气溶胶在全混通风小室中浓度衰减的试验研究

研究了通风小室内不同粒径气溶胶颗粒(0.3 ～ 0.5 μm、0.5～1μm、1～2μm以及2～5 μm)的沉积率在6种典型室内换气次数(6.51h-1、7.81 h-1、9.11 h-1、10.42 h-1、11.72 h-1以及13.02 h-1)下的变化情况.采用安装Laskin喷嘴的QRJ-1型气溶胶发生器产生气溶胶颗粒,使用BCJ - 1D型激光尘埃粒子计数器测量室内一点的气溶胶颗粒浓度变化.结果表明,在上述6种换气次数下,气溶胶浓度的衰减均与时间近似呈对数关系.相同换气次数下,气溶胶颗粒的沉积率随着粒径的增加而增加;对于同一粒径颗粒,气溶胶的沉积率随着换气次数的增加而增加.换气次数在9.11 h-1以下时,增加换气次数对颗粒沉积率的影响显著;换气次数在9.11 h-1以上时,增加换气次数对颗粒沉积率的影响较小.在较小的换气次数下,颗粒沉积率的增加快于换气次数的增加;而在较大的换气次数下,增加换气次效时,颗粒沉积率的增加速度与换气次数基本一致,而颗粒被排风带走的比例较稳定.     

气流速度对地板送风房间颗粒污染物分布的影响

对于地板送风系统,空气从架空地板下直接送入人员呼吸区,送风气流卷吸地板附近颗粒物对室内颗粒污染物浓度有重要影响.为了研究气流速度对颗粒浓度的影响特性,建立了模拟空气流动和颗粒运动轨迹的模型,并且在4种不同气流速度下在一间全尺寸小室内进行试验,测试了不同粒径颗粒浓度的衰减.试验结果表明,随送风气流速度增大,室内较大颗粒浓度衰减比较小颗粒更快;另一方面,计算结果也表明,气流速度对不同尺寸颗粒的分布影响不同,特别是大于3 μm的颗粒随着气流速度增加,其悬浮寿命衰减比1μm以下的颗粒显著得多.计算与试验结果的趋势非常一致.结果对室内颗粒污染物的治理研究有一定意义.     

室内多因素条件下香烟颗粒粒谱动态分布特征

烟颗粒粒径分布和浓度变化是探测香烟阴燃火灾初期的重要参数,研究香烟阴燃过程烟颗粒粒谱分布对火灾探测具有指导意义。实验通过在室内有风条件下展开,研究风速、位置、时间、烟源等因素对烟颗粒的粒径分布和形成规律的影响。结果表明:1随着时间的推移,GMD(Geometric Mean Diameter,几何平均直径)变大,烟颗粒数量浓度增加,但粒谱分布逐渐趋于稳定。2风速对颗粒粒谱形成的影响较为复杂,随着风速的增加,气流扰动加剧,烟颗粒浓度增加,GMD有减小的变化趋势。3在不同的位置,有风条件下烟颗粒随着气流迁移,最终在壁面处进行积累,离烟源越远位置,沿着风速方向浓度和GMD均变大。4烟颗粒的初始浓度也影响烟颗粒粒谱分布和运动特征,烟源数量越多,初始浓度越大,形成的烟颗粒浓度和GMD越大。     

不同影响因素对地道通风降温效果的模拟研究

采用计算机数值模拟软件Fluent,研究了不同影响因素对地道通风的降温效果,分析了不同地道长度下送风速度、送风温度、横截面形状及管道布置对地道出口温度、节约冷量的影响规律。结果表明:随着送风速度的增大,尽管冷却效率降低,但总的节约冷量有明显的增加;送风温度越高,地道进出口温差越大,降温效果越明显,对应节约的冷量也越大;横截面为长方形时出口温度最低、节约的冷量最大;双管布置节约的冷量要比单管布置大,但双管布置比单管布置的送风量增加了1倍。研究结果为地道通风设计提供指导。     

高温松散煤体自吸氧试验装置研制及应用

为研究松散煤体内高温区域自吸氧过程的温度分布规律,分析氧气输运类型及影响因素,在此基础上研制高温松散煤体自吸氧试验装置,并利用该装置测试不同温度热源作用下的不同粒径松散煤体温度。发现松散煤体高温区自吸氧过程中氧气运输有宏观气流携带效应及氧组分浓度差引起的分子扩散效应2种类型;热源温度及孔隙率是影响松散煤体高温区自吸氧的主要因素。研究结果表明,该装置能用于研究不同温度热源作用下不同粒径松散煤体内温度分布;热源温度一定时,松散煤体内同一测点的温度值随煤体粒径的增大而升高;热源对其上方松散煤体内温度的影响明显大于对下方的煤体,热对流效应对松散煤体内热量传递过程有很大影响。     

环境烟草烟气粒径分布及其对光散射的影响

为了测量典型办公室内环境中环境烟草烟气悬浮颗粒物的数浓度和粒径分布变化,以及其对颗粒光散射的影响,在6.8 m×3.2mx2.8 m的试验间进行试验,采用测量范围为5～1 000 nm的DMS500扫描电迁移率粒径谱仪进行粒径测量.结果表明,不同卷烟样品的烟气粒径分布曲线近似,都可以用对数正态分布函数来描述.4种卷烟样品粒径分布及参数变化速率相似,在4 800 s内数中值粒径CMD平均值从105 nm增大至155 nm,几何标准差GSD平均值从1,58减小至1.45,CMD和GSD的变化趋势近似符合指数函数.利用基于Mueller光散射理论的程序计算烟颗粒对散射光的影响.粒径分布的变化显著改变了颗粒散射光强度,CMD最大使散射光强度增大7倍,GSD引起的强度变化较小.综合考虑烟气颗粒数浓度降低和粒径分布的变化,散射光强度最大增大3倍.     

微米级空心玻璃微珠三相泡沫稳定性研究

基于水成膜泡沫灭火剂(AFFF),用微米级空心微珠颗粒作为泡沫稳定剂,制成三相泡沫,并研究了泡沫组成因素对发泡能力和泡沫稳定性的影响。采用控制变量法,研究了颗粒浓度、颗粒粒径、AFFF原液浓度对发泡倍数和析液时间的影响。颗粒加入对发泡能力有抑制作用;因为颗粒存在影响,三相泡沫的发泡能力随AFFF原液浓度增大而减小;40μm粒径颗粒的抑制作用相对20μm和60μm颗粒最小。颗粒浓度和AFFF原液浓度增加,能够提升三相泡沫稳定性,且泡沫析液时间随颗粒浓度增加呈指数规律变化。当AFFF原液浓度为3.0%、颗粒浓度为9%左右时,三相泡沫稳定时间约为两相泡沫的3倍,该配方三相泡沫有较好的稳定性。     

多因素对煤样吸附瓦斯影响试验研究

为研究粒径、含水量、温度、挥发分等因素对煤样吸附瓦斯特性的影响,选取4个典型矿井煤样,进行不同影响因素下的等温吸附试验,探讨各因素对煤样吸附瓦斯的敏感程度及影响规律。结果表明:在粒径、含水量、温度、挥发分等因素影响下,煤样吸附瓦斯过程仍可用Langmuir方程表征;挥发分、温度、粒径分别对吸附常数a,b及吸附饱和度X的影响程度最大;吸附常数a随粒径、含水量、温度、挥发分的增大而减小,吸附常数b及吸附饱和度X随粒径、含水量的增大而减小,随温度、挥发分的增大而增大;吸附常数a,b及吸附饱和度X受以上4个因素的影响程度不同,与其均呈一定的函数关系,据此可构建综合计算模型。     

粒径分布对小麦粉最低着火温度的影响研究

小麦粉是一种常见的工业粉体原料，在运输及储存过程中遇到点火源非常容易造成粉尘爆炸。采用对不同粒径分布下最低着火温度的测定，利用变异系数-灰色关联分析法确定小麦粉粒径分布与最低着火温度的综合关联度，再根据熵权-灰色关联分析法对研究结果进行验证。结果表明：小麦粉颗粒粒径分布对于最低着火温度的综合关联度如下：(d₉₀-d₁₀)/d₅₀>d₉₀/d₁₀>d₁₀>d₅₀>d₉₀，且在有限空间内，固定粒径条件下的粉尘爆炸强度随粉尘浓度的增大而增强。     

吸气式管道尺寸及温差对烟颗粒输运的影响

在火灾标准燃烧室中,用扫描电迁移粒谱仪测量单孔采样的吸气管道内5种标准试验火烟雾颗粒浓度和粒径分布的变化,分析管道输运中管道参数对烟颗粒数目浓度损耗和中位径的影响.结果表明,在管道输运中,平均粒径相对较小的热解和阴燃烟雾颗粒.其小于0.1μm的超细颗粒部分的浓度损耗随管道长度的增加而增大,且烟颗粒平均粒径随管道增长而增大.而明火烟雾在管道输运中,由于管道与高温烟雾的温差增大,导致0.1～1 μm颗粒的管壁沉积损耗增大,使烟颗粒数浓度下降,中位径减小了几个纳米.火灾早期,火灾阴燃和热解期间小于0.1 μm的烟颗粒数目浓度占15%以上,因此,用较短的管道或者管道分级预警的方式可以减少滞留时间,提高极早期感烟探测的灵敏度.     

A numerical model for the prediction of the minimum ignition temperature of dust clouds

This paper presents a numerical model for the prediction of the minimum ignition temperature (MIT) of dust clouds. First, a physical model is developed for the dust cloud ignition in the Godbert-Greenwald furnace. A numerical approach is then applied for the MIT prediction based on the physical model. The model considers heat transfer between the air and dust particles, the dust particle reaction kinetics, and the residence times of dust clouds in the furnace. In general, for the 13 dusts studied, the calculated MIT data are in agreement with the experimental values. There is also great accordance between the experimental and numerical MIT variation trends against particle size. Two different ignition modes are discovered. The first one consists in ignition near the furnace wall for bigger particles characterized by rather short residence times. In the second mode, the ignition starts from the center of the furnace by self-heating of the dust cloud for smaller particles with longer residence times. For magnesium, as dust concentration increases, the lowest ignition temperature of the dust cloud IT(conc) decreases first, then transits to increase at a certain point. The transition happens at different dust concentrations for different particle sizes. Moreover, the MIT of the magnesium dust cloud generally increases as particle size increases, but the increasing trend stagnates within a certain medium particle size range.     

不同粒度煤的瓦斯解吸扩散规律实验研究

为了证实和完善极限粒度理论,制备了煤粒度毫米级至厘米级(>10 mm)的5种粒度煤样,利用H-Sorb 2600T高温高压气体吸附分析仪对不同粒度的煤样进行等温吸附-解吸实验,并采用动扩散系数模型计算了煤粒瓦斯解吸扩散系数,分析不同粒度煤的扩散系数变化特征。研究结果表明:粒度毫米级煤样单位瓦斯解吸量和瓦斯解吸率随粒度的增大呈现逐渐减小的趋势;粒度厘米级煤样单位瓦斯解吸量和瓦斯解吸率随粒度的增大降幅较小;煤粒度在毫米级范围内,初始有效扩散系数D0e和平均有效扩散系数Dae随粒度的增大快速下降;煤粒度为厘米级时,初始有效扩散系数D0e和平均有效扩散系数Dae随粒度的增大基本保持不变;极限粒度理论正确可靠,煤的极限粒度小于10 mm。     

煤粒筛分现象与粒度分布特性的试验研究

在求解煤的物性参数时,为探究煤粒平均粒径对参数求解的影响,以5种不同粒级的煤粒为研究对象,系统研究筛分现象和粒度分布;以煤粒瓦斯扩散系数求解为例,分析算术平均值、体积加权平均体积粒径对计算结果的影响.研究结果表明:煤颗粒在筛分过程中会出现特殊分选现象,目标粒级粒度分布仅占真实粒度分布的33.37％～49.32％;算术平...     

除尘风机磨损的数值分析:叶型和粒度分布的影响

采用CFD技术,基于RNGk-ε紊流模型和磨损模型,研究了不同叶型除尘风机的流场和磨损率,证实了后倾型叶片比直叶片能优化流场,改善磨损,使风机使用寿命延长5倍。计算了一定粒度分布的粒子对后倾叶片中的磨损率。结果表明,颗粒粒径和数量浓度的大小是决定磨损程度的重要因素。因此去除大粒径粉尘、降低小粒径粉尘的数量浓度,是减轻叶片磨损的重要途径之一,更是除尘设备的工作方向。     

Minimum ignition temperatures and explosion characteristics of micron-sized aluminium powder

To forestall, control, and mitigate the detrimental effects of aluminium dust, a 20-L near-spherical dust explosion experimental system and an HY16429 type dust-cloud ignition temperature test device were employed to explore the explosion characteristics of micron-sized aluminium powder under different ignition energies, dust particle sizes, and dust cloud concentration (C_dust) values; the minimum ignition temperature (MIT) values of aluminium powder under different dust particle sizes and C_dust were also examined. Flame images at different times were photographed by a high-speed camera. Results revealed that under similar dust-cloud concentrations and with dust particle size increasing from 42.89 to 141.70 μm, the MIT of aluminium powder increased. Under various C_dust values, the MIT of aluminium dust clouds attained peak value when concentrations enhanced. Furthermore, the increase of ignition energy contributed to the increase of the explosion pressure (P_ex) and the rate of explosion pressure rise [(dP/dt)_ex]. When dust particle size was augmented gradually, the P_ex and (dP/dt)_ex attenuated. Decreasing particle size lowered both the most violent explosion concentration and explosive limits.     

粒径和温度对玉米秸秆生物碳吸附锶的耦合影响

以玉米秸秆为原材料,在350℃下采用限氧裂解法制备了4种粒径的生物碳(BC-9.31、BC-20.26、BC-71.07、BC-101.90,数字代表样品的中值径,单位μm),对比研究了15℃、25℃、35℃、45℃下生物碳对锶的吸附行为,旨在阐明生物碳粒径和溶液温度对生物碳吸附锶的耦合影响。结果表明:生物碳粒径和溶液温度对等温吸附曲线的基本特征影响较小,Freundlich模型能较好地拟合吸附过程(R2=0.915~0.997,N=0.513~0.745);生物碳吸附锶是以熵驱动为主的物理吸附过程,熵变ΔS为75.66~99.43 J/(mol·K),焓变ΔH为18.18~25.84 k J/mol;生物碳对锶的吸附性能大体与溶液温度呈正相关,与颗粒粒径呈负相关,同时颗粒粒径与溶液温度存在耦合影响;生物碳粒径越小,锶吸附过程受温度影响越小;温度越高,锶吸附受粒径影响越小。     

掘进巷道热环境与通风效率数值模拟研究

井下工作面必须应用通风系统。采用数值模拟技术分析了两种通风方式下,不同风口布置的掘进巷道内空气龄、空气流速和热舒适性指标PMV值的分布情况。根据模拟结果对掘进巷道通风模式的选择提出了建议。结果表明,长距离送风和短距离抽风方式是最有效率的通风模式。压入式通风方式的风口应布置在距掘进头10 m附近,抽出式通风方式抽风口应布置在距掘进头2m范围内。在相同的送风条件下,可增大短距离抽风方式下的送风温度,以提高掘进巷道内热舒适性和降低能耗。     

The effect of admixed material on the minimum explosible concentration of oil shale

The minimum explosible concentration (MEC) in the air atmosphere at the boundary between an explosion and no explosion in a dust cloud, has been investigated for several particle sizes of oil shale and for mixtures of oil shale and inert powder of different particle size. Limestone, stone dust and coarse particle size of oil shale were used as inert materials. Measurements were made in a standard small vertical tube apparatus. The results obtained indicated that the minimum explosible concentration is dependent on the particle size, i.e., values of MEC decrease with a decrease in the size of the particles. Below 70 μm, values of MEC become almost constant. Admixture of limestone as low as 5% to oil shale is sufficient to reduce the MEC values significantly.     

车载储氢瓶泄漏及车库内通风方式研究*

为研究车库内燃料电池汽车氢气意外泄漏后的浓度分布情况,采用ANSYS软件,通过分析可燃性气体体积、水平方向和垂直方向氢气的扩散分布、不同泄漏位置氢气的扩散情况,研究6种不同通风方式对氢气意外泄漏扩散分布的影响,针对车库内氢气泄漏的特性,在通风方式上引入侧墙底部送风和侧墙顶部送风方式。研究结果表明:底部送风能显著加快氢气的扩散和排出。垂直高度上氢气浓度分布不均,侧墙顶部送风能使顶部堆积的氢气向下扩散,降低最大气体浓度;在墙角泄漏会由于墙壁的影响导致氢气堆积,对墙角局部通风尤为重要。研究结果可为氢燃料电池汽车专用车库的通风设计提供重要参考。