王浩宇等：缺氧空调房间富氧特性及富氧效果的模拟研究 ·1065· 墙壁面空调送风口的中心位置的圆形送氧口，并以 射流形式进入密闭建筑房间内.氧浓度传感器安置 0 在固定支架上并进行吊装，通过改变氧浓度传感器 距送氧口的轴向距离来探测不同位置的氧气浓度， 1213 313233 就可以测得密闭建筑空间内任意轴向或径向位置处 的氧气浓度 10 2模拟结果与分析 11 2.1模型验证结果 1一-变压吸附制氧装置：2一氧化锆氧浓度检测器：3一缓冲罐； 4,5,7,8一球阀：6一转子流量计：9一圆形送氧口：10一数据采 图4给出了非空调工况下模型预测的氧气体积 集卡：11一上位计算机：12~33一氧浓度传感器 分数大于22%的富氧范围模拟值与实验值的对比 图3实验装置示意图 情况.从图中可以看出，无论单送氧口还是双送氧 Fig.3 Schematic diagram of the experimental unit 口，在轴向和径向上所形成的富氧范围模拟值均比 实验值大，这是由于实验过程中密闭建筑房间内存 氧浓度信号并进行实时采集和记录：日本费加罗氧 在着微小风速（不完全密闭）且伴有人员干扰因素， 气传感器KE-25用于测量不同位置的氧浓度，测量 因此加强了室内氧气的扩散效果，且氧气在扩散过 范围0~100%，响应时间14±2s,范围精度为± 程中的损失较多：另外由图4还可以看出富氧范围 1%.变压吸附制氧装置制取出的高浓度富氧气体 的模拟值与实验值在轴向和径向误差均小于0.25 通入缓冲罐，经氧化锆氧浓度检测器检测其浓度后， m,因此可认为该数学模型能够较好地预测密闭建 流经转子流量计控制其送氧流量，再通过设置于侧 筑房间内的富氧特性及富氧效果 1.0 1.0p (a) b) 0.8 0.8 0.6 0.6 0.4 0.4 0.2 0.2 -0.2 -0.2 0.4 o-模拟送氧口管径10mm,送氧流量1m3.h' -0.4 o-模拟.送氧口管径10mm,送氧流量1m'.h1,竖直 -0.6 0模拟，送氧口管径10mm,送氧流量2m.h1 -0.6 0-模拟，送氧口管径10mm送氧流量2mh',竖直 一实验送氧口管径10mm,送氧流量1m3.hl 0.8 -0.8 一实验，送氧口管径10mm送氧流量1mh',竖直 ◆实验，送氧口管径10mm,送氧流量2m3.hl ◆一实验送氧口管径10mm,送氧流量2m3.h',竖直 -1.0002040.6081012141.61.820 -1.0020406081.0121416182.0 距送氧口轴向距离/m 距送氧口轴向距离m 图4非空调工况下模型预测的富氧范围与实验值的对比.()单送氧口：(b)双送氧口 Fig.4 Comparison of the oxygen-enriched region using the predicted model with experimental results in non-air-conditioning conditions:(a)single oxygen-feeding port;(b)double oxygen-feeding ports 2.2非空调工况下气体流动特性及富氧效果 0.15、0.35m的位置处的气体轴向速度分别为 2.2.1非空调工况下氧气轴向最大速度分布 0.62、0.22,0.11ms1.这是因为在相同的送氧流 图5为时间t=120s时非空调工况下单送氧口 量下，送氧口的管径越小，送氧流速越大，使得相同 送氧流量不同时的气体轴向最大速度分布.由图可 轴向距离上的速度更大. 以看出，富氧气体从送氧口以一定速度射出后，随着 图6为t=120s时非空调工况下双送氧口送氧 轴向距离的逐渐增加，轴向最大速度呈递减趋势，且 流量相同、送氧方式不同的气体轴向最大速度分布. 在距离送氧口轴向距离0.6m的范围内，气体轴向 由图6可以看出，双送氧口送氧流量相同、送氧方式 最大速度迅速降低，然后逐渐稳定并接近零.由图5 不同的气体轴向最大速度的递减变化趋势与单送氧 还可以看出，送氧流量为2m3.h-1时，管径为6mm 口是相似的，气体轴向最大速度都是随着轴向距离 的送氧口在轴向距离为0.05、0.15、0.35m的位置 的增加逐渐递减，逐渐稳定并接近零.由图6还可 处的气体轴向最大速度分别为2.02、0.73、0.3m· 以看出，双送氧口竖直向前送氧且总送氧流量为 s-:管径为10mm的送氧口在轴向距离为0.05、 1.5m3.h-1时，管径为6mm的送氧口在轴向距离为王浩宇等: 缺氧空调房间富氧特性及富氧效果的模拟研究 1—变压吸附制氧装置; 2—氧化锆氧浓度检测器; 3—缓冲罐; 4,5,7,8—球阀; 6—转子流量计; 9—圆形送氧口; 10—数据采 集卡; 11—上位计算机; 12 ~ 33—氧浓度传感器 图 3 实验装置示意图 Fig. 3 Schematic diagram of the experimental unit 氧浓度信号并进行实时采集和记录;日本费加罗氧 气传感器 KE鄄鄄25 用于测量不同位置的氧浓度,测量 范围 0 ~ 100% ,响应时间 14 依 2 s,范围精度为 依 1% . 变压吸附制氧装置制取出的高浓度富氧气体 通入缓冲罐,经氧化锆氧浓度检测器检测其浓度后, 流经转子流量计控制其送氧流量,再通过设置于侧 墙壁面空调送风口的中心位置的圆形送氧口,并以 射流形式进入密闭建筑房间内. 氧浓度传感器安置 在固定支架上并进行吊装,通过改变氧浓度传感器 距送氧口的轴向距离来探测不同位置的氧气浓度, 就可以测得密闭建筑空间内任意轴向或径向位置处 的氧气浓度. 2 模拟结果与分析 2郾 1 模型验证结果 图 4 给出了非空调工况下模型预测的氧气体积 分数大于 22% 的富氧范围模拟值与实验值的对比 情况. 从图中可以看出,无论单送氧口还是双送氧 口,在轴向和径向上所形成的富氧范围模拟值均比 实验值大,这是由于实验过程中密闭建筑房间内存 在着微小风速(不完全密闭)且伴有人员干扰因素, 因此加强了室内氧气的扩散效果,且氧气在扩散过 程中的损失较多;另外由图 4 还可以看出富氧范围 的模拟值与实验值在轴向和径向误差均小于 0郾 25 m,因此可认为该数学模型能够较好地预测密闭建 筑房间内的富氧特性及富氧效果. 图 4 非空调工况下模型预测的富氧范围与实验值的对比 郾 (a) 单送氧口; (b) 双送氧口 Fig. 4 Comparison of the oxygen鄄enriched region using the predicted model with experimental results in non鄄air鄄conditioning conditions: ( a) single oxygen鄄feeding port; (b) double oxygen鄄feeding ports 2郾 2 非空调工况下气体流动特性及富氧效果 2郾 2郾 1 非空调工况下氧气轴向最大速度分布 图 5 为时间 t = 120 s 时非空调工况下单送氧口 送氧流量不同时的气体轴向最大速度分布. 由图可 以看出,富氧气体从送氧口以一定速度射出后,随着 轴向距离的逐渐增加,轴向最大速度呈递减趋势,且 在距离送氧口轴向距离 0郾 6 m 的范围内,气体轴向 最大速度迅速降低,然后逐渐稳定并接近零. 由图 5 还可以看出,送氧流量为 2 m 3·h - 1时,管径为 6 mm 的送氧口在轴向距离为 0郾 05、0郾 15、0郾 35 m 的位置 处的气体轴向最大速度分别为 2郾 02、0郾 73、0郾 3 m· s - 1 ;管径为 10 mm 的送氧口在轴向距离为 0郾 05、 0郾 15、0郾 35 m 的 位 置 处 的 气 体 轴 向 速 度 分 别 为 0郾 62、0郾 22、0郾 11 m·s - 1 . 这是因为在相同的送氧流 量下,送氧口的管径越小,送氧流速越大,使得相同 轴向距离上的速度更大. 图 6 为 t = 120 s 时非空调工况下双送氧口送氧 流量相同、送氧方式不同的气体轴向最大速度分布. 由图 6 可以看出,双送氧口送氧流量相同、送氧方式 不同的气体轴向最大速度的递减变化趋势与单送氧 口是相似的,气体轴向最大速度都是随着轴向距离 的增加逐渐递减,逐渐稳定并接近零. 由图 6 还可 以看出,双送氧口竖直向前送氧且总送氧流量为 1郾 5 m 3·h - 1时,管径为 6 mm 的送氧口在轴向距离为 ·1065·