為了改善生產車間的通風狀況，降低生產過程造成的苯乙烯污染，新風及排風系統的優化設計顯得尤為重要。根據車間污染源分布特點，運用計算流體動力學(CFD)的數值模擬方法，對某產生苯乙烯的車間的通風系統進行模擬，使人體工作環境達標。結果表明，采用頂部送風，頂部排風和兩側墻排風的通風方式，并不能有效降低車間內苯乙烯的濃度。采用增大通風量的方式效果也不明顯，尤其是車間下部濃度超標。根據模擬結果，采用地面排風口可以提高排風效率，在另兩面側墻的2個模具之間增設排風口也可達到很好的效果。

1、前言

　　目前，針對車間中的有害氣體，一般采用通風的方式進行處理，根據工業實際情況，采用局部通風和全面通風的方式對被污染空氣進行處理，達標后排到室外。在通風系統的設計中，采用數值模擬對通風方式的布置，送風量和排風量的確定以及設備的優化起到關鍵作用。本文涉及的車間采用傳統葉片生產工藝，開模工藝，生產過程中會產生大量苯乙烯等揮發性有毒氣體，該氣體為可疑致癌物，具刺激性，對眼和上呼吸道粘膜有刺激和麻醉作用，對水體、土壤和大氣可造成污染，易燃，其蒸氣與空氣可形成爆炸性混合物，有引起燃燒爆炸的危險。在工業生產中，車間空氣中的苯乙烯最高容許濃度為40mg/m3。根據車間污染源分布特點，考慮到生產需要，不宜采用局部排風，采用全面通風系統。本文運用FLUENT進行模擬的方法，對通風效果進行數值模擬。

2、數學模型及計算條件

　　車間的幾何尺寸為75m×34.4m×18.5m，車間中模具布置見圖1。

圖1 車間布置

　　2個模具中間均為溝槽，形狀與風力發電設計葉片形狀相符，工藝過程中需要在溝槽表面涂苯乙烯作為稀釋劑，苯乙烯易揮發，對人體有害。在工藝開始后的1.5h內揮發32.2kg苯乙烯，1.5h后不揮發。表1為苯乙烯的物理參數。

表1 苯乙烯性質

　　根據實際操作需要，需通過通風系統，使工作區的苯乙烯濃度在工藝開始后2h達到國家規定的標準。由于工藝需要，不便于在模具上加局部排風罩，因此只考慮全面通風。本文的通風系統布置方式:頂部送風+頂部排風+兩側墻排風，頂部送風采用布袋送風，送風均勻;下部排風口相隔間隔為6m，尺寸為1.5m×1.5m;上部排風口相隔3.0m，尺寸R=0.35m。在車間水平中心，距地面1.5m處設置監測位置(37.5，1.5，17.2)，監測此位置的苯乙烯濃度隨時間的變化。

　　模型處理和劃分網格在FLUENT的前處理軟件GAMBIT中進行，網格種類和網格數量決定了網格劃分的質量。在相同的條件下，網格數量越多質量越好，計算結果越精確，同時對計算機的配置和計算時間的要求也會隨之提高。本模型總網格數為329516個。計算多相模型采用VOF模型，采用隱式格式，湍流模型采用LES大渦模擬模型，Subgrid-ScaleModel采用Smagorinsky-Lily模型。網格如圖2所示。

圖2 網格劃分

4、結語

　　采用有效的通風方式，能夠有效地排出工業車間產生的廢熱和污染性氣體，對確保工業設備的安全高效運行、良好的工作環境及人體的健康有著重要作用。本文基于CFD技術，改變通風量，對車間的通風系統進行模擬計算，得出2種方案下苯乙烯的濃度隨時間的衰減變化規律。結果表明，采用頂部送風，頂部排風和兩側墻排風的通風方式，當新風送風量為10次/h，并不能有效降低車間內苯乙烯的濃度，當送風量增加到20次/h，苯乙烯的濃度相對降低，但仍高于標準要求。采用增大通風量的方式不能從根本上解決空氣質量問題。

　　根據模擬結果，通風方式應進行改進，采用地面排風口提高排風效率，考慮到兩個較高的磨具中間極易積存苯乙烯，模具之間設置排風也可達到很好的效果。本文的研究結果，可供相關車間的通風設計參考。計算流體力學作為數值分析工具，將在建筑通風設計中起到重要作用，其應用有著廣泛的前景。