[发明专利]一种基于CFD模拟的通风柜污染物捕集效果的评价方法

说明书

本发明提供一种基于CFD模拟的通风柜污染物捕集效果的评价方法。所述方法是通过CFD模拟对通风柜内污染物浓度场进行三维模拟，分析通风柜污染物浓度场的分布趋势和浓度，并根据分析结果确定相应的危害防护措施。

技术领域

本发明涉及职业卫生与职业危害接触控制技术和室内环境科学技术领域，具体而言是一种基于CFD模拟的通风柜运行噪声控制的方法。

背景技术

通风柜是是实验室中污染物排放控制的常用设备。

目前大多数实验操作者对于通风柜污染物捕集效果的评价仅仅是根据出厂时的抽检报告，而忽略了对通风柜在实际使用过程中捕集效果的评价。但是实验室内通风柜的实际运行工况相对复杂，一般会涉及内置仪器设备、加热操作和污染物排放等；同时很多实验过程需要操作者长时间以坐姿来完成，由此造成人员的呼吸带非常接近通风柜入风面，加上人员尾流的叠加效应增加了实验操作者接触有害污染物所带来的职业健康危害。特别是对于一些具有非常低的职业接触限值的污染物，如肼类(0.01ppm)、砷化氢(0.005ppm)以及大量的活性药物成分和毒理信息尚不明确的新化学物质，这样的接触风险更是应当引起足够的重视。因此，在无法完全避免各种化学品使用的前提下，非常有必要对通风柜实际使用过程中的捕集效果进行分析评价，切实保护实验室工作者的职业健康和安全。

目前，常用的通风柜对于污染物捕集效果评价方法主要包括定性和定量两大类。前者是通过烟雾发生器、粒子成像仪和高速摄影设备等来分析通风柜内气流组织，从而间接地定性评估其对于污染物的捕集效果；后者包括通过对通风柜入口面风速现场实测间接评估的方法和示踪气体检测直接评估的方法。虽然以上方法已经比较成熟，但都存在明显的缺陷，即只能间接、定性地进行评估；即使是进行示踪气体定量评估，也会产生产生大量温室气体排放、通风柜过滤效率降低以及检测仪器灵敏度不足等问题，而且工作量和资金投入都非常大。

因此，我们需要一种新的评估方法，可以模拟通风柜内污染物浓度场的分布趋势和浓度，对通风柜实际使用过程中污染物捕集效果进行定量评估，并对比设定的污染物控制限值提出相应防护措施的建议，以解决目前现有评估方法中的各种缺陷问题。

发明内容

为解决现有技术的不足，本发明提出一种基于CFD模拟的通风柜污染物捕集效果的评价方法。所述方法是通过CFD模拟对通风柜内污染物浓度场进行三维模拟，分析通风柜污染物浓度场的分布趋势和浓度，并根据分析结果确定相应的危害防护措施。

在本发明一实施例中，利用FLUENT软件对所述通风柜污染物浓度场进行三维模拟。特别地，利用FLUENT前处理软件ICEM CFD进行三维模拟。

在本发明一实施例中，所述方法包括以下步骤：步骤1.根据所述通风柜的三维结构划分网格，并确定三维模拟所需的相关参数、初始条件和边界条件；步骤2.在所述FLUENT软件中设定各相关参数并计算获得分析结果；步骤3.根据步骤2获得的结果确定所述通风柜的入口面上的污染物浓度值分布趋势；以及，步骤4.将步骤3所确定的污染物浓度的最大值与一预设的污染物控制限值进行比较，确定职业危害接触分级。

在本发明一实施例中，三维模拟所需的相关参数包括：操作环境参数、通风柜内置障碍物参数、热源温度、污染物释放特征和通风柜三维几何尺寸。

在本发明一实施例中，所述操作环境参数包括：通风柜入风口的平均面风速值。

在本发明一实施例中，所述通风柜内置障碍物参数包括：障碍物的长宽高尺寸和障碍物在通风柜内所处的位置。

在本发明一实施例中，所述污染物释放特征包括：污染物释放速率和初始浓度。

在本发明一实施例中，所述热源温度是指发热面的表面温度。