工业车间油雾污染物迁移与通风净化系统耦合机制研究

The oil mist has strong harmful effect to the human health and the HVAC system due to the deposition in the industrial workshops. The oil mist migration is also influenced by the ventilation system due to the volatilization and condensation. Though there are many studies focusing on the oil mist characteristics, the exposure and the deposition on the filter, it is still lack of in-depth study on the coupling mechanism between the oil mist migration and the HVAC system. The aim of this study is to address two key scientific issues: (1) The deposition of the oil mist under different physical field in the HVAC system; (2) The effect of the HVAC system on oil mist volatilization in industrial workshop. Three subjects will be studied: (1) To study the deposition of the different types of oil mist on the different surfaces (plane, periphery, porous media) in multi-physics field; (2) To study the volatilization of the oil mist in the transportation and after the deposition; (3) To develop a CFD model considering the oil mist transportation, deposition and volatilization. This research project will give in-depth understanding of the deposition and volatilization of the oil mist in the industrial workshops. Mathematical and numerical models will be proposed. The results could provide scientific basis and tools for developing new ventilation and purification devices and systems for industrial workshops.

工业车间油雾颗粒物严重威胁工作人员健康，并会在通风净化系统中沉积而影响系统性能，因其主要成分是油，通风净化系统也会增强其挥发而产生新的污染物，但现有研究多聚焦在油雾颗粒物特性与过滤沉积，对其迁移与通风净化系统的耦合机制还缺乏研究。为此，本项目围绕两个关键科学问题：（1）油雾颗粒物沉积对通风净化系统性能的影响；（2）通风净化系统对沉积的油雾颗粒物的挥发作用，开展三方面研究内容：（1）研究油雾颗粒物在不同表面上（平面、圆管表面、多孔表面）不同物理场（离心力、温度场、电场）作用下的沉积机理；（2）研究油雾颗粒在通风净化系统不同物理边界下沉积前后的挥发规律；（3）结合二次挥发模型，在已有的室内流动与颗粒物运动沉积模型基础上，发展工业车间内油雾颗粒物迁移与通风净化系统的耦合仿真模型。本项目将解决工业车间内油雾污染物迁移与通风净化系统耦合机制不清晰的问题，为发展新型通风净化设备与系统提供依据与手段。

工业车间油雾颗粒物严重威胁工作人员健康，并会在通风净化系统中沉积而影响系统性能，因其主要成分是油，通风净化系统也会增强其挥发而产生新的污染物，但现有研究多聚焦在油雾颗粒物特性与过滤沉积，对其迁移与通风净化系统的耦合机制还缺乏研究。为此，本项目围绕两个关键科学问题：（1）油雾颗粒物沉积对通风净化系统性能的影响；（2）通风净化系统对沉积的油雾颗粒物的挥发作用，开展三方面研究内容：（1）研究油雾颗粒物在不同表面上（平面、圆管表面、多孔表面）不同物理场（离心力、温度场、电场）作用下的沉积机理；（2）研究油雾颗粒在通风净化系统不同物理边界下沉积前后的挥发规律；（3）结合二次挥发模型，在已有的室内流动与颗粒物运动沉积模型基础上，发展工业车间内油雾颗粒物迁移与通风净化系统的耦合仿真模型。取得的主要研究成果包括：（1）在典型机加工车间开展了调研和测试，获得了丰富的实际数据与规律；（2）研究了油雾颗粒的散发机理，建立了散发量理论模型；（3）研究了油雾颗粒双区静电净化的机理，揭示了沉积规律，发展了净化效率模型和仿真数值模型；（4）发展了油雾颗粒的在线监测方法和新型采样装置；（5）研究了油雾颗粒在车间内传播的仿真方法，并搭建试验舱开展了验证试验，还建立了人员的暴露仿真方法；（6）研究了油雾颗粒在不同典型表面的沉积规律，建立了沉积量计算公式。项目成果解决了工业车间内油雾污染物迁移与通风净化系统耦合机制不清晰的问题，为发展新型通风净化设备与系统提供依据与手段。项目发表学术论文12篇，其中国际期刊论文10篇，授权专利6项，培养博士生1名和硕士研究生6名。项目部分成果已经在机加工车间油雾治理中获得了应用。