工业建筑中散料下落局部密闭排风除尘特性的实验研究

本文通过实验模型系统研究密闭罩参数对散料输送过程粉尘扩散的控制机制，运用高速摄像和空气采样技术分析颗粒物运动轨迹及产尘率，采用响应面法（RSSM）优化关键参数组合，为工业建筑粉尘治理提供重要理论依据。研究证实局部排风（LEV）对壁面撞击引起的粉尘控制效果显著优于自由落体过程。

　　

实验发现

排风口面积对颗粒扩散轨迹的影响

为探究排风口面积对颗粒扩散轨迹的影响，研究测试了4种风口尺寸（9.62 cm²、21.6 cm²、48 cm² 和 78 cm²）。如图4a所示，当排风口面积从0 cm²增加至78 cm²时，颗粒流逃逸张量角分别为36.731°、28.604°、25.628°、29.037°和33.407°。零排风口面积（0 cm²）代表无局部排风工况，最大逃逸角差值为11.103°。排风口面积的变化如同给粉尘扩散装上"调控阀"，48 cm²的开口面积能形成最优气流组织，使颗粒物像被无形引力捕获般向排风口定向移动。

研究局限性

本研究存在以下局限：首先在粉尘生成与扩散机制方面，受实验条件限制，目前尚未系统阐明不同粒径、形状和密度的颗粒在坠落与撞击过程中的运动轨迹、受力特性及能量转换规律，因此尚未建立精确且普适性强的产尘模型。但通过响应面法（RSM）这位"参数优化师"的协助，我们仍成功找到了关键控制参数的最佳组合配方，为实际工程应用提供了明确的方向指引。

结论

实验揭示了壁面撞击对颗粒扩散轨迹的影响规律，以及不同参数组合下的产尘率特征，主要发现如下：

• 通过分析排风罩参数对颗粒撞击后扩散轨迹的影响，发现排风口面积是控制粉尘扩散的"主力军"，其调控效果显著优于排风速度与风口位置这两个"辅助角色"。

• 粒径大于7μm及3.3-4.7μm的颗粒物在所有采样层级中占比最高，这些"顽固分子"尤其需要针对性的控制策略。

• 响应面法（RSM）如同给除尘系统装上"智能导航"，能有效提升壁面撞击引起的颗粒扩散控制精度，使局部排风系统在应对冲击粉尘时展现远超自由落体过程的控制效率。