烧烤餐厅污染物控制研究

论文摘要

随着人民生活水平的提高,烧烤行业发展迅速。由于烧烤餐厅灶具直接放在餐厅内,就餐与烹饪同时进行,使得烹饪产生的各种污染物(主要是CO)全部释放到室内,由此带来的空气污染问题亟待解决。如何在节能的前提下改善室内空气品质,为暖通专业提出了新的课题。但是由于目前的空调通风设计手册、规范,缺乏有关烧烤炉的污染物散发强度和冷负荷计算的相关资料,也未给出推荐的气流组织方式,使得烧烤餐厅空调系统设计者无据可循。基于上述原因,本课题采用实验研究和数值模拟相结合的方式对烧烤炉燃烧特性和通风形式展开了研究。通过实验研究,测定了烧烤炉上方局部排风罩的流场分布,并且得出了木炭烧烤炉和机制炭烧烤炉在不同补风量情况下,整个烧烤周期的污染物散发强度和热功率的变化情况。通过对实验数据的分析,确定了数值模拟的边界条件,进而模拟了全面排风一次换气时,不同局部排风量,不同局部排风罩设置高度以及不同罩口直径情况下,局部排风罩对CO的捕集性能。结果表明,烧烤餐厅使用普通碳炉时,局部排风罩排风量为300m3/h,安装高度10cm至15cm,罩口直径12cm至20cm时排风效果较好。本文在局部排风罩设置方式相同,上送上回和上送下回两种气流组织方式下,研究全面排风换气次数对CO排除效果的影响。结果表明,全面排风引起的横向气流会对局部排风产生干扰,即使横向气流流速较小,也会造成CO从局部排风罩溢出,但室内CO平均浓度仍满足规范要求。局部排风采用适宜的参数时,推荐全面排风换气次数为一次。如果全面排风设置不当,会使局部排风装置失效。当只采用全面通风时,随着换气次数的增大,室内CO平均浓度呈下降趋势,但由于全面排风的气流掺混作用,耗能巨大却仍无法取得较好的CO排除效果,所以在烧烤餐厅,不应使用这种空调方式。利用模拟的结论对某韩式烧烤餐厅通风系统进行了设计。为了验证模拟结论和评价空调设计,在烧烤餐厅营业后,对餐厅空气质量进行了实测。结果显示设计方式恰当,通风效果良好。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 本课题的背景
• 1.1.1 烧烤店、火锅店污染物来源及危害
• 1.1.2 烧烤火锅类餐厅空气卫生质量现状
• 1.1.3 烧烤火锅类餐厅空调运行特点
• 1.1.4 提高餐厅室内空气品质的手段
• 1.2 国内外研究现状及存在问题
• 1.2.1 国外研究现状
• 1.2.2 国内研究现状
• 1.2.3 目前存在的问题
• 1.3 本课题的研究意义和内容
• 第二章 CFD 基本理论及其在暖通空调中的应用
• 2.1 模拟方法
• 2.1.1 直接模拟（direct numerical simulation，DNS）
• 2.1.2 大涡模拟
• 2.1.3 雷诺时均方程法
• 2.2 雷诺时均模型介绍
• 2.2.1 零方程模型
• 2.2.2 一方程模型
• 2.2.3 K? ε两方程模型
• 2.2.4 雷诺应力输运方程模型（RSM）
• 2.2.5 代数应力模型（ASM）
• 2.3 计算区域和控制方程的离散化
• 2.3.1 计算区域的离散化
• 2.3.2 控制方程的离散化
• 2.4 暖通空调领域中CFD 技术求解方式及应用
• 2.4.1 暖通空调领域中CFD 技术求解方式
• 2.4.2 利用CFD 改进暖通设计
• 第三章 实验研究
• 3.1 实验系统
• 3.1.1 实验目的
• 3.1.2 实验系统组成
• 3.1.3 实验台工作原理
• 3.1.4 实验测试仪器
• 3.2 实验条件、方法及工况说明
• 3.2.1 实验条件
• 3.2.2 热功率测试原理及方法
• 3.2.3 实验工况说明
• 3.3 实验数据分析
• 3.3.1 实验数据汇总
• 3.3.2 木炭炉燃烧特性数据分析
• 3.3.3 机制炭炉燃烧特性数据分析
• 3.3.4 实验结论
• 第四章 数值模拟研究
• 4.1 物理模型选择及简化假设
• 4.1.1 物理模型
• 4.1.2 物理模型的简化假设
• 4.1.3 网格划分
• 4.2 数学模型选择
• 4.3 边界条件设置
• 4.3.1 局部排风口
• 4.3.2 新、回风口
• 4.3.3 源项
• 4.4 数值模拟的验证
• 4.5 多工况数值模拟及结果分析
• 4.5.1 圆形局部排风罩CO 排除效果的影响
• 4.5.2 全面通风对局部排风的影响
• 4.5.3 只开全面排风时的CO 排除效果
• 4.6 烧烤店实际验证结果
• 第五章 结论及展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 参考文献
• 参加科研情况说明
• 致谢