火灾烟雾颗粒粒谱动态分布

采用扫描电子迁移粒径谱仪,对木材明火、棉绳阴燃、聚氨酯明火、正庚烷明火和工业酒精明火中产生的烟雾气溶胶进行在线测量,记录并分析随时间变化的烟颗粒浓度变化和粒径谱分布信息.结果表明,在火灾探测器做出响应之前,正庚烷明火的烟颗粒粒径主要分布在100～500 nm,木材和聚氨酯明火及棉绳阴燃的是50～400 nm.五种试验火在材料基本耗尽前的烟颗粒数目浓度随时间不断增大,小于50 nm的烟颗粒相对浓度随时间增长.烟雾颗粒粒径分布呈双峰偏态特征,除酒精燃烧试验火的粒径分布出现自保持特征外,其他燃烧试验火在不断生成、凝并及迁移动态变化中,粒径分布形状发生改变.归一化颗粒数浓度,粒径分布的几何平均中径向右移动,粒径分布随时间展宽,因此验证了试验火烟雾颗粒的快速凝并效应.     

种子颗粒联合声波凝并微细颗粒的研究

为了研究种子颗粒联合声波凝并微细颗粒的效率,将颗粒群平衡模型与欧拉多相流模型进行耦合,通过用户自定义函数引入声波凝并核函数,采用数值仿真,在颗粒粒径及流速一定的情况下,分别研究了声频、声压级、停留时间和初始粉尘浓度对种子颗粒联合声波凝并效率的影响.仿真结果表明:微细颗粒总凝并效率受声频的影响较大,存在一个最佳凝并声频,且高频声波有利于小颗粒的凝并,低频声波则有利于大颗粒的凝并;声压级越大,微细颗粒振动幅度越大,凝并效率越高;延长停留时间有利于提高微细颗粒间的碰撞机率,促进凝并的发生;初始粉尘浓度的增加能有效地提高微细颗粒的总凝并效率,且最高凝并效率处在初始峰值粒径附近.上述仿真结果与试验结果一致.     

柴油机燃用柴油/乙醇混合燃料的颗粒排放特性

车用柴油机燃用柴油/乙醇混合燃料进行试验,采用DMS500快速响应颗粒分析仪进行颗粒物浓度和粒径分布测试,分析乙醇掺混比例、发动机运行工况对颗粒物粒径分布、质量浓度和几何平均直径的影响.研究表明:柴油/乙醇排放的颗粒物呈核态、积聚态双峰对数分布;随掺醇比的增加,小负荷下核态颗粒物数浓度明显降低,中、大负荷下积聚态颗粒物数浓度明显降低,核态颗粒物比例有所增加,颗粒粒径向小粒径方向移动;柴油/乙醇排放颗粒质量浓度普遍低于柴油,颗粒物排放主要集中在积聚态颗粒物;乙醇的掺混能有效降低颗粒物几何平均直径,随掺醇比的增加,颗粒物的几何平均直径呈下降趋势.     

火灾标准火烟雾颗粒测量及粒径尺度分布函数研究

烟雾是火灾探测的重要参量，烟雾颗粒粒径及其尺度分布直接影响到感烟探测器的灵敏度，而目前有关烟雾颗粒粒径的研究相当匮乏。采用扫描迁移率粒子测量仪对火灾标准火烟雾颗粒的粒径大小及其分布进行实验测量，并采用数学拟合方法系统研究了烟雾颗粒粒径分布函数，研究结果表明对数正态分布函数较好地描述了烟雾颗粒尺度分布特征，其结论有益于火灾探测基础研究的发展。     

西藏高原环境下点式感烟火灾探测器的灵敏度

为研究西藏高原低压低氧环境下烟雾浓度和点式感烟火灾探测器灵敏度的变化,在拉萨和合肥两地标准实验间中,进行国家标准试验火正庚烷火和棉绳阴燃火实验,并对烟雾浓度进行了模拟.研究发现烟雾浓度主要受燃烧质量损失速率的影响,而在拉萨和合肥相同质量损失速率实验产生烟雾浓度近似相等;高原环境对点型散射式光电感烟火灾探测器灵敏度影响较大,对点型离子感烟火灾探测器灵敏度影响不明显.     

间歇冷却结晶过程的CFD-PBM数值模拟

溶液结晶是一项重要的工业操作，被广泛用于各个领域.针对扑热息痛-乙醇体系，结合计算流体动力学、结晶动力学和粒数衡算模型建立了CFD-PBM耦合模型，模拟搅拌结晶器中的间歇冷却结晶过程.与实验进行对比表明，模拟结果和实验结果有较好的一致性.探究晶种加入、破碎过程、搅拌速度和降温速率对粒度分布的影响，得出如下结论：适当加入晶种可以避免新晶体成核造成的高过饱和度，从而获得具有平均粒径大、颗粒数多的粒度分布；采用合适的破碎模型，考虑更为全面的结晶动力学模型，能够提高产品粒度分布的预测能力；随着搅拌速度增大，颗粒数增加，颗粒的平均粒径减小；线性降温速率减小，产生的颗粒数减少，但颗粒的平均粒径增大.     

激光诱导炽光技术测试过程的数值模拟

建立了激光诱导炽光技术测试过程的数学模型,对激光加热过程中碳烟粒子的粒径和温度的变化进行计算,并基于模型重点考察了入射激光波长、入射激光能量密度及初始粒径对碳烟粒子加热过程的影响.结果表明,入射激光波长选择532 nm是比较好的选择,激光能量密度对激光诱导炽光技术的测试过程的影响很大,可以利用温度衰减速率推断碳烟粒子的初始粒径;该数学模型的建立及数值模拟表明运用激光诱导炽光技术可以推断碳烟初始粒径.     

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。     

聚焦光束反射分析仪测定淀粉颗粒粒径分布

为了在线监测淀粉在物理或化学处理过程中的粒径变化,研究了淀粉乳浓度、搅拌速率和介质等因素对聚焦光束反射分析仪(FBRM)测定淀粉颗粒粒径分布的影响,分析了不同种类淀粉颗粒的粒径分布曲线以及同种淀粉在不同粒度测定方法下的粒径大小.结果表明:随着淀粉乳浓度的增加,FBRM测得的淀粉颗粒粒径呈现先增加后减小的趋势,淀粉乳浓度为1%时达最大值;搅拌速率对淀粉颗粒粒径测定的影响不显著;采用浓度小于50%的乙醇和异丙醇或浓度高于75%甘油作为介质时,可以得到较为稳定的粒度分布;不同种类的淀粉颗粒具有不同的粒径分布曲线趋势;同种淀粉颗粒在不同粒度测定方法下,粒径大小有一定的差别.     

水体泥沙污染物起动再悬浮释放的物理过程和影响因素

水流流动、泥沙运动与污染物迁移转化之间存在较强的相互作用,形成了一个彼此紧密联系的综合环境系统.复杂水动力条件使得沉积底泥和悬浮泥沙对水环境的影响体现为一种动态耦合的综合效应.采用室内水槽实验研究了污染物通过底泥的静态扩散释放、泥沙起动再悬浮释放以及随悬浮泥沙的紊动释放3种主要方式进入水体的物理过程.结果表明,底泥沉积物可以依据颗粒特征分为泥质和沙质两种不同的底质;颗粒粒径、孔隙率和初始污染物浓度是决定底泥-水界面污染物静态释放特性的主要因素,并由此建立了沉积物中污染物总量的衰减公式,其衰减时间与污染层厚度、密度以及污染物分配系数正相关.泥沙污染物起动再悬浮释放过程大致上可以分为起动初期,悬浮沉降交替期和悬浮沉降平衡期3个阶段,在后两个阶段水体中污染物固液分配比值先增加后减小.基于质量守恒推导了底泥再悬浮污染物释放量的经验公式,和实验结果对比表明污染物的吸附解吸性质一定程度缓解了其释放的速率.水体中污染物的浓度分布和水流流速分布以及悬浮泥沙浓度分布密切相关,呈现出一致的变化规律.泥沙污染物的分布随着流速的增加在水体垂向上差异也变大,而水体的含沙量越大,泥沙污染物的分布反而越趋向于均匀.     

聚焦光束反射分析仪测定淀粉颗粒粒径分布的研究

利用聚焦光束反射分析仪（FBRM）分析测定了淀粉颗粒粒径分布,可实现了对淀粉在物理或化学处理过程中粒径变化的在线监测。考察了淀粉乳浓度、搅拌速率和介质等因素对FBRM测定淀粉颗粒粒径大小分布的影响以及不同种类淀粉颗粒的粒径分布曲线。结果表明：随着淀粉乳浓度的增加,FBRM测得的淀粉颗粒粒径呈现先增加后减小的趋势,当浓度达到10%时,粒径大小趋于稳定;在高浓度淀粉乳中,搅拌速率对淀粉颗粒粒径的影响较为显著,在低浓度淀粉乳中,则没有显著的影响;采用浓度小于50%的乙醇和异丙醇以及高于75%甘油作为介质时,可以得到较为稳定的粒度分布;不同种类淀粉颗粒的粒径分布曲线趋势不同。     

超细颗粒物超声波团聚的影响因素

搭建了声波团聚模拟试验台架,选取中高声强的超声波作为声源,以燃烧产生的气溶胶模拟发动机的排气颗粒,利用扫描电迁移率颗粒物粒径谱仪测量了初始颗粒物参数以及团聚时间对声波团聚效率的影响.结果表明:该试验条件下,频率20kHz的声波对粒径10~487nm的颗粒具有团聚作用;声波作用时间延长,颗粒团聚效率提高,18s是该研究条件下比较理想的团聚时间;初始颗粒物浓度峰值对应的粒径越大,声波团聚效率越高,最高团聚效率能达到82.4%;初始颗粒数浓度越高,声波团聚效率越高,最高团聚效率在初始颗粒物峰值浓度粒径附近取得.     

菲分子作为成核和沉积组分的碳烟生长研究

将菲分子(A3)作为成核和沉积组分,重建了碳烟成核和表面沉积模型,结合详细的化学反应机理,模拟了低压乙炔/氧气/氩气层流预混火焰,获得火焰中主要气相组分摩尔分数和碳烟颗粒体积分数、粒径等相关信息.通过将模拟值与实验值对比分析,结果表明:采用改进的碳烟模型可以较为准确地预测主要气相组分的摩尔分数,该模型对碳烟颗粒的数密度、体积分数和表面积的计算更为准确,验证了模型改进的有效性.     

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.     

基于20L球形爆炸装置的微米级铝粉爆炸特性实验

采用20 L球形爆炸装置,对6种不同粒径分布的微米铝粉在不同浓度下的爆炸特性进行了实验研究,考察了浓度和粒径对铝粉爆炸特性的影响规律,并分析了其爆炸产物的表面特征.结果表明,铝粉的最大爆炸压力、压力上升速率和爆炸指数随铝粉浓度的增加呈抛物线变化,在最适爆炸浓度（c_opt=500g/m3）时三者均达到峰值.随着铝粉粒径的减小时,最大爆炸压力、压力上升速率呈指数增加趋势,且在铝粉粒径小于10μm时,其增幅更为显著.爆炸过程中的铝粉粉尘云的燃烧时间随铝粉浓度的增大呈指数规律衰减并趋于平缓,同时随着铝粉粒径的减小而降低.      

油田注水系统中毛细管内硫酸钡结垢动力学分析

通过电感耦合测试技术考察管径、管长、流量、浓度等因素对硫酸钡出口浓度的影响,结合差压法和哈根-泊肃叶公式计算出毛细管内流速变化,给出模拟水源在毛细管内硫酸钡结垢现象与沉积动力学参数。通过物料衡算建立硫酸钡沉积动力学参数,且引入管内流动速率增强系数。结果表明:在实验范围内,流动速率增强系数随着管长和流量的增加而线性增加,而沉积动力学系数随着管径、管长和流量的增加呈现非线性增加的趋势,同时入口浓度对流动速率增强系数和沉积动力学参数几乎没有影响;管内流动速率增强系数和沉积动力学系数与实验结果吻合较好,误差小于(±20)%;管内进口处硫酸钡晶体较小,平均粒径10~20μm,出口段沉积增长像树叶状或菜叶叠加状,晶体颗粒较大,平均粒径50~100μm。     

PODE掺混比对高压共轨柴油机颗粒物物理特性的影响

针对增压中冷高压共轨柴油机燃用不同聚甲氧基二甲醚(PODE)掺混比(10%、20%和30%,体积分数)的PODE/柴油混合燃料的颗粒物排放进行了实验研究。分析了PODE掺混比对柴油机NO_x和烟度排放以及颗粒粒径分布的影响规律,并采用热重分析法与热解动力学方法研究了颗粒物氧化特性与热解反应活化能。实验结果表明:在柴油中掺混PODE能够降低烟度排放,且下降幅度随着PODE掺混比增加更明显,但在中高负荷时NO_x排放略有增加;随着PODE掺混比增加,颗粒总数量浓度下降,粒径分布曲线向小粒径方向移动,核态颗粒所占比例增加,积聚态颗粒所占比例降低,颗粒的数量浓度峰值、表面积浓度峰值和体积浓度峰值均减小;在柴油中掺混PODE燃烧颗粒中可溶性有机物(SOF)组分含量增加,碳烟颗粒质量损失率峰值增加,质量损失率峰值所对应温度降低,颗粒热解反应活化能有所减小,颗粒更易被氧化。     

在用共轨柴油机燃用沪四柴油的超细颗粒排放

以一台满足国Ⅲ排放的在用车共轨柴油机为试验样机,采用排气颗粒数量及粒径分析仪,研究了该机燃用国二柴油和沪四柴油欧洲稳态工况(ESC)循环下的超细排气颗粒数量和粒径分布特性.结果表明:ESC循环A,B,C转速工况下,随着发动机负荷的增加,该机燃用国二柴油、沪四柴油的超细颗粒数量排放降低;燃用国二柴油超细颗粒的粒径分布呈双峰对数分布,除怠速工况外,燃用沪四柴油超细颗粒的粒径分布呈单峰对数分布;与国二柴油比较,该机燃用沪四柴油超细颗粒总颗粒数量、核态颗粒数量排放降低,排气颗粒的几何平均粒径增大.     

进气富氧对直喷柴油机微粒排放粒径分布的影响

在一台增压中冷四冲程柴油机上进行进气富氧燃烧台架实验,用氧气流量阀和氧传感器控制进气氧浓度,用DMS500粒径分析仪检测排气粒径分布特性,研究进气富氧燃烧对柴油机排气微粒特性的影响.在稳态工况下,研究了进气氧体积分数分别为21%、22%、23%和24%时柴油机微粒排放质量浓度粒径分布、数量浓度粒径分布、几何平均直径、表面积浓度和体积浓度分布.实验结果表明:在固定工况下,随着进气氧浓度增加,积聚态微粒数量和质量浓度峰值明显降低,核态微粒数量浓度逐渐增加;微粒几何平均直径减小,小粒径微粒数量增多;微粒表面积浓度和体积浓度也随之降低.     

基于分形方法的煤炭研磨颗粒粒度分布模型

为了预测并控制煤炭在研磨过程中任意时刻的颗粒粒度分布,利用分形方法建立了表征煤炭研磨颗粒粒度分布动态变化的颗粒数分布模型、颗粒表面积分布模型和颗粒质量分布模型.颗粒数分布模型直观地描述了颗粒粒径主要存在的范围;颗粒表面积分布模型可以用来研究研磨过程中能耗的变化;颗粒质量分布模型可以用来计算研磨颗粒的堆密度和成浆浓度.通过分形粒度分布与实际粒度分布的比较,验证了模型的正确性.