【正文】 防風(fēng)抑塵網(wǎng)研究一、綜述礦山開采、港口作業(yè)、電廠煤場(chǎng)、水泥、鋼鐵等原料堆場(chǎng)的散狀物料在運(yùn)輸過程中產(chǎn)生大量的粉塵，對(duì)大氣造成嚴(yán)重污染，對(duì)周邊居民的生活和生產(chǎn)造成一定影響。防風(fēng)網(wǎng)是一種有效的防風(fēng)抑塵技術(shù)，氣流在防風(fēng)網(wǎng)多孔屏障的疏透下，速度得到了極大衰減，在其背面形成一個(gè)低速遮蔽區(qū)，有效降低原料表面的風(fēng)速，達(dá)到防風(fēng)網(wǎng)外側(cè)強(qiáng)風(fēng)，內(nèi)側(cè)弱風(fēng)，外側(cè)小風(fēng)，內(nèi)側(cè)無風(fēng)的效果，從而減少料場(chǎng)揚(yáng)塵。防風(fēng)網(wǎng)主要由具有一定開孔率的金屬網(wǎng)板或者由編制、粘接、擠壓成型的非金屬網(wǎng)片、支撐鋼結(jié)構(gòu)、地下混凝土基礎(chǔ)和相應(yīng)的輔助噴水裝置以及自控儀表系統(tǒng)組成。防風(fēng)網(wǎng)的材質(zhì)主要有鍍鋁鋅板、玻璃鋼、高密度聚乙烯和尼龍。目前各種防風(fēng)抑塵技術(shù)都得到了廣泛應(yīng)用，也取得了良好的應(yīng)用效果,各種防風(fēng)抑塵技術(shù)在工程應(yīng)用實(shí)踐中得到了不斷改善和進(jìn)步。1. 起塵機(jī)理堆場(chǎng)起塵的原因分為兩類：一是堆場(chǎng)表面的靜態(tài)起塵；二是在堆場(chǎng)取料、運(yùn)輸過程中的動(dòng)態(tài)起塵。靜態(tài)起塵是由風(fēng)的湍流引起，主要與料的粒度、含水率、環(huán)境風(fēng)速密切相關(guān)；動(dòng)態(tài)起塵主要是指裝卸作業(yè)時(shí)的起塵，屬正常運(yùn)行狀況，主要與料的粒度、含水率、環(huán)境風(fēng)速和落差有關(guān)。根據(jù)微觀粒子運(yùn)動(dòng)理論，在風(fēng)力的作用下，當(dāng)平均風(fēng)速約等于某一臨界值時(shí)，個(gè)別突出的塵粒受到湍流流速和壓力脈動(dòng)的影響開始震動(dòng)和前后擺動(dòng)，但并不離開原來的位置，堆場(chǎng)中的塵粒只有達(dá)到一定風(fēng)速才會(huì)起塵，這種臨界風(fēng)速為起動(dòng)風(fēng)速。起動(dòng)風(fēng)速可按以下公式計(jì)算：V0=a式中：V0為起塵風(fēng)速，m/s；a為起塵系數(shù)；W為料堆表面含水率，%；d為粉塵粒徑，mm。料堆起塵量與風(fēng)速之間的關(guān)系：Q=a(VV0)n式中Q為料堆起塵量，V為風(fēng)速，V0為起塵風(fēng)速，a為與粉塵粒度分布有關(guān)的系數(shù)，n為指數(shù)(n)，n。從上式可以看出料堆起塵量Q與風(fēng)速差VV0的高次方成正比 因此降低料堆場(chǎng)的實(shí)際風(fēng)速是減少起塵量的最有效方法。要使起塵量Q變小主要的辦法是降低VV0的差值 因此降低風(fēng)速是減小露天煤堆起塵量最有效的方法 設(shè)置擋風(fēng)抑塵墻的目的是將V變小，增加濕度或顆粒間的粘結(jié)的目的是將V0變大從而達(dá)到減少Q(mào)的目的，因此對(duì)露天料堆場(chǎng)來說使用擋風(fēng)抑塵墻和增濕抑塵是兩種主要的抑塵技術(shù)。2. 抑塵機(jī)理防風(fēng)網(wǎng)具有一定開孔率，通過破壞高速來流風(fēng)的流場(chǎng)，改善或改變來流的風(fēng)場(chǎng)以及湍流結(jié)構(gòu)。經(jīng)過防風(fēng)網(wǎng)后，一部分風(fēng)由于防風(fēng)網(wǎng)的阻隔作用，向上抬升形成網(wǎng)頂繞流風(fēng)，其特點(diǎn)是風(fēng)速較大；另一部分通過網(wǎng)形成滲流風(fēng)，由于能量交換，上部高速繞流風(fēng)帶走了大部分風(fēng)能，使網(wǎng)后形成低風(fēng)速區(qū)。而在堆場(chǎng)下風(fēng)向設(shè)置的防風(fēng)網(wǎng)，在降低風(fēng)速的同時(shí)，隨湍流風(fēng)擴(kuò)散的粉塵一部分反射回來，于網(wǎng)前降落，另一部分則通過網(wǎng)孔，但由于網(wǎng)后風(fēng)速較低，在網(wǎng)后一定距離降落。因此防風(fēng)網(wǎng)在降低風(fēng)速的同時(shí)，對(duì)風(fēng)塵的湍流擴(kuò)散起到抑制作用，故下風(fēng)向防風(fēng)網(wǎng)又稱抑塵網(wǎng)。3. 防風(fēng)網(wǎng)壓力損失系數(shù)防風(fēng)網(wǎng)之所以能夠降低來流風(fēng)速，主要在于其對(duì)來流有一定的阻礙作用。為了定量刻畫這種阻礙作用，引進(jìn)壓力損失系數(shù)這一參數(shù)。壓力損失系數(shù)定義為，封閉管道中的均勻流在通過防風(fēng)網(wǎng)之后的靜壓損失與來流動(dòng)壓之比。K=Δp/()K為壓力損失系數(shù)；Δp為防風(fēng)網(wǎng)前后的靜壓損失；ρ為空氣密度；Ud為來流風(fēng)速。壓力損失系數(shù)反映了防風(fēng)網(wǎng)對(duì)能量消耗的比例，其值越高，對(duì)能量的損耗就越大，對(duì)流動(dòng)的阻礙作用就越明顯。研究表明，防風(fēng)網(wǎng)壓力損失系數(shù)與防風(fēng)網(wǎng)透風(fēng)率、雷諾數(shù)和馬赫數(shù)有關(guān)，在防風(fēng)網(wǎng)均勻孔型和不可壓來流風(fēng)下，當(dāng)雷諾數(shù)Re250時(shí)，防風(fēng)網(wǎng)壓力損失系數(shù)只與防風(fēng)網(wǎng)透風(fēng)率有關(guān)。實(shí)驗(yàn)得到流經(jīng)防風(fēng)網(wǎng)的壓力損失系數(shù)和防風(fēng)網(wǎng)透風(fēng)率的關(guān)系為：K=(1β)/ β2β為透風(fēng)率。4. 防風(fēng)網(wǎng)風(fēng)載體型系數(shù)計(jì)算風(fēng)載體型系數(shù)是指風(fēng)作用在建筑物的表面下所引起的實(shí)際壓力(或吸力)與來流風(fēng)的速度壓的比值，它描述的是建筑物表面在穩(wěn)定風(fēng)壓作用下的靜態(tài)壓力分布規(guī)律，主要與建筑物的體形和尺度有關(guān)，也與周圍環(huán)境和地面粗糙度有關(guān)。在得到防風(fēng)網(wǎng)表面各測(cè)點(diǎn)的壓力系數(shù)值后，對(duì)其進(jìn)行加權(quán)平均，得到該表面的風(fēng)載體型系數(shù)。防風(fēng)網(wǎng)表面各點(diǎn)壓力系數(shù)計(jì)算公式為：Ci=2(pip0)/ ρUd2防風(fēng)網(wǎng)某一表面風(fēng)載體型系數(shù)公式為：式中，μs為防風(fēng)網(wǎng)表面風(fēng)載體型系數(shù)；ΔA為第i測(cè)點(diǎn)相應(yīng)面積；n為測(cè)點(diǎn)總數(shù)；A為總面積；Pi為第i測(cè)點(diǎn)的風(fēng)壓；P0為參考點(diǎn)風(fēng)壓；Ci為第i測(cè)點(diǎn)的壓力系數(shù)。當(dāng)防風(fēng)網(wǎng)表面各測(cè)壓點(diǎn)均勻布置時(shí)，計(jì)算式為：防風(fēng)網(wǎng)風(fēng)載體型系數(shù)是確定風(fēng)荷載的重要參數(shù)，其絕對(duì)值隨透風(fēng)率增大而減小。當(dāng)透風(fēng)率較大時(shí)，迎風(fēng)斷體型系數(shù)為正值，背風(fēng)面為負(fù)值；、與透風(fēng)率較小時(shí)，防風(fēng)網(wǎng)體型系數(shù)迎風(fēng)面、背風(fēng)面都為負(fù)值。這說明防風(fēng)網(wǎng)是置于氣動(dòng)流體中的物體，向后的吸力是主要作用力。這點(diǎn)是防風(fēng)網(wǎng)安全設(shè)計(jì)中應(yīng)加倍注意的。5. 主要監(jiān)測(cè)指標(biāo)和檢測(cè)方法主要檢測(cè)指標(biāo)包括總懸浮顆粒(TSP)、可吸入顆粒(PM10)、可入肺細(xì)顆物()。此外檢測(cè)過程中還需要測(cè)定風(fēng)速、風(fēng)向、溫度和大氣壓力等相關(guān)氣象參數(shù)。主要檢測(cè)方法為：(1) 總懸浮顆粒物(TSP)：利用大氣采樣器進(jìn)行采樣，采樣時(shí)間為1530min，所得樣品利用差重法分析計(jì)算得到。(2) 可吸入顆粒物(PM10)：利用大氣采樣器和PM10切割器進(jìn)行采樣，采樣時(shí)間為1530min，得到樣品采用差重法分析得到。(3) 可入肺細(xì)顆粒物()：，采樣時(shí)間為1530min，得到樣品采用差重法分析得到。(4) 降塵：利用采樣瓶進(jìn)行取樣，采樣瓶?jī)?nèi)裝有已知重量的濾膜 將采樣瓶放置在采樣點(diǎn)，經(jīng)過數(shù)小時(shí)的自然沉降，通過測(cè)定濾膜采樣前后重量之差得到降塵量。(5) 氣象參數(shù)：利用便攜式智能微氣象測(cè)定儀，可直接獲得風(fēng)速、風(fēng)向、溫度、濕度等，當(dāng)?shù)氐拇髿鈮毫赏ㄟ^數(shù)字大氣壓力計(jì)直接讀出數(shù)值。二、防風(fēng)網(wǎng)研究對(duì)于防風(fēng)網(wǎng)本身特性以及防風(fēng)網(wǎng)防風(fēng)抑塵機(jī)理的研究，采用風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)、現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)以及數(shù)值模擬研究方法。1. 風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)研究風(fēng)洞是研究空氣動(dòng)力學(xué)的重要實(shí)驗(yàn)設(shè)備，1938年，Nokkentved在理論風(fēng)洞中對(duì)防風(fēng)網(wǎng)進(jìn)行了相關(guān)實(shí)驗(yàn)，開啟了防風(fēng)網(wǎng)的風(fēng)洞研究時(shí)代。1981年，Perera利用脈沖熱線技術(shù)在風(fēng)洞中對(duì)開孔率從0%50%的防風(fēng)網(wǎng)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)。測(cè)量了下風(fēng)向尾流區(qū)的再附著區(qū)域、速度損耗等，并對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了擬合。SangJoonLee等人于1998年利用雙頓粒子測(cè)速(twoframe PTV)技術(shù)對(duì)不同開孔率的防風(fēng)網(wǎng)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明20%開孔率的防風(fēng)網(wǎng)對(duì)網(wǎng)后順流向速度的折減最大，但是在近網(wǎng)尾流區(qū)域產(chǎn)生了較大的湍流強(qiáng)度。40%開孔率的防風(fēng)網(wǎng)網(wǎng)后流場(chǎng)結(jié)構(gòu)最優(yōu)，可以有效防止風(fēng)