1. 測定氣體體積的實驗方法有哪些
1 實驗方法
1.1 示蹤氣體技術
對於強制通風，室內空氣流速變化較大，如果利用直接或間接測量風速分析流場的方法，則難以對室內空氣流動情況進行全面描述，而示蹤氣體方法正適用於此種情況。雖然示蹤氣體的研究方法已引入通風行業十餘年，但國內鮮有人利用示蹤氣體研究強制通風，筆者在此方面做了初步的嘗試。
本次試驗選用甲烷作為示蹤氣體。甲烷性質穩定，密度較小，易於與空氣充分混合，並且對人體無毒無害。雖然甲烷在體積分數為5%～15%時具有爆炸性，但其可測濃度較低。本次實驗中控制甲烷最大體積分數約為100×10-6，較為安全。
利用示蹤氣體測量空氣齡的釋放方法有3種[2]：①脈沖法；②上升法；③下降法（或衰減法）。其中下降法最為簡單，且實驗精度較高，因此本文選用下降法測量空氣齡。
1.2 實驗基本原理[3]
通風的主要目的是將新鮮空氣送入工作區，並且將污染料物盡快從工作區排出去。空氣齡τp的物理意義是空氣進入房間以來的時間，它定量描述了送風空氣代替房間原有空氣的快慢。
房間中某一點的空氣由不同空氣齡的空氣微團組成，因此該點所有微團的空氣齡存在一個頻率分布函數f(τ)和累計分布函數F（τ）。累計分布函數F與頻率分布函數f之間的關系如下：
（1）
某一點的空氣齡τp是指該點所有微團的空氣齡的平均值：
（2）
用示蹤氣體方法測量某一點示蹤氣體濃度隨時間的變化過程，得到該點空氣齡的頻率分布函數f或累計分布函數F，從而可計算出該點的空氣齡。以下降法為例，空氣齡的累計分布函數F如下：
（3）
其中，Cp(τ)為測點時刻示蹤氣體濃度。
於是，採用下降法測量空氣齡的計算公式如下：
（4）
1.3 測量方法
本文選用QGS-08B型紅外線氣體分析儀作為示蹤氣體測量設備。這種儀器可以在實驗現場直接連續測定低濃度的甲烷，測量范圍0～100×10-6，精度1%，輸出為0～5V的電壓信號。此電壓信號經PC-1216-K2型A/D板轉換成數字信號傳入計算機進行數據存儲與顯示。測點濃度的采樣時間間隔可在數據採集軟體中設定，本次實驗取為8s。
示蹤氣體測量方法如下：首先，將房間密閉，釋放示蹤氣體；當房間中示蹤氣體的濃度達到平衡狀態（約100×10-6）後，停止釋放示蹤氣體；此時，開始送風，並打開排風口，同時記錄測量點處示蹤氣體濃度隨時間的變化情況，從而計算出測點處的空氣齡值。
實驗房間
實驗房間尺寸為5.0m×3.5m×3.0m，有2個送風口（頂送A和側送B）和5個排風口（1～5），如圖1所示。送風口為圓形噴口，送風口A，B直徑分別為15cm,21cm。排風口1～5分別為35cm×35cm,35cm×35cm,25cm×35cm,50cm×35cm,35cm×35cm的矩形風口。
圖1 實驗房間及測點位置
本文對8種強制通風方式A1，A4，A5，B1，B2，B3，B4，B5進行研究，其中大寫字母表示送風口編號，數字表示排風口編號。例如，A1即為送風口為A，排風口為1的工況。在每種通風方式下，對5個測點（1）～（5）的濃度衰減進行測量。房間中風口及測點位置見圖1。其中，進風口A中心點的坐標為（2500，3000，2100），進風口B中心點的坐標為（0，2605，2945），單位為mm。測點分別們於房間中心四等分點處。
2 實驗結果
2.1 實驗可靠性檢驗與數據處理方法
為檢驗示蹤氣體在通風房間實驗的可靠性，在A1工況下，在測點（1960，1730，1640）處對示蹤氣體濃度衰減進行了3次測量，3次測量的示蹤氣體濃度如圖2所示。從圖中可以看出該實驗的重復性較好。
圖2 同一地點3次測得的濃度衰減曲線
計算空氣齡時，考慮到紅外線氣體分析儀測量精度有限，當示蹤氣體濃度為10×10-6以下時，利用指數形式的擬合公式進行積分計算[2]；而當示蹤氣體濃度為10×10-6以上時，則利用梯形法對實驗數據進行積分計算；兩部分之和除以測點處示蹤氣體初始濃度即為該測點的空氣齡值。