匀强电场下分散相液滴聚结行为分析

基于Cahn-Hilliard方程的相场方法,通过流场和电场的耦合作用,建立了匀强电场下分散相液滴聚结行为模型,从微观角度研究液滴聚结过程中电场力规律和流场分布情况,探讨了液滴聚结过程的机理,采用数值模拟研究了电场强度、液滴直径和液滴间距对液滴聚结的影响。结果表明,电场强度越大,液滴直径越大,液滴间距越小,液滴聚结时间越短,为电脱盐中电聚结技术提供了理论基础。     

微液滴现象与大气腐蚀过程相关性研究

用体视显微镜和电化学极化技术考察了微液滴现象的形成特征及其在大气腐蚀过程中的作用.结果表明,金属性质、主液滴性质、气相环境相对湿度和液/固界面性质对微液滴形成有重要影响.微液滴的出现能够增强金属表面润湿能力,促进金属表面液膜的扩展,从而诱发和加速大气腐蚀过程.     

大气腐蚀起始过程中的微液滴现象研究

微液滴现象是一种新发现的实验现象,当易被腐蚀的金属表面上预先形成有腐蚀性主液滴时,在合适的条件下,主液滴的周围有更小的微液滴出现并不断扩展.微液滴的形成和扩展遵循一定的规律,并与大气腐蚀起始过程密切相关.电化学极化结果显示,大气腐蚀过程中的腐蚀电流是微液滴形成和发展的推动力.     

星形线电除尘器内EHD流动与粒子行为数值模拟

为了研究星形线电除尘器内电流体动力学（EHD）流动与荷电粒子运动行为及两者间相互作用,构建了线板式电除尘器（ESP）内关于EHD和带电粒子运动学的耦合数值模型.该模型采用有限体积法离散求解电场方程和空间电荷方程,在拉格朗日法下建立带电粒子运动方程,并与FLUENT湍流模型进行耦合.利用这一模型,对3种电场风速下星形线电除尘器内流动形态与粒子运动行为进行了细致模拟,并分析了二次流动对气流、粒子浓度分布的影响.结果表明,星形线电除尘通道内二次流动对流动形态和粒子浓度分布存在显著作用.随电场风速的降低,这一作用将越明显.EHD流动对细小荷电粒子运动的影响更为显著.二次流动产生涡旋并作用于主流来影响粒子运动行为.收尘板面的涡旋挤压粒子流远离壁面向流动中心运动,放电极下游的涡旋则促进粒子流向收尘板壁面靠近.此外,由于捕集通道中强二次流的存在,Deutsch计算式对除尘效率、特别是对于亚微米粒子捕集效率的计算并不准确.     

基于电场控制的SMP与EPS分布和迁移

将微生物燃料电池（MFC）与膜生物反应器（MBR）进行耦合,构建了MFC-MBR一体化系统。基于MFC-MBR一体化系统,研究分析了MFC微电场对MBR膜组件周围溶解性微生物代谢产物（SMP）和胞外聚合物（EPS）的分布和迁移的影响。研究结果表明:MFC-MBR一体化系统可提供的最大输出电压为0.78 V。在此电场作用下,MBR的跨膜压差（TMP）达到30 kPa所需时间为14 d,比无外加电场所用时间长6 d。与此同时,扫描电镜显示:在长期运行后,有电场情况下,膜表面覆盖物较无电场少。通过对MBR膜组件周围SMP与EPS进行检测分析,发现在外加电场作用下,SMP与松散胞外聚合物（LB-EPS）会远离膜组件,其浓度会随着与膜组件距离的增加而增大;而紧密胞外聚合物（TB-EPS）不受电场影响,呈均匀分布状态。此外,SMP与LB-EPS在微电场作用下能够进行远离MBR膜表面的定向移动,从而可以有效减缓MBR膜污染,为MBR降低运行成本提供参考。     

断裂输导油气优势通道发育部位预测方法及应用

为了准确识别油源断裂优势输导通道发育部位,在考虑断裂形成演化过程的基础上,通过分析断裂输导能力的不均衡性,认为成藏期前断裂古转换带发育部位、成藏期断裂活动强度高值区和断裂输导脊发育部位三者叠合的部位为油源断裂优势输导通道发育部位。结合三维地震资料,建立了一套油源断裂优势输导通道发育部位的预测方法。将该方法应用在廊固凹陷大柳泉构造带旧州断裂优势输导通道发育部位的预测上,结果表明:旧州断裂发育4处优势输导通道,优势输导通道发育部位与目前旧州断裂附近油气分布之间吻合关系良好。     

超声电化学法处理印染废水的实验研究

对超声电化学方法处理染料废水进行了初步的实验研究，探讨了槽电压，初始浓度，pH等因素对其脱色效率的影响，并在各条件下，与微电场单独作用下的效果进行了对比，结果表明，超声波与微电场的协同作用大大提高了脱色率，在最佳条件下处理60min，色度的去除率可达96.6%。     

湘黔地区下寒武统热水喷流成矿矿物成因机制研究

对湖南、贵州剖面的上下岩层的硅质岩、磷块岩、重晶石岩、金属富集层的沉积海水的温度、深度、介质条件、生态条件进行研究,硅质岩沉积期古海水温度平均为84.81℃或87.27℃,磷块岩沉积期古海水温度平均为42.17℃,磷块岩的形成温度与硅质岩比较相似,<100℃,分别约为37~47℃、79~98℃。研究区水深变化在100~300 m之间。硅质岩、富硫化物黑色页岩(金属富集层)、重晶石生成于微碱性的介质环境。而磷块岩生成于微酸性-微碱性的介质环境。成岩成矿模型研究充分揭示亲基性元素Ni、Mo、V、Cr、PGE的存在与基性岩、超基性岩的成因联系。研究区域在早寒武世期间属于东特提斯海域, 中国南部板块和澳大利亚板块于早寒武纪分离期间所形成的深大断裂带,正可能是海水进行深部循环吸取镁铁质下地壳PGE形成富金属热卤水而在海底沉积的通道。     

一种乳状液破乳的新方法──涡旋电场法

由螺线管、磁芯构成的电感器与电容器串联组成谐振电路。在此电路中通入高频电流，使其在破乳器内产生高频磁场，从而在破乳器内产生高频涡旋电场。在此高频涡电场作用下，Ｗ／Ｏ乳状液滴内电解质缔合体极化，电矩增大，界面双电层破坏，离子电泳速度加快，液滴碰撞增加，从而加速了分散相的聚结，达到破乳的目的。内相电解质导电能力越弱，破乳所需的电磁场强度越大。     

微电场-人工湿地耦合工艺去除重金属研究

为探索高效、生态、低廉的重金属废水处理工艺,采用新型微电场-人工湿地耦合工艺处理重金属废水。通过模拟重金属废水小试试验,研究了不同运行条件下微电场-人工湿地耦合工艺去除重金属的特性,探讨了主要的去除机理。试验结果表明:重金属初始浓度、进水pH、废水有机物含量、系统电压均对工艺处理重金属效果产生一定影响,不同重金属受到影响的程度也不同,试验结果为本工艺在废水处理技术领域的研究和应用提供了参考。     

考虑雾的微物理特征条件下的水雾扩散数值模拟研究

由于雾滴谱的不易获得，传统的水雾扩散研究一般不考虑其滴谱特征，而将其雾滴粒径作为常数处理。为此，引入实测的雾滴谱资料，考虑水雾在流专程 的扩散，蒸发及相变潜热对流场的反馈机制，利用三维非线性PLB方程组，采用工程上实用的湍流[E-ε]闭合方案，建立了一个高分辨率的PBL模式来模拟不同层结下，水电站泄洪产生的水务的扩散及共对环境湿度的影响，模拟结果表明，引入雾滴谱后的水雾扩散范围和相对湿度改变范围与不考虑雾滴谱条件下的相比，与日俱增接近实测，符合甚好。     

石油以油滴形式向水下扩散的研究

对油滴的成因及其在水中的扩散机理进行了分析讨论,建立了油滴扩散微分方程.作为典型例子,对大规模海洋溢油条件下和含油污水向河流排放条件下的油滴扩散问题给出了解析解,其结果与实测资料吻合较好.     

重庆雾的酸化机理及物态的特征

本文对重庆雾滴谱及含水量进行了对比分析.重庆大气污染严重,使雾的物化性质有雾滴平均直径下降、数密度增加、含水量偏低的特点.文中用主成分分析、相关分析及相图等方法对雾水酸度来源、形成机理进行了探讨.     

Multiphase chemistry in a microphysical radiation fog model—A numerical study

A microphysical radiation fog model is coupled with a detailed chemistry module to simulate chemical reactions in the gas phase and in fog water during a radiation fog event. In the chemical part of the model the microphysical particle spectrum is subdivided into three size classes corresponding to non-activated aerosol particles, small and large fog droplets. Chemical reactions in the liquid phase are separately calculated in the small and in the large droplet size class. The impact of the chemical constitution of activated aerosols on fogwater chemistry is considered in the model simulations. The mass transfer of chemical species between the gas phase and the two liquid phases is treated in detail by solving the corresponding coupled differential equation system. The model also accounts for concentration changes of gas-phase and aqueous-phase chemical species which are induced by turbulence, gravitational settling and by evaporation/condensation processes.Numerical results demonstrate that fogwater chemistry is strongly controlled by dynamic processes, i.e. the vertical growth of the fog, turbulent mixing processes and the gravitational settling of the particles. The concentrations of aqueous-phase chemical species are different in the two droplet size classes. Reactands with lower water solubility are mainly found in the large droplet size class because the characteristic time for their mass transfer from the gas phase into the liquid phase is essentially longer than the characteristic time for the formation of large fog droplets. Species with high water solubility are rapidly transferred into the small fog droplets and are then washed out by wet deposition before these particles grow further to form large droplets. Thus, the concentrations of the major ions (NO₃⁻, NH₄⁺) are much higher in small than in large droplets, yielding distinctly lower pH values of the small particles. In the present study the reaction of sulfur with H₂O₂ and the Fe(III)-catalysed autoxidation of S(IV) are the major S(VI) producing mechanisms in fog water. Most of the time the sulfur oxidation rates are higher in the large than in the small droplets. Fogwater deposition by gravitational settling occurs mainly in the large droplet size class. However, since in the small droplets the concentrations of chemical species with very good water solubility are relatively high, in both droplet size classes the total wet deposition of these reactands is of the same order of magnitude.     

离心旋流式喷嘴雾化特性实验研究

目的进一步优化低温多效蒸馏技术中的喷淋布液方式,提高海水淡化换热效率。方法采用马尔文激光粒度分析仪、高速摄像机和翻转水量仪对不同口径的CJ-9型离心旋流式喷嘴进行研究。结果同一口径的喷嘴,随着水流压力的增加,液滴粒径分布的均匀性显著提高。随着水压的增加,同一个喷嘴液体破碎的纹路变密,同时液膜破碎的长度变短,破碎效果越好,雾化性能越好。同一口径的喷嘴,入口压力越大,其边缘流峰值越高,空心化率现象越明显。同一压力下不同口径的喷嘴,口径越大,其形成双波峰的跨度越短;同一口径的喷嘴,入口压力越大,其形成双波峰的跨度越长,其边缘流峰值越高。结论液滴粒径分布的均匀性随着水压的增加或孔径的减小而显著提高,喷淋密度在直径方向上存在两个峰值,运用"峰谷叠加"原理,来满足低温多效蒸发器布液均匀的整体要求。     

复合喷动塔内蒸发特性的数值模拟与实验研究

分析了描述喷动塔内气液流动、雾化、蒸发、碰壁的数学模型,运用上述模型模拟脱硫塔内蒸发特性,得到了入口介质条件对塔内蒸发特性及液相水含量的影响,通过与实验值比较验证了模型的可靠性。模拟结果表明:液滴蒸发强度呈现先升高后降低趋势,在距离喷嘴300 mm处达到最大值;在一、二级塔体交界处,由于受多级喷动结构影响,液滴蒸发速率明显升高;液滴截面质量流率沿塔体轴向逐渐降低,在1 500 m处基本蒸发完毕;蒸发强度与喷嘴雾化压力呈非单调关系,烟气温度和含湿量对一级塔内液态水含量有3倍~5倍的影响;数值模拟结果与实验值基本一致,可以作为研究塔内液滴蒸发特性的有效工具。     

高含盐污水雾化蒸发塔的设计及流场数值模拟

针对含盐量为7×104mg/L的油田高含盐污水,设计1套处理量为28.8 kg/h的雾化蒸发塔,估算出塔体高度及直径,从而得出适宜的进口空气流速。基于标准k-ε双方程模型和DPM模型,对所设计的雾化蒸发塔内液滴蒸发过程进行数值模拟,得到塔内流场分布特性及蒸发特性,通过随机轨道模型追踪了液滴颗粒运动轨迹及液滴Na Cl浓度变化。在算例工况下,塔内蒸发效率可达58.9%。     

PM2.5中类腐殖质表面活性测定方法与实例分析

建立了大气细粒子中类腐殖质（HULIS）表面活性的动态表征方法,并以华北平原乡村站点冬季大气PM_2.5样品为例,对PM_2.5中HULIS的表面活性进行表征.HULIS碳质组分（HULIS-C）浓度为2.0~4.6μg C/m³,占水溶性有机碳和总有机碳的比例分别为31%~40%和20%~26%.浓度为88~200mg C/L的HULIS水溶液,其表面张力相对于纯水降低了18%~22%.HULIS-C浓度在低于70mg C/L时表面张力降低显著,在88~320mg C/L之间降低相对缓慢.动态表面张力随着时间变化逐渐降低,在液滴形成后200s以内表面张力下降迅速,之后趋于平缓,说明表面活性分子在液滴中扩散趋于稳定需要一定的时间,该特征时间可能影响表面活性物质在云凝结核活化时的作用.证实了在污染地区的大气PM_2.5中含有一定量的表面活性物质,这些物质可能对颗粒物活化为云滴、雾滴过程产生显著影响;表面活性物质的存在可能在外界湿度变化过程中导致颗粒物发生液-液相分离现象,在颗粒物表面形成有机膜,影响活性分子摄取以及半挥发性物质的气-粒分配过程,从而影响大气非均相反应过程.     

受限空间小型急冷塔内喷雾蒸发的数值模拟

针对受限空间内小型急冷塔冷却水蒸发过程,运用计算流体力学(CFD)进行数值模拟,基于涡壳进气型急冷塔研究了喷嘴雾化粒径、喷射速度、喷射角度等喷嘴运行参数对急冷塔内蒸发过程的影响机制。结果表明:随着液滴粒径的增大,液滴蒸发时间、轴向以及径向蒸发距离均随之显著上升,粒径由40 μm增大至80 μm时蒸发时间增加了293%;当液滴喷射速度增加时,液滴的蒸发时间、轴向以及径向蒸发距离均有所下降,但增大至一定程度后其影响作用减弱;随着液滴喷射角度的增大,液滴蒸发时间及轴向蒸发距离减小,而径向蒸发距离无显著变化。因此,在急冷塔尺寸受限时选用70 μm以下的小雾化粒径喷嘴能够直接有效提升急冷塔的运行安全性。同时,与均匀进气型急冷塔相比,采用涡壳进气型急冷塔以及喷嘴成切圆布置方式能够在急冷塔上部形成湍流强化区域,喷嘴雾化粒径为80 μm时,轴向安全裕度可提升7%。该模拟结果可为小型化急冷塔的工程应用提供优化设计方案与运行指导参考。     

雾化合金液滴的凝固动力学分析与计算

雾化凝固过程对雾化制粉和喷射沉积材料的组织有重要影响。雾化凝固过程主要由液态冷却、再辉、偏析凝固、共晶凝固与固态凝固阶段组成。分析了雾化过程中的液滴的速度与粒度分布及凝固各阶段液滴凝固潜热的释放与环境导热之间的热平衡。