高湿黏性颗粒在PTFE滤料表面的沉积规律研究

过滤过程中颗粒物在滤料上的沉积形貌对除尘器过滤性能及清灰频率的确定至关重要。为深入了解颗粒物在聚四氟乙烯(PTFE)滤料表面的沉积规律，搭建了一套过滤实验系统，基于该实验系统对比了过滤时间、粉尘浓度、过滤风速和含水率对颗粒单位面积沉积质量及粉尘层平均厚度的影响，探究了两种沉积速率的适用性及高湿黏性颗粒的黏附效率，并推导了不同含水率粉尘层的厚度分布模型。通过建立沉积粉尘层内部颗粒间的受力模型，对颗粒的受力运动情况进行分析，后续沉积颗粒自身重力对先前沉积颗粒的压缩作用不可忽略，颗粒的运动趋势由上层粉尘层重力、气流对颗粒的曳力及颗粒间黏附力共同决定。实验结果表明，高湿粉尘较干燥粉尘单位面积沉积质量有所降低，随着粉尘含水率增大，粉尘层平均厚度和单位面积沉积质量呈先减小后增大的趋势；高湿粉尘的沉积受颗粒间黏附力大小的影响，粉尘含水率为10%时质量沉积速率和黏附效率最小；粉尘含水率为9%和13%时粉尘层均匀性较干燥粉尘层下降，当高湿颗粒间的黏附力可以抵抗上层重力的压缩作用时颗粒滑动减少，粉尘层结构均匀。含水率为10%～12%时粉尘层均匀性稳定，且含水率为10%时最佳。     

基于FLAC~(3D)的矿山溜井稳定性分析

溜井放矿是大多数矿山的重要出矿手段,分析溜井的稳定性有利于矿山生产的稳定和采矿计划安排。溜井放矿过程中会对溜井造成一定程度的损伤,分析其损坏程度有助于对溜井整体稳定性的评判。采用FLAC~(3D)数值模拟方法分析溜井的应力变化情况。以某铜矿的溜井放矿为例,从放矿过程中的摩擦破坏程度和应力变化情况分析溜井的稳定性。通过三维激光扫描技术结合FLAC~(3D)建立溜井模型,根据应力变化情况整体分析溜井的稳定性。研究结果表明:溜井放矿会造成应力集中,导致溜井出现摩擦损伤。在矿体开采过程中应削弱应力集中现象,以保证溜井的稳定性,确保放矿工作的顺利进行。     

露天煤堆起尘及其运移扩散的模拟研究

以堆煤场煤尘为对象,对粉尘颗粒在大气中的受力状况进行了分析,对开放性尘源表面的粉尘起尘及其在大气中扩散的运动进行了理论研究和数值模拟。利用Lagrange方法,研究了堆煤场煤尘颗粒群的扩散运动方程,并借助MATLAB语言,编制了环境中粉尘浓度的计算程序,对颗粒运动进行了模拟,为评价露天矿堆煤场对环境造成的污染提供了理论指导。     

转炉粉尘静电除尘器数值模拟

基于计算流体力学,采用ANSYS软件的FLUENT模块,应用DPM离散相模型模拟了烟气和粉尘特性对静电除尘器除尘效率的影响规律,设计正交模拟优化模拟条件,并与生产现场情况对比. 结果表明,静电除尘器除尘效率随烟气流速增加而降低,随烟气湿度和粉尘真密度增加而增加,随烟气含尘浓度和粉尘粒径增加先增加后降低. 根据此规律,通过设计L16(45)正交模拟,得出烟气和粉尘特性对静电除尘器除尘效率的影响程度为粉尘粒径?烟气流速?粉尘真密度?烟气含尘浓度?烟气湿度;放电电极电压35 kV条件下,使静电除尘器处于最优状态的条件为烟气流速0.5 m/s、粉尘粒径40 ?m、烟气含尘浓度40 g/m3、烟气湿度25%、粉尘真密度4000 kg/m3,此工况下除尘率达99.9%.     

烧结厂转运点高浓度粉尘的吸尘罩捕收规律

通过对烧结厂皮带机转运点扬尘理化特性、吸尘罩内粉尘流、抽风参数与所捕收粉尘粒度与质量变化规律等的研究,探讨了吸尘罩对高浓度粉尘的捕收规律. 结果表明,该处扬尘浓度大于3000 mg/m3,真密度为4.040 g/cm3,球形度为0.51~0.93,TFe和CaO的总含量高达62%~64%(w). 随抽气速度增大,吸尘罩内粉尘浓度逐渐升高,抽吸气流的捕尘作用逐渐取代诱导气流的扬尘作用,当抽气量增加到一定值后,抽吸气流开始激发附着在料床上静止的粉尘. 随抽气速度增大,吸尘罩所捕收粉尘的总质量和最大粒度不断增大,呼吸性粉尘量大幅降低. 为避免大量激发料床上静止的粉尘,吸尘罩的经济抽风速度应不高于9.20 m/s,捕收的粉尘颗粒小于112.62 mm的占97%.     

短接触旋流反应器混合腔内离散颗粒分布特性的模拟

应用DPM模型对新型催化裂化短接触旋流反应器内的颗粒分布特性进行数值模拟,主要考察混合腔内气、固两相速度与浓度分布的基本特征。模拟结果表明:1~30μm粒径颗粒受到重力场和旋流场的作用,在混合腔内沿气流方向旋转扩散,充满整个混合区域且逐渐螺旋下行;而50、70、100μm粒径的颗粒由于粒径相对较大,不易被气流夹带,在混合腔内的流动更为复杂,浓度分布的不均匀度增大。研究结果为新型反应器的设计和优化提供了重要理论依据。     

双区静电除尘模拟设计中的颗粒荷电模型选用

大气污染治理水平的提高对静电除尘器的净化效率提出更高要求。利用数值模拟设计静电除尘器有助于优化结构和提高性能,而模拟过程中选用的颗粒荷电模型很大程度决定了模拟结果的准确性。通过建立双区静电除尘器电场、流场和颗粒运动模型,计算两种荷电模型下双区静电除尘器内部颗粒运动轨迹,分析荷电模型对荷电区和收尘区内颗粒轨迹的影响。通过两种荷电模型下0.4 μm颗粒和7.5 μm颗粒去除率模拟值与实测值的对比,发现荷电模型导致的模拟值差异随颗粒粒径的减小而增大。定电量模型适用于电场荷电为主的大粒径颗粒,对扩散荷电的忽略使得该模型下小粒径颗粒的模拟去除率远小于实测值。综合考虑电场荷电量和扩散荷电量随时间变化的模型可以很好地反映小粒径颗粒的荷电特性,更适用于对小粒径颗粒荷电行为特征的数值模拟。     

干燥对褐煤爆炸危险性的实验研究

为探究干燥前后褐煤的爆炸危险性,基于粉尘爆炸机理,通过粒度分析和爆炸性测定实验,分析了干燥前后褐煤粒径分布变化、扬尘特性及爆炸危险性变化.结果表明,干燥褐煤大粒径颗粒频数减小,小粒径颗粒频数增加,粒径变小,扬尘量增加;干燥褐煤最小点燃能量、粉尘云/层最低着火温度较干燥前褐煤都有所降低.干燥褐煤较原煤更易扬尘达到爆炸极限浓度,且更易发生着火燃烧爆炸,干燥褐煤爆炸敏感性和危险性都增加.     

不同工况下除尘器粉尘捕集效率模拟分析

旋风式除尘器的粉尘捕集效率一直是生产过程中的重要关注点。模拟计算分析不同工况、不同结构下装置内的压力、粉尘颗粒分布情况,研究其与粉尘捕集效率的关系。结论是:入口风速越大,压损越大;导流叶片的角度越大,压损越大,但压损增加幅度并不大;增加导流叶片,颗粒轨迹流线更加平滑,收尘效率更高。在一定工况条件下,通过增设内部导流叶片,可以提高收尘效率;增加入口流速、粒径,可以提高收尘效率;对于5~10μm的粉尘颗粒可通过增大流速来达到90%以上的收尘效率,对于1~5μm的粉尘颗粒均难做到50%以上的收尘效率。     

荷尘状态单纤维过滤压降数值计算与分析

采用Monte Carlo法和Kuwabara单元模型,模拟了单纤维表面粉尘树枝结构的生长过程。在此基础上,考虑邻近粒子对粉尘树枝中单粒子阻力的影响,给出了荷尘状态单纤维过滤压降模拟模型。结果指出,对所有过滤情形,荷尘单纤维过滤压降随沉积量变化呈现两个阶段性特征;过滤风速、粒子大小和粉尘树枝形态结构对荷尘单纤维过滤压降影响显著;而纤维直径对荷尘单纤维过滤压降影响不明显。在获得单纤维过滤压降随沉积量变化关系后,求解了粒子在模型过滤器中的质量分布,建立了荷尘纤维过滤器过滤压降预测模型,并将模型计算结果与实验结果作了对比。结果表明,过滤风速在0.01~0.3 m·s^-1范围内时,计算值与实验结果吻合较好,模型可适用于荷尘纤维过滤器的压降预测。     

钢铁冶金烧结机头电除尘灰中氯化钾的回收

以某钢铁企业烧结机头含钾电除尘灰为原料,在分析其理化性质的基础上,提出了水洗脱钾?固液分离?除杂与脱色?固液分离?真空蒸发?冷却结晶的氯化钾回收新工艺. 通过实验研究,确定了获得高质量KCl产品的水洗脱钾液最佳蒸发体积浓缩比. 在溶液初始沸腾温度120℃、末沸腾温度160℃的范围内,以50~60 r/min转速进行真空旋转蒸发,经结晶冷却所得KCl产品含量和回收率分别达97.24%和65.25%,产品粒度分布较集中均匀,外观质量较好,达到国家标准GB6549-2011中工农业用KCl产品I类一等品要求.     

高档卷烟纸专用PCC生产过程质量控制技术

高档卷烟纸专用沉淀碳酸钙（PCC）的质量要求包括平均粒径与粒径分布、晶形、游离碱、沉降体积、白度等5个主要指标。分别从浆液浓度与相对密度的关系、碳化反应温度控制、窑气浓度与流量选择、沉降体积控制、生浆和熟浆陈化、过度碳化和磷酸中和处理包裹返碱现象、加强生产过程质量管理环节等方面探讨了高档卷烟纸专用PCC的生产过程中的质量控制技术。     

硫脲浸出烧结灰中银的动力学

以炼铁烧结灰水浸渣为原料,在物相分析的基础上,用硫脲选择性浸取其中的银,考察了物料粒径、浸出温度、硫脲浓度、浸出时间、搅拌速度对银浸出率的影响. 结果表明,在液固体积质量比8 mL/g、原料粒径96~80 mm、浸出温度50℃、硫脲浓度22 g/L、浸出时间120 min、搅拌速度400 r/min的条件下,银浸出率接近90%. 硫脲浸出水浸渣中的银符合收缩未反应核模型,反应表观活化能为29.7 kJ/mol,反应级数近似为1,动力学限制环节为通过固体产物层的内扩散控制.     

氨对平板显示玻璃窑炉烟尘性质的影响

通过平板显示玻璃窑炉烟气脱硝除尘装置,考察氨组分对烟尘析出温度、含水量及烟尘性质的影响规律。结果表明,烟尘析出温度随着烟气中氨浓度的增加而提高,烟尘含水量也明显增大,平均含水量约为7%~8%。通过扫描电镜和粒度分布仪表征,烟气中氨710 mg·Nm^-3时,与无氨烟气比较,烟尘中出现氧化硼氨水合物,烟尘颗粒出现积聚现象,粒径明显增大,有利于烟尘的脱除。     

Wind tunnel study and numerical simulation of dust particle resuspension from indoor surfaces in turbulent flows

Particle resuspension from flooring is an important source of air pollution in the indoor environment. In this work, resuspension of monolayer, polydisperse, irregularly shaped dust particles from various types of floorings was studied via a series of wind tunnel experiments. The range of free-stream velocity needed for resuspension of dust particles was evaluated as a function of particle size and material of particles and surfaces. In addition, a Monte Carlo simulation for predicting the resuspension of dust particles was developed. The resuspension model took into account the effects of particle irregularity, particle surface roughness, and flow characteristics. The dust particle resuspension from different floorings for several particle sizes was evaluated. The model predictions for resuspension fractions were compared with the experimental data and good agreement was observed. The study provided information on the role of airflow velocity on irregular dust particle resuspension from common floorings.     

涡流空气分级机工艺参数对窄级别产品粒径分布和产率的影响

在建立涡流空气分级机的窄级别实验系统的基础上,为了研究工艺参数对窄级别产品粒径分布和产率的影响,确定了以两级分级机的转笼转速差和第二级分级机的二次风速为实验因素,以产品的粒径分布曲线为实验指标,对涡流空气分级机的窄级别实验系统进行实验。实验结果表明,随着转速差的减小,产品的粒径分布曲线变窄;随着二次风速的增大,产品中的细粉含量减少,粒径分布曲线变窄。进一步研究了窄级别产品的产率、均匀度和转速差的关系。结果表明,窄级别产品的产率随转速差的减小而降低,均匀度随转速差的减小而增加。发现存在一个最佳转速差?n0,在这个转速差?n0下得到的产品能同时满足物料的均匀度和产率的要求。实验结果对窄级别产品的制备具有一定的指导意义。     

Size-selective sampling performance of six low-volume “total” suspended particulate (TSP) inlets

Several low-volume inlets (flow rates ≤ 16.7 liters per minute (Lpm)) are commercially available as components of low-cost, portable ambient particulate matter samplers. Because the inlets themselves do not contain internal fractionators, they are often assumed to representatively sample “total” mass concentrations from the ambient air, independent of aerodynamic particle size and wind speed. To date, none of these so-called “TSP” inlets have been rigorously tested under controlled conditions. To determine their actual size-selective performance under conditions of expected use, wind tunnel tests of six commonly used omnidirectional, low-volume inlets were conducted using solid, polydisperse aerosols at wind speeds of 2, 8, and 24 km/h. With the exception of axially-oriented, isokinetic sharp-edge nozzles operating at 5 and 10 Lpm, all low-volume inlets showed some degree of nonideal sampling performance as a function of aerodynamic particle size and wind speed. Depending upon wind speed and assumed ambient particle size distribution, total mass concentration measurements were estimated to be negatively biased by as much as 66%. As expected from particle inertial considerations, inlet efficiency tended to degrade with increasing wind speed and particle size, although some exceptions were noted. The implications of each inlet's non-ideal behavior are discussed with regards to expected total mass concentration measurement during ambient sampling and the ability to obtain representative sampling for size ranges of interest, such as PM_2.5 and PM₁₀. Overall test results will aid in low-volume inlet selection and with proper interpretation of results obtained with their ambient field use.

Copyright © 2018 American Association for Aerosol Research     

Generation of TiO2 Aerosols from Liquid Suspensions: Influence of Colloid Characteristics

The influence of the colloidal characteristics of aqueous TiO₂ nanoparticle suspensions and of the operating conditions on the total particle concentration and the particle size distribution of aerosols generated by nebulization has been studied. A commercial nebulization unit coupled to a diffusion dryer was used to generate aerosols using two different sources of titanium dioxide nanoparticles. Stable, concentration-tunable aerosols could be obtained for both types of nanoparticle suspensions. The effect of operating conditions during nebulization (air flow rate, purity of water source, nanoparticle concentration, and pH of the precursor suspension) was studied. The results obtained indicate that the degree of agglomeration in the liquid phase previous to aerosol formation has a direct influence both on the total nanoparticle count and on the particle size distribution of the generated aerosols.

Copyright 2013 American Association for Aerosol Research     

水性聚氨酯链段序列分布对乳液固含及性能的影响

通过改变预聚加料顺序,采用"拼接软段"的方法,合成了一系列总体成分相同而链段分布不同的水性聚氨酯乳液。着重研究了乳化过程相反转完成时乳液的固含变化,进而对乳液的黏度、粒径、分子量以及乳液表干速度进行测试,藉此分析链段分布对乳液粒子结构和性质的影响。结果表明,适度地改变软硬段在聚氨酯主链上的相对分布,能有效提升水性聚氨酯乳液的固体含量,其机理是增加软硬段平均长度,使它们更容易各自聚集,因此乳化时乳液粒径增大,而且羧基更多迁移到粒子的壳层,使得粒子内部水分较少,表干速度大大加快。     

表面活性剂协同作用下湿式过滤除尘实验研究

选取无烟煤粉为对象，对表面活性剂的相关性能以及无烟煤粉的润湿性进行研究，在此基础上设计并搭建了湿式纤维栅除尘系统，研究不同风速、喷雾压力、纤维栅目数以及复配表面活性剂的种类对除尘效率的影响。实验结果表明，表面活性剂可以有效降低水的表面张力，使得煤粉更容易被湿润；在除尘系统还未添加表面活性剂时，干式纤维栅对粉尘的单一过滤效率较低；添加喷雾装置后，除尘效率随喷雾压力的增大先提高，后趋于稳定，且总体效率均明显高于单一纤维栅除尘条件下的效率；纤维栅目数和除尘效率呈正相关，而当风速大于0.7 m/s后，由于纤维网上形成的水膜较多，会对风速产生一定的阻力，此时，风速对除尘效率的变化影响不明显；添加表面活性剂之后，发现LAB-35和X-100混合表面活性剂溶液的除尘效率最高，达到97.03%。