
吹出し動力と吸込み動力のエネルギー和が最小であるこ
とが判定できるまで、順次の段階の処理を繰り返すこと
を特徴とするプッシュプル方式排気装置の最適設計プロ
グラムを格納したコンピュータにより読み取り可能なプ
ログラム記憶媒体の構成。(6) An optimal design program for a box-shaped push-pull type exhaust device, which is installed on a source of harmful substances and has a blowout opening and a suction opening on substantially opposite side surfaces. And the installation position, the shape and installation position of the suction opening, the installation angle of the suction opening, the blowing flow rate, and the suction flow rate are used as design parameters, and the amount of harmful substances generated from the harmful substance source and the amount of heat generated are input as design conditions. Step 1, a second step of inputting respective initial values of the above-mentioned design specifications, a third step of executing a three-dimensional numerical simulation regarding fluid motion and transportation of harmful substances inside the exhaust system, and a three-dimensional Based on the result of the numerical simulation, the fourth step of judging whether the harmful substance generated in the source is completely sucked from the suction opening, and the fourth step If it is determined that the harmful substance has been completely sucked from the suction opening, the fifth step of determining whether the energy sum of the blowing power and the suction power is the minimum, and the fourth step, when the harmful substance is sucked from the suction opening, is determined. If it cannot be determined that the suction is complete, or
When it is not possible to determine that the energy sum of the blowout power and the suction power is the smallest in the step of, the sixth step of correcting the design specifications, and the third step after the sixth step Returning to the stage, until it can be determined in the fourth stage that the harmful substance has been completely sucked from the suction opening, and in the fifth stage that the energy sum of the blowing power and the suction power can be determined to be the minimum, A configuration of a computer-readable program storage medium that stores an optimum design program for a push-pull type exhaust device, characterized by repeating processing in sequential stages.
【００２２】（７） 第３の段階における３次元数値シ
ミュレーションでは、流体の質量保存則にかかわる連続
の式、流体の運動量保存則にかかわる運動方程式、流体
のエネルギー保存則にかかわるエネルギー方程式、有害
物質の濃度の拡散方程式を用いることを特徴とする前項
６に記載のプッシュプル方式排気装置の最適設計プログ
ラムを格納したコンピュータにより読み取り可能なプロ
グラム記憶媒体の構成。(7) In the three-dimensional numerical simulation in the third stage, the continuity equation relating to the law of conservation of mass of fluid, the equation of motion relating to the law of conservation of momentum of fluid, the energy equation relating to the law of conservation of energy of fluid, harmful substances 7. A computer-readable program storage medium storing the optimum design program of the push-pull type exhaust device according to the above item 6, characterized by using the concentration diffusion equation.
【００２３】（８）設計諸元を補正する第６の段階で
は、吸込み開口の設置角度を補正した後、他の設計諸元
を補正することを特徴とする前項６または７に記載のプ
ッシュプル方式排気装置の最適設計プログラムを格納し
たコンピュータにより読み取り可能なプログラム記憶媒
体の構成。(8) In the sixth stage of correcting the design specifications, the installation angle of the suction opening is corrected and then the other design specifications are corrected. A computer-readable program storage medium that stores the optimum design program for the exhaust system.
【００２４】[0024]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の態様を説明
する。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below.
【００２５】図３は、本発明によるプッシュプル方式排
気装置の設計プログラムがインストールされているコン
ピュータの１例の概略構成図である。図３において、１
１はＣＰＵ、１２はキーボード、１３はマウス、１４は
ＨＤＤ，１５はプリンタ、１６はディスプレイ、１７は
主記憶装置、１８はプッシュプル方式排気装置の設計プ
ログラム、１９〜２４は設計プログラム１８を構成する
機能モジュールで、１９は入力設定部、２０は設計諸元
データ、２１は３次元数値シミュレーション部、２２は
判定部、２３は設計諸元補正部、２４は設計諸元出力部
である。FIG. 3 is a schematic configuration diagram of an example of a computer in which the design program of the push-pull type exhaust device according to the present invention is installed. In FIG. 3, 1
1 is a CPU, 12 is a keyboard, 13 is a mouse, 14 is a HDD, 15 is a printer, 16 is a display, 17 is a main memory device, 18 is a push-pull exhaust system design program, and 19 to 24 are design programs 18. Reference numeral 19 denotes an input setting unit, 20 is design specification data, 21 is a three-dimensional numerical simulation unit, 22 is a determination unit, 23 is a design specification correction unit, and 24 is a design specification output unit.
【００２６】設計プログラム１８のアルゴリズムは図１
のフローチャートに示されているものと基本的には同じ
である。The algorithm of the design program 18 is shown in FIG.
It is basically the same as that shown in the flowchart of FIG.
【００２７】図３のコンピュータは、プッシュプル方式
排気装置の設計処理要求に応じて、設計プログラム１８
を呼び出す。まず入力設定部１９は、ディスプレイ１６
に設計条件と設計諸元の初期値の設定画面を表示し、キ
ーボード１２からのデータ入力を待つ。
Ａ）設計条件の入力
有害物質の発生量を入力する。
有害物質発生源での熱量を入力する。
Ｂ）設計諸元の初期値の入力
吹出し開口の形状と設置位置を設定する。
吸込み開口の形状と設置位置を設定する。
吸込み開口の角度を設定する。
吹出し流量を設定する。
吸込み流量を設定する。The computer shown in FIG. 3 operates in accordance with the design processing requirements of the push-pull type exhaust system and the design program 18
Call. First, the input setting unit 19 uses the display 16
A design screen for setting initial values of design conditions and design specifications is displayed on the screen and waits for data input from the keyboard 12. A) Input design conditions Enter the amount of harmful substances generated. Enter the amount of heat generated by the hazardous substance source. B) Set the shape and installation position of the input blowout opening of the initial values of design specifications. Set the shape and installation position of the suction opening. Set the angle of the suction opening. Set the blowoff flow rate. Set the suction flow rate.
【００２８】ここで入力された設計条件データは３次元
数値シミュレーション部２１へ通知し、設計諸元の初期
値データは、設計諸元データ２０として保持する。The design condition data input here is notified to the three-dimensional numerical simulation unit 21, and the initial value data of the design specifications is held as the design specification data 20.
【００２９】次に、３次元数値シミュレーション部２１
は、設定された設計条件と設計諸元の初期値とを用い
て、プッシュプル流れの３次元数値シミュレーションを
実行する。ここで、流体は非圧縮性のニュートン流体と
し、熱移動および物質拡散も含めた３次元数値シミュレ
ーションを行なう。使用される記号の意味は、次のとお
りである。Next, the three-dimensional numerical simulation unit 21
Executes a three-dimensional numerical simulation of a push-pull flow using the set design conditions and initial values of design specifications. Here, the fluid is an incompressible Newtonian fluid, and three-dimensional numerical simulation including heat transfer and mass diffusion is performed. The meanings of the symbols used are as follows.
【００３０】[0030]
【数１】 [Equation 1]
【００３１】シミュレーションモデルを表現する基礎方
程式として、連続の式、ナビエ・ストークス方程式、エ
ネルギー式（温度Ｔの輸送方程式）、有害物質濃度の拡
散方程式（濃度Ｃの輸送方程式）を用いる。浮力項につ
いてはブジネスク近似を用い、ｘ3 方向に−ｇの重力が
働いている場合を考える。連続の式は、ある流体部分で
流入および流出する質量とその部分で発生する質量とが
釣り合うという質量保存則を表現した式である。ナビエ
・ストークス方程式は運動量保存則を表現した式であ
る。ブジネスク近似は浮力項を表現する最も簡単な方法
で、工学上の応用問題では一般的に用いられている。エ
ネルギー式はエネルギー保存則を表現した式である。流
体のエネルギーは運動エネルギーと内部エネルギーに分
離されるが、エネルギー式は、内部エネルギーの挙動を
記述するもので、内部エネルギーの式は温度の方程式を
与える。有害物質濃度の拡散方程式は、有害物質の拡散
の様子を表現する方程式で、拡散物質の質量保存則に基
づいている。As a basic equation expressing the simulation model, a continuity equation, a Navier-Stokes equation, an energy equation (transport equation at temperature T), and a diffusion equation of harmful substance concentration (transport equation at concentration C) are used. For the buoyancy term, the Boussinesq approximation is used, and the case where -g gravity acts in the x 3 direction is considered. The continuity formula is a formula expressing a mass conservation law in which a mass flowing in and out of a certain fluid portion and a mass generated in that portion are balanced. The Navier-Stokes equation is a formula expressing the law of conservation of momentum. The Boussinesq approximation is the simplest way to express the buoyancy term and is commonly used in engineering applications. The energy formula is a formula expressing the law of conservation of energy. The energy of a fluid is separated into kinetic energy and internal energy. The energy equation describes the behavior of the internal energy, and the internal energy equation gives the equation of temperature. The diffusion equation of the concentration of harmful substances is an equation expressing the state of diffusion of harmful substances, and is based on the law of conservation of mass of diffused substances.
【００３２】[0032]
【数２】 [Equation 2]
【００３３】これらの基礎方程式に加えて、κ−ε型の
乱流モデルを導入するため乱流エネルギーκおよび乱流
エネルギー散逸率εの輸送方程式も解く。In addition to these basic equations, a transport equation of turbulent flow energy κ and turbulent flow energy dissipation rate ε is also solved in order to introduce a κ-ε type turbulent flow model.
【００３４】[0034]
【数３】 [Equation 3]
【００３５】また、過動粘度ν1 およびκの輸送方程式
中の生産項Ｇはそれぞれ次式で算出される。Further, the production term G in the transport equation of the dynamic viscosities ν 1 and κ is calculated by the following equations, respectively.
【００３６】[0036]
【数４】 モデル定数としては以下の値（標準値）を用いる。[Equation 4] The following values (standard values) are used as model constants.
【００３７】[0037]
【数５】 [Equation 5]
【００３８】なお流れの３次元数値計算の実行において
は、空気の密度ρ、空気の動粘度ν、空気の温度伝導率
α、空気の定圧比熱ＣP 、温度Ｔ0 での空気の体膨張係
数β0、有害物質の拡散係数Ｄ、および重力加速度ｇの
値を物性値として与える。In the execution of the three-dimensional numerical calculation of the flow, the density ρ of air, the kinematic viscosity ν of air, the thermal conductivity α of air, the specific heat of constant pressure C P of air, and the body expansion coefficient of air at temperature T 0. The values of β 0 , the diffusion coefficient D of harmful substances, and the gravitational acceleration g are given as physical properties.
【００３９】図３の３次元数値シミュレーション部２１
は、これらの式と数値により演算を行ない、流体の各微
小部分の状態を解析する。判定部２２は、この解析結果
について、まず有害物質が完全に吸引されているか否か
を、有害物質発生源での発生量と吸込み開口からの吸込
み量との比較から判定する。吸込み開口からの有害物質
の吸込み量は、吸込み開口面における各微小部分の有害
物質吸込み量を積分することにより得られる。判定部２
２は、有害物質が完全には吸引されている条件の下で、
さらに、エネルギー最小条件の判定を行なう。エネルギ
ー最小条件は、吹出し動力と吸込み動力の値で判定す
る。The three-dimensional numerical simulation unit 21 of FIG.
Calculates the state of each minute portion of the fluid by performing calculations using these equations and numerical values. The determination unit 22 first determines, based on this analysis result, whether or not the harmful substance has been completely sucked, by comparing the amount generated at the harmful substance generation source with the amount sucked from the suction opening. The amount of the harmful substance sucked from the suction opening can be obtained by integrating the amount of the harmful substance sucked in each minute portion on the suction opening surface. Judgment unit 2
2 is under the condition that harmful substances are completely inhaled,
Further, the minimum energy condition is determined. The minimum energy condition is determined by the values of blowout power and suction power.
【００４０】有害物質が完全には吸引されている条件と
エネルギー最小条件が満足されていない場合には、判定
部２２は、設計諸元補正部２３に設計諸元データ２０の
補正を行なわせて、３次元数値シミュレーション部２１
にシミュレーションの実行を繰り返させる。設計諸元補
正部２３における設計諸元データ２０の補正アルゴリズ
ムは、図２のフローチャートで述べたように、先に吸込
み開口の設置角度を補正し、次に他の設計諸元の補正を
行なうものである。吸込み開口の設置角度は、吸込み開
口近傍の流れの運動量ベクトルの方向に整合するように
設置角度を計算して、補正する。その後、吹出し開口の
形状と設置位置、吸込み開口の形状と設置位置、吹出し
流量、吸込み流量のうち適切なものを選択して補正す
る。判定部２２は、有害物質が完全には吸引されている
条件とエネルギー最小条件が満足されたとき、設計諸元
出力部２４に指示して、最適な設計諸元として、
吹出し開口の形状と設置位置
吸込み開口の形状と設置位置
吸込み開口の角度
吹出し流量
吸込み流量
を出力する。When the condition for completely sucking the harmful substance and the condition for the minimum energy are not satisfied, the judging section 22 causes the design specification correcting section 23 to correct the design specification data 20. Three-dimensional numerical simulation unit 21
Let the simulation run repeatedly. The correction algorithm of the design specification data 20 in the design specification correction unit 23 is such that the installation angle of the suction opening is first corrected and then the other design specifications are corrected, as described in the flowchart of FIG. Is. The installation angle of the suction opening is corrected by calculating the installation angle so as to match the direction of the momentum vector of the flow near the suction opening. After that, an appropriate one of the shape and installation position of the blowout opening, the shape and installation position of the suction opening, the blowout flow rate, and the suction flowrate is selected and corrected. When the condition that the harmful substance is completely sucked and the minimum energy condition are satisfied, the determination unit 22 instructs the design specification output unit 24 to determine the shape and installation of the blowout opening as the optimum design specification. Position Suction opening shape and installation position Suction opening angle Blowout flow rate Suction flow rate is output.
【００４１】なお、図３の設計プログラム１８は、主記
憶装置１７にローディングされた状態で示されている
が、ＨＤＤ１４にも保存されている。設計プログラム１
８は、その他ＣＤ−ＲＯＭ，ＣＤ−Ｒ，ＣＤ−ＲＷ，Ｍ
Ｏ，ＤＶＤ，Ｚｉｐなどの任意の固定や可搬型の記憶媒
体に記録して、必要時に読み出して使用することがで
き、あるいはサーバーで管理してネットワーク経由でア
クセスできるようにしてもよい。Although the design program 18 of FIG. 3 is shown loaded in the main storage device 17, it is also stored in the HDD 14. Design program 1
8 is other CD-ROM, CD-R, CD-RW, M
It may be recorded in any fixed or portable storage medium such as O, DVD, Zip, and read and used when necessary, or it may be managed by a server and accessed via a network.
【００４２】次に、設計の具体例について、説明する。数値計算例
鋳造工場の取りなべをフュームの発生源と見なし、数値
計算を行う。取りなべの周囲には自然対流により流れが
発生するので、有害なフュームが大気中に拡散されてし
まう。この流れ場を解析するため、基礎方程式として前
記した連続の式（１）、ブシネスク近似を施した運動方
程式（２）、エネルギー式（３）および濃度の拡散方程
式（４）を解く。また乱流モデルとしてκ−εモデルを
使用するため、乱流エネルギーｋおよび乱れ散逸率εの
輸送方程式（５）、（６）を解く。熱源の境界条件とし
ては取りなべ内の溶湯表面の温度を１５００°Ｃとし、
その上部の格子点に熱発生量を与える。流れ場の数値計
算アルゴリズムには、コロケート格子のＳＩＭＰＬＥＣ
法を用い、対流項の離散化には、ＨＹＢＲＩＤ法を用い
る。Next, a specific design example will be described. Numerical calculation example Numerical calculation is performed by considering the pan of the foundry as the source of fumes. Natural convection creates a flow around the pan, causing harmful fumes to diffuse into the atmosphere. In order to analyze this flow field, the above-described continuity equation (1), the equation of motion (2) subjected to Boussinesq approximation, the energy equation (3), and the concentration diffusion equation (4) are solved as basic equations. Further, since the κ-ε model is used as the turbulent flow model, the transport equations (5) and (6) for the turbulent flow energy k and the turbulent dissipation rate ε are solved. As the boundary condition of the heat source, the temperature of the molten metal surface in the pan is 1500 ° C,
The amount of heat generated is given to the grid point above it. For the numerical calculation algorithm of the flow field, SIMPLEC of collocated grid
The HYBRID method is used for discretization of the convection term.
【００４３】図４に計算対象を示す。フュームが発生す
る取りなべ２５の上方にプッシュプルフードを設置す
る。吹出しフード２６に吹出し流速Ｖ1 、吸込みフード
２７に吸込み流速Ｖ2 を与え、吸込みフード２７からフ
ュームを回収する。吹出しフード２６、吸込みフード２
７、および取りなべ２５の奥行き方向の寸法は１０００
〔ｍｍ〕、吸込みフードの奥行き方向の寸法は３０００
〔ｍｍ〕と設定する。計算領域は５０×３０×５０の不
等間隔格子に分割されている。FIG. 4 shows the calculation target. A push-pull hood is installed above the pan 25 where fumes are generated. The blow-out hood 26 is given a blow-out flow velocity V 1 and the suction hood 27 is given a suction flow velocity V 2 to collect the fumes from the suction hood 27. Blowing hood 26, suction hood 2
7 and the depth of the pan 25 is 1000
[Mm], suction hood depth dimension is 3000
Set to [mm]. The calculation area is divided into 50 × 30 × 50 non-uniform grids.
【００４４】熱源まわりのプッシュプル流れの概要
流れ場および温度場の計算結果の典型例を図５〜図７に
示す。吸込み速度Ｖ2は５．０〔ｍ／ｓ〕で一定とし、
吹出し速度Ｖ1 を２．０〔ｍ／ｓ〕、３．０〔ｍ／ｓ〕
と変化させて流れ場の様子を調べた。濃度分布に関して
は図５および図７のような定常な速度場を計算した後、
濃度の拡散方程式を解いて定常解を求めた。 Outline of push-pull flow around a heat source Typical examples of calculation results of a flow field and a temperature field are shown in FIGS. The suction speed V 2 is fixed at 5.0 [m / s],
Blowing speed V 1 is 2.0 [m / s], 3.0 [m / s]
I changed it and investigated the state of the flow field. Regarding the concentration distribution, after calculating the steady velocity field as shown in Fig. 5 and Fig. 7,
A steady solution was obtained by solving the diffusion equation of concentration.
【００４５】図５および図６にＶ1 ＝２．０〔ｍ／ｓ〕
の場合の速度ベクトル図および濃度の等値面図、図７お
よび図８にＶ1 ＝３．０〔ｍ／ｓ〕の場合の速度ベクト
ル図および濃度の等値面図を示し、それぞれプッシュプ
ル方式排気装置の中心軸における垂直断面図および吸込
みフードの中心軸における水平断面図を示す。図６のＶ
1 ＝２．０〔ｍ／ｓ〕の場合の垂直断面濃度分布を見る
と、濃度の高い領域（黒色の濃い領域）は吹出しから吹
出される噴流によりわずかに吸込み開口の向きへ湾曲す
るのみで、ほぼ垂直に近い角度で上方へ広がっている。
この場合には吹出しの運動量が小さいために浮力が支配
する流れとなり、取りなべ２５付近から自然対流により
発生した上昇気流が上方の吸込みフード２７に衝突して
大気中へ拡散している。また水平断面図から濃度の高い
領域が吸込みフード２７から離れた場所に存在し、多く
のフュームが吸い込み開口から漏れていることがわか
る。次に図８のＶ1 ＝３．０〔ｍ／ｓ〕の場合の垂直断
面濃度分布を見ると濃度の高い領域は噴流により吸込み
開口の方向へ曲げられ、多くのフュームが吸込まれてい
る。この場合にはＶ1 ＝２．０〔ｍ／ｓ〕の場合と比較
し、吹出しの運動量がより支配的である流れとなるため
フュームを含む流れは大きく曲げられ、吸込み開口へ向
かう流れとなる。このように吹出しの運動量を変化させ
ることによりフュームを含む流れの進む方向を制御する
ことができる。また水平断面図より吸込みフードの中心
軸付近ではフュームが噴流により吸い込み開口の付近ま
で運ばれている様子がわかるが中心軸から離れた部分で
は濃度分布がｚ方向へ引き延ばされた形となる。このた
め吹き出し速度がさらに強く、装置のｚ方向の寸法が短
い場合にはｚ方向へ漏れが生じることが予測できる。In FIGS. 5 and 6, V 1 = 2.0 [m / s]
Fig. 7 and Fig. 8 show the velocity vector diagram and the iso-value plot of the concentration, and Fig. 7 and Fig. 8 show the velocity vector diagram and the iso-value plot of the concentration when V 1 = 3.0 [m / s]. The vertical cross-sectional view in the center axis of the system exhaust device and the horizontal cross-sectional view in the center axis of the suction hood are shown. V in FIG.
Looking at the vertical cross-section concentration distribution when 1 = 2.0 [m / s], the high-concentration region (dark black region) is only slightly curved in the direction of the suction opening due to the jet flow blown from the blow-out. , Spreads upward at an angle that is almost vertical.
In this case, since the momentum of the blowout is small, the flow becomes dominated by buoyancy, and the upward airflow generated by natural convection from the vicinity of the pan 25 collides with the upper suction hood 27 and diffuses into the atmosphere. Further, it can be seen from the horizontal cross-sectional view that a high concentration region exists at a place apart from the suction hood 27, and many fumes are leaking from the suction opening. Next, looking at the vertical cross-section concentration distribution in the case of V 1 = 3.0 [m / s] in FIG. 8, the high concentration region is bent toward the suction opening by the jet flow, and many fumes are sucked. In this case, as compared with the case of V 1 = 2.0 [m / s], the flow in which the blowout momentum is more dominant, the flow including the fumes is largely bent and becomes the flow toward the suction opening. . By changing the momentum of the blowout in this way, the direction in which the flow containing the fumes advances can be controlled. Also, from the horizontal sectional view, it can be seen that the fumes are carried by the jet to the vicinity of the suction opening near the center axis of the suction hood, but the concentration distribution is extended in the z direction at the part away from the center axis. . For this reason, it can be predicted that leakage will occur in the z direction when the blowing speed is higher and the z dimension of the device is short.
【００４６】形状パラメータによるフューム排出率の変
化
形状パラメータの中でも吸込みフード設置位置は特に重
要であると考えられるので、図９の形状パラメータＬ2
とＨ2 がフューム排出率Ｅに与える影響を調べた。Ｖ1
を２．０および３．０〔ｍ／ｓ〕とした場合についてＨ
2 、およびＬ2がフューム排出率Ｅに与える影響を図１
０に示す。ここでＥは，次式で定義される。 Change in fume discharge rate due to shape parameters
Since it is considered that the suction hood installation position is particularly important among the modified shape parameters, the shape parameter L 2 in FIG.
And the effect of H 2 on the fume emission rate E were investigated. V 1
H of 2.0 and 3.0 [m / s]
2, and FIG. 1 the effects of L 2 has on the fume emission rates E
It shows in 0. Here, E is defined by the following equation.
【００４７】[0047]
【数６】 [Equation 6]
【００４８】図１０において、濃淡は白色が強いほどフ
ューム排出率が高いことを意味する。なおここでは吸込
みフードの設置角度θを０°としている。In FIG. 10, the darker and lighter the whiteness, the higher the fume discharge rate. The installation angle θ of the suction hood is 0 ° here.
【００４９】一般的に、吹出し開口から吹出された噴流
は、下流に行くほどエントレイメントにより流量を増大
させるため、吸込み流量が一定である場合には、ＥはＬ
2 の増加とともに徐々に減少すると考えられる。図１０
より、Ｖ1 ＝２．０〔ｍ／ｓ〕の場合には、吸込みフー
ドの設置位置が取りなべに近づくほど効率良くフューム
を回収できるが、Ｖ1 ＝３．０〔ｍ／ｓ〕の場合には、
取りなべからある程度離れた位置でフューム排出率が最
大となることがわかる。よってθ＝０°で設計を行う際
には、吹出し速度の大きさによってＨ2 、Ｌ2 を変更
し、フュームの吸込みに要するエネルギーが最小となる
吸込みフードの設置位置を見つける必要がある。またＶ
1 ＝２．０〔ｍ／ｓ〕の場合とＶ1 ＝３．０〔ｍ／ｓ〕
の場合のフューム排出率を比較すると、Ｖ1 ＝３．０
〔ｍ／ｓ〕の場合の方が全体的にフューム排出率が高い
値となる。図６および図８からわかるように、θ＝０°
の場合には取りなべから発生する上昇気流の進行方向と
吸込みフランジ（フード）の設置角度との間に差が生
じ、そのために吸込み開口で流れに抵抗が生じる。Ｖ1
＝３．０〔ｍ／ｓ〕の場合にはＶ1 ＝２．０〔ｍ／ｓ〕
よりもその角度差が小さいために抵抗が少なくなり、フ
ューム排出率が高くなっていると考えられる。そこで、
θを自由に設定できる条件のもとで吹き出し速度の大き
さに応じて最適なθを設定することによって、より経済
的なプッシュプル方式排気装置の設計が可能であると考
えられる。Generally, the jet flow blown out from the blowout opening increases in flow rate by entrainment toward the downstream side. Therefore, when the suction flow rate is constant, E becomes L.
It is considered to decrease gradually with an increase of 2 . Figure 10
Therefore, when V 1 = 2.0 [m / s], the fumes can be collected more efficiently as the suction hood installation position approaches the pan, but when V 1 = 3.0 [m / s] Has
It can be seen that the fume emission rate becomes maximum at a position some distance from the pan. Therefore, when designing with θ = 0 °, it is necessary to change H 2 and L 2 according to the magnitude of the blowing speed to find the installation position of the suction hood that minimizes the energy required to suck the fumes. Also V
When 1 = 2.0 [m / s] and V 1 = 3.0 [m / s]
Comparing the fume emission rates in the case of V 1 = 3.0
In the case of [m / s], the fume emission rate is higher overall. As can be seen from FIGS. 6 and 8, θ = 0 °
In this case, there is a difference between the traveling direction of the ascending airflow generated from the pan and the installation angle of the suction flange (hood), which causes resistance to the flow at the suction opening. V 1
= 3.0 [m / s], V 1 = 2.0 [m / s]
It is considered that since the angle difference is smaller than that of the above, the resistance decreases and the fume discharge rate increases. Therefore,
It is considered that a more economical push-pull exhaust system can be designed by setting the optimum θ according to the magnitude of the blowing speed under the condition that θ can be freely set.
【００５０】[0050]
【発明の効果】本発明によれば、高精度の設計が可能で
あるため、有害物質発生源から発生する有害物質量や熱
量にちょうど適合した排気性能のプッシュプル方式排気
装置を容易に製作することができ、従来の設計法のよう
に製作した排気装置の性能が過大や過小になって、高コ
ストによる不経済な運転を強いられたり、有害物質の排
出不良による環境の悪化を招くといった事態を回避する
ことができ、省エネルギーにも貢献することができる。According to the present invention, since a highly accurate design is possible, it is possible to easily manufacture a push-pull type exhaust device having an exhaust performance just adapted to the amount of harmful substances and the amount of heat generated from the harmful substance source. The exhaust system manufactured by the conventional design method has an excessively large or small amount of performance, which causes uneconomical operation due to high cost and causes environmental deterioration due to defective emission of harmful substances. Can be avoided, which can contribute to energy saving.
【図１】本発明によるプッシュプル方式排気装置の設計
プログラムのアルゴリズムをフローチャートで示したも
のである。FIG. 1 is a flow chart showing an algorithm of a design program of a push-pull type exhaust device according to the present invention.
【図２】プッシュプル方式排気装置の流れ場の概略図で
ある。FIG. 2 is a schematic view of a flow field of a push-pull type exhaust device.
【図３】本発明によるプッシュプル方式排気装置の設計
プログラムがインストールされているコンピュータの１
例の概略構成図である。FIG. 3 is a computer 1 in which a design program for a push-pull exhaust system according to the present invention is installed.
It is a schematic block diagram of an example.
【図４】計算対象を示す。FIG. 4 shows a calculation target.
【図５】Ｖ1 ＝２．０〔ｍ／ｓ〕の場合の速度ベクトル
図および濃度の等値面を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing a velocity vector diagram and an isosurface of density when V 1 = 2.0 [m / s].
【図６】Ｖ1 ＝２．０〔ｍ／ｓ〕の場合の速度ベクトル
図および濃度の等値面を示す図である。6A and 6B are a velocity vector diagram and a diagram showing an isosurface of density when V 1 = 2.0 [m / s].
【図７】Ｖ1 ＝３．０〔ｍ／ｓ〕の場合の速度ベクトル
図および濃度の等値面を示す図である。7A and 7B are a velocity vector diagram and a diagram showing an isosurface of density when V 1 = 3.0 [m / s].
【図８】Ｖ1 ＝３．０〔ｍ／ｓ〕の場合の速度ベクトル
図および濃度の等値面を示す図である。8A and 8B are a velocity vector diagram and a diagram showing an isosurface of density when V 1 = 3.0 [m / s].
【図９】形状パラメータＬ2 とＨ2 がフューム排出率Ｅ
に与える影響を調べた図である。FIG. 9: Shape parameters L 2 and H 2 are fume emission rate E
It is the figure which investigated the influence which it has on.
【図１０】Ｖ1 を２．０および３．０〔ｍ／ｓ〕とした
場合についてＨ2 、およびＬ2 がフューム排出率Ｅに与
える影響を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing the influence of H 2 and L 2 on the fume emission rate E when V 1 is 2.0 and 3.0 [m / s].
１：有害物質の発生源 ２：制御空間 ３：吹出しノズル ４：吸込みフランジ ５：吹出し開口 ６：吸込み開口 1: Source of harmful substances 2: Control space 3: Blowing nozzle 4: Suction flange 5: outlet opening 6: Suction opening
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０６Ｆ 17/50 ６０４ Ｇ０６Ｆ 17/50 ６０４Ａ Ｆターム(参考） 3L058 BD00 BE02 4G068 AA01 AA07 AB04 AC01 AD16 AD39 AE01 AF31 4K046 HA01 KA05 4K056 AA05 BA03 CA01 DB12 FA08 5B046 AA00 BA00 CA04 DA09 GA01 GA02 JA04 JA09 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI theme code (reference) G06F 17/50 604 G06F 17/50 604A F term (reference) 3L058 BD00 BE02 4G068 AA01 AA07 AB04 AC01 AD16 AD39 AE01 AF31 4K046 HA01 KA05 4K056 AA05 BA03 CA01 DB12 FA08 5B046 AA00 BA00 CA04 DA09 GA01 GA02 JA04 JA09
Claims (8)
する側面に吹出し開口と吸込み開口が配置されているボ
ックス形状のプッシュプル方式排気装置であって、 少なくとも吸込み開口の設置角度は、有害物質発生源か
ら発生した有害物質が吹込み開口から完全に吸引され、
かつ吹出し開口における吹出し動力と吸込み開口におけ
る吸込み動力の各エネルギーの和が最小となるように、
最適に設定されていることを特徴とするプッシュプル方
式排気装置。1. A box-shaped push-pull type exhaust device which is installed on a source of harmful substances and has a blowing opening and a suction opening on substantially opposite side surfaces, wherein at least the installation angle of the suction opening is harmful. Hazardous substances generated from the substance generation source are completely sucked from the blowing opening,
And the sum of the respective energies of the blowout power at the blowout opening and the suction power at the suction opening is minimized,
Push-pull exhaust system characterized by being set optimally.
吸込み開口の形状と設置位置、吹出し流量、吸込み流量
の任意の１つあるいは複数について、最適に設定されて
いることを特徴とする請求項１に記載のプッシュプル方
式排気装置。2. The shape and installation position of the blowout opening,
The push-pull type exhaust device according to claim 1, wherein any one or more of the shape and installation position of the suction opening, the blowout flow rate, and the suction flow rate are optimally set.
する側面に吹出し開口と吸込み開口が配置されているボ
ックス形状のプッシュプル方式排気装置の最適設計処理
方法であって、 吹出し開口の形状と設置位置、吸込み開口の形状と設置
位置、吸込み開口の設置角度、吹出し流量、吸込み流量
を設計諸元として、 有害物質発生源からの有害物質の発生量と発生熱量を設
計条件として入力する第１の段階と、 上記設計諸元のそれぞれの初期値を入力する第２の段階
と、 排気装置内部の流体運動および有害物質の輸送に関して
３次元数値シミュレーションを実行する第３の段階と、 ３次元数値シミュレーションの結果に基づき、発生源で
発生した有害物質が吸込み開口から完全に吸引されたか
どうかを判定する第４の段階と、 第４の段階で有害物質が吸込み開口から完全に吸引され
たことが判定された場合、吹出し動力と吸込み動力のエ
ネルギー和が最小かどうかを判定する第５の段階と、 第４の段階で有害物質が吸込み開口から完全に吸引され
ていることが判定できなかった場合、あるいは第５の段
階で吹出し動力と吸込み動力のエネルギー和が最小であ
ることが判定できなかった場合には、設計諸元を補正す
る第６の段階ととを有し、 第６の段階のあと第３の段階に戻り、第４の段階で有害
物質が吸込み開口から完全に吸引されていることが判定
でき、かつ第５の段階で吹出し動力と吸込み動力のエネ
ルギー和が最小であることが判定できるまで、順次の段
階の処理を繰り返すことを特徴とするプッシュプル方式
排気装置の最適設計処理方法。3. An optimum design treatment method for a box-shaped push-pull type exhaust device which is installed on a source of harmful substances and has a blowout opening and a suction opening on substantially opposite side surfaces, wherein the shape of the blowout opening is And the installation position, the shape and installation position of the suction opening, the installation angle of the suction opening, the blowoff flow rate, and the suction flow rate are used as design parameters, and the amount of toxic substance generated from the toxic substance source and the amount of heat generated are entered as design conditions. 1st step, 2nd step of inputting respective initial values of the above design specifications, 3rd step of executing 3D numerical simulation regarding fluid motion and transport of harmful substances inside the exhaust system, 3D Based on the result of the numerical simulation, there is a fourth step of judging whether the harmful substance generated at the source is completely sucked from the suction opening, and a fourth step. If it is determined that the harmful substance has been completely sucked from the suction opening, the fifth step of determining whether the energy sum of the blowing power and the suction power is the minimum, and the fourth step, when the harmful substance is sucked from the suction opening, is determined. If it cannot be determined that the air is completely sucked, or if the energy sum of the blowing power and the suction power cannot be determined to be the minimum in the fifth step, the design specifications are corrected. And the steps of returning from the sixth step to the third step, and in the fourth step it can be determined that the harmful substance has been completely sucked from the suction opening, and in the fifth step An optimum design processing method for a push-pull type exhaust system, characterized in that the processing in sequential stages is repeated until it can be determined that the energy sum of power and suction power is the minimum.
ーションでは、流体の質量保存則にかかわる連続の式、
流体の運動量保存則にかかわる運動方程式、流体のエネ
ルギー保存則にかかわるエネルギー方程式、有害物質の
濃度の拡散方程式を用いることを特徴とする請求項３に
記載のプッシュプル方式排気装置の最適設計処理方法。4. In the three-dimensional numerical simulation in the third stage, a continuity equation relating to the law of conservation of mass of fluid,
4. The optimum design processing method for a push-pull exhaust system according to claim 3, wherein a motion equation related to the law of conservation of fluid momentum, an energy equation related to the law of conservation of energy of fluid, and a diffusion equation of the concentration of harmful substances are used. .
込み開口の設置角度を補正した後、他の設計諸元を補正
することを特徴とする請求項３または４に記載のプッシ
ュプル方式排気装置の最適設計処理方法。5. The push-pull according to claim 3, wherein in the sixth step of correcting the design specifications, the installation angle of the suction opening is corrected and then the other design specifications are corrected. Method of optimal design and treatment of exhaust system.
する側面に吹出し開口と吸込み開口が配置されているボ
ックス形状のプッシュプル方式排気装置の最適設計プロ
グラムであって、 吹出し開口の形状と設置位置、吸込み開口の形状と設置
位置、吸込み開口の設置角度、吹出し流量、吸込み流量
を設計諸元として、 有害物質発生源からの有害物質の発生量と発生熱量を設
計条件として入力する第１の段階と、 上記設計諸元のそれぞれの初期値を入力する第２の段階
と、 排気装置内部の流体運動および有害物質の輸送に関して
３次元数値シミュレーションを実行する第３の段階と、 ３次元数値シミュレーションの結果に基づき、発生源で
発生した有害物質が吸込み開口から完全に吸引されたか
どうかを判定する第４の段階と、 第４の段階で有害物質が吸込み開口から完全に吸引され
たことが判定された場合、吹出し動力と吸込み動力のエ
ネルギー和が最小かどうかを判定する第５の段階と、 第４の段階で有害物質が吸込み開口から完全に吸引され
ていることが判定できなかった場合、あるいは第５の段
階で吹出し動力と吸込み動力のエネルギー和が最小であ
ることが判定できなかった場合には、設計諸元を補正す
る第６の段階ととを有し、 第６の段階のあと第３の段階に戻り、第４の段階で有害
物質が吸込み開口から完全に吸引されていることが判定
でき、かつ第５の段階で吹出し動力と吸込み動力のエネ
ルギー和が最小であることが判定できるまで、順次の段
階の処理を繰り返すことを特徴とするプッシュプル方式
排気装置の最適設計プログラムを格納したコンピュータ
により読み取り可能なプログラム記憶媒体。6. An optimal design program for a box-shaped push-pull type exhaust device installed on a source of harmful substances, in which a blow-out opening and a suction opening are arranged on substantially opposite side surfaces. Input the amount of toxic substance generated from the toxic substance source and the amount of heat generated as the design conditions, with the installation position, the shape and installation position of the suction opening, the installation angle of the suction opening, the blowing flow rate, and the suction flow rate as the design specifications. , The second step of inputting the initial values of the above design specifications, the third step of executing a three-dimensional numerical simulation on the fluid motion and the transport of harmful substances inside the exhaust system, and the three-dimensional numerical value Based on the result of the simulation, in the fourth step to judge whether the harmful substance generated in the source is completely sucked from the suction opening, and in the fourth step When it is determined that the harmful substance has been completely sucked from the suction opening, the fifth step of determining whether the energy sum of the blowing power and the suction power is the minimum, and the harmful substance from the suction opening in the fourth step. If it cannot be determined that the air is completely sucked, or if the energy sum of the blowing power and the suction power cannot be determined to be the minimum in the fifth step, the design specifications are corrected. And the steps of returning from the sixth step to the third step, and in the fourth step it can be determined that the harmful substance has been completely sucked from the suction opening, and in the fifth step A computer that stores an optimum design program for a push-pull exhaust system characterized by repeating the processing in sequential stages until it can be determined that the energy sum of power and suction power is the minimum. Readable program storage medium.
ーションでは、流体の質量保存則にかかわる連続の式、
流体の運動量保存則にかかわる運動方程式、流体のエネ
ルギー保存則にかかわるエネルギー方程式、有害物質の
濃度の拡散方程式を用いることを特徴とする請求項６に
記載のプッシュプル方式排気装置の最適設計プログラム
を格納したコンピュータにより読み取り可能なプログラ
ム記憶媒体。7. In the three-dimensional numerical simulation in the third stage, a continuity equation relating to the law of conservation of mass of fluid,
The optimum design program for a push-pull exhaust system according to claim 6, characterized in that a motion equation relating to the conservation law of fluid momentum, an energy equation relating to the conservation law of energy of fluid, and a diffusion equation of the concentration of harmful substances are used. A computer-readable program storage medium that stores the program.
込み開口の設置角度を補正した後、他の設計諸元を補正
することを特徴とする請求項６または７に記載のプッシ
ュプル方式排気装置の最適設計プログラムを格納したコ
ンピュータにより読み取り可能なプログラム記憶媒体。8. The push-pull according to claim 6, wherein in the sixth step of correcting the design specifications, other installation specifications are corrected after correcting the installation angle of the suction opening. Computer readable program storage medium that stores the optimum design program for the exhaust system.
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001265012A JP2003074930A (en) | 2001-08-31 | 2001-08-31 | Push-pull type exhaust apparatus, processing method for its optimum design, and program storage medium |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP2001265012A JP2003074930A (en) | 2001-08-31 | 2001-08-31 | Push-pull type exhaust apparatus, processing method for its optimum design, and program storage medium |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
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| JP2003074930A true JP2003074930A (en) | 2003-03-12 |
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ID=19091537
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| JP2001265012A Pending JP2003074930A (en) | 2001-08-31 | 2001-08-31 | Push-pull type exhaust apparatus, processing method for its optimum design, and program storage medium |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003074930A (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009220181A (en) * | 2009-07-07 | 2009-10-01 | Nippon Steel Corp | Continuous casting method for steel |
| JP5300037B1 (en) * | 2013-02-14 | 2013-09-25 | アキタ株式会社 | Spatter adhesion suppressing structure and clamping device |
| JP2015164735A (en) * | 2014-03-03 | 2015-09-17 | 株式会社アマダホールディングス | Dust collector of welding work room |
| JP2016097426A (en) * | 2014-11-21 | 2016-05-30 | トヨタ自動車株式会社 | Laser cladding device |
-
2001
- 2001-08-31 JP JP2001265012A patent/JP2003074930A/en active Pending
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