專利名稱：：大型環(huán)境風洞中線狀有色污染物對流擴散模擬系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
：本發(fā)明涉及一種大型環(huán)境風洞中線狀有色污染物對流擴散模擬系統(tǒng)，該系統(tǒng)與激光濃度場測試系統(tǒng)相配套，屬于大氣污染控制技術和大氣污染物對流擴散風洞實驗研究
技術領域：
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背景技術：
：機動車尾氣排放已成為大都市中空氣污染的主要來源。研究機動車尾氣在城市環(huán)境下的對流擴散對于環(huán)境評價、建筑布局規(guī)劃，乃至涉及環(huán)境容量約束的交通規(guī)劃等都具有重要意義。對于大氣污染物對流擴散規(guī)律研究，有三種方法可循風洞實驗、CFD(ComputationalFluidDynamics,計算流體動力學)和現(xiàn)場觀測。其中風洞實驗是一種倍受青睞的重要方法。傳統(tǒng)的用于模擬煙囪等點狀污染源的點源設計已不能滿足模擬機動車尾氣排放的要求。需要設計出能模擬機動車尾氣排放的線源污染物對流擴散模擬試驗裝置。該裝置還應與風洞實驗中污染物濃度場的測試系統(tǒng)相銜接。若采用濃度場的激光測試方法，發(fā)放出的污染物顏色還應滿足高清相機(CCD)采集圖像的要求。模擬均勻線狀污染物發(fā)放系統(tǒng)的好壞直接關系著這項研究的成敗。但現(xiàn)有的線源發(fā)生模擬裝置普遍存在各種各樣的問題如煙霧的發(fā)放均勻性難以控制，不能產(chǎn)生空間均勻分布的氣流；煙霧的發(fā)放出口污染源替代煙氣的速度太大，有一定的出口壓力；實驗用的煙氣材料選材存在不足，熱態(tài)條件的煙霧容易冷凝沉積，堵塞管道；用于取樣測試的煙氣發(fā)放系統(tǒng)，污染物顏色難以與激光測試系統(tǒng)相配套。至今沒有一套經(jīng)濟、可靠的、用于大型環(huán)境風洞實驗中線狀有色污染物對流擴散模擬系統(tǒng)。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明公開了一種大型環(huán)境風洞中線狀有色污染物對流擴散模擬系統(tǒng)。其目的在于，它克服了現(xiàn)有的綫源發(fā)生裝置存在的發(fā)放均勻性難以控制，空間氣流不均勻；煙霧連續(xù)性差，用來實驗的煙氣材料選材不當，熱態(tài)條件的煙霧容易冷凝沉積，堵塞管道；排出的污染物顏色難以與激光測試系統(tǒng)相配套等弊端；采用本發(fā)明發(fā)放出來的線狀有色煙氣，各個發(fā)放點的煙氣量、氣壓與煙氣速度都幾乎相同，不僅滿足風洞實驗中模擬均勻線狀污染物發(fā)放的要求，而且還能實現(xiàn)與激光濃度場測試系統(tǒng)相配套，滿足激光測試系統(tǒng)對污染物顏色的要求，使得試驗結(jié)果更真實、更精確。大型環(huán)境風洞中線狀有色污染物對流擴散模擬系統(tǒng)，包括污染物混合裝置、污染物排放裝置、風洞、高清相機和激光器；其特征在于(a)污染物混合裝置包括一密閉的煙氣混合器，底部連接有支架，其底部中心位置處開有氣流入口，L型鋼管一端經(jīng)氣流入口與煙氣混合器連通，另一端經(jīng)氣泵連接管與旋渦氣泵連接；煙氣混合器內(nèi)氣流入口的上方，設置有一帶有底座和把手的承托架，發(fā)煙材料置于承托架之上；煙氣混合器頂部連接有帶石棉墊片的法蘭封蓋，頂部的周邊開有煙氣分配口；(b)污染物排放裝置包括一煙氣混合槽，煙氣混合槽底部設置有與氣流入口數(shù)量相同的煙氣入口，煙氣混合槽上部與煙氣發(fā)放窄槽連通；煙氣發(fā)放窄槽與風洞長度方向垂直，插入風洞底部連接的試驗臺的中軸線，與風洞連通，垂直速度消除蓋板平行安放在高于風洞底部試驗臺面的煙氣發(fā)放窄槽之上，之間留有空隙；(C)各煙氣連接管一端與煙氣混合器頂部周邊的煙氣分配口連接，另一端與煙氣混合槽底部的煙氣入口連接；(d)激光器置于風洞外頂部，射出的扇形光面與風洞縱截面平行；(e)高清相機置于風洞外部，CCD相機的拍攝角度與激光器射出的扇形光面垂直；(f)所述的風洞的頂部和側(cè)壁采用透明材料，或僅在風洞外側(cè)頂部激光器拍攝位置、風洞外側(cè)高清相機拍攝位置設置透明壁面觀察窗，以便于激光器、CCD相機的拍攝使用與觀察。所述的旋渦氣泵與變頻器連接；通過變頻器的控制，使得進入混合器的氣體速度和質(zhì)量流量可以得到量化控制。所述的煙氣混合器頂部周邊的煙氣分配口，是均勻分布在同一水平面上的孔狀開口，使進入煙氣發(fā)放連接管中的混合煙氣處于同一氣壓和速度之下。所述的煙氣連接管是管徑、長度均相同的橡膠管，從而讓混合煙氣通過煙氣連接管之后壓力的損失相同，輸運至煙氣混合槽底部的氣流入口的煙氣速度和壓力也相同。煙氣連接管將混合煙氣均勻分布進入煙氣混合槽中進行充分混合。所述的煙氣混合器采用圓筒形，以保證煙氣混合器內(nèi)每一個水平截面上的對稱點處氣壓和流速相同。風洞一端置有鼓風機，另一端開口。本發(fā)明的優(yōu)點和積極效果是一、污染物混合裝置的煙氣通過安裝在旋渦氣泵上的變頻器得到有效的控制，從而實現(xiàn)煙氣的量化控制。二、污染物混和裝置和污染物排放裝置的出口速度和壓力在整個系統(tǒng)中得逐步分解和降低，從而實現(xiàn)出口處滿足模擬的要求。三、模擬適用的煙氣材料是無毒害煙氣的發(fā)煙材料，從而實現(xiàn)無害化。四、煙氣混合器頂部的蓋板采用帶石棉墊片的法蘭封蓋，從而實現(xiàn)很好密封，煙氣不會泄露出來。以下是本發(fā)明與現(xiàn)有技術的優(yōu)、缺點對照表-<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>圖1是本發(fā)明整體結(jié)構(gòu)示意圖2是本發(fā)明A-A方向視圖。l.變頻器，2.旋渦氣泵，3.氣泵連接管，4丄形鋼管，5.氣流入口，6.支架，7.煙氣混合器，8.煙氣分配口，9.帶石棉墊片的法蘭封蓋，IO.承托架，ll.發(fā)煙材料，12.煙氣連接管，13.煙氣入口，14.煙氣混合槽，15.煙氣發(fā)放窄槽，16.垂直速度消除蓋板，17.垂直速度消除蓋板支撐，18.風洞實驗臺，19.風洞，20.CCD相機，21.激光器，22.建筑物模型。具體實施例方式以下結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進行詳細說明，但本實施例并不用于限制本發(fā)明，凡是采用本發(fā)明的相似結(jié)構(gòu)及其相似變化，均應列入本發(fā)明的保護范圍。大型環(huán)境風洞中線狀有色污染物對流擴散模擬系統(tǒng)，如圖1所示。包括污染物混合裝置、污染物排放裝置、風洞19，CCD相機20和激光器21;風洞寬度2米，帶有鼓風機，一端封閉，一端開口；風洞為玻璃或有機玻璃透明材料制作，風洞底部中心位置設置有一風洞實驗臺18，風洞實驗臺中軸線兩測，對稱設置建筑物模型22;激光器置于風洞外頂部，射出的扇形光面與風洞縱截面平行；風洞外擺放CCD相機20，CCD相機20的拍攝角度與激光器射出的扇形光面垂直。污染物混合裝置包括一密閉的煙氣混合器7，底部連接有支架6，其底部中心位置處開有氣流入口5，L型鋼管4一端經(jīng)氣流入口5與煙氣混合器7連通，另一端經(jīng)氣泵連接管3與旋渦氣泵2連接；煙氣混合器內(nèi)氣流入口5的上方，設置有一帶有底座和把手的承托架10，發(fā)煙材料11置于承托架10之上；煙氣混合器7頂部連接有帶石棉墊片的法蘭封蓋9，頂部的周邊開有煙氣分配口8;打開帶石棉墊片的法蘭封蓋9，可提取和放入承托架IO，便于更換發(fā)煙材料ll。污染物排放裝置包括煙氣混合槽14，煙氣混合槽底部設置有與氣流入口數(shù)量相同的煙氣入口13，煙氣混合槽上部與煙氣發(fā)放窄槽15連通；煙氣發(fā)放窄槽與風洞長度方向垂直，插入風洞試驗臺18的中軸線位置，與風洞19連通，在煙氣發(fā)放窄槽位置的正上方的兩側(cè)，設置有垂直速度消除蓋板支撐17，垂直速度消除蓋板16平行安放在垂直速度消除蓋板支撐17上，與風洞試驗臺18之間留有空隙。煙氣混合槽和煙氣發(fā)放窄槽的長度為2米，沿風洞寬度方向布置，與風洞寬度相同。各煙氣連接管12—端與煙氣混合器7頂部周邊的煙氣分配口8連接，另一端與煙氣混合槽底部的煙氣入口13連接。處于煙氣混合器中的發(fā)煙材料燃燒所產(chǎn)生的有色煙氣，在受變頻器控制的旋渦氣泵氣流作用下，由煙氣混合器頂部的煙氣分配口排出，然后由煙氣連接管運送至煙氣混合槽14底部的煙氣入口13，進而分配到污染物排放裝置里，經(jīng)過煙氣混合槽的充分混合后，再通過煙氣放出槽15，由垂直速度消除蓋板16消除垂直方向上的速度之后，等速、等壓力、呈線狀均勻通過由垂直速度消除蓋板16與風洞試驗臺之間的空隙，釋放到風洞19中。釋放出的煙氣顏色濃淡可調(diào)，再通過激光器21將扇形光面打到風洞中彌漫的線狀煙霧截面上，發(fā)出的激光的照射滿足CCD相機20獲取濃度分析的圖象要求。本發(fā)明煙氣混合器的發(fā)煙量是通過受變頻器1控制的旋渦氣泵2的鼓風量來控制的，旋渦氣泵2的作用還可以為煙氣混合器7中的發(fā)煙材料11的燃燒提供氧氣。污染物排放裝置不但有均勻放出煙氣的作用，還能讓煙氣勻速放出。采用本發(fā)明發(fā)放出來的線狀煙氣，各個發(fā)放點的煙氣量、氣壓與煙氣速度都幾乎相同，滿足風洞實驗中模擬均勻線狀污染物發(fā)放的要求。采用本發(fā)明可克服現(xiàn)有模擬線狀污染物發(fā)放系統(tǒng)的缺陷，使模擬實驗具有更好的精確性和可信度，同時可與激光濃度場測試系統(tǒng)配套使用。本發(fā)明還可廣泛用于各類需要模擬均勻線狀污染物發(fā)放系統(tǒng)的場合。權利要求1、大型環(huán)境風洞中線狀有色污染物對流擴散模擬系統(tǒng)，包括污染物混合裝置、污染物排放裝置、風洞、高清相機和激光器；其特征在于(a)污染物混合裝置包括一密閉的煙氣混合器，其底部中心位置處開有氣流入口，L型鋼管一端經(jīng)氣流入口與煙氣混合器連通，另一端經(jīng)氣泵連接管與旋渦氣泵連接；煙氣混合器內(nèi)氣流入口的上方，設置有一帶有底座和把手的承托架，發(fā)煙材料置于承托架之上；煙氣混合器頂部連接有帶石棉墊片的法蘭封蓋，頂部的周邊開有煙氣分配口；(b)污染物排放裝置包括一煙氣混合槽，煙氣混合槽底部設置有與氣流入口數(shù)量相同的煙氣入口，煙氣混合槽上部與煙氣發(fā)放窄槽連通；煙氣發(fā)放窄槽與風洞長度方向垂直，插入風洞底部連接的試驗臺的中軸線，與風洞連通，垂直速度消除蓋板平行安放在高于風洞底部試驗臺面的煙氣發(fā)放窄槽之上，之間留有空隙；(c)各煙氣連接管一端與煙氣混合器頂部周邊的煙氣分配口連接，另一端與煙氣混合槽底部的煙氣入口連接；(d)激光器置于風洞外側(cè)頂部，射出的扇形光面與風洞縱截面平行；(e)高清相機置于風洞外側(cè)，與激光器射出的扇形光面垂直；(f)風洞的頂部和側(cè)壁采用透明材料，或僅在風洞外側(cè)頂部激光器拍攝位置、風洞外側(cè)高清相機拍攝位置設置透明壁面觀察窗。2、根據(jù)權利要求l所述的大型環(huán)境風洞中線狀有色污染物對流擴散模擬系統(tǒng)，其特征在于所述的旋渦氣泵與變頻器連接。3、根據(jù)權利要求1所述的大型環(huán)境風洞中線狀有色污染物對流擴散模擬系統(tǒng)，其特征在于所述的煙氣混合器頂部周邊的煙氣分配口，是均勻分布在同一水平面上的孔狀開口。4、根據(jù)權利要求1所述的大型環(huán)境風洞中線狀有色污染物對流擴散模擬系統(tǒng)，其特征在于所述的煙氣連接管是管徑、長度均相同的橡膠管。5、根據(jù)權利要求1所述的大型環(huán)境風洞中線狀有色污染物對流擴散模擬系統(tǒng)，其特征在于所述的煙氣混合器采用圓筒形。全文摘要大型環(huán)境風洞中線狀有色污染物對流擴散模擬系統(tǒng)，在煙氣混合器底部中心位置開有氣流入口，L型鋼管經(jīng)氣流入口與煙氣混合器連通，另一端經(jīng)氣泵連接管與旋渦氣泵連接；氣流入口上方有一帶底座和把手的承托架，發(fā)煙材料置于其上；煙氣混合器頂部周邊開有煙氣分配口；煙氣混合槽底部設置有煙氣入口，煙氣混合槽上部與煙氣發(fā)放窄槽連通；煙氣發(fā)放窄槽與風洞長度方向垂直，插入風洞底部連接的試驗臺的中軸線，與風洞連通，垂直速度消除蓋板平放在高于風洞底部試驗臺面的煙氣發(fā)放窄槽之上，之間留有空隙；各煙氣連接管一端與煙氣混合器的煙氣分配口連接，另一端與煙氣混合槽的煙氣入口連接；本發(fā)明可實現(xiàn)煙氣量化控制，滿足CCD圖像分析的精度要求。文檔編號G01M9/04GK101509826SQ20091004509公開日2009年8月19日申請日期2009年1月9日優(yōu)先權日2009年1月9日發(fā)明者曾寧斌,楊舒天,王守生,胡曉南,鑫金,黃遠東申請人:上海理工大學