半好氧垃圾填埋場的熱對流現象

好氧垃圾填埋場的熱對流現象

半好氧垃圾填埋場的特點是能夠利用垃圾填埋場內部的高溫將垃圾填埋場垃圾分解所需的空氣自然吸入垃圾填埋場。利用環境中的溫差使空氣等流體運動稱為熱對流。讓我們考慮一下這里的機制。

例如，考慮一個加熱器，如爐子或油加熱器。這些加熱器使安裝位置周圍的空氣變暖，但這些溫暖的空氣如何流動？由于氣體具有隨溫度升高而體積增加的膨脹特性，因此被加熱器加熱的空氣的密度（每單位體積的重量）會降低。它比遠處的空氣輕，不受加熱設備的影響，因此溫暖的空氣會產生浮力并向上移動。同時，周圍的空氣流入加熱器附近，以彌補移動的空氣量。氣體僅靠溫差即可移動，無需鼓風機等動力。

據說垃圾填埋場的垃圾填埋溫度一般在60攝氏度左右，因為有機物分解和化學反應會產生熱量。垃圾填埋場垃圾產生的甲烷和二氧化碳受溫度加熱，由于產生的浮力向上移動，但垃圾層表面覆蓋著透氣性低的終土壤覆蓋物，因此通過需要時間。在半好氧垃圾填埋場，為了解決這個問題，安裝了與大氣相連的排氣管，使垃圾層產生的氣體能夠快速排出。此外，通過在深處安裝與大氣相通的滲濾液收集排水管，可將新鮮空氣吸入垃圾層，補充垃圾層排出的氣體量。

什么是對流換熱現象？

對流換熱現象是指流動的流體與固體壁直接接觸，當兩者溫度不同時，相互間所發生的熱量傳遞過程。它既具有流體分子間微觀導熱作用，又具有流體宏觀位移的熱對流作用，所以對流換熱過程必然受到導熱規律和流體流動規律的雙重支配。對流換熱是依靠流體質點的移動進行熱量傳遞的，與流體的流動情況密切相關。[1] 

仔細觀察分析固體壁與流體的對流換熱過程，我們會發現：由于摩擦力的作用，在緊貼固體壁面處有一平行于固體壁面流動的流體薄層，叫層流邊界層，其垂直壁面方向的熱量傳遞方式主要是導熱，它的溫度分布呈傾斜直線狀；而在遠離壁面的流體核心部分，流體呈紊流狀態，則因流體的劇烈運動面使溫度分布比較均勻，呈水平線；在層流邊界層與流體核心部分之間為過渡區，溫度分布可近似看作拋物線。流體各部分因溫度引起的密度差所形成的運動稱為自然對流;由風機、泵等所驅動的流體運動稱為受迫對流;受迫對流根據邊界層形成和發展情況的不同，又可以分成內部流動和外掠流動兩種。