半好氧垃圾填埋场的热对流现象

好氧垃圾填埋场的热对流现象

半好氧垃圾填埋场的特点是能够利用垃圾填埋场内部的高温将垃圾填埋场垃圾分解所需的空气自然吸入垃圾填埋场。利用环境中的温差使空气等流体运动称为热对流。让我们考虑一下这里的机制。

例如，考虑一个加热器，如炉子或油加热器。这些加热器使安装位置周围的空气变暖，但这些温暖的空气如何流动？由于气体具有随温度升高而体积增加的膨胀特性，因此被加热器加热的空气的密度（每单位体积的重量）会降低。它比远处的空气轻，不受加热设备的影响，因此温暖的空气会产生浮力并向上移动。同时，周围的空气流入加热器附近，以弥补移动的空气量。气体仅靠温差即可移动，无需鼓风机等动力。

据说垃圾填埋场的垃圾填埋温度一般在60摄氏度左右，因为有机物分解和化学反应会产生热量。垃圾填埋场垃圾产生的甲烷和二氧化碳受温度加热，由于产生的浮力向上移动，但垃圾层表面覆盖着透气性低的终土壤覆盖物，因此通过需要时间。在半好氧垃圾填埋场，为了解决这个问题，安装了与大气相连的排气管，使垃圾层产生的气体能够快速排出。此外，通过在深处安装与大气相通的渗滤液收集排水管，可将新鲜空气吸入垃圾层，补充垃圾层排出的气体量。

什么是对流换热现象？

对流换热现象是指流动的流体与固体壁直接接触，当两者温度不同时，相互间所发生的热量传递过程。它既具有流体分子间微观导热作用，又具有流体宏观位移的热对流作用，所以对流换热过程必然受到导热规律和流体流动规律的双重支配。对流换热是依靠流体质点的移动进行热量传递的，与流体的流动情况密切相关。[1] 

仔细观察分析固体壁与流体的对流换热过程，我们会发现：由于摩擦力的作用，在紧贴固体壁面处有一平行于固体壁面流动的流体薄层，叫层流边界层，其垂直壁面方向的热量传递方式主要是导热，它的温度分布呈倾斜直线状；而在远离壁面的流体核心部分，流体呈紊流状态，则因流体的剧烈运动面使温度分布比较均匀，呈水平线；在层流边界层与流体核心部分之间为过渡区，温度分布可近似看作抛物线。流体各部分因温度引起的密度差所形成的运动称为自然对流;由风机、泵等所驱动的流体运动称为受迫对流;受迫对流根据边界层形成和发展情况的不同，又可以分成内部流动和外掠流动两种。