好氧垃圾填埋場的熱對流現(xiàn)象

半好氧垃圾填埋場的特點(diǎn)是能夠利用垃圾填埋場內(nèi)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(huán)境中的溫差使空氣等流體運(yùn)動稱為熱對流。讓我們考慮一下這里的機(jī)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(yuǎn)處的空氣輕，不受加熱設(shè)備的影響，因此溫暖的空氣會產(chǎn)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(bǔ)移動的空氣量。氣體僅靠溫差即可移動，無需鼓風(fēng)機(jī)等動力。

據(jù)說垃圾填埋場的垃圾填埋溫度一般在60攝氏度左右，因?yàn)橛袡C(jī)物分解和化學(xué)反應(yīng)會產(chǎn)生熱量。垃圾填埋場垃圾產(chǎn)生的甲烷和二氧化碳受溫度加熱，由于產(chǎn)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(chǎn)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(bǔ)充垃圾層排出的氣體量。

什么是對流換熱現(xiàn)象？

對流換熱現(xiàn)象是指流動的流體與固體壁直接接觸，當(dāng)兩者溫度不同時，相互間所發(fā)生的熱量傳遞過程。它既具有流體分子間微觀導(dǎo)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(dǎo)熱規(guī)律和流體流動規(guī)律的雙重支配。對流換熱是依靠流體質(zhì)點(diǎn)的移動進(jìn)行熱量傳遞的，與流體的流動情況密切相關(guān)。[1] 

仔細(xì)觀察分析固體壁與流體的對流換熱過程，我們會發(fā)現(xiàn)：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(dǎo)熱，它的溫度分布呈傾斜直線狀；而在遠(yuǎn)離壁面的流體核心部分，流體呈紊流狀態(tài)，則因流體的劇烈運(yùn)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(qū)，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(yùn)動稱為自然對流;由風(fēng)機(jī)、泵等所驅(qū)動的流體運(yùn)動稱為受迫對流;受迫對流根據(jù)邊界層形成和發(fā)展情況的不同，又可以分成內(nèi)部流動和外掠流動兩種。