1. 测定气体体积的实验方法有哪些
1 实验方法
1.1 示踪气体技术
对于强制通风，室内空气流速变化较大，如果利用直接或间接测量风速分析流场的方法，则难以对室内空气流动情况进行全面描述，而示踪气体方法正适用于此种情况。虽然示踪气体的研究方法已引入通风行业十余年，但国内鲜有人利用示踪气体研究强制通风，笔者在此方面做了初步的尝试。
本次试验选用甲烷作为示踪气体。甲烷性质稳定，密度较小，易于与空气充分混合，并且对人体无毒无害。虽然甲烷在体积分数为5%～15%时具有爆炸性，但其可测浓度较低。本次实验中控制甲烷最大体积分数约为100×10-6，较为安全。
利用示踪气体测量空气龄的释放方法有3种[2]：①脉冲法；②上升法；③下降法（或衰减法）。其中下降法最为简单，且实验精度较高，因此本文选用下降法测量空气龄。
1.2 实验基本原理[3]
通风的主要目的是将新鲜空气送入工作区，并且将污染料物尽快从工作区排出去。空气龄τp的物理意义是空气进入房间以来的时间，它定量描述了送风空气代替房间原有空气的快慢。
房间中某一点的空气由不同空气龄的空气微团组成，因此该点所有微团的空气龄存在一个频率分布函数f(τ)和累计分布函数F（τ）。累计分布函数F与频率分布函数f之间的关系如下：
（1）
某一点的空气龄τp是指该点所有微团的空气龄的平均值：
（2）
用示踪气体方法测量某一点示踪气体浓度随时间的变化过程，得到该点空气龄的频率分布函数f或累计分布函数F，从而可计算出该点的空气龄。以下降法为例，空气龄的累计分布函数F如下：
（3）
其中，Cp(τ)为测点时刻示踪气体浓度。
于是，采用下降法测量空气龄的计算公式如下：
（4）
1.3 测量方法
本文选用QGS-08B型红外线气体分析仪作为示踪气体测量设备。这种仪器可以在实验现场直接连续测定低浓度的甲烷，测量范围0～100×10-6，精度1%，输出为0～5V的电压信号。此电压信号经PC-1216-K2型A/D板转换成数字信号传入计算机进行数据存储与显示。测点浓度的采样时间间隔可在数据采集软件中设定，本次实验取为8s。
示踪气体测量方法如下：首先，将房间密闭，释放示踪气体；当房间中示踪气体的浓度达到平衡状态（约100×10-6）后，停止释放示踪气体；此时，开始送风，并打开排风口，同时记录测量点处示踪气体浓度随时间的变化情况，从而计算出测点处的空气龄值。
实验房间
实验房间尺寸为5.0m×3.5m×3.0m，有2个送风口（顶送A和侧送B）和5个排风口（1～5），如图1所示。送风口为圆形喷口，送风口A，B直径分别为15cm,21cm。排风口1～5分别为35cm×35cm,35cm×35cm,25cm×35cm,50cm×35cm,35cm×35cm的矩形风口。
图1 实验房间及测点位置
本文对8种强制通风方式A1，A4，A5，B1，B2，B3，B4，B5进行研究，其中大写字母表示送风口编号，数字表示排风口编号。例如，A1即为送风口为A，排风口为1的工况。在每种通风方式下，对5个测点（1）～（5）的浓度衰减进行测量。房间中风口及测点位置见图1。其中，进风口A中心点的坐标为（2500，3000，2100），进风口B中心点的坐标为（0，2605，2945），单位为mm。测点分别们于房间中心四等分点处。
2 实验结果
2.1 实验可靠性检验与数据处理方法
为检验示踪气体在通风房间实验的可靠性，在A1工况下，在测点（1960，1730，1640）处对示踪气体浓度衰减进行了3次测量，3次测量的示踪气体浓度如图2所示。从图中可以看出该实验的重复性较好。
图2 同一地点3次测得的浓度衰减曲线
计算空气龄时，考虑到红外线气体分析仪测量精度有限，当示踪气体浓度为10×10-6以下时，利用指数形式的拟合公式进行积分计算[2]；而当示踪气体浓度为10×10-6以上时，则利用梯形法对实验数据进行积分计算；两部分之和除以测点处示踪气体初始浓度即为该测点的空气龄值。