瓦斯在多孔介质燃烧器中燃烧排放物实验研究

基于自行搭建的多孔介质瓦斯燃烧实验系统,设计了3种由不同孔径泡沫陶瓷组合的多孔介质燃烧器并对其开展实验研究,主要研究3种多孔介质组合在不同当量比、不同混气流速下燃烧产物的排放情况。研究表明,瓦斯气体在泡沫陶瓷内部燃烧时,NO的浓度在相同当量比下随混合气体流速的增大而增大,在相同流速下随当量比增大而增大;3种组合的NO排放浓度为组合3最高,组合1最低。CO的浓度高低取决于燃烧温度,排放浓度与NO的正相反。实验结果对瓦斯在多孔介质内燃烧的排放特性有一定参考价值。     

渐变型多孔介质中低浓度瓦斯燃烧特性数值模拟

利用模拟软件Fluent6.3建立二维模型并进行合理设置,对多孔介质中的煤矿低浓度瓦斯燃烧进行数值模拟,研究了均匀型和渐变型燃烧器中的温度分布和NOx生成情况,以及三种不同渐变型多孔介质组合燃烧器中的温度分布和NOx生成情况。结果表明,渐变型多孔介质燃烧器的温度分布比均匀型燃烧器更加均匀;同一瓦斯当量比和流速下,渐变型多孔介质燃烧器的NOx产生量比均匀型燃烧器低很多,有利于减少污染物排放;三种不同渐变型多孔介质组合的温度分布和NOx生成有着不同特点,燃烧器设计时,可根据不同需求选取不同组合形式,综合考虑各因素,组合一燃烧特性最佳。     

管输天然气在不同环境介质中泄漏扩散模拟研究

为了分析管输天然气在不同介质中泄漏问题,基于流体力学和多孔介质理论,通过CFD软件建立了管道泄漏的三维仿真模型对该问题进行分析。首先,针对架空管道和埋地管道分别建立了泄漏扩散模拟模型和多孔介质的埋地管道模型;其次,对不同压力下的天然气管道进行模拟计算;最后,通过甲烷体积分数和压力分布等参数对管道泄漏现象进行分析。仿真实验结果表明：相同压力下,在空气中泄漏的天然气在进入空气时会形成射流,在同一水平面上沿射流中心点向外甲烷浓度呈抛物线型分布;在土壤中泄漏的天然气会在泄漏口处形成蘑菇云状分布。     

高温矿井多孔介质相变蓄热降温研究及设计

为了解决机械通风难以满足高温矿井降温需求的问题,提出由石蜡和膨胀石墨构成多孔介质相变蓄热模块来达到巷道降温效果的方法,基于Fluent模拟软件,对通风和相变蓄热联合降温多条件下巷道温度场进行数值模拟,确定相变蓄热模块的设计参数,最后对掘进巷道热环境进行模拟研究和方案设计。研究结果表明：相比于仅通风降温,联合降温效果明显;采用双侧布置相变模块降温效果明显优于单侧布置工况;随着风速逐渐递增,降温效果下降,且降温幅度减小;模块厚度分别为100,200 mm时降温效果基本一致,厚度300 mm时,巷道温度明显升高。     

温度对多孔射气介质氡析出影响试验研究

为了研究围岩中温度对氡析出率的影响,选取某铀矿铀尾矿矿砂试样,根据相似准则设计并制作了测量多孔射气介质氡析出率的室内试验装置。采用RAD-7氡测量仪,运用等时间间隔取样方法测量氡浓度。采用对照试验的方法研究了温度对多孔射气介质氡析出率的影响规律。试验结果表明,在自然压力下,在温度为20℃到60℃范围内,随着温度的升高,多孔介质氡析出率逐渐增大,并且氡析出率与温度符合线性函数关系。     

多孔介质模型校验水平潜流人工湿地水力特性的研究

水平潜流人工湿地对污废水有较好的处理效果,湿地内水力特性对其处理效果有较大影响。理解湿地内部各处的水力特性及优化湿地结构参数是正确构建水平潜流人工湿地水质处理数学模型的前提。运用地下水流多孔介质水力方程建立了水平潜流人工湿地水流特性的数学模型;借助计算流体动力学模拟技术实现了湿地水力模型的数学求解,所得模拟示踪物数值与实测示踪物数值基本吻合,验证了人工湿地中多孔介质模型的正确性。探讨了湿地表面长宽比、水力负荷和水力传导度对湿地水力停留分布密度RTD函数的影响,并计算了人工湿地水力效率。结果表明:长宽比和水力传导度对湿地水力效率影响较大,水力效率随长宽比增大而增大,随水力传导度增大而减小,且水力传导度间接反映颗粒粒径对水力效率的影响;水力负荷对水力效率影响不大,但影响RTD曲线的形状,使湿地水力停留时间改变较大。     

地热环境下NO3-在多孔介质中的运移机制研究

以河南省新近系明化镇组热储层细砂为多孔介质,在15～60℃的低温地热范围内,以硝酸盐为示踪剂开展室内土柱试验,并采用CXTFIT 2.1软件进行数据拟合来研究其运移机制.首先在40℃,达西流速2.62 cm/h、6.18 cm/h时研究了硝酸盐的运移机制及其时空变化规律,然后探讨了运移参数随温度的变化规律.结果表明,溶质的运移主要集中在可动区,不可动区的运移及质量传递可忽略,一维对流-弥散模型可以很好地表征其运移机制,并能有效预测硝酸盐质量浓度的时空变化情况.硝酸盐的纵向弥散系数、分子扩散系数、机械弥散系数及多孔介质的弥散度值均随温度升高而增加,但Peclet数相反,由弥散引起的溶质运移作用随温度升高而逐渐增强.     

成都平原大尺度下土壤质量空间变异研究

基于土壤质量调查的空间结构及分布规律研究对土地利用规划以及农业区划的制定等工作有重要意义.以成都平原为研究区,利用GIS的空间分析功能结合地统计学方法,以半方差函数、克里格插值为工具对成都平原土壤质量要素在不同尺度与不同方向的空间结构变化进行定量分析,揭示了在区域尺度下土壤质量的空间变异规律.结果表明,各土壤质量要素在结构变异方向、变程等参数上表现出明显差异,说明以成土过程为代表的结构因素以及以人为扰动为代表的随机因素对各质量要素产生了差异化影响,通过计算发现所有土壤要素在不同方向上均存在基台值或变程的差异,且多数指标不同方向空间自相关的距离要比各向同性距离大,表明土壤特性经角度分解后空间自相关性增强.pH值以及对数转换后的物理黏粒含量、速效磷、微团聚度、CEC等指标变异函数曲线符合球状模型,而有机质、容重以及对数转换后的全氮、碱解氮、速效钾、全钾等指标变异函数曲线符合指数模型.有机质、CEC空间分布的均一性较强,在小范围内的变异不显著,整体分布趋向均一;土壤物理性质与pH值分布的均一性较差,在小范围内的变异很强.pH值、有机质、物理黏粒、全钾、速效磷、速效钾在不同尺度上受不同的重要过程控制.在引起空间变异的影响因素方面,有机质、速效钾、全钾的空间变异主要是由随机性因素引起的,而物理黏粒含量、碱解氮、速效磷、全氮、pH值、容重、微团聚度的空间变异主要由结构性因素引起.     

采空区流场模拟中工作面物理模型设置方法探讨

利用Fluent软件,对工作面物理模型考虑为多孔介质区域、真实情况、支架与多孔介质区域,结合使用三种条件下的工作面及采空区流场进行了分析,通过分析流场分布得到合理的工作面物理模型设置方法。结果表明:三种工作面物理模型设置情况下的工作面空间流场分布有很大差别;工作面设置为真实情况、支架与多孔介质区域结合使用时的上隅角瓦斯浓度及采空区流场却相差无几,而将工作面考虑为多孔介质区域时,与其它两种情况相比,其上隅角瓦斯浓度、采空区流场分布有较大差异。因此,若对工作面空间流场分布进行研究时,应根据工作面布置的实际情况(支架、采煤机、刮板运输机等),建立与之相符的物理模型进行求解;若对上隅角瓦斯浓度及采空区流场分布进行研究时,为减少建模的复杂程度,可在工作面设置有支架的基础上,将工作面考虑为多孔介质来处理。     

规划环评中大气污染物控制总量空间分配及其动态优化研究

为了在规划层面具体落实了能减排任务要求,协调区域经济发展与大气环境保护,基于大气污染物总量控制思想和规划环境影响评价的技术要求,构建了大气污染物控制总量空间分配模式,同时利用"总量累积利用率"和"大气污染物控制总量增值"两种方法动态分析了各种规划替代方案作用下大气污染物挖制总量的利用水平和效果.最后将该分配模式和动态分析方法应用于国家环境保护部规划环评试点项目之一的鄂尔多斯市主导产业发展规划环评中,系统分析和评价了规划规模、结构和布局的环境合理性,并提出了先进生产工艺水平下的产能优化调整建议.     

煤基胶体特征及其在多孔介质中的运移行为

采集了长焰煤粉并提取其中的胶体,用激光粒度仪、红外光谱仪、扫描电镜和Zeta电位仪对煤基胶体的特征进行了定性和定量表征,研究了煤基胶体在石英砂的多孔介质柱中的运移特征及p H值、阳离子等环境因子的影响。结果表明,该方法提取煤基胶体的实测粒径与理论计算粒径基本吻合,煤基胶体表面具有丰富的褶皱和极其丰富的孔隙结构并呈片状,煤基胶体的化学组成以芳香烃为主,在试验范围内,煤基胶体的Zeta电位在-34.0~-21.2 e V,随p H值升高而下降。溶液p H=7时,煤基胶体在多孔介质中的运移能力最强,c/c0为0.664,增加p H值或降低p H值,运移能力下降。Ca离子对煤基在多孔介质中的运移具有明显的抑制作用,当离子强度IS(Ca Cl2)由0.001 mmol/L增加到0.1 mmol/L时,胶体悬液c/c0从0.569降至0.129。     

饮用水中消毒副产物的室内暴露模拟方法研究进展

在居民日常涉水活动中,居民饮用水中的消毒副产物(Disinfection By-Products,DBPs)可通过人体消化道、呼吸及皮肤吸收3种途径长期暴露于人体,从而引起各种健康危害效应.对国内外饮用水DBPs水质标准及暴露研究现状进行了阐述,分析了发生在不同涉水过程中的暴露途径及影响暴露途径和暴露效率的因素,重点对3种暴露途径下的常用暴露估算数学模型及其应用进行了总结,对国内外暴露参数的研究现状及重要性进行了阐述.     

秦家镇绿色水稻产地水质分布GIS模拟

利用2002年水质监测数据,基于ARCGIS8.3平台,运用Geostastical Analyst分析模块,模拟秦家镇绿色水稻产地灌溉用水水质的分布.结果表明,秦家镇西北部水质最为清洁,Nemerow综合污染指数＜0.35,由北向西南水质下降,秦家镇附近水质最差,综合污染指数为0.499,接近警戒级(0.5);全镇灌溉用水清洁,属一等安全级,各污染物的单项污染指数均＜1,综合污染指数均＜0.5,适宜发展AA级绿色食品水稻基地.     

黏性颗粒在滤料表面沉积的动态模拟及规律

为研究颗粒黏性对过滤除尘性能的影响,分析了颗粒沉积过程的受力情况,应用颗粒流计算软件PFC2D对颗粒在滤料表面的沉积行为进行了数值模拟。结果表明:颗粒形成粉尘层的过程中主要受到风流力、惯性力等压缩力和范德华力、滚动摩擦力偶矩等压缩阻力的作用,颗粒黏性的增加,会使颗粒间滚阻系数和摩擦系数显著增加;PFC可实现粉尘颗粒在滤料表面沉积过程的可视化,得到不同黏性颗粒在滤料表面的沉积形态,滚阻系数或摩擦系数越大,粉尘层孔隙率越大,过滤阻力越小,其中,摩擦系数的影响作用弱于滚阻系数。     

长江流域水污染事故时空特征及其环境库兹涅茨曲线检验

为了有效分析长江流域水污染事故发展阶段及变化趋势,采用1995—2010年长江流域水污染事故时序数据,运用GIS技术和环境库兹涅茨曲线(EKC)模型,探讨长江流域水污染事故发生的时空变化特点,并分析流域水污染事故发生与经济发展的关系。结果表明,1)时间上,长江流域水污染事故发生频数总体呈下降趋势;2)空间上,长江流域水污染事故的发生主要集中在广西、湖南、四川、浙江等省,而西藏、青海、上海等省市发生频数较低;3)长江流域人均GDP和工业总产值等经济发展指标与事故发生频数之间呈现"N"形EKC曲线特征。长江流域水环境事故发生频数与经济发展之间未表现出期望的倒"U"形变化关系,表明水污染事故频数增加或降低并非经济发展的必然结果,未来流域水污染事故风险仍存在巨大的不确定性,必须采用先进政策、制度和技术才可有效减少污染事故的发生。     

水温对平流式二沉池运行影响的数值模拟

借助改进的RNG κ-ε两方程湍流模型和简化的多相流混合模型,采用计算流体力学软件Fluent模拟某污水处理厂平流式二沉池在不同水温下的运行效果.通过对比Johnson对水库水温变化的实测数据验证了模型和模拟方法的可靠性.对平流式二沉池的模拟结果表明:不同水温条件下池内水流速度存在相似的分布,在池的下部和上部各存在一个回流区;池内水温降低会造成上部回流区域减小、出水固体颗粒质量浓度增大,从而导致二沉池的颗粒去除率降低;采取增大颗粒粒径、密度和在沉淀池出水口前加设挡板的措施均能有效降低出水固体颗粒质量浓度.     

基于三维空间插值技术的某场地中总石油烃污染分布确定

为了解总石油烃在场地中的扩散分布规律,立体呈现其污染分布特征,选择华北某污染场地为研究对象,分层采集土壤样品并采用三维空间插值软件EVS-Pro建立地质模型和污染插值模型,对C16总石油烃(脂肪族)(以下简称总石油烃)分布特征进行分析。结果表明:不同采样点位污染物浓度分布差异明显,总石油烃最高值是DB11/T 811—2011《场地土壤环境风险评价筛选值》的11.71倍;场地内污染物表现出较强的垂直和水平迁移能力,在空间中的迁移分布特征与生产历史状况、水文地质条件密切相关。研究表明,通过三维插值模型构建的插值结果可以更加直观地呈现污染分布,更好地反映各因素对总石油烃分布的影响。     

抑制浮萍生长的水动力条件试验与湖库流场数值模拟

为利用水库补水产生的水动力改善水体水质,抑制浮萍生长,以红领巾水库为研究对象,通过试验确定抑制浮萍生长的水流流速,用数值模拟方法预测不同补水口位置、数量及不同补水流量情况下水库的流场分布,以使抑制浮萍生长的水流流速所占水域面积最大。结果表明:0.13 m/s以上的水流流速可抑制浮萍的生长;当补水量为2×10~4m~3/d时,补水口位置对流场分布无显著影响,但补、出水口相距越远越有利于改善水质;补水口数量对流场分布的影响较小,较佳的补水口数量为2个;增加补水量对抑制浮萍生长的作用不显著;设置潜水循环泵人为强化水流流动对抑制浮萍生长的作用显著。     

水质总氮空白实验分析及改进措施

在总氮测定过程中,空白测试是必不可少的分析试验.但在实际操作中,发现空白值经常存在偏高的情况,加大了系统误差.如何降低分析空白实验值,保证分析样品的精密度和准确度,成为测定过程的关键之一.本文从试剂影响、器皿影响、操作过程影响及环境影响等方面全面分析,并以实验数据予以验证.在此基础上提出降低空白值的手段和措施,以指导实验室操作实践.