بررسی فرایند جریان هوای داخل سوله و مدل های تحلیلی آن در سالن های صنعتی کوچک با روش CFD

مقدمه

این پژوهش به بررسی وضعیت جریان هواي داخل ساختمانهاي صنعتی می پردازد و تلاش میکند تا از طریق شبیه سازيهاي عددي با روش دینامیک سیال محاسباتی علت اصلی ناکارایی سیستم هاي مکنده تهویه که عمدتا سقفی هستند را بیابد. این شبیه سازيها در یک سوله موردي صورت میگیرد که مورد بررسی و مشاهده دقیق قرار گرفته است. شبیه سازيها در این پژوهش توسط برنامه هاي Gambit و Fluent انجام شدند: ابتدا روشایی برنامه با انجام پروژه هاي مشابه و نیز تطبیق با نتایج تجربی به اثبات رسید. سپس با یک روش تحلیلی و با کمک برنامه Fluent به تجزیه و تحلیل داده ها اقدام شد. در خاتمه نیز به ارائه نتایج و تعمیم آنها بر جامعه آماري اقدام گردید. نتایج نشان دادند که جریان هواي داخل تحت تأثیر متغیرهاي مستقل معماري به همراه موقعیت بازشوها، دمنده ها و مکنده ها قرار داشته و تغییرات در شرایط این متغیرها میتواند جریان هواي داخل را اصلاح و خروج آلاینده ها را امکان پذیر نماید. فعالیتهاي صنعتی مختلف در صنایع منجر به تولید ذرات معلق، بخارات و گازهایی در محیط کار میشوند. ضمنا تنشهاي گرمایی نیز می تواند سبب نا ایمن شدن محیط کار شود. به منظور حفظ حد تماس شغلی در حد استاندارد از روشهاي تهویه صنعتی استفاده میشود. اساسا سیستمهاي تهویه به کار رفته در صنعت دو جنبه دارند: سیستم- هاي مولد (دمنده) که هواي فراوري شده را تولید می کنند و سیستمهاي مکنده یا تخلیه که براي تخلیه آلایندههاي تولید شده به منظور کنترل کیفیت هواي محیط کار در حد قابل قبول به کار میآیند. یک برنامه کامل تهویه باید هر دو جنبه تولید و تخلیـه هـوا (هـوادهی و هواکشـی) را در نظـر بگیـرد. چنانچـه حجم کل هواي تخلیه شده از یک محیط بیش از حجم هواي تزریق شده به آن باشد، کارگران با فشـار هـوایی کمتر از هواي بیرون مواجه خواهنـد شـد. ایـن شـرایط معمولا رخ میدهد، زیرا به هنگـام نصـب سیسـتمهـاي مکنده به تأمین هواي جایگزین توجه نمیشود. در ایـن شرایط هوا به طورکنترل نشده از روزنـه هـا، سـوراخهـا، حفره ها، درها و پنجرههاي باز وارد محـیط کـار خواهـد شد که معمولا مشکلات زیادي در پی خواهد داشت. مطالعــات نشــان میدهد در بیشــتر مــوارد غلظــت آلایندههاي هوایی در فضاي عمومی داخل کارگاه، بالاتر از حد تماس شغلی مجاز است و فرایند تهویـه صـنعتی به خوبی صـورت نمـی پـذیرد (جعفـري،1387)
درحالی کـه کلیه سیستمهـاي تهویـه صـنعتی طبـق محاسبات دقیق و بر اساس استانداردهاي روز توسط مهندسین محاسـبه می شـوند و مـورد استفاده قـرار میگیرند. لازم به یادآوري است که تهویه صنعتی به دو روش(عمــومی) (GEV و موضــعی) (LEV2) صــورت می پذیرد. اساس روش LEV بر عملکرد هودهاي مکنده موضـعی اسـتوار اسـت. درحـالی کـه وظیفـه تخلیـه و تعویض هواي آلـوده محـیط داخلـی کارگـاه بـه عهـده سامانه هاي تهویه صنعتی عمومی است.
مطالعات نشان میدهد که باز بودن، بازشوهاي کارگاهها نیز تأثیر چندانی در فراینـد تهویـه نـدارد. یـک فراینـد تهویه مؤثر عمومی، به فرایندي اطلاق مـیشـود کـه بـا برقراري یک جریـان هـواي دائمـی و آرام، تمـام هـواي آلوده داخلی با هواي پاك دمیده شده، جایگزین شـود و این فرایند دائمی باشد. علیرغم تلاشهـاي فـراوان، در معماري سوله هاي صنعتی این فرایند اتفاق نمـیافتـد و هواي آلوده همواره در محلهاي مرده، ساکن مـیمانـد. این مقاله به بررسـی علـل ایـن مسـأله بـا روش CFD میپردازد و به دنبـال تحلیـل جریـان هـواي داخـل در سوله هاي صنعتی با هدف یافتن نواحی انباشت آلاینـده ها و دلایل این انباشت در فضاي داخلی سوله هاست. (کلیدواژه: تهویه هوای داخل سوله)

جهت مطالعه در مورد انواع سیستم های گرمایشی و سرمایشی سوله های صنعتی اینجا کلیک کنید

مروري بر ادبیات موضوع

در سه دهه گذشته مطالعات تجربی متعددي بر جریـان جابه جایی طبیعی انجام شده است. جریـان جابـه جـایی طبیعـی و آشـفته در محفظـه اولـین توسـط (Elder, J.W., 1965 99-111 Giel, P. W., and Schmidt, F.) بررســی گردیــد. در ایــن آزمایشها از آب به جاي هـوا اسـتفاده شـد. سپس سـرعت میـانگین دمـاي هسـته و نوسـانات آشـفتگی را در یـک محفظـه حاوي هوا با اختلاف دما در دیوارها بررسـی کـرد. عـدد رایلی جریان محفظه حدود 1010و نسبت ابعاد محفظـه 5به 1بوده است.بتس و همکارانش جریـان هجاب جایی طبیعی در یک محفظه بلند با نسـبت منظـر 28به 2/0و عدد رایلی 3/8 10*10 را ب صورت تجربـی بررسی کرده اند، در این آزمایش از سرعت سـنجی لیـزر انــدازه بــراي گیــري ســرعت و نوســانات آن و نیــز از ترموکوپل براي اندازهگیري دما و نوسـانات آن اسـتفاده شده است. اولسن در یک اتاقک حاوي هوا یک محفظه مدل کوچـک، آزمایشـی را جایی طبیعی هر جریان جابب هوا با عدد رایلـی حـدود 1010 انجام داده است. ابعاد اتاق حدودا به نسـبت 1بـه 3 بود. در این آزمایش جریان و دماي اندازه گیري شـده در هسته و لایه مرزي نمایش داده شد. دو حلقه جانبی در آزمـایش مشـاهده گردیـد (تصـویر 1)کـه در نتـایج گزارش شده وجود نداشت. این یکی از معدود هایی آزمایشی است کـه بـر روي یـک اتاق با ابعاد و شرایط تقریبا واقعی انجام شـده اسـت. از نتایج این آزمایش براي اعتبار بخشی به مدل سازيهاي محققین بعدي در تحقیقات مشابه استفاده شـده اسـت. آزمــایش اولسن را بـا اسـتفاده از مـدل صـفر و مـدل اي معادلـه شبیه سازي نمودند و بـراي اعتبـار بخشـی بـه محاسـبات از نتـایج آزمـایش اولسـن اسـتفاده نمودنـد (تصویر1). نتایج محاسبات در هر دو مدل، مشـابه بـود. (کلید واژه: بررسی فرایند جریان هوای داخل سوله)

روش های عددی

تاکنون هنکز جریان جاب جایی طبیعی در داخل یک محفظـه حـاوي هوا را به صورت عددي شبیه سازي کـرده انـد. هنکـز و همکارانش از مـدل اسـتاندارد و چنـدین مـدل با عدد رینولدز پایین براي شبیه سـازي جریـان هوا در یک محفظه مربعی با دیوارهاي گرم و عدد رایلی 1014 استفاده کرده اند. نتایج حاصل از این شبیه سـازي حاکی از آن است که هاي مدل رینولـدز پـایین جواب هاي دقیقتري نسبت به مدل اسـتاندارد براي انتقال حرارت از دیوارها ارائه میکنند. لنخارست و همکارانش از مدل اسـتاندارد بـه همـراه توابـع دیوار براي شبیه سازي جریان هوا در یک اتـاق بـا یـک رادیـاتور اسـتفاده کردنـد. آنهـا از توابـع دیـواره بـراي محاسـبه اسـتفاده نمودنـد ولـی بـراي محاسـبه سرعت و دما از توابع دیواره استفاده نکردند. عدد رایلی محفظه در مطالعـات آنهـا حـدود 3 x 1010 بود. مدل آنها پـیش بینـی مطلـوبی از جریـان متوسـط انجام داده بود و بـا نتـایج آزمایشـگاهی نیـز همخـوانی داشت، با این حال در مـدل سـازي توربـولانس ضـعیف بود. چن از مدلهاي مختلف تـنش رینولـدزي براي محاسبه جابه جایی طبیعی اجبـاري و تـوأم اتـاقپ استفاده نمود. نتایج مدل سازيها نشان داد یی روشآکه کار هاي مختلف RMS در شـبیه سازي جریان هواي ساختمان یکسان است. نتایج مـدل سازي چن با مقادیر متوسط جریان بـ دسـت آمـده از گیرياندازه هاي تجربی همخـوانی داشـت ولـی مقـادیر آشفتگی به خوبی پیش بینی نشده بود. (کلیدواژه: بررسی فرایند جریان هوای داخل سوله)

هانجالیک و همکارانش از مدل های سه معادله ای و چهار معادله ای و مدل LRN تصحیح شده ، برای مساحبه جریان هوا در ساختمان های مختلف خالی و پارتیشن بندی شده استفاده نمودند. عدد رایلی در معادلات آنها حدود 10 تا 10 که با عدد رایلی در فضاهای داخلی واقعی مطابقت دارد. نتایج دما و سرعت متوسط به دست آمده از مدل با مقادیر تجربی همخوانی مطلوبی داشت.

براساس مطالعات انجام شده بر روي شـبیه سـازيهـاي عددي، هیچ مدل توربولانس مناسبی براي پـیش بینـی جریان هوا داخل ساختمان ارائه نشده است و نتـایج بـه دست آمده، از مطالعات تجربی اولسن تاکنون بـه طـور کامل و دقیـق شـبیه سـازي نشـدهانـد. در جـدول 1و تصویر2 مقایسه هاي بین مدلهاي مختلف توربولانس بـا توجه به معیارهاي هزینه و زمـان محاسـبه ارائـه شـده است. بر مبناي ایـن جـدول، روش k بـراي مـدل سازي توربولانس، روش مناسبی به نظر میرسد. (کلیدواژه: بررسی فرایند جریان هوای داخل سوله)

روش تحقیق

<p>در ایـن پـژوهش، جریـان هـواي داخـل در یـک سـوله صـنعتی نمونـه بـه منظـور یـافتن محـلهـاي انباشـت آلایندههاي هوابرد، تحلیل مـیگـردد. اصـلاح وضـعیت معماري بر اساس نتایج این پـژوهش مـیتوانـد موجـب کاهش آلایندهها و تخلیه مؤثرتر هواي آلـوده از محـیط کار شود. دو روش براي تحلیل جریان هوا در سـاختمان وجود دارد: روشهاي تجربی و شبیه سازيهاي عددي. روشهاي تجربی یا آزمایشگاهی قابل اطمینانترند، ولی هزینه هاي فراوانی در پی خواهنـد داشـت و وابسـته بـه مکان و زمانند.

ایـن درحـالی اسـت کـه در شـبیه سـازيهـاي عـددي میتوان به راحتی با حل معادلات فیزیکی، جریـان هـوا را محاسبه نمود. شبیه سازيهاي عددي در مقایسـه بـا روشهاي آزمایشگاهی بسیار ارزانتر، دقیقتر و سریعتر است. با این حال در این روش نمیتوان تمـامی شـرایط فیزیکی را در نظر گرفت و همواره نیـاز بـه یـک سـري تقریب وجود دارد. لذا ضرورت دارد تا شبیه سـازيهـاي عددي توسط نتایج آزمایشگاهی اعتبـار بخشـی شـوند. سپس به عنوان یک ابزار در تحقیق مورد اسـتفاده قـرار گیرند.

در این پـژوهش، روش شـبیه سـازي عـددي در نمونـه موردي (یک سوله نمونه)، مورد استفاده واقع شد که بـا روشهاي تجربی اولسن که در ادبیـات موضـوع آورده شـده اسـت، اعتبار بخشی شده است. تحلیلهـا بـا کمـک نـرم افـزار fluen انجام میگیرند و نتایج آن ثبت میگردند. روش مـورد اسـتفاده در محاسـبات عـددي، روش دینامیــک سیال محاسباتی بود که در تحلیلها و ثبت نتایج مـورد استفاده است: از پـیش پردازشـگر Gambitبـه منظـور مدل سازي شبکه استفاده گردید و نرمافزار Fluentنیز به منظور تحلیل شبکهها مورد استفاده واقع شد. (کلیدواژه: بررسی فرایند جریان هوای داخل سوله)

یک مدل صفر معادل هاي جدید براي شبیه سـازي جریان جابجایی داخل ساختمان

به منظور کاهش هزینه هاي محاسباتی یک مـدل صـفر معادلهاي براي پیش بینی توزیع سرعت و دمـاي هـواي داخل پیشنهاد میشود. در این مدل فرض میشـود کـه ویسکوزیته گردابـهاي تـابعی از سـرعت محلـی و طـول مقیاس است. این مدل میتواند بسیار سریع تر از سـایر مدلها، جریـان جابـهجـایی آزاد، اجبـاري و تـوأم را در ساختمان محاسبه نماید. هرچند که تحلیلهاي جریانات هواي داخل بـه منظـور دسـتیابی بـه نقـاط ضـعف و قـوت معمـاري در میـان معماران عمومیت ندارند، با این حال در خصوص تحلیل رفتار سیال، تحقیقات فراوانی خصوصا در دو دهه اخیـر در سراسر جهان )چه با روشهاي تجربی و چه با شـبیه سـازيهـاي عـددي (انجـام شـده اسـت. عمـده شـبیه سازيهاي عـددي بـا روش CFD صـورت مـیپذیرنـد در سال 2006 پژوهشگران روش شبیه سازي دینامیـک سیال محاسباتی CFD را جهت پـیش بینـی سـرعت جریان هـوا در یـک سـردخانه صـنعتی انتخـابی ویـژه گوشت به کار بردند. در این تحقیق براي شـبیه سـازي از نرم افزار fluent استفاده گردید کـه بـا آزمـایشهـاي تجربی اعتبار بخشـی شـده اسـت و در تحقیـق دیگـري، بررسـی اجراي طرح با پـیش فـرضهـاي اولیه کاربر در CFD و نرمافزار Fluent جهـت ارزیـابی بازدهی سیستم تهویه در کارخانجات صنایع غذایی کـه تهویــه اجبــاري دارنــد، در دســتور کــار قــرار گرفــت.

در دهه اخیر تحقیقات مشابه بسیاري صـورت پـذیرفت که همگی با روش CFD و با کمـک نـرم افـزار fluent مورد محاسبه عددی قرار گرفت.

معرفی نمونه موردی

جامعـه آمـاري مـورد بررسـی در ایـن پـژوهش شـامل سوله هایی است که جهـت کارگـاههـاي صـنعتی مـورد استفادهاند. در این پژوهش، انتخاب یک نمونـه مـوردي به عنوان شرایط ثابت آزمایشگاهی مورد نیاز است. ایـن سوله موردي در شهرك صنعتی کاوه، با ابعـاد 120×20 و به ارتفاع 8متر به صورت سقف تیزه دار بـا الگـوي 8 فرم شکلی سقفهاي شـیبدار کـه خـطالـراس آن در وسط است ساخته شده است (تصویر1).

جهت انجام فرایند تهویه صنعتی عمومی، تعدادي جـت فن که هوا را با سرعت 20متر بر ثانیه به سمت خـارج پرتاب میکند، در سقف کارگـاه قـرار داده شـده اسـت. مطابق تصویر ،9دریچه هاي بـدون فـن دیگـري جهـت تخلیه هواي داخل در سقف پیش بینی شدهانـد کـه در زمان برقراري جریـان بـاد در فضـاي داخـل (در زمـان خاموش بودن فنهاي تهویه سقفی و باز بودن درهـاي اصلی)مورد اسـتفاده اسـت. جریـان بـاد غالـب مطـابق دیاگرام تصویر 3 نمایش داده شده اسـت (اندازه گیري شده توسط محققین با کمک دستگاه سرعت سنج بـاد،آزمون تجربی). (کلیدواژه: بررسی فرایند جریان هوای داخل سوله)

یافته های پژوهش

شبیه سازي سوله نمونه با روش CFD

شبیه سازيهاي پژوهش حاضر، بر اسـاس روش اعتبـار بخشی شده که بر مبناي تحقیق تجربـی معتبر شده بود، با استفاده از یک مـدل صفر معادلـه اي و مـدل k شـبیه سـازي گردیـد.نیــز از روش مشــابهی در تحقیقــات خود استفاده نمود، با این تفاوت که از روش CFDو به کمک نرمافزار Gambitو Fluent اقدام به شبیه سازي و تحلیل گردید. در ایـن پـژوهش نیـز از روشی مشـابه که بـر مبناي مطالعات تجربی معتبر شـده است، استفاده گردید. بر این اساس در این مرحله حجم (سـوله نمونه تصویر 3) توسط پیش پردازشگر Gambit شبکه بنــدي (mseh) شــد. از شــبکه چهــار وجهــی (TET) جهت شبکه بندي حجم مورد نظـر اسـتفاده گردیـد. از آنجا که ابعـاد سـالن اصـلی 20*120 اسـت، فاصـله گرههاي شبکه در هر یک از اضـلاع در ابتـدا 1متـر در نظر گرفته شد، با این حال نتیجه شبکه به دست آمـده بسیار پیچیده شد و اصطلاحا Skewness چـولگی آن بسیار زیاد شد. پس از انجام محاسبات دقیق و چنـدین بار سعی و خطـا، سـرانجام فاصـله2 متـر بـراي شـبکه میانی و 0/5متري براي نواحی مجـاور دیوارهـا، سـطح زمین و سقف در نظـر گرفتـه شـد. ایـن اعـداد حـداقل Skewness را براي شبکه ایجاد می نمود. نواحی مجاور دیوارها با احتساب توربولانس و نیز فاصله 2 متري گرههاي شبکه و ابعـاد سـالن، 1متـر در نظـر گرفته شد. شبکه مورد نظر در نرمافزار Fluentخوانـده شد و مطابق شـرایط آزمـون اعتبـار بخشـی بـه شـبیه سازيها در معرض وزش بادي که از سـمت غـرب بـه شرق با سرعت 3متر بر ثانیه میوزد، قرار گرفت. جهت تحلیل وضع موجود، ابتدا کلیه درها و پنجرههـا کـه بـا ابعاد واقعی شبیه سازي شده بودند، در وضـعیت بـاز، و مکندههاي سـقفی در وضـعیت خـاموش فـرض شـدند. شبیه سازيهـاي مـذکور توسـط (Fluent) بـه صـورت کانتورهاي سرعت بـاد در ترازهـاي ارتفـاعی+150،+50 و +250 سانتی متري از سطح زمین و نیز در بـرشهـاي طولی سوله به ترتیب در تصـاویر 7 ،6 ،5 ،4و 8نشـان داده شده اند. تصاویر4 و 5 و 6 نشان می دهد که در تراز ناظر درون سوله نقاط بسیاري وجود دارند که در صورت وجود باد دائمی خارج، علیرغم باز بودن همه بازشوها هیچ گونـه جریان هوایی در آنها برقرار نمیشـود کـه ایـن موجـب انباشـت آلاینـدههـاي هـوابرد در درون کارگـاه اســت. مقایسه تصاویر 7و 8نشان میدهـد کـه فقـط جریـان ضعیف باد در مقابل درهاي اصلی برقرار است که از آنجا که این سرعت قابل پیش بینی نیست، مشکلاتی در پی دارد. آلاینده ها از نیمه شرقی کارگاه به نیمه غربـی آن میروند و در آنجا ساکن میشوند. خروجیهـاي سـقفی نیز تقریبا هیچ نقشی در تخلیه آلاینده ها ندارند. (کلیدواژه: بررسی فرایند جریان هوای داخل سوله)

شبیه سازيها در وضعیت روشن بـودن جـت فـنهـاي سقفی و باز بودن پنجرهها و بسته بودن درهـاي اصـلی با شرایط مرزي و مفروضات قبلی تکرار شـدند. در ایـن مدل فقط پنجرههاي پایینی در دیوارههـاي جـانبی بـاز هستند و بقیه درها و پنجرهها بسته اند.

همانند شرایط واقعی فقط سه هواکش سقفی با فنهاي روشن پیش بینی شـد و بـاقی مانـدههـا پـس از 1900 تکرار همگرا گشتند. لازم به یادآوري است کـه سـرعت پرتاب هوا به خارج، از طریق هواکشها 20متر بر ثانیه فـرض شـد) تصـاویر 9و10 شـبیه سـازيهـا نشـان میدهند که هیچ جریان هواي مؤثري به منظور تخلیـه آلایندهها از فنهاي سقفی در فضاي داخلی وجود ندارد و هـوا بـه صـورت بـیبرنامـه از پنجـره وارد شـده و از بخشهاي فوقانی خارج میشود درحالیکه در تراز ناظر هیچ حرکت مؤثري ندارد. (کلیدواژه: بررسی فرایند جریان هوای داخل سوله)

بر اساس دادههـاي ایـن بخـش، شـرایط جریـان هـواي داخل در هر دو حالت بحرانی است: در حالت اول کلیـه بازشوها در شرایط باز فرض شدند و درصورت وزش بـاد دائمی مطلوب بهترین شرایط تهویه طبیعی (در امتداد طولی سـوله) مطـابق تصـاویر 4 تـا 8 فقـط در بخـش محدودي از فضاي داخلی جریان هوا برقـرار اسـت و در بسیاري از نقاط سوله، هوا راکد بوده که محـل انباشـت آلاینــده هــاي هــوابرد اســت. تصــاویر 7و 8نشــان از آشفتگی جریان هواي داخل و پدید آمـدن گردابـه هـاي بسته هوایی دارند که همین امر موجب انتقـال آلـودگی از یک نقطـه بـه سـایر نقـاط کارگـاه اسـت و جریانـات برگشتی موجب انباشت آن در فضاي داخل و انتقال آن به تمام نقاط داخلی دارند. درحالــت دوم کــه بازشــوها بســته فــرض شــدند و سیستم هاي سقفی تهویه صنعتی در حالت روشـن قـرار گرفتند، با باز بودن پنجـرههـاي جـانبی جریـان هـواي داخل فقط در زیر سـقف برقـرار اسـت. ایـن امـر بـدین معنی است کـه مکنـدههـاي سـقفی، جریـان هـوا را از پنجرههاي جانبی در مجـاورت دیوارهـا بـه سـمت بـالا هدایت کرده و از زیر سقف به سمت مکنده برنـد. هـا می بدین ترتیب هیچ جریان مؤثر هوایی در داخـل کارگـاه برقرار نشد و همانطـور کـه در تصـاویر 9و 10نشـان داده شده است، هوا در فضاي داخلی کارگاه کاملا راکـد بوده است و صرفا انباشت آلاینده ها را درپی دارد. (کلیدواژه: بررسی فرایند جریان هوای داخل سوله)

نتیجه گیری (کلیدواژه: بررسی فرایند جریان هوای داخل سوله)

به منظـور حفـظ سـلامت کارکنـان در سـاختمانهـاي صنعتی، ضرورت دارد تا غلظت آلایندههاي هـوا از حـد مجــاز تجــاوز ننمایــد. در ایــن زمینــه اســتانداردهاي متعددي تهیه شده که هر ساله به روز میگردند. بر این اساس پیش بینی یک سامانه مناسب بـه منظـور انجـام فرایند تهویه صنعتی ثرمؤ مورد تأکید فراوان قرارگرفتـه اســت. تحقیقــات نشــان مــیدهنــد کــه علــیرغــم اسـتانداردهاي متعـدد و قـوانین صـریح، فراینـد تهویـه صنعتی در کارخانجات به خـوبی صـورت نمـی د و پـذیر بازدهی لازم را ندارد. از سویی نیز این مطلب دریافت میشود که پیش بینـی جریانات هواي داخل به منظـور ایجـاد شـرایط آسـایش براي کاربران فضاهاي معماري و خصوصا ساختمانهاي صنعتی اهمیت فراوان دارد. بر اساس مطالعـات صـورت توان دیگرفته م ریافت که جهت کنترل غلظت آلاینده- ها در فضاهاي صـنعتی بسـته، لازم اسـت تـا جریانـات هواي داخل تحت کنترل باشند. لذا پـیش بینـی مسـیر جریانات هواي داخل، فرایند تهویـه صـنعتی عمـومی را تسهیل می نماید. مطالعات این پژوهش دهنشان می د که عمده تحقیقـات صورت گرفته براي بهینه نمودن سیستمهاي تهویـه، در مورد اجـزاي مکـانیکی آن بـوده اسـت و عمـدتا جنبـه محاسباتی و تحلیلی داشتهاند. با این حال معیاري بـراي پـیش بینـی جریـان هـواي داخـل در فضـاهاي بسـته صنعتی بر اساس متغیرهاي مستقل معمـاري پیشـنهاد نشده است و معمولا معماران به دلیـل نداشـتن دانـش محاسباتی کافی از اظهار نظر در ایـن زمینـه خـودداري نمودهاند. به هرحال براي پیش بینی جریان هواي داخل به منظور بهینه سازي فرایند تهویه صنعتی ثیر تحت تا عوامل معماري، تحلیل آن ناگزیر است. شبیه سازيها نشان دادند که جریان هواي داخل در هر دو حالت آزمون این پژوهش، بسیار آشفته و غیـر قابـل پـیش بینــی بــوده و در تــراز نــاظر در فضــاي داخلــی کارگاههاي صنعتی انباشت آلایندهها را در پـی دارد. در شرایطی که از تهویـه طبیعـی و اثـر بـاد خـارج جهـت فرایند تهویه صنعتی عمومی استفاده میشود، روشن یـا خاموش بودن دستگاهها عملا تفاوتی ندارد. زیرا تخلیـه هواي آلوده داخل به کمک جت فـنهـاي سـقفی، غیـر ممکن است و هواي جایگزین بدون برنامه بوده و همـان باد خارج است که مستقیما به زیـر سـقف مـیزنـد و از فنهاي سقفی خارج میشود. در صورت خاموش بودن جت فنهاي سقفی نیز نتیجـه تغییر نمیکند. زیرا جریان هواي خارج بدون برنامه وارد شده و از سوي فضاي زیر سقف به سمت دیگـر کارگـاه هدایت میشود. بـدین ترتیـب بخـش زیـادي از هـواي فضاي داخلی سوله، همچنان راکد بوده و محل انباشـت آلودگیهاي مختلف است. در شرایط روشن بـودن فـن- هاي سـقفی و بسـته بـودن درهـاي اصـلی کارگـاه بـاز مشاهده میگردد که جریان هواي داخل در زیـر سـقف برقرار است و تأثیري در تخلیه مـؤثر آلاینـدههـا نـدارد. بدین ترتیب ملاحظه میگردد که در هر دو حالت، تنها راه بـراي تخلیـه مـؤثر هـواي آلـوده از داخـل کارگـاه، مداخلـه در متغیرهـاي مسـتقل معمـاري سـوله بـوده، چنانکه بتوانند جریـان مـؤثر هـوا را در فضـاي داخـل کارگاه برقرار نمایند. پیشنهاد میگردد که نقاط تأمین هواي جایگزین در زیر کف کارگاه باشد، کـه در ایـن صـورت بـا بسـته بـودن پنجرههاي جانبی، جریان مؤثرتري برقرار خواهد شد که این خود زمینهاي براي تحقیقات آتی به حساب می آید. (کلیدواژه: بررسی فرایند جریان هوای داخل سوله)

در سوله ساز عضو شوید و درخواست برآورد اولیه قیمت ساخت سوله ثبت کنید

نویسنده: امید رهایی – استادیار، دانشکده معماری و شهرسازی، دانشگاه تربیت دبیر شهید رجایی | سوله ساز مقاله حاضر را فقط بازنشر داده است

منابع (کلیدواژه: بررسی فرایند جریان هوای داخل سوله)

جعفري، م. ج. ) (1387تهویه صنعتی. تهران: انتشارات فدك ایساتیس

شجاعی فرد، م. و همکاران ) (1381راهنماي نرم افزارهاي Gambitو .Fluentتهران: انتشارات دانشگاه علم و صنعت

عمیدپور، م. ) (1388بررسی اثرات استفاده از بخاريهاي بدون دودکش بر روي کیفیت هواي داخل، پروژه تحقیقاتی، دانشگاه خواجه نصیرالدین طوسی، دانشکده مکانیک. کارفرما: شرکت بهینه سازي مصرف سوخت ایران.

Calay, R. K., Borresen, B. A. and Hold, A. E. (2000) “Selective ventilation in
large enclosures”, Energy and Building32 (2000): 281–289, 2000 Elsevier Science S.A.
Chanteloup, V. & Mirade, P.S. (2008)Computational fluid dynamics (CFD)modelling of local mean age of air distribution in forced-ventilation food plantsJournal of Food Engineering, 90(2009): 90–103, 2008 Elsevier Ltd.

Cheesewright, R. (1968) “turbulent natural convection from a vertical plane surface”, journal of heat transferChen, Q. (1996) “Prediction of room air,
motion by Reynols-Stress modelsBuilding and Environment, no. 31: 233 244- ”

Dafa Alla, A.A. and Bets, P.V. (1996) “Turbulent natural convection in a tall
cavity”, Experimental heat transfer, no. 9 165-194 Elder, J.W. (1965) Turbulence free: convection in a vertical slot, J. Fluid

Mech, report 23: 99-111 Giel, p. w. and Schmidt, F. W. (1986) “all experiment study of high Rayleigh number natural convection”. In: an enclosure proceeding of the 8th International heat transfer conference, vol 4:1459-1464

Hanjalic, K., and Vasc (1993) “computation of turbulent natural convection in rectangular enclosure with algebraic flux model”, Int.J. Heat Mass

Transfer, no. 36: 3603-3624 Jiang, Y. and Chen, Q. (2001) “Study of natural ventilation in buildings by large natural ventilation in buildings by large natural ventilation in buildings by large Engineering and Industrial Aerodynamics, 89 (2001): 1155–1178, 2001 Elsevier Science Ltd.

Lau, J., and Chen, Q. (2006) “Energy analysis for workshops with floor–supply displacement ventilation under the U.S. climates”, Energy and Buildings, 38

Lin, Z., Chow, T.T., Fong, K.F., Tsang, (2006): 1212–1219. 2006 Elsevier B.V.

C.F., and Wang, Q. (2004) “Comparison of performances of displacement and mixing ventilations, Part II: indoor air quality”, International Journal of

Refrigeration, 28 (2005): 288–305, 2004 Elsevier Ltd and IIR.

FAGO, report 95.25.W., Eindhove Loomans, M. and mook, F. van (1995) Survey on measuring indoor airflows University of technology Sweden.

Markatos, N.C. and Pericleous, K.A (1984) “Laminar and turbulent natural .convection in enclosed cavity”, Int

Heat mass transfer, vol 27, no. 5: 755-772 Mirade, P.S. & Picgirard, L. (2006) “Improvement of ventilation homogeneity in an industrial batch-type carcass chiller by CFD investigation”, Food Research International, 39 (2006): 871–881, 2006 Elsevier Ltd.

Nagano, Y., and Tagawa (1990) “An improved k-ε model for Boundary layer flows”, J. Fluid Engng Asme Trans, 112: 33-39

Naghman Khan, Su, Y., and Riffat, S. B (2008) “A review on wind driven ventilation techniques”, Energy and Buildings, 40 (2008): 1586–1604, 2008

Elsevier B.V Olsen, D. A., Glicksman, L.R., and Ferm,.
H. M. (1990) “Steady state natural convection in a empty and partitioned enclosure at high Rayleigh numbers”, J. Heat Transfer, Trans. ASME 112: 640-647