燃烧过程中铅颗粒粒径分布的实验研究

使用高3.4m、内径0.15m的一维炉实验台,对燃烧中铅颗粒的粒径分布进行实验研究。铅元素以醋酸铅溶液的形式通过空气雾化引入到燃烧液化石油气的炉膛中。使用切割粒径从0.48~12.63μm的8级A ndersen撞击器和切割粒径从0.030~10.0μm的12级静电低压撞击器(ELP I)进行采样,同时对铅颗粒物的质量浓度粒径分布和数量浓度粒径分布进行了测量。使用场发射扫描电镜(FESEM)对铅颗粒微观形貌进行了观察。结果表明:在质量方面,铅颗粒主要集中在亚微米区间,质量浓度的峰值在0.2~0.6μm之间;在数量方面,铅颗粒主要集中在0.03~0.4μm区间,数量浓度的峰值在0.2~0.3μm之间。     

不同大气污染状态下的颗粒物粒径分布特征分析

利用粒径谱仪对正常天气、雾霾天气、烟花燃放和混合污染等四种大气状态下颗粒物进行连续监测,结果表明,雾霾天气下颗粒物数浓度高,粒径大,高数浓度持续时间长;正常天气下颗粒物数浓度低,粒径小,高数浓度持续时间短;烟花集中燃放条件下,颗粒物的数浓度和粒径在短时间内达到峰值。     

大气中不同粒径颗粒态汞污染的时空分布特征

在学院区（华东理工大学）和交通居住混合区（闸北区环境监测站）采集大气中不同粒径的微小颗粒物,用湿法消解和高温分解法提取后用冷原子吸收光谱法测定汞浓度;通过两段提取法分别测定挥发性颗粒汞（VPM）、反应性颗粒汞（RPM）和惰性颗粒汞（IPM）。结果表明：交通居住混合区的颗粒态汞约90％集中在〈8μm中,而学院区则为50％～60％;冬季的颗粒态汞浓度明显高于春季、夏季和秋季,细颗粒物中惰性汞占的比例较大,说明颗粒态汞的形态与形成机制具有密切关系;PM1.6中汞的浓度与^207Pb／^206Pb、^208Pb／^206Pb未呈现出相关性,而^207Pb／^206Pb、^208Pb／^206Pb比值与燃煤和土壤的同位素比值比较接近,说明燃煤和扬尘可能对颗粒物有较大贡献。大气汞的人为源排污清单初步分析表明：燃煤是上海市大气汞的最主要来源。     

三明市大气颗粒物数浓度与粒径分布季节特征

利用颗粒物粒径谱仪对三明市城区站点不同季节的10~10 000nm粒径段内颗粒物的数浓度与粒径分布进行测量,全年颗粒物数浓度平均为15 608个·cm~(-3),季节特征表现为春季冬季夏季秋季,冬季凝结核模态粒子数浓度最高,各季节积聚模态颗粒物均占比最高.颗粒物总数浓度日变化存在早、晚高峰与中午时段的3峰特征,其中爱根核模态与积聚模态粒子均有早、晚双峰特征;凝结核模态与爱根核模态粒子则均在中午时段出现峰值.各季节颗粒物数浓度中值粒径与几何平均粒径差异较小,春夏季以爱根核模态为主,为单峰模式;秋季为双峰模式(爱根核模态+积聚模态);总体上秋冬季存在较多凝结核与爱根核模态的超细粒子.     

煤燃烧过程中痕量元素分布规律的实验研究

以流化床燃煤过程为研究对象，在实验室小型一维煤粉燃烧炉上进行实验，研究了煤燃烧过程中痕量元素的排放特点．实验模拟流化床低温燃烧的特点，采用焦作无烟煤、西山贫煤、六盘水贫煤、萍乡烟煤、平顶山烟煤和小龙潭褐煤等6种典型煤分别在650℃，800℃和950℃3个工况下燃烧，结果表明Hg在灰中几乎不富集，是易挥发的痕量重金属元素；Pb在灰中的含量随温度升高有下降的趋势，部分富集在细微颗粒上随烟气排出；Cr和CA两种痕量元素大部分留在灰渣中，不易挥发。     

基于颗粒粒径分布的褐煤烟气干燥过程建模

褐煤在制粉系统干燥下降管中的温度历程决定了其脱挥发份过程,影响了系统的安全和可靠性。粒径分布不均是下降管中的褐煤干燥过程的重要特点。该文基于颗粒内部的干湿区和退缩蒸发界面假设构建褐煤干燥模型,研究了不同粒径分布下褐煤的干燥过程,并对于实际工况和影响因素进行了分析。结果表明,干燥过程开始受到小颗粒控制,随后受大颗粒控制。小颗粒的干燥过程可以分为干燥阶段、升温阶段、降温和平衡阶段。实际情况下,毫米级小颗粒在干燥管中具有可燃挥发分析出的危险,其主要影响因素是初始烟气温度与平衡温度;窄粒径分布可以减少小颗粒份额,降低可燃挥发分析出的影响。     

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.     

缸内直喷汽油机颗粒物粒径分布特性

采用DMS500快速颗粒取样分析仪对一台缸内直喷国Ⅳ汽油机进行了颗粒物粒径分布特性的试验研究．结果表明：缸内直喷汽油机排气颗粒物呈包括核态和积聚态颗粒物的双峰分布,仅怠速工况呈核态单峰分布．随转速升高,总颗粒物数浓度在部分负荷下逐渐降低,外特性先降低后升高;随负荷增加,总颗粒物数浓度在中、低负荷下逐渐降低,满负荷时急剧增加．随转速升高,核态颗粒物在部分负荷速度特性下数密度峰值逐渐降低,外特性下先降低后增加;积聚态颗粒物数密度峰值逐渐降低．随负荷增加,核态颗粒物数密度峰值在中、低负荷时逐渐降低,满负荷时增加;积聚态颗粒物数密度峰值在中、低负荷时先升高后降低,满负荷时最高．     

饮用水处理中颗粒物数量变化及粒径分布规律

结合水厂实际水处理工艺及活性炭深度处理装置,试验研究砂滤池和活性炭滤柱出水中颗粒物数量变化及粒径分布规律.试验结果表明,过滤周期内砂滤池出水中颗粒物总数平均为148个/mL,其中粒径大于2μm颗粒物的数量平均为27个/mL,其粒径主要分布在2~15μm之间.砂滤池初滤水中粒径大于2μm颗粒物含量较高,前10 min内其数量高于50个/mL.砂滤池出水的浊度变化滞后于颗粒物数量变化,且二者之间的相关性差(R2<0.1).与砂滤池出水(164个/mL)相比,活性炭滤柱出水中颗粒物数量水平(561个/mL)显著提高,其中粒径大于2μm颗粒物数量达153个/mL,出水中粒径在2μm和2~7μm之间的颗粒物数量增多最为明显.     

兰州市不同粒径可吸入颗粒物分布特征分析

本文利用Thermo-Andersen 1ACFM非生物环境微粒大小分级采样器在兰州市发生沙尘天气和非沙尘天气期间采集大气环境中粒径范围分别为9.0-10μm,5.8-9.0μm,4.7-5.8μm,3.3-4.7μm,2.1-3.3μm,1.1-2.1μm,0.65-1.1μm,0.43-0.65μm和0.43μm的颗粒物进行监测分析,结果表明非沙尘天气下兰州市PM10的质量浓度主要集中在可吸入粗颗粒物(粒径2.5-10μm范围)内。沙尘天气下,PM10中的不同粒径的颗粒物随着环境空气中颗粒物浓度的升高,均相应增加;浓度峰值不只出现在粒径范围5.8-10μm颗粒物内,粒径范围1.1-3.3μm颗粒物都会出现浓度峰值。     

粒度对煤的自燃倾向性表征影响

为了使活化能这一指标科学有效的应用于煤的自燃倾向性的鉴定,利用热重分析仪器,对两种煤的不同粒度的煤样进行了自燃的实验研究,试验曲线结果表明,煤样粒度越细,TG曲线和DSC曲线向低温方向移动,煤样的着火提前,运用热重动力学方法计算得到煤的活化能,发现粒度越小,活化能值也越小,越容易着火,即其白燃倾向性增大。粒度是一个重要的影响因素。     

颗粒形状对钙质砂最终级配影响的试验研究

为探究颗粒形状对大剪切应变条件下钙质砂最终级配的影响,采用环剪仪和Morphologi G3对取自我国南海的钙质砂进行了一系列环剪试验和颗粒形状分析。试验结果表明:钙质砂在剪应力作用下发生颗粒破碎导致其级配变化,当环剪的剪应变达到50 000%时,钙质砂级配趋于稳定;级配稳定的钙质砂试样被替换成未发生过破碎的相同级配钙质砂试样后,由于替换前后颗粒的形状不同,导致试样在剪应力作用下继续发生颗粒破碎,试样重新稳定时颗粒级配分形维数相较于原稳定状态时的分形维数有一定程度的增加。     

Effective identification of the three particle modes generated during pulverized coal combustion

Based on the mass fraction size distribution of aluminum （AI）, an improved method for effectively identifying the modes of particulate matter from pulverized coal combustion is proposed in this study. It is found that the particle size distributions of coal-derived particulate matter actually have three modes, rather than just mere two. The ultrafine mode is mainly generated through the vaporization and condensation processes. The coarse mode is primarily formed by the coalescence of molten minerals, while the newly-found central mode is attributed to the heterogeneous condensation or adsorption of vaporized species on fine residual ash particles. The detailed investigation of the mass fraction size distribution of sulfur （S） further demonstrates the rationality and effectiveness of the mass fraction size distribution of the AI in identifying three particle modes. The results show that not only can the number of particle modes be identified in the mass fraction size distributions of the AI but also can their size boundaries be more accurately defined. This method provides new insights in elucidating particle formation mechanisms and their physico-chemical characteristics.     

利用PIV测量水煤膏雾化粒径的试验研究

建立了垂直式水煤膏雾化试验装置，采用PIV(particle image velocimetry)及二次开发的图像处理软件对水煤膏雾化特性进行了测量，分析了水煤膏雾化颗粒测量的影响因素。PIV测量技术不仅可以用于流场测量，通过对PIV图像的二次处理还可以用于颗粒粒径的测量，为进一步研究水煤膏喷嘴的雾化性能提供了坚实的基础．结果表明，随着气膏质量比的增加，雾化平均粒径降低．当气膏质量比大干0．6时．雾化颗粒质量平均粒径降低的幅度很小．     

多孔介质内往复流动燃烧温度分布的实验研究

通过实验研究了多孔介质内往复流动下超绝热燃烧温度分布特性.对各种工况参数下,正反向流动半周期内,超绝热燃烧系统燃烧室内多孔介质轴向温度分布进行了测量.结果表明,不同物理参数条件下,燃烧室内的温度分布在半周期内变化具有不同的特点;一定条件下,燃烧室内有可能产生二维胞室结构热点.     

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.     

旋流燃烧室内湍流流动的PIV实验研究

建立了微型燃气轮机旋流燃烧室实验台．采用二维粒子图像测速技术(PIV)测量了旋流燃烧室火焰筒内冷态速度场．旋流燃烧室主要由3个旋流器和1个侧壁开有测试视窗的圆筒段组成．在空气流量为0．114m^3／s的工况下，得到了燃烧室火焰筒内气体时均切向速度分布及旋流燃烧室火焰筒中心截面和不同轴向横截面位置的速度矢量分布图．实验结果及其分析为旋流燃烧室的数值模拟计算和进一步的实验研究提供了基础．     

基于粒子群算法的微纳米铁粉燃烧实验研究

为减少化石燃料的使用,开发清洁、低碳、可再生的新型能源,对微纳米铁粉燃料开展燃烧实验研究。通过微纳米铁粉的比表面积实验、热重分析实验、X射线衍射实验,得到不同粒径铁粉的比表面积、热重曲线以及X射线衍射图谱。分析粒径对比表面积、热重曲线的影响,研究不同粒径铁粉在40 K/min升温速率下的燃烧特性参数和燃烧动力学参数。并用粒子群算法拟合出微纳米铁粉的燃烧速率微分方程,建立微纳米铁粉的燃烧模型。结果表明：除了50 nm铁粉以外,随着粒径增大,铁粉的着火点温度、最高燃烧速率温度、燃尽温度、活化能、指前因子均增大。50 nm铁粉会在高温下发生熔化并凝结,使得燃尽温度上升,燃尽时间延长,不利于反应正常进行。对于粒径在50 nm～2μm范围内的铁粉,可以通过本文建立的铁粉燃烧速率微分方程近似计算不同粒径微纳米铁粉的燃烧特性参数和燃烧动力学参数,误差在允许的范围内。     

Simulation of sub-micron particle formation and growth during combustion processes

Sub-micron particle formation and growth during combustion processes is very complex because of its strong uncertainty and randomness. A model to simulate the sub-micron particle formation and growth during the combustion process is developed based on the gas kinetic theory and is expressed by the vapor concentration changes and particle loading changes, which reflects effect characteristics of different mechanism (nucleation, condensation and coagulation) in particle formation processes. The developed characteristic time is used to token the three mechanisms. It is thought that environmental temperature and pressure, vapor temperature and critical pressure are important factors influencing the sub-micron particle formation and growth. The sub-micron particle formation processes under different conditions are studied and the effect characteristics of these mechanisms are analyzed, which show that the nucleation, condensation,and coagulation occur simultaneously during the sub-micron particle formation and growth process. Nucleation contributes to the sub-micron particle formation, while condensation and coagulation is helpful to the growth of the particle size.