粒径呈幂律分布的颗粒气体中的颗粒分离行为特性

采用分子动力学方法模拟了受到边界振动的粒径呈幂律分布的颗粒气体中的颗粒分离行为特性.研究发现当系统受到振动时,模拟区域出现温度梯度,系统出现颗粒分离现象,所有的颗粒都会朝着温度低的区域移动,且大颗粒比小颗粒更趋向于聚集在低温区域;系统大颗粒和小颗粒间的粒径差越大,系统的颗粒分离行为越显著.同时,系统的子区域中的局域粒径分布函数仍然为幂律分布.     

颗粒粒径对回转窑内散体物料休止角的影响规律

为了研究颗粒粒径与回转窑内散体物料休止角的关系,建立回转窑物料运动实验平台。以直径为2~10 mm的玻璃珠为物料样本,测试不同粒径的物料在回转窑中的运动过程。通过数字图像处理法计算物料休止角随时间的响应过程,分析不同粒径条件下散体物料休止角的变化规律。研究结果表明:在回转窑中,无论是单一粒径物料还是多粒径组合物料,休止角的最大值、最小值、均值、极差和周期都会随着颗粒粒径的增大而增大;在多粒径组合物料中,"巴西果效应"使不同粒径的颗粒出现分离,粒径偏大的颗粒运动到物料的外围区域,使得物料休止角的最大值、最小值、均值、极差和周期都增大;在平均粒径相同的多粒径组合物料中,颗粒间的粒径差值越大,休止角的最大值、最小值、均值、极差和周期越大。     

镍闪速熔炼过程数值仿真

采用数值模拟软件对国内某大型镍厂闪速炉内气相的速度、温度、浓度及不同粒径颗粒的速度和温度分布特性进行研究。研究结果表明：通过COMSOL软件模拟后,喷嘴喷入的混合气流入炉后发生膨胀,在闪速炉内形成涡流,并会向反应塔上部运动发生回流;氧化反应主要发生在离反应塔中心1.2 m区域内,在距塔顶5.59 m处氧化反应基本完成,且氧气未被完全消耗,沉淀池出口氧气体积分数为7.70%;喷嘴下方和反应塔中下部存在局部高温区域,反应塔中上部区域出现低温区域;小粒径混合物料颗粒与大粒径混合物料颗粒相比受气体影响程度较大,达到的最大速度更大,且由于着火点低,温度上升较快,控制混合物料颗粒粒径在60～80μm之间熔炼反应效果较好。     

加热机制对粒径呈幂律分布的颗粒气体中能量均分失效行为的影响

在粒径呈连续分布的颗粒气体系统内,不同组分的颗粒之间的颗粒温度不相等,即能量均分失效.我们采用分子动力学模拟研究边界加热机制对粒径呈幂律分布的颗粒气体中能量均分失效行为的影响.研究发现不仅仅是位于边界热源附近的颗粒,远离边界位于系统内部的、不同组分的颗粒从边界热源获取的能量差越大,系统的能量均分失效就越严重.边界加热机制决定了混合颗粒系统内部的能量均分失效程度的强弱.     

粒径呈幂律分布的颗粒气体中的速度分布特性

采用分子动力学模拟研究受到边界加热机制作用的粒径呈幂律分布的颗粒气体中速度分布函数的特性.研究发现颗粒系统的速度分布函数P(v)偏离高斯分布,且随着系统的弹性恢复系数η、面积分数φ(所有颗粒的总面积与模拟区域面积之比)、系统的颗粒总数和粒径分形维数D的改变,速度分布函数中的指数α呈现出了α<2的一系列值,并不存在α＝1.5的普适值.此外,随着弹性恢复系数η的减小、面积分数和系统的颗粒总数N的增加、粒径分形维数D的增大,系统颗粒的速度分布偏离高斯分布的程度加剧.     

小颗粒滴流床反应器中液相轴向返混的研究

对三种形状六种尺寸的小颗粒填料,在滴流床中气液两相并流向下流动时液相的轴向返混程度作了研究。实验表明:随着液速的增加,填料颗粒的毕克力Pe_L值增大,返混程度降低;填料颗粒的球形度越小,Pe_L值就越小,返混程度就越大;填料颗粒的尺寸对返混也有影响,尤其是对非球形颗粒,尺寸越大,则Pe_L值越大。当气液两相流速不断增大时,床层中的流动状态从滴流区转变为脉动区,则液体性质对Pe_L值的影响也不同。给出了两个流区的Pe_L关联式。     

基于三维离散元法的无钟高炉装料行为

利用三维离散元法建立了无钟高炉布料模型,分析了料罐、旋转溜槽中的颗粒流动行为以及颗粒离开溜槽后的下落轨迹和料堆形成,可视化再现了装料过程.结果发现:炉料在流动过程中始终存在粒度偏析,料罐排料流为漏斗流,小颗粒由于偏析而倾向于后期排出;溜槽倾角对颗粒流动行为和料堆形成影响较大;溜槽内颗粒流由于溜槽旋转而向侧上部偏离和翻动,小颗粒因靠近壁面而位于料流内侧,大颗粒因聚集在溜槽上部而处在料流外侧,炉料颗粒偏析、偏转翻动和速度分布影响下落轨迹;在炉料下落到料面的堆积过程中,大颗粒易于向炉喉中心和边缘偏析,小颗粒因位于料流内侧和渗透作用而分布在堆尖下方且偏向中心侧.结合激光网格炉内测量技术料流轨迹测量结果,验证了模型的适用性.     

散射作用下粒径对激光烧结的影响

采用二维双温度模型对激光烧结过程中的相变传热特性进行了模拟研究,重点讨论了颗粒粒径对烧结过程的影响,在此过程中考虑了散射效应的作用。通过将界面能量平衡方程、成核动力学的界面追踪法相耦合来确定固-液界面的位置。结果表明:当激光垂直照射金颗粒时,熔化现象主要发生在颗粒的两极且底部熔化开始时间早,熔化体积也比较小。颗粒粒径的变化主要影响表面光强分布与传热尺寸两个方面,在激光照射阶段由于散射效应,粒径增加会使颗粒底部光强变强,底部温度升高;在激光照射结束以后,粒径越大,单位光照表面下的传热体积也越大,这导致大粒径颗粒的温度、熔化程度较低,底部温度下降速度更快。     

基于PIV技术粗颗粒在管流断面浓度分布试验研究

在河道清淤、全尾砂充填以及深海采矿等很多工程应用中,需要利用管道输送粗颗粒物料,以往对粗颗粒在管流中的运动特性研究较少,工程设计缺少参考依据.本文基于PIV技术对管流中粗颗粒浓度分布进行试验研究.试验中,采用了0.5、1.5、2.5mm三种粒径的石英砂作为输送物料,利用PIV记录了1.5、2.5、3.5m/s三种不同管流速度下颗粒在断面上垂向浓度分布特征.结果表明:在一定流速条件下,颗粒粒径越大,浓度分布越不均匀,浓度最大点的高度越低,最大浓度值越大;一定粒径条件下,流体平均流速越大,浓度分布越均匀,浓度最大点位置越高,最大浓度越小.基于量纲分析法和试验结果拟合,得到了颗粒垂向最大浓度点出现的相对高度与水流平均流速、颗粒粒径、管径的关系.最大浓度点位置计算值与实测值最大误差为10%.     

不同颗粒粒径灰渣中磷和硫的分布

为了解循环流化床运行时不同颗粒粒径灰渣的固硫固磷效果,从20 t/h循环流化床锅炉排渣口和循环放灰口分别采集炉内灰渣。对不同颗粒粒径灰渣进行XRF,XRD,SEM和EDS元素分析及物相表征。研究结果表明:循环流化床内,随颗粒粒径的减小,单位质量CaO对SO2的固定量逐渐增加。颗粒较大的CaO颗粒,流化程度低,长时间处于高温缺氧的密相床层区,导致CaO对SO2固定量的降低。颗粒较小的CaO颗粒,固硫反应的活化能较低,因此,单位质量CaO的固硫量较大,但受除尘器除尘效率的影响,其在炉内煤灰中的质量比例较低,固硫总量有限。CaO对P2O5的固定量同颗粒尺度无关,温度越高,二者接触越充分,CaO的固磷量越大。     

激光法与比重计法粒径分布相关性试验研究

为了建立激光法与比重计法粒径分布试验结果的相关关系,通过系列室内颗粒分析试验,描述了激光法与比重计法的粒径分布曲线特征,并探讨了两者之间的差异,定量给出了2种方法测得的砂粒含量、细颗粒含量以及d30,d50粒径之间的相关性,提出了激光法与比重计法测试结果相互转换的方法.试验结果表明:激光法和比重计法测得的颗粒分布曲线特征受土性影响较大;激光法能够给出更加完整的粒径曲线分布图;2种方法测得的砂、黏粒含量值以及d30,d50粒径值不同,但可相互转换.结合Kerry和Konert等提出的建议,激光法和比重计法的测试结果有可能在土体粒级分类图中实现统一.     

粒度分布对大掺量矿渣、钢渣胶凝体系抗压强度影响的灰色关联分析

为了能够更好地大量利用矿渣、钢渣制备高强建筑材料,实验采用灰色关联分析方法研究了矿渣、钢渣的粒度分布对大掺量矿渣、钢渣胶凝体系抗压强度的影响.矿渣和钢渣掺量分别占胶凝材料总质量的50%和30%,水胶比为0.34.研究表明：粒度小于8.39μm的矿渣、钢渣颗粒对其胶凝体系3 d和28 d抗压强度均起到增强作用,大于8.39μm的矿渣、钢渣颗粒对抗压强度起到削弱作用.为了提高大掺量矿渣、钢渣胶凝体系28d抗压强度,应当主要增加5.03～8.39μm矿渣、钢渣颗粒数量.     

高炉渣颗粒粒径对矿渣水泥水化的影响

高炉渣是钢铁行业生产过程中的必然产物, 随着我国经济不断高速增长, 钢铁产量逐年提高, 高炉渣的堆积量也在不断上升. 完善矿渣水泥的理论研究, 提高高炉渣的利用率, 既能够减少固体废弃物的数量、 保护环境, 又能够为企业带来更好的经济效益. 实验结果表明, 减小高炉渣颗粒粒径能够加快水化反应的进程, 提高抗压强度. 另外, 高炉渣颗粒的粒径分布对混凝土抗压强度也会产生显著影响.     

齐大山铁尾矿粉磨特性

利用扫描电镜(SEM)、场发射扫描电镜(FE-SEM)和激光粒度仪(LPS)研究齐大山磨细铁尾矿的颗粒形貌和粒度分布特征,并以比表面积为评价指标,比较了铁尾矿与水淬高炉渣的易磨性.结果表明:铁尾矿的易磨性远远优于水淬高炉渣;铁尾矿经实验用球磨机粉磨140min后,能够填充水泥粉体堆积结构间隙的粒径小于5μm的颗粒质量分数为62.60%,并且还含有大量亚微米级和纳米级颗粒.     

矿石颗粒尺度分布的双圆算法

针对高炉内矿石颗粒外形不规则和边缘暗淡模糊等特性，提出了双圆比的概念，运用图像预处理、彩色形态学平滑、颗粒点定位、颗粒最大区域扩张、双圆尺度检测等方法，能够很好地对矿石颗粒尺度分布情况进行检测.对比实验表明，该算法比经典算法具有更高的准确度.     

超声粒度检测建模及其粒度分布反演计算

提出了在矿砂粒径尺寸级配情况下,不同粒径的筛下累积含量公式. 在分析超声衰减基本理论模型的基础上,将不同粒径的筛下累积含量集成到超声波衰减模型中,推导出超声波衰减与矿浆浓度、粒度之间的关系模型. 将所推导的模型结合实验和数据分析以确定超声波衰减与粒度分布的关系,且采用遗传算法反演计算获得矿浆中粒的粒度分布. 结果表明,反演的计算结果精度较高.     

高炉矿渣粉粒度分布与粉体特性关系的研究

粉体特性研究对于探索矿渣粉高效制备的方法至关重要．选用Rosin-Rammer-Bennett方程作为粒度分布模型，对立磨矿渣粉采用分级组合的手段，配制出22种具有不同特征粒径（De=8～20μm）和不同均匀性系数（n=0．9～1．4）的矿渣粉体（n=0．9～1．4）．在研究其粉体特性的基础上，建立了矿渣粉的粒度分布参数（n和忱值）、压缩应力与粉体的自然堆积密度和压缩密度之间的经验关系模型．发现经400kPa压缩应力压实的矿渣粉体，呈现出弹性特征．卸载后其回弹率介于0．33％～0．475％．矿渣粉的比表面积越小，回弹率越大．     

气淬法制备高炉渣玻璃微珠的性能

通过实验分别检测了高炉渣珠的堆积密度、粒度分布、化学侵蚀性、筒压强度和表观特性.结果表明,堆积密度随粒径的增加先增加后减小,0.3~1mm粒径范围内渣珠堆积密度最大,并且渣珠粒径主要集中在0.30~1.0mm之间,成珠率较高;渣珠不耐酸,在同一侵蚀溶液中,粒径较大的渣珠的抗侵蚀能力强于粒径较小的渣珠;粒径越小,渣珠筒压强度越大,渣珠承受压力的能力越强;高炉渣珠表面光滑平整,呈圆球状,粒径大小均匀;由于渣珠气淬的冷却速率较快,渣珠非晶相含量较高,当渣珠粒径<0.30mm时,XRD曲线变为馒头峰,基本不再有晶相析出,矿相变为非晶相.     

北部湾近海洪冲积低液限粉土颗粒组成试验研究

针对广西北部湾沿海地区的低液限粉土的颗粒组成问题,以土样结构性差异作为切入点,采用移液管法对不同状态的土样进行颗粒组成分析试验。试验结果显示土的结构性差异对土的颗粒组成分布有着重要影响。对土颗粒组成的新认识,为后续探讨该地区低液限粉土颗粒变异性以及确切的命名、工程性质评价提供了重要依据,在沿海公路路基修筑方面有重要的指导价值。     

布料方式对竖冷炉内烧结矿偏析及气流分布的影响

为优化梅钢竖冷炉的布料方式，采用离散单元法和多孔介质模型研究中间布料和边缘-中心布料对炉内烧结矿的偏析、空隙率分布、气流分布以及气体压力的影响.结果表明，对比中间布料，采用边缘-中心布料时，大颗粒偏析区域由中心区和上部边壁区变为中间区，且烧结矿偏析得到改善.床层空隙率虽有下降，但沿宽度方向分布更均匀.中间布料条件下，气体流速主要呈沿边壁区向中心区逐渐增大的分布，且气体压力较小.边缘-中心布料时，气体流速呈中间区较大、中心区和边壁区较小的“Λ”型分布，但上述区域间的流速差值减小.气体压力增幅较大，但能够沿高度方向同步下降.综合上述因素，推荐使用边缘-中心布料.