亚微米颗粒物的沉积与凝并的模拟与实验研究

建立了一个带有粒径高分辨率的亚微米颗粒物的动力学模型,应用高精密仪器SMPS做了系列实验以对模型进行验证.结果表明:采用该模型能够比较准确地预测亚微米颗粒物的粒径谱演变,同时模型显示了对不同峰值形态粒径谱的适应性;表面沉积效应对超细微粒的影响更为明显,凝并与浓度值有着密切的关系;通过亚微米颗粒物的数量浓度和CMD(Count Median Diameter)的变化可以反映凝并的动态特征.     

流动气溶胶边壁损失率的理论与实验研究

作者应用扩散理论建立了包括粒子凝并效应在内的流动气溶胶在圆管中的浓度分布数学模型，导出在层流状态下气溶胶边壁损失率计算式，采用ＣＮＣ浓度仪、ＤＭＰＳ／Ｃ粒度仅对管道中亚微米气溶胶计数浓度和粒度分布进行了微机自动检测。理论与实验研究结果表明：气溶胶边坐损失率与扩散系数、重力沉降速度成正比，与管径成反比，而与边界层厚度无关。边壁损失率实验结果与理论值基本吻合。     

基于激光散射法的气溶胶颗粒测量系统的接收参数分析

大型民用客机座舱空气中的颗粒污染物直接影响乘客健康和安全,需要采用有效的气溶胶检测系统及时发现空气品质的好坏,光散射式颗粒计数器是常用的检测设备.在光散射气溶胶颗粒粒径和计数浓度测量方法中,测量结果一般受被测粒子折射率影响.为了提高对客机座舱环境气溶胶粒径的测量精度,根据Mie理论和光通量计算公式,对大气中5种常见气溶胶粒子——水、硫酸、硫酸铵、炭黑和金属以及标准粒子聚苯乙烯（PSL）粒子,在不同接收方向角θ和接收孔径半角β值下的散射光通量F与粒径D关系曲线（F-D曲线）进行了全面系统的计算模拟,并模拟采用PSL标准粒子标定,计算并比较了3种接收参数下粒径模拟测量结果与理论值的误差情况.通过对大量模拟结果的比较分析,发现θ为40°和β为45°的接收参数下,5种粒子的F-D曲线较为接近且单调性较好,表明折射率对5种粒子测量结果的影响都较小.     

柴油发动机尾气纳米颗粒演变的TEMOM-LES模型

 中国雾霾主要成因是包括柴油发动机在内的污染源排放导致的二次颗粒物, 本文针对柴油发动机尾气排放的颗粒物进行研究, 主要关注极大数目微纳米颗粒的综合效应导致的颗粒参数的变化, 次了解根据不同柴油含硫标准下产生的颗粒物的分布情况。通过把针对尺度谱演变问题的泰勒展开矩方法(TEMOM)和大涡模拟方法(LES)技术进行结合, 研究了排气管附近柴油二次颗粒物的演变过程, 并在相同流动工况条件下, 对加拿大、新加坡、欧盟、美国、俄罗斯、中国和日本不同国家和地区不同柴油含硫标准所导致的二次颗粒物的总颗粒数浓度、总体积浓度和颗粒大小进行了对比研究。结果显示, 颗粒物在近排气管处主要分布在射流剪切层, 颗粒数浓度和颗粒物直径的最大值在距离喷嘴0.6 m 附近产生, 在射流下游, 射流与下游空气混合稀释效应明显, 颗粒数浓度和颗粒直径趋于一稳定值。通过研究时间平均颗粒场的分布发现, 低燃硫量柴油尾气产生的颗粒数浓度比高燃硫量产生的颗粒数浓度低4 个数量级, 产生的颗粒体积浓度最大相差6 个数量级。     

机加工油雾颗粒散发模型与粒径分布规律

引入气溶胶雾化率,结合理论模型得到最大雾化流量,由此计算出油雾颗粒散发率。利用Rosin-Rammler函数拟合粒径分布规律。采用一种环境舱的实验方法得到了气溶胶雾化系数和Rosin-Rammler函数的关键参数。建立了甩出机制下各个粒径油雾颗粒的散发率模型。实验数据表明,总的油雾颗粒散发率为14.58～620.95 mg·h~(-1),油雾颗粒散发率和气溶胶雾化系数随着刀具转速的增加而增加,其中气溶胶雾化系数与刀具转速呈线性关系,相关系数R~2为0.998。本文的模型能预测的机加工过程中各粒径油雾颗粒的散发率,平均偏差为(3.69±12.7)mg·h~(-1)。     

云凝结核数浓度观测影响因子的实验室研究

气溶胶的云滴活化能力影响云的微物理特性, 还表征气溶胶吸湿性的强弱。活化气溶胶(即云凝结核, Cloud Condensation Nuclei, CCN)的观测研究中的重要方法是CCN计数器(CCN Counter, CCNC)的应用。针对CCNC观测的影响因子进行了实验室研究。实验结果表明, CCNC所处的气压和设置的流量会对过饱和比产生等比例的影响, 而进气温度可能导致非线性的影响。实验中发现当气压差超过300 hPa时, CCNC气压调节装置会导致气溶胶的损失, 且损失的比例随着压差的增大而增大。在气溶胶浓度超过10000个/cm³、过饱和比低于0.2%时, 会出现对CCN数浓度的低估, 可能是由于水汽消耗导致CCN无法全部活化而不能被CCNC观测。研究结果及给出的建议对CCN的观测有指导意义, 同时有利于CCN数据的质量控制和分析工作。     

钢铁过程细微颗粒物凝并性能研究

为寻求一种收集钢铁冶炼过程中产生的气溶胶颗粒的方法,研究了EAF粉尘颗粒物的性质.采用Zn蒸汽氧化产生的ZnO模拟气溶胶颗粒进行凝并实验研究,另采用熏香烟雾在不同的搅拌速度下进行气溶胶凝并实验,并将实验结果与理论计算进行比较.同时,采用一种考虑颗粒间相互作用的气溶胶凝并模型估算反应范德华力作用的Hamaker常数.实验结果表明,在搅拌条件下,对于气溶胶的凝并应考虑微细颗粒间的相互作用.     

沉淀过程中超细颗粒的凝并与生长模型

建立了适合于高源速率沉淀过程的凝并生长动力学模型,系统地考察了操作参数对超细颗粒粒径及其分布的影响规律。研究表明,随着反应物浓度的增加,凝并生长速率加快,粒径及分布均呈单调增大趋势;生长速率对温度变化不敏感,在较高过饱和度之下,温度对合成粒子粒径影响很小;随着反应时间的延长,粒径变大,分布变宽,并趋于“自保”形式。提出了液相化学合成法制备超细颗粒过程中颗粒性能的控制策略。     

曲轴箱窜气在低转速下对GDI汽油机微粒排放特性影响的实验研究

为了研究缸内直喷汽油机典型工况,低转速工况时的微粒排放特性,在一台EA211缸内直喷汽油机上,通过控制在1000 r/min时的不同负荷,以及曲轴箱通过进气门引入到燃烧室的的窜气量;此时的油气分离器出气口已经被堵死,窜气主要由机油盖处钻的孔引出。结果表明:微粒数量浓度在低转速下会随着负荷的增加而不断增加,微粒数量浓度随粒径分布呈单峰分布,核模态粒径分布增加明显且呈明显的单峰分布;而积聚态粒径分布增加不明显。微粒数量浓度会随着窜气量的增加不断增加,且核模态粒径单峰分布的峰值会向粒径大的方向偏移。     

天津郊区夏季气溶胶谱分布特征观测研究

2009年7月11日到8月14日, 在天津市武清区对粒径在0.02~1.00 μm范围内的气溶胶粒子谱分布进行了连续观测。在对气溶胶谱分布资料进行详细统计分析和参数化的基础上, 研究了其日变化规律及其与风速、风向等气象条件的关系。在该粒径范围内, 气溶胶粒子数浓度的平均值为1.7×10⁴cm^-3, 体积浓度的平均值为59 μm³/cm³。气溶胶的数浓度和谱分布具有明显的日变化规律, 粒子数浓度在道路交通的早晚高峰期间和午后太阳辐射最强的时间段出现峰值, 这与道路上机动车的排放和光化学反应中的气?粒转化过程密切相关。局地风速和风向对气溶胶浓度有显著影响。总体而言, 粒子浓度的高值均出现在低风速条件下, 与风向没有明显的依赖关系, 这说明本地源排放是粒子的重要来源。粒子浓度随着风速增加而降低, 且在盛行南风时出现相对高值, 这说明当地受到来自南部较污染地区输送的影响。     

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。     

Aerosol flotation of low-grade refractory molybdenum ores

The characteristics of aerosol flotation, which include the effect of the concentration and particle size of kerosene aerosol on the molybdenum (Mo) flotation index and the effect of kerosene aerosol dosing method on the kerosene dosage and flotation time, were studied in the flotation of low-grade refractory molybdenum ores using kerosene aerosol. The results revealed that the particle size and concentration of kerosene aerosol had little effect on the Mo grade but had significant effect on the Mo recovery. A smaller particle size and a lower concentration of kerosene aerosol were beneficial to the Mo aerosol flotation. For the received Mo ore samples, the optimized particle size of kerosene aerosol was 0.3-2 μm and the optimized aerosol concentration was 14 mg/L. The compressed air atomizer had a more uniform distribution of aerosol particles than the ultrasonic atomizer, and the aerosol concentration was controlled easily, so the compressed air atomizer was more suitable for the research of aerosol flotation. Compared with conventional flotation in which kerosene was directly added into the ore pulp, the flotation time was reduced by ~30%, and the dosage was decreased by ~20% in aerosol flotation, while the Mo flotation index was similar.     

气溶胶反应器中合成TiO_2超细颗粒

将金属醇盐水解反应移至气相反应中,利于Ti(OC_4H_9)_4醇盐经喷雾和惰性气体冷激形成亚微米级的液滴,然后同水汽反应,在较低温度下合成了纯度高且单分散性能好的TiO_2超细粒子。将上述过程分解为混合段与反应段,导出了表征颗粒成核与生长的多段全混反应器串级模型。该模型较好地解释了实验现象和结果,理论预测和实验研究表明,产物颗粒粒径与反应器中流动、混合状况及反应体系的热力学性质有关。     

外电场作用下R-R分布的荷电颗粒的凝聚

静电除尘器中入口飞灰颗粒群的粒径分布一般符合R-R分布。该文采用分段数值模拟的方法,将控制方程在计算域内按照质量和荷电量离散,研究外电场作用下初始粒径分布符合R-R分布,同一粒径的颗粒荷电量符合Boltzmann平衡电荷分布的荷电颗粒的凝聚。结果表明:荷电颗粒群经历外电场作用下的凝聚过程后,其粒径分布仍然保持R-R分布状态,只是平均粒径加大,粒径分布更加集中;同一粒径的颗粒荷电量仍然保持Boltzmann平衡电荷分布。静电除尘器各电场间增加凝聚场以降低燃煤锅炉可吸入颗粒物污染是可行的。     

外电场作用下R-R分布的荷电颗粒的凝聚

静电除尘器中入口飞灰颗粒群的粒径分布一般符合R-R分布。该文采用分段数值模拟的方法,将控制方程在计算域内按照质量和荷电量离散,研究外电场作用下初始粒径分布符合R-R分布,同一粒径的颗粒荷电量符合Bo ltz-m ann平衡电荷分布的荷电颗粒的凝聚。结果表明:荷电颗粒群经历外电场作用下的凝聚过程后,其粒径分布仍然保持R-R分布状态,只是平均粒径加大,粒径分布更加集中;同一粒径的颗粒荷电量仍然保持Bo ltzm ann平衡电荷分布。静电除尘器各电场间增加凝聚场以降低燃煤锅炉可吸入颗粒物污染是可行的。     

外电场对荷电颗粒静电凝聚的影响

为了定量地分析外电场对荷电颗粒静电凝聚的影响,在理论分析和数值模拟的基础上,求解荷电颗粒凝聚的数量平衡方程,分析比较外电场存在与否时,颗粒数量浓度的变化关系。结果表明:外电场促进荷电颗粒间的凝聚;对于初始对称双极荷电颗粒,外电场不改变颗粒初始电荷分布的对称性,并且带任意电荷量的颗粒的数量浓度随凝聚时间单调减少;对于初始非对称双极荷电以及单极荷电颗粒,其数量浓度并非都随凝聚时间单调减少。     

纤维过滤介质在容尘阶段的非稳态过滤效率

基于黏性牛顿流体的N-S方程,从一般控制方程的通用形式,结合纤维过滤介质的积尘填充率与粉尘颗粒或气溶胶微粒沉积量,推导出纤维多孔过滤介质内粒子浓度分布的非线性微分方程.分析了过滤效率经验公式中无量纲参数之间的内在联系及其对纤维滤料在容尘阶段过滤效率的影响,利用非线性回归方法拟合出纤维过滤介质的非稳态过滤效率经验公式.结果表明:微粒的Re数均小于1,即空气的流动均处于斯托克斯区域,同时其流动状态为层流;计算得到的拦截参数为0.086～0.559.根据实验结果拟合的纤维滤料在容尘阶段的过滤效率经验公式适用于St小于1的场合.     

人工气候室内呼出气溶胶颗粒物分布的实验研究

实验研究了全尺寸人工气候室内,置换通风条件下,人体呼出气溶胶颗粒物在室内竖直、水平方向的分布以及人员暴露情况.采用一套气溶胶发生系统产生近似人体呼出粒径范围的多分散颗粒物,采用高精度的气溶胶光谱仪测量室内颗粒物的分布,采用一个具有呼吸功能的暖体假人以及一个自行研制的暖体假人来模拟真实人体.结果发现,在距离发生源较近的位置,颗粒物在呼吸区高度有"自锁现象"发生;而在远离发生源的位置,颗粒物沿高度方向呈现下低上高的两区分布.人体对颗粒物的暴露量与人体距离发生源的位置有关,人体周围上升的热羽流有助于减小人体对颗粒物的暴露量.     

单颗粒气溶胶质谱仪研究进展

大气气溶胶因其对气候和公众健康的影响而成为当今环境研究领域的中心课题.单颗粒分析是目前国际上大气气溶胶研究的一个前沿领域,该方法具有高的时间和空间分辨率,能够提供全颗粒物分析所无法提供的大量信息.利用自主研制的单颗粒气溶胶质谱仪(single particle aerosol mass spectrometer,SPAMS),对广东鹤山地区气溶胶进行在线分析.重点分析含金属颗粒的相关性、数浓度和可能的来源,并简单介绍该仪器的产业化情况.     

Fractal Characteristics of Aerosols Deposition in the Fiber Surface

To study the effects of particle motion mechanism and size distribution on fractal dimension of dust cake structure,the process of aerosol particles deposition in fibrous filtration medium was simulated on basis of Diffusion-Limited Aggregation(DLA)improving model.In this study,effects of inertia movement and diffusion movement on particles deposition would be considered.In the mean while,ratio of inertia movement to diffusion movement was defined as Pe number.The results show that surface curve of dust cak...