闪顺章,王从陆

(中南大学 资源与安全工程学院，湖南 长沙 410083)

0 引言

焊接烟尘的粒径分布通常在1 um[1]以下，属于可吸入性粉尘。焊尘颗粒中通常含有Fe、Mn、Cr、Zn等金属及其氧化物[2-3]，对人体危害大。焊尘浓度是表征焊接烟尘扩散的重要参数，焊态下焊接烟尘的空间分布特征可通过焊尘的浓度分布近似确定。目前，针对焊接烟尘的研究成果较多，肖诗祥等利用湍流扩散理论建立了焊接烟尘扩散的数学模型[4]，是目前公认的理论研究成果。但是，实际计算过程中发现，湍流扩散模型的计算结果与实际数据有一定偏差，不能很好地表征焊接烟尘的扩散特征。因此，本文在充分研究肖诗祥的数学模型和高斯烟羽模型[5-6]的基础上，采用数学模型计算的方法，获得不同数学模型计算得出的焊接烟尘浓度空间分布特征，并用实验数据与之进行对比和误差分析，确定表征焊接烟尘扩散的较优数学表达，以期为进一步研究焊态下焊接烟尘空间浓度特征和烟尘危害控制提供理论指导。

1 现场实验

从单个焊点出发，研究无风工况下连续焊接作业时焊接烟尘的浓度分布。以焊点为原点，水平方向分别为x、y方向，竖直方向为z方向建立空间直角坐标系。在xoz平面内布点测量，选取测点高度分别为0.5 m，1.0 m，1.5 m的截面，分别布置测点(0，0，0.5)、(0，0.1，0.5)、(0，0.2，0.5)等18个[7]，并依次标明序号。采用PC-3A(s)型粉尘检测仪测量粉尘浓度，实验测得的数据如表1所示。

由实验数据可知：

1)焊接烟尘在向上扩散的同时，也会沿着水平方向扩散，无风状态下，焊接烟尘在水平方向的扩散呈“各向同性”，烟羽呈漏斗状分布。……