煙囪效應的案例
煙囪效應：浮力驅動流
如果從參考點向下移動，則壓強會增加，具體增加多少則按照公式（1）計算，如果移動到煙囪底部，那么公式（1）中的深度h就應該用煙囪的高度代入計算。
圖6 煙囪的工作原理。淺灰色箭頭表示氣流方向。
（https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Chimney_effect.svg）
接下來就是問題的關鍵了。由于煙囪內的氣體溫度高于煙囪外的氣體溫度，所以煙囪內的氣體密度ρi小于煙囪外的氣體密度ρo，所以，如果把公式（1）分別應用于煙囪內、外的流體，所計算得到的煙囪底部的壓強是不同的。顯然，由于ρi<ρo，所以在煙囪底部，煙囪內部的壓強要小于煙囪外部的壓強。這個壓強差使得外面的氣流被抽進煙囪里面。所以，煙囪實際上起到了一個風機的作用，節省了鍋爐風機的功率。這種效應叫做“煙囪效應”（chimney effect，也叫做stack effect）。圖6中標出的數值101kPa是假定煙囪外的氣體密度ρo=1.225kg/m3算出的，而圖中標注的100.5kPa是假定煙囪內的氣體密度ρi=1.19kg/m3算出的。由于煙囪效應帶來的壓強差是正比于煙囪的高度的，所以煙囪總是做得很高，以節省更多的風機功率。
煙囪效應有時候也會帶來很壞的影響，例如在火災中。例如，2017年6月14日英國倫敦的格倫費爾塔發生火災，造成71人死亡（圖7）。事后有專家認為，格倫費爾塔的墻面覆蓋層與絕熱層之間的間隙形成了一個“煙囪”，其煙囪效應加速了大火的擴散。
圖7 格倫費爾塔在燃燒中。
展開 流體力學告訴你，工廠的煙囪為什么這么高
今天我這個手殘UP的實驗做得七七八八，也算努力讓大家看到了點效果，其實除了家鄉屋頂的煙囪和電廠的煙囪，在我們生活中的應用“煙囪效應”的場景還有很多。比如煙囪的近親，火電廠那些又胖又圓又高的冷卻塔，作用就是利用煙囪效應，讓里面的空氣流速增大，更好地給熱水降溫。
另外，煙囪效應還有更高大上的應用：發電。澳大利亞有公司計劃建一個一公里長的煙囪，底部裝有跨度五千米的巨型集熱器，很像一個大棚。太陽輻射加熱后，大棚內熱空氣沿著煙囪上升，在煙囪內裝有渦輪，上升的氣流就推動渦輪做功發電了，發電功率可達200MW。類似的項目還有很多，西班牙以及中國的西安，都有人嘗試，但基本都在概念試驗階段。
煙囪效應，除了以上這些正向的應用，其實還有危險所在。在高樓里面，有垂直上下長長的空間就類似煙囪。比如電梯井、樓梯間。這種結構平常可以增強樓里的通風，但是在火災情況下，卻起到了助燃效果。低樓層起火時，火勢會在煙囪效應下快速蔓延，非常危險。
因此，高層建筑一般都會在電纜井、管道井這些地方，設置一些樓板作為隔檔，減弱煙囪效應的危害。
本期關于煙囪效應就講到這里啦，大家如果還想了解生活中哪些關于傳熱、流體等自然現象，歡迎給我留言，希望與你們一起探索大自然更多的奧秘。我們下期見！拜拜
展開 雙層幕墻熱氣流流體動力學熱工模擬
雙層幕墻熱氣流流體動力學熱工模擬
煙囪效應，是指戶內空氣沿著有垂直坡度的空間向上升或下降，造成空氣加強對流的現象。煙囪效應的產生。在有共享中庭、豎向通風風道、樓梯間等具有類似煙囪特征——即從底部到頂部具有通暢的流通空間的建筑物、構筑物中，空氣（包括煙氣）靠密度差的作用，沿著通道很快進行擴散或排出建筑物的現象，即為煙囪效應。
在建筑設計中，利用熱壓差實現自然通風就是利用的“煙囪效應”原理它是利用熱空氣上升的原理，在建筑上部設排風口可將污濁的熱空氣從室內排出，而室外新鮮的冷空氣則從建筑底部被吸入。熱壓作用與進、出風口的高差和室內外的溫差有關，室內外溫差和進、出風口的高差越大，則熱壓作用越明顯。在建筑設計中，可利用建筑物內部貫穿多層的豎向空腔滿足進排風口的高差要求，并在頂部設置可以控制的開口，將建筑各層的熱空氣排出，達到自然通風的目的。與風壓式自然通風不同，熱壓式自然通風更能適應常變的外部風環境和不良的外部風環境。
雙層玻璃幕墻外層玻璃受太陽輻射熱作用下，熱通道內空氣被加熱，產生質量力形成自然熱氣流，這種現象就是“煙囪效應”。煙囪效應在雙層玻璃幕墻中的使用，還有效的阻擋了熱量的傳遞，降低建筑墻體的傳熱系數，達到了節約建筑能耗的作用。
本次模擬計算我們作以下的基本假設：
①穩定的外界環境條件；
②熱通道內的空氣為不可壓縮牛頓流體，并且滿足Boussinesq假設；
③不考慮玻璃壁面蓄熱；
④假定幕墻密封性能好，不考慮空氣漆透；
⑤常溫下幕墻材料特性與溫度無關；
⑥忽略室外風速的影響。
選用的計算模型：
①RNG k-ε湍流模型；
②DO熱輻射模型；
③太陽輻射模型。
計算結果：
文章來自微信公眾號CFD仿真
展開 捏不碎的雞蛋和冷卻塔的“小蠻腰”
半年前，我燒火給大家展示了“煙囪效應”。解釋了煙囪和冷卻塔動輒就上百米高的流體力學方面的原因。最近，又有善于觀察的小伙伴提出了新問題：煙囪和冷卻塔，為啥長的不一樣呢？瘦瘦的煙囪往往是直的，而胖胖的冷卻塔普遍是曲面。這曲面是有什么講究嗎？
不錯，能區別煙囪和冷卻塔，已經很厲害啦。今天我們就小小研究一下冷卻塔的“小蠻腰”。
冷卻塔通常高聳在發電廠，用來冷卻熱水。熱水經過管道被送進冷卻塔，常溫空氣在煙囪效應的作用下從塔底進風口被吸入并向上流動，同時將熱水的熱量帶走，就實現了冷卻熱水的效果。
這冷卻塔上面冒的白煙是小水滴，不會污染空氣很干凈，你可以把冷卻塔理解成是一個大號加濕器或者浪漫的造云機。
聽這工作原理，完全一個直筒就能實現呀，為什么要做成小蠻腰呢？其實，冷卻塔剛出生的時，確實不是小蠻腰，想當年那還是第一次工業革命的時候，那時冷卻塔的形狀各式各樣，有直筒的、曲面的、八邊形筒的。
但隨著電廠發展，對冷卻能力的要求越來越高，咱們煙囪效應那一期講過，越高產生的抽吸力越大，流經的空氣越多，冷卻效果也就越好。
所以冷卻塔就越來越高大。插播：目前吉尼斯世界紀錄“最高的冷卻塔”位于我國內蒙古，高度228米。
但高大就面臨著需要更多材料且對強度要求也更高，于是如何讓高高的冷卻塔既結實又省錢就十分重要。
1918年，荷蘭工程師Frederik和Gerard發明了單葉雙曲線小蠻腰形冷卻塔，專利中稱，這結構有意想不到的強度，且使用的建筑材料少，極其經濟。雖然專利里沒寫理論依據，但設計靈感大概率來自于數學王子高斯的“絕妙定理”。“絕妙定理”大概意思是：曲面等距變換下，高斯曲率不變。
其推導公式是這樣的。等距變換指曲面不發生拉伸壓縮撕裂等。平面的高斯曲率為零，可通過等距變換成為圓筒及各種扁筒，形變容易。
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我復現了火龍卷
當時實驗的煙囪效應，大家挺喜歡，但也有些遺憾，因為用來做煙囪的亞克力管子后來自己著了，以及那天的風很大，基于這兩個因素的影響，不少人質疑煙囪效應的效果以及真實性。所以今天我買了個玻璃管子，又選了個風平浪靜的一天，給大家重做一下這個實驗。為了讓火燒起來更明顯，特意選天黑才過來。
考慮性價比，其實買的是一個玻璃花瓶，下午提前切掉了底，注意切的時候要做好防護，戴口罩，防止吸入玻璃粉塵，還要一直淋水，降溫的同時減少粉塵飛起。
之前評論區的網友提到把煙囪從中間切開，左右錯開一條小縫隙擺放，會有火龍卷的效果，要不咱試試這個。
簡單介紹一下“火龍卷”，是高溫和強風共同形成的氣旋，一個“高速旋轉的火柱”，裹挾著火的龍卷風的既視感。那么我們如果復現火龍卷，在火，也就是高溫區域的周圍要形成旋轉的氣流，把煙囪一劈兩半，錯開一個角度。這樣兩邊的空氣流進去，理論上空氣應該可以被迫轉起來。
為了驗證把煙囪切開制造旋轉氣流的可行性，動手實驗前先用AICFD做個仿真。計算后查看計算域內的空氣流動，可以看出空氣確實可以在這樣的區域內邊上升邊旋轉。
有理論和仿真，對實驗就小有信心了。
第一步，切煙囪。啊呀，碎了，用之前的亞克力管子試試。終于切好了，雖然掉了一塊，但應該能湊合用。馬上去看看效果。
“火龍卷”是一種比較極端的天氣現象，在北美發生相對較多，例如今年7月28日的在美國加州發生的今年最大的火災“約克”，在燃燒幾天后，于8月1日，大火中出現了“火龍卷”，它可能突然改變方向，活動軌跡較難被預測，也可以快速加速或減速，直徑從幾米到幾百米不等。“火龍卷”可以將燃燒的余燼傳播到遠離原火災地點之處，產生新的火災，給滅火增加了難度。“火龍卷”，在中國比較少，能查到的資料，2015年廣東惠州一處空地起火，出現罕見的“龍卷火”。
展開 【電氣火災預警】一氧化碳傳感器在電纜井火災預警中的重要作用
電纜井是電纜電線敷設的預留通道，建筑物內部需要有電路，通過電纜井將這些電纜送入各家各戶，由于電纜井內部呈煙囪狀，所以一旦發生火災，會產生有毒氣體，容易形成“煙囪效應”，極易造成嚴重的火災事故。
5月7日、8日，山西呂梁接連發生2起高層住宅火災。據央視新聞報道，5月8日晚汾陽市鐘樓佳苑小區住宅樓發生火災，致3人死亡。5月8日23時許，山西省呂梁市汾陽市鐘樓佳苑小區發生火情，造成人員被困。初步判斷為四樓管道井電表箱著火。涉火建筑高17層，現共有住戶46戶128人。經緊急疏散救援，23名受傷人員已轉送醫院救治，其中3人搶救無效死亡，其余20人生命體征平穩。該單元樓其余人員已安全轉移。目前已連夜開展事故調查并進行善后處置。另外，5月7日呂梁市臨縣一小區發生火災致5人死亡。5月7日中午12時許，臨縣臨泉鎮湫河花苑小區發生火情，一單元電纜井內電線著火，造成人員被困。涉火建筑高32層，共有住戶104戶279人。經緊急疏散救援，5人送醫后搶救無效死亡，其余人員安全轉移。
兩起火災都是高層電纜電線起火，其火災蔓延速度快、救援難度大，一旦發生極易形成“立體火災”，給人們生命財產造成重大威脅。
電纜井火災危害有多大？
高層建筑內管道井等各種管道縱橫交錯，由于火災產生的高溫，在風的作用下造成氣體密度差而形成煙囪效應。在無阻擋的情況下，煙氣順豎向管井能迅速擴散至頂層，瞬間整棟建筑即可形成“立體火場”。在低層發生的火災造成的熱空氣，因為密度較低，高溫氣體不斷在建筑的頂部積聚，使建筑的頂層呈現另一個“火災現場”。
同時火災煙氣攜帶的大量熱量通過電纜井迅速流動擴散至整個建筑物，高溫的濃煙沖到哪里，哪里的可燃物就會燃燒，加速火勢蔓延。有毒濃煙、能見度低，加上高層住宅無法快速逃離，使得電纜井引起的火災極易造成人員傷亡。在火場中，致人死亡的最大威脅往往不是灼燒和高溫，而是濃煙。
展開 在線研討會 | 3DEXPERIENCE 協同平臺賦能設計-DMU-問題及變更管理融合
在現今企業數字化轉型的巨大浪潮下，企業如何擺脫多系統、多工具應用之間的繁瑣，低效的系統集成，避免煙囪效應？達索系統新一代體驗平臺為制造業打造真正的一體化 “無邊界信息流”，從而讓企業實現高效敏捷地數字化轉型。
最新調研顯示，制約制造業效率的關鍵因素之一是數據流轉及溝通協調環境的不統一，例如：電子樣機數字審核環節
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展開 脫硫塔火災事故為何頻發？有幾點思考分享
（五）加快新材料新工藝的技術創新，是安全生產的根本保障
安全事故的頻發，一方面是因為脫硫塔每年都需要檢修，甚至是大修，都存在“動火”作業，另一方面脫硫塔頂部除霧器為PP材質,噴淋管道為玻璃鋼FRP材質，防腐材料為玻璃鱗片樹脂材質,這些均為易燃物質,也是引起火災的主要部位，動火作業稍有不慎就會引起火災，再加之脫硫塔的結構具有“煙囪效應”，一旦起火就很難撲救。要從根本上解決脫硫塔火災事故頻發，勢必從脫硫塔除霧器、噴淋層等塔內件的防火阻燃材質和防腐施工過程中噴涂難燃材料兩個方面進行新材料、新工藝的技術創新，讓科技成為解決行業痛點的第一生產力。
針對脫硫系統的特點進行阻燃性塔內件新技術新材料和防腐施工新材料、新工藝的開發，提供防火災事故的綜合解決方案。主要包括：（1）阻燃型高效超低除霧器技術，采用新型改性難燃材料，其燃燒性能達B1級難燃材料，阻燃等級達 V0級（UL-94），同時，其高效超低除霧器霧滴排放濃度＜ 20mg/Nm3 ；（2）阻燃型環保表面重防腐技術：具有良好的機械力學性，可長期抵御強酸、強堿、高鹽及絕大多數化學品腐蝕，防腐材料安全無毒，阻燃等級達V0級（UL-94），B1級難燃材料，施工安全便利，工期短等優點，從源頭解決安全隱患，為企業安全生產提供強有力的保障。
-END-
展開 硫化氫傳感器檢測化纖公司車間硫化氫氣體泄漏
現場模擬實驗顯示，設置在地下室下部的環境排風機雖未啟動，但在“煙囪效應”作用下，將地下回酸罐逸出的部分硫化氫經環境排風管道排至室外。同時，持續逸出的硫化氫也通過與一樓相通的吊裝口、斜梯口和樓梯間向上擴散至一樓門廳，司泵工發現硫化氫氣體濃度超標后，立即打開了長絲八車間6號門，室外新風進入一樓門廳，使擴散到一樓的硫化氫得到稀釋，因此，車間一樓未形成使人中毒的環境。
為了不重蹈覆轍，預防吉林化纖股份有限公司生產安全事故再次發生，需要在生產車間加入硫化氫傳感器實時檢測，如果發生H2S泄漏，傳感器發出報警信號，來提示人們趕緊撤離現場，ISweek工采網提供硫化氫傳感器，可以在生產車間實現硫化氫實時檢測，具體產品如下：
電化學硫化氫氣體傳感器H2S-A1主要特點是無過濾網，兩年壽命等，主要用于空氣中硫化氫氣體濃度的檢測。
硫化氫傳感器(固定式,小電流H2S傳感器) - H2S-B1主要特點:無過濾網,兩年壽命，H2S的量程：0~200ppm，可以抗NH3，CO2，CO，H2的干擾等。主要用于檢測大氣中硫化氫氣體的濃度?。???????
硫化氫氣體傳感器H2S-BH的主要特點：兩年壽命,大電流輸出等，典型應用于固定式硫化氫變送器。
展開 03-大基建系統工程與數字孿生全攻略 協同平臺 | 達索系統百世慧?
接前文
02-大基建系統工程與數字孿生全攻略 單一數據源 | 達索系統百世慧?
對應的周期與方案定位
WHY – 價值是什么
承接前文基于單一數據源的理念，業務協同平臺的價值在于盡最大可能避免縱向“信息煙囪”效應的加劇，將重點放在橫向跨板塊的協同。以項目總體目標作為牽引，致力于項目級與企業級的周期縮減和成本下降，同時減少跨部門間的失誤、保障各版塊業務無縫對接（Seamless Process）并保障數字化連續性（Digital Continuity）。
WHAT - 做什么
通過數據與業務的集成實現電廠360°可視化。項目360°：通過集成看板可迅速知道“我在哪”、“我要去哪”、“下一步應該做什么”
業務360°：瀏覽“我”負責的設備或系統的“圖、文、數、模”等全部關聯信息，保障實時性和一致性
平臺實現三個層面的貫通：數據管理層、業務流程層、用戶瀏覽界面
HOW - 怎么做
保障訪問權限安全
信息安全是對于企業而言是身居首位的重中之重，從業務角度看要從四個方面保障數據對象的安全，包括：用戶的角色定義、IP保護（關系分類規則）、基于任務不同狀態的安全保障、以及創建專用的協作空間。
展開 暖通設計基礎知識匯總50問
樓梯間正壓送風系統在屋面風道接豎井出安裝止回閥或電動風閥（與風機連鎖），為了樓梯間不形成煙囪效應，往里灌風。前室由于風口是常閉的，且各層前室空氣不連通，就不用了。
18 選止回閥或者電動風閥，這個是要看大樓里是否有自控系統么？
這個電動風閥是和風機就地聯動，不進樓宇自控系統和消防系統。
19 余壓閥是不是可以理解為只用在單獨給樓梯間送風的情況，如果前室和樓梯間分別送，就可以不設置了？
是的。
20 正壓送風系統需要內襯鐵皮，那么井道可以拐彎么？風管是襯在上面的還是法蘭連接在里面的呢？
可以的，最好法蘭連接。
21 穿越甲、乙級防火門對應的墻時，加的防火閥只是70°熔斷，還是需要加電動70°防火閥？
加70℃防火閥（帶監控功能），這種閥只監不控。
22 排煙管道和補風管道（或者其他有耐火要求的），如果大于等于1小時耐火極限，采取的措施是防火漆加硅酸鋁板么，或者有其他措施？
除了加硅酸鋁板，外做巖棉隔熱也是提高耐火的措施。
23 條文4.4.10 采用電動多葉排煙口或者板式排煙口，是否也是需要，在每個排煙支管上設置排煙防火閥？設置位置是防火分區處，還是直接加在末端就可以？
一般的多葉排煙口或遠控板式排煙口沒有280℃自行關閉功能，所以為滿足規范要求要加排煙防火閥！
展開 
02-大基建系統工程與數字孿生全攻略 單一數據源 | 達索系統百世慧?
接前文
01-大基建系統工程與數字孿生全攻略 系統視角 | 達索系統百世慧?
對應的階段與方案定位
WHY – 價值是什么
如前文所述，所謂數字化轉型其語境包含“數字化”+“轉型”，單純的縱向“數字化”僅能滿足單一專業的業務需求，且做的越深信息“煙囪”的壁壘效應就越強烈，乃至對提高項目整體和多專業協同的效率適得其反。“轉型”理念的核心是橫向打通多專業與全生命周期，以單一數據模型作為支撐協同平臺的關鍵業務流程。
WHAT – 做什么
基于國際原子能機構報告（IAEA-TECDOC-1335）的理念，一臺核電站在任意生命周期由任意部門生成的任意數據都可以在以下主數據三角形中找到相應的分類位置。
其中左半部分可看做為虛擬的工程數據，右半部分可看作為實體資產。
邏輯項
可看作概念世界，也就是我們需要在那的，暫時先不考慮他能不能設計出來，代表著電廠中既定的事件和特定功能需求，也可具象化的考慮為設計要求和原理圖。
邏輯項包含概念設計和初步設計的所有關聯信息，通常應用功能位置碼識別，如某設備特定位置、特定功能。
其關聯的信息和文檔大致為：
設計需求；
工藝流程圖(PFD或P&ID)；
技術規格書；
計算書；
與其他設備接口等。
技術方案
可看作虛擬世界，也就是我們說是在那的，暫時先不考慮能不能造出來，代表著為實現邏輯項的完整技術解決方案描述，具象化的考慮就是技術狀態信息和三維模型。
技術方案包含所有詳細設計或施工設計的技術描述信息，通常應用物資碼識別，分為工程項和制造項。
展開 聚氨酯復合材料電桿的結構設計與分析
其他復合材料結構的有限元設計舉例
例1 核電站煙囪：直接建模
拉桿連接
支撐架
支撐架與煙囪連接
管道間的軟管連接
煙囪的不同截面（鋪層、材料、壁厚等參數）
2. 葉片材料性能的有限元模型
荷載
例：仍以某核電站旁的3米直徑煙囪為例進行說明：計算在受到龍卷風襲擊時的風壓：
龍卷風的最大風速： 80米/秒；最大旋轉半徑：98米；
不同的風向所引起的煙囪不同部位的風壓效應不同
煙囪中部的風載計算
0度攻角中部煙囪及反應殼整體速度分布圖
0度攻角中部煙囪及反應殼整體壓強圖
?將以上FLUENT計算風壓結果，導入到MATLAB中，進行函數擬合。
?將風壓以函數形式施加到煙囪相應節點上，模擬風對煙囪的風載效應。
自重+ 90?攻角風載作用下的計算模型圖
結構失效判斷準則
?有限元方法可用有不同的結構失效判斷準則。例如，可以按照強度、剛度（變形）、穩定等問題選擇不同的安全系數；
?強度分析除選擇安全系數外，可按照強度比的方法來判斷結構是否失效。
強度分析準則－強度比
?由Tsai-Wu應力準則演化而來的。該準則一個重要的特征是：考慮了結構復雜應力狀態，以及復合材料力學性能，尤其是考慮了拉伸強度與壓縮強度的區別 。
圖中列舉了復合材料層合殼中某結構層的強度比倒數分布云圖，其中最小的強度比為：R =2.33 > 1.6
風力葉片主梁的強度比
最大強度比倒數為0.117828，也即最小強度比為8.5，位于主梁層上。
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