Overall efficiency of tubular inlets sampling at 0–90 degrees from horizontal aerosol flows

We have developed a unified and comprehensive model for the overall efficiency of tubular inlets sampling from horizontal aerosol flows at 0–90° relative to the wind direction. In our model, derived from experimental data obtained in our wind tunnel, the transmission efficiency is separated into two components: one due to gravitational settling in the boundary layer and the other due to impaction. The gravitational settling component is determined by extending our previously developed isoaxial sampling model to nonisoaxial sampling. The impaction component is determined by a new model that quantifies the particle losses caused by direct wall impaction. The model also quantifies the additional particle losses resulting from the turbulent motion in the vena contracta which is formed in the inlet when the inlet velocity is higher than the wind velocity.The equation for the gravitational settling component considers the inertial behaviour of the particles by including the Stokes number, the flow development in the boundary layer by including the Reynolds number and the gravitational settling in the boundary layer by including a modified gravitational settling parameter. The equation for the impaction component considers direct wall impaction and the losses due to vena contracta formation through the Stokes number, velocity ration and sampling angle. Direct wall impaction is further differentiated by the gravity effect on the impaction process which distinguishes upward from downward sampling. Our equations for transmission efficiency in combination with aspiration efficiency equations determine the overall efficiency of tubular, sharp-edged inlets at all orientations of the inlet relative to horizontal aerosol flows.     

低Reynolds数雨滴表面流体滑移及重力效应对粒子清除的影响

采用拉格朗日法求解了低Reynolds数雨滴以终端下落速度时对大气气溶胶粒子的捕集效率,为考察雨滴表面流体滑移效应,采用Hadamard-Rybczynski流场描述低Reynolds数下雨滴的绕流特征,数值计算中考虑了粒子的惯性碰撞与拦截捕集机理,分析和讨论了雨滴表面流体滑移及粒子重力效应作用对粒子捕集效率的影响.结果表明,若忽略雨滴表面流体滑移及粒子的重力效应,则数值计算结果与已有分析结果一致.当考虑雨滴表面流体滑移效应,则粒子捕集效率有一定程度增加,增加幅度与雨滴尺寸、粒子尺度及粒子密度等参量均有关.粒子所受的重力对雨滴捕集粒子的能力起削弱作用,其削弱程度依赖于粒子拦截参数(R)和Stokes数(St)的大小,在0.2St0.3区间,重力作用对粒子捕集的削弱作用最为显著.     

一次对流过程对气溶胶清除和再生过程的影响

利用中尺度天气预报和研究模式(WRF)对2007年4月23～24日广东省发生的一次飑线过程进行了模拟,研究了水凝物粒子对气溶胶的清除过程、液滴蒸发引起的气溶胶再生过程以及动力输送作用对气溶胶数浓度的影响.结果表明,降水与近地层气溶胶数浓度的变化呈负相关关系.综合对比各水凝物种类的碰撞清除率和核化清除率,发现云滴核化过程...     

气溶胶在不同倾角裂隙中穿透率研究

为研究气溶胶在自然界不同倾角岩体裂隙中的穿透率,对理想模型进行了理论分析计算,并在实验室用钢板制做模拟裂隙置于不同角度进行实验。结果表明:实测值与修正后的理论计算值吻合较好,对于有一定倾角的规则尺寸岩体裂隙可以通过修正后的理论计算公式得到气溶胶在其中的穿透率;随着水平倾角的交替改变(-90°~90°),气溶胶穿透率呈现周期性变化,随着相对角度(0°~90°,0°~-90°)的增加,气溶胶穿透率明显上升,且大粒径粒子尤为明显,小粒径粒子受角度影响较小;随着侧面倾角增大(0°~90°),气溶胶粒子穿透率逐渐上升(尤其是大粒径气溶胶粒子);裂隙呈水平状态时,气溶胶在其中的穿透率最低。裂隙倾角变化,对小粒径气溶胶粒子穿透率影响不大,对大粒径气溶胶粒子穿透率影响较为明显。     

城市人工湖泊引调水方案优化评估指标体系研究及应用

针对龙湖这一具有复杂边界的城市人工湖泊,建立基于无结构网格的二维水流水质耦合计算模式,并进行守恒性验证。提出适用于湖泊引调水方案优化的评估指标体系,包括反映调水流态的流场评价指标和反映水质改善效果的水体置换评价指标。利用该评估指标体系进行龙湖引调水方案的优化研究,对不同进水口位置、进水口水量分配和水下地形的调水方案评价指标进行了计算分析,得到推荐的优化方案,即：3个进水口分别布置在水湾4,水湾6和水湾10;进水口水量依次为4．5m^3／s,8．5m^3／s和3．5m^3／s;水下地形在满足龙湖湖区区域水体功能的前提下尽量采用平底或缓坡地形。     

一种新型流管反应器的设计与表征

介绍了一种用于气溶胶生成机制研究的流管反应器（Jiao-FTR,J-FTR）的设计及表征.借助计算流体力学（CFD）模拟和实验测定,表征了不同进气结构和实验条件下反应器内流场的发展及稳定,移动进气管的喷射效应以及气体和颗粒物在反应器内的平均停留时间.结果表明,预混合段进气方式,主流流量,移动进气管结构及注入流量对J-FTR的流场发展以及气体和颗粒物的停留时间具有较大影响;J-FTR的预混合进气段具有使主流快速过渡为层流的优势,在对称进气条件下,当主流流量不超过8L/min,气流在进入主反应段之前可发展为稳定的层流;当移动进气管使用大内径的直管或径面十字型结构时,可以有效减小或避免移动进气管的喷射效应.以上结果不仅可为使用J-FTR开展大气化学和气溶胶生成机制研究提供重要的实验指导,也可为其他研究者设计FTR,进行流管实验提供借鉴.     

酒店通风系统噪声治理及降噪效果模拟预测

本文结合某酒店通风系统噪声治理实例,根据进、排风口空间分布,气流噪声频谱特性等参数,采用Cadna/A软件对噪声源进行了建模,预测了不同楼层进、排风口安装具有不同消声量的消声器后关心点处降噪量。结果表明,酒店通风系统室外进、排风口消声器的消声量可根据各风口噪声对关心点的噪声贡献值大小合理确定消声量,在此基础上根据进、排风口气流噪声频谱等参数设计消声器;只要声学建模合理(特别是声源声功率级等参数取值),借助Cadna/A可较为有效地进行声源识别,确定各进、排风口对各关心点的噪声贡献值大小。     

以石灰石和石灰为脱硫剂的镁强化FGD过程对比研究

目前石灰石和石灰仍是湿式烟气脱硫(FGD)的2种主要脱硫剂。因二者物理性质不同，其利用率和脱硫率等随操作参数的变化规律亦有差异。为了分析这种差异，依据旋流板塔镁强化石灰石／石灰FGD实验结果，研究得出了脱硫率等随操作参数变化的拟合方程，计算了不同浆液pH值下石灰石和石灰的利用率，对比分析了相关方程的导数。结果表明，镁强化石灰FGD过程的脱硫率因入口气体SO2浓度的增大而下降的幅度小于镁强化石灰石的过程；在设备条件等相同的情况下，为实现高效净化，镁强化石灰石FGD过程的操作液气比大于镁强化石灰的过程；石灰的利用率随浆液pH值的降低而提高的幅度较小，而在保证脱硫率的前提下，降低操作pH值则可有效提高石灰石的利用率。     

水平表面上多机理作用下气溶胶沉积特性数值分析

采用离散随机模型模拟了水平表面上气溶胶粒子沉积的微观过程.基于随机游走方法,求解了微粒在布朗扩散和外场迁移两种输运机制耦合作用下的运动轨迹,分析了沉积物形结构特征与微粒输运机制间的作用关系,并讨论了不同沉积机制和粒径分布下的表面沉积水平.结果表明,低Pe数下沉积物形态呈现疏松的粉尘絮团结构,而在高Pe数下沉积物则表现出较为紧密的堆积结构.不同沉积机制下粒子沉积形态结构的差异取决于微粒运动轨迹的随机强度;水平表面最大沉积微粒数存在一上限值,且与微粒输运机制和粒径分布均有关.     

塔体倾斜条件下船舶尾气SO2洗涤脱除强化

针对恶劣海况下船舶洗涤塔倾斜的情况,利用船舶尾气净化小试试验台,开展了洗涤塔不同倾斜角度下对镁基吸收剂脱硫效率影响的实验,研究了液气比、入口SO₂浓度、烟气量、浆液pH值、对洗涤塔内SO₂脱除效率的影响.结果表明：脱硫效率随洗涤塔倾角度的增大而降低.脱硫效率随液气比的增大而升高,较低的液气比时倾斜角度对SO₂脱除效率的影响更明显;脱硫效率随SO₂入口浓度的增大而略微降低,入口SO₂浓度较高时,SO₂脱除效率的降低随倾斜角度的增加变化较为明显;相同液气比条件下,脱硫效率随塔内烟气量的增加而升高;脱硫效率随浆液pH值的增大而升高,低pH值时SO₂脱除效率的降低随倾斜角度的增加变化较为明显.筛板-边壁环的加入可有效提高倾斜条件下洗涤塔的脱硫效率,倾斜角度为15°时,脱硫效率提高将约3%;倾斜角度为10°时,脱硫效率提高约5%;倾斜角度在5°以下时,脱硫效率可提高将近7%.     

Application of a directional dust gauge to measurement of impaction at atmospheric salt

The potential for practical application of directional dust gauges to estimate inertial impaction of natural salt aerosols on obstacles the size of leaves was investigated at several centres in the south-west of Western Australia.The amounts and size distributions of aerosol particles varied with weather conditions but were similar to those measured at near-coastal locations elsewhere in the world. Results of measurements of salt impaction collected in dust gauges were resolved into a measure of the strength and direction for the directional components and an average value for all directions. The direction and strength components clearly showed that the greatest impaction was from strong (> 7.5 ms⁻¹) north-westerly to south-westerly winds from the ocean.Dust gauges were found to be useful standard collectors giving reproducible results in monitoring salt impaction. However relating the amount of impaction on different obstacles is complex. Therefore we suggest that if estimates of inertial impaction are required the best compromise would be to match the size of the dust gauge to be used for monitoring to the size (characteristics dimension) of the obstacle.     

Fourier transform infrared analysis of aerosol formed in the photooxidation of 1-octene

The chemical composition of aerosol generated in the photooxidation of 1-octene was examined using infrared microscopy interfaced with a low pressure impactor. The low pressure impactor segregated the aerosol into eight size fractions and deposited the aerosol onto ZnSe impaction substrates. The ZnSe surfaces were transparent in the mid-infrared region and therefore allowed direct analysis of the aerosol, with no extraction, using infrared microscopy. Infrared spectra of the size segregated aerosol showed strong absorbances due to ketone, alcohol, carboxylic acid and organonitrate functional groups. Absorbance features were relatively independent of particle size, with the exception of the carboxylic acid absorbances, which were found only in the largest aerosol size fractions. Molar loadings for each of the groups were estimated, based on model compound calibration standards. The molar loadings indicate that most aerosol species are multifunctional, with an average of one ketone group per molecule, an alcohol group in two of every three molecules and an organonitrate group in one of every three molecules.     

降雨过程中气溶胶湿沉降的数值模拟

为了参数化降雨湿去除气溶胶的过程,首先定量计算了雨滴和气溶胶的碰撞效率与它们尺度之间的依存关系,以及雨滴尺度谱满足对数正态分布时气溶胶的清除系数与其尺度的依存关系;然后利用多重Monte Carlo算法模拟了降雨过程中气溶胶尺度谱的时间演变过程,考察了气溶胶湿沉降过程与降雨类型和雨强的相关性.当雨滴尺度谱和气溶胶尺度谱均满足对数正态分布时,数值模拟的结果表明,典型的小雨、中雨和大雨过程对中等尺度气溶胶的湿去除效果均不理想,但都可以有效地湿去除大尺度气溶胶和小尺度气溶胶;3种降雨类型对大尺度气溶胶的湿去除效果均依次好于小尺度气溶胶和中等尺度气溶胶;对于任何尺度的气溶胶,雨强的增加将有利于其湿沉降.     

新OG系统旋流脱水器气液分离特性数值研究

根据旋流脱水器的内部流动特性,基于欧拉-拉格朗日方法,对旋流脱水器内部气液两相流动进行了数值计算和分析,研究了液滴直径、进口质量含气率和湍流扩散效应对流场分布、脱水效率、出口质量含气率和出口液滴粒度分布的影响.结果表明：当质量流量一定时,旋流脱水器进出口压降随着进口质量含气率的增加而显著提高.对于单一直径的液滴,在不考虑湍流扩散效应的情况下,脱水效率随进口质量含气率的增加而增加.当考虑湍流扩散效应时,对于直径较小的液滴（0.1~1μm）,这种规律刚好是相反的,连续相速度的增加提升了湍流扩散速度,使湍流运动更加紊乱,但脱水效率高于不考虑湍流扩散效应时的计算结果.在混合粒径条件下,随着进口质量含气率的增加,脱水效率和出口质量含气率增加,计算表明湍流扩散效应有利于混合直径液滴的分离.随着进口质量含气率的增加,液滴质量分数的峰值逐渐向小粒径方向移动,粒径分布范围逐渐减小.     

辐流式二沉池的数值模拟及应用

采用标准k—ε两方程紊流模型和简化的多相流Mixture模型对辐流式沉淀池内的水流速度场和悬浮物浓度场进行了模拟。通过验证表明该模型能够很好地模拟沉淀池中水流流场以及污泥的分布情况。利用该模型模拟辐流式沉淀池在不同进水流速和不同挡板布置形式下的水流流场、悬浮物的浓度场,经过分析比较提出了更合理的沉淀池运行工况,并优化了挡板的布置形式,以期提高沉淀池的运行效率。     

中国地区气溶胶类型变化及其辐射效应研究

利用AERONET网站中国地区各区域多个站点长期的观测数据,通过各类气溶胶光学特性的差异（Extinction Angstrom Exponent,EAE;Single Scattering Albedo,SSA）将中国地区华北区域北京、香河站点,华东区域太湖站点,华南区域香港站点,西北区域SACOL站点气溶胶进行分类分析其气溶胶占比特征及年际变化,并进一步研究不同地区各类气溶胶光学及辐射特性差异.研究结果表明,不同地区各类气溶胶占比特征显著,华北区域北京、香河站点混合吸收型气溶胶Type5占比最多,分别占比35%、31%;其次为城市/工业型气溶胶Type3和Type4;华东区域以Type3、Type4和Type5三类气溶胶为主,分别占比32%、26%、25%;华南区域Type3、Type4气溶胶占比最为突出,占比分别达到46%、21%.西北区域Type5占比高达45%,出现高达34%的沙尘型气溶胶Type7.以不同地区各类气溶胶占比特征为基础,不同气溶胶的年际变化趋势差异较大.不同地区各类气溶胶光学特性参数（AOD（Aerosol Optical Depth）、EAE、SSA）年变化特征表明,华北、华东区域AOD减少、EAE变化小、SSA增大;华南区域整体AOD增大,但近年来AOD显著减少、EAE变化小、SSA增大;西北区域AOD增大、EAE增大、SSA减少,即除了西北区域外,其余区域环境空气质量逐渐好转,粒子尺度变化较小,吸收能力下降.地表气溶胶直接辐射强迫效率（ARFE-BOA）结果显示,除华东区域太湖站点外,Type1对地表的降温冷却作用最大,绝对值均大于210 W·m^-2,其次为Type2,即吸收型粒子对地表的贡献大于散射型粒子;关于ARFE-TOA的平均特征,Type4或Type7对大气顶的降温冷却作用最强,而各类气溶胶对大气层的加热作用与ARFE-BOA的平均特征类似,吸收型细粒子对大气层的加热作用较强.     

螺旋式旋流器的切向速度分析

借助CFD软件,采用RSM模型对螺旋式旋流器内的切向速度场进行了数值模拟。模拟结果表明:旋流器内部的流场分为螺旋通道内的准自由涡和内筒区域的准强制涡;在柱锥交界区域的内筒外壁附近有一低速区,易导致颗粒富集而出现高浓度区进而影响分离效率;此外通过改变入口速度和螺旋通道的螺距,研究对旋流器切向速度的影响。通过对流场特性的研究,为进一步充分认识此类旋流器的分离机理提供了依据。     

空气微生物采样方法的比较

对3种空气微生物采样方法进行了比较。结果表明,在室外自然条件下,大气细菌粒子的沉降量与大气细菌粒子的浓度、大气真菌粒子的沉降量与大气真菌粒子的浓度均呈显著的正相关关系。对大气细菌粒子,用平皿沉降法分别与A·S采样器法、THK－201采样器法测定的结果相比,有非常显著的差异。平皿沉降法测定结果比后二者方法高出2.9倍和4.0倍;A·S采样器和THK－201采样器测定结果之间没有显著性差异。对大气真菌粒子,A·S采样器法和平皿沉降法与THK－201采样器法均有非常显著性差异;平皿沉降法与A·S采样器法测定结果之间没有显著性差异。进一步用直线回归分析的方法,得出了大气细菌粒子浓度与大气细菌粒子沉降量及大气真菌粒子浓度与大气真菌粒子沉降量之间的关系式。     

NID工艺在国内的应用与研究

通过NID工艺在巨化热电厂 70MW烟气脱硫中的工程应用 ,研究了电除尘器收集高浓度粉尘的可行性 ,操作温度、钙硫比、进口烟气温度、进口SO2 浓度与脱硫效率的关系等     

运行参数对半干法烟气脱硫性能的影响

选用富阳石灰作为实验研究脱硫剂。研究了运行参数对脱硫效率的影响并分析了其机理。结果表明 :对系统脱硫效率影响最显著的参数是脱硫塔出口趋近绝热饱和温度 ,其次为钙硫比。脱硫塔入口烟气SO2 浓度、烟气量、脱硫塔入口烟气温度对烟气脱硫性能都有不同程度的影响