好氧垃圾填埋場(chǎng)的熱對(duì)流現(xiàn)象

半好氧垃圾填埋場(chǎng)的特點(diǎn)是能夠利用垃圾填埋場(chǎng)內(nèi)部的高溫將垃圾填埋場(chǎng)垃圾分解所需的空氣自然吸入垃圾填埋場(chǎng)。利用環(huán)境中的溫差使空氣等流體運(yùn)動(dòng)稱為熱對(duì)流。讓我們考慮一下這里的機(jī)制。

例如，考慮一個(gè)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(dòng)？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(huì)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(huì)產(chǎn)生浮力并向上移動(dòng)。同時(shí)，周圍的空氣流入加熱器附近，以彌補(bǔ)移動(dòng)的空氣量。氣體僅靠溫差即可移動(dòng)，無需鼓風(fēng)機(jī)等動(dòng)力。

據(jù)說垃圾填埋場(chǎng)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(huì)產(chǎn)生熱量。垃圾填埋場(chǎng)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(dòng)，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(shí)間。在半好氧垃圾填埋場(chǎng)，為了解決這個(gè)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(duì)流換熱現(xiàn)象？

對(duì)流換熱現(xiàn)象是指流動(dòng)的流體與固體壁直接接觸，當(dāng)兩者溫度不同時(shí)，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(duì)流作用，所以對(duì)流換熱過程必然受到導(dǎo)熱規(guī)律和流體流動(dòng)規(guī)律的雙重支配。對(duì)流換熱是依靠流體質(zhì)點(diǎn)的移動(dòng)進(jìn)行熱量傳遞的，與流體的流動(dòng)情況密切相關(guān)。[1] 

仔細(xì)觀察分析固體壁與流體的對(duì)流換熱過程，我們會(huì)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(dòng)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(dòng)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(dòng)稱為自然對(duì)流;由風(fēng)機(jī)、泵等所驅(qū)動(dòng)的流體運(yùn)動(dòng)稱為受迫對(duì)流;受迫對(duì)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(dòng)和外掠流動(dòng)兩種。