酸洗工艺硫酸液滴散发特性与超声波抑制散发的研究北大核心CSCD

液滴是工业建筑室内环境中的典型污染物。研究液滴的散发特性并采用技术有效抑制液滴散发对保障室内环境清洁和保护人员安全至关重要。研究了硫酸酸洗过程中由于气泡破裂产生的硫酸液滴散发规律,并分析了不同酸洗工况参数(溶液温度、酸浓度、硫酸亚铁浓度)对硫酸液滴散发量的影响。结果表明,溶液温度升高对硫酸液滴散发量有显著促进作用,但亚铁离子浓度和硫酸浓度对硫酸液滴的散发量影响不大。研究了超声波对硫酸液滴散发的抑制效果:超声波设备间歇运行(15 s开启/15 s关闭)时,20℃酸洗工艺中,振幅为94μm、作用距离为15 cm的超声波会使硫酸液滴散发量减少31.25%;50℃酸洗工艺中,振幅为94μm、作用距离为20 cm的超声波会使硫酸液滴散发量减少22.92%。研究结果可为硫酸酸洗工艺中硫酸液滴的控制提供一定指导,为使用超声波技术抑制有害液滴散发提供试验支撑与数据参考,为抑制有害液滴的散发提供新的解决思路与技术手段。     

基于数值模拟的细水雾在汽车涂装车间喷漆室的应用研究

采用FDS软件对细水雾扑救汽车涂装车间喷漆室火灾的灭火效能进行数值模拟分析,着重探讨了喷漆室纵向通风、细水雾雾滴粒径、雾滴喷射速度、汽车障碍物等对扑灭油漆火的影响。模拟结果表明:在细水雾与油漆火的相互作用过程中,细水雾对火源的表面冷却和隔氧窒息作用显著;为了防止室内氧气得到补充,在开启细水雾灭火的同时应当联动控制关闭纵向通风系统;在模拟工况条件下雾滴粒径为100μm~300μm的细水雾灭火效果优于粒径为400μm、500μm的细水雾;雾滴在一定喷射速度范围内速度越大灭火效果越好,喷射速度为10m/s的雾滴灭火效果明显优于3m/s和5m/s的雾滴,但是为了防止火焰横向蔓延,喷射速度不宜过高;在汽车障碍物火灾中部分微小的细水雾雾滴受到火焰的卷吸作用,可以绕过障碍物进入火区发挥冷却作用,细水雾灭火系统能够有效控制障碍物火灾,可以应用于汽车涂装车间喷漆室。     

常见烯烃爆炸特性的研究

为减少烯烃类爆炸事故带来的严重危害,采用国际通用的20L球型爆炸测试装置测试了常温初始压力为0.1 MPa条件下,4种常见烯烃的爆炸特性参数.结果表明,随着烯烃含量的增加各项爆炸特性参数均呈现出先增大后减小的特征,最大爆炸压力和爆炸指数均在化学计量比附近获得,4种烯烃最大爆炸压力分别为乙烯1.5 MPa、丙烯1.3 MPa、正丁烯1.5 MPa、异丁烯1.6 MPa,爆炸指数分别为16.56 (MPa·m)/s、7.37(MPa·m)/s、16.98 (MPa·m)/s、29.07(MPa· m)/s.     

电解铝厂房自然通风的模拟研究

分析了各种厂房形式影响通风的因素,深入研究了各种类型铝电解厂房自然通风规律,找出了影响厂房通风的主要因素为电解槽散热量等工艺特性及操作面高度等建筑特性;在研究电解槽散热量的基础上,利用湍流模型、热辐射模型和浮力模型对电解铝车间的气体流动状态进行了理论分析;针对实际的边界条件,建立了铝电解厂房自然通风CFD模拟计算模型,并使用AirPak软件对普通天窗和弧形天窗形式,在静风、风速为2 m/s和4 m/s条件下的温度场、风速场、空气新鲜度、HF浓度进行了模拟,并对结果进行了分析.     

纵向通风对隧道竖井排烟影响的模拟研究

通过开展小尺寸实验以及FDS数值模拟实验,研究纵向通风对不同高度竖井的排烟影响并确定最佳通风风速。通过分析纵向通风风速、竖井高度对吸穿现象、边界层分离的影响规律,讨论了吸穿现象的临界条件。小尺寸实验中纵向通风风速考虑了0.096 m/s、0.226 m/s、0.356 m/s、0.485 m/s、0.629 m/s五种工况,竖井高度考虑了0.133 m、0.2 m、0.333 m、0.533 m四种工况。实验结果表明:当纵向通风风速为0.096 m/s、0.226 m/s、0.356 m/s(对应实际风速0.37 m/s、0.87 m/s、1.38 m/s)时,可抑制吸穿现象,但烟气边界层分离现象随着风速的增加而加剧。吸穿现象临界判据F_(critical)=1.5在本文所测试的纵向通风条件下不再适用,但Ri′_(critical)=1.5依然适用。数值模拟结果表明:当竖井高度为1 m、1.5 m、2 m时,排烟量随纵向通风的增加而降低,而当其为3 m、4 m、5 m时,排烟量先上升后降低,在测试风速为1.5 m/s时达到最高值。     

风门对矿井火灾烟气流动特性影响的数值模拟研究*

为研究巷道内风门开启程度对矿井火灾烟气流动特性的影响,使用火灾动力学模拟软件FDS模拟0.5,1.0,1.5,2.0,2.5,3.0 m/s 6种通风风速,以及风门开启1/4,1/2,3/4和全开启4种情况对巷道火灾烟气流动特征参数温度和能见度的影响。结果表明:风速0.5,1.0 m/s 时,风门开启1/4最有利于人员逃生;风速1.5 m/s时,风门开启1/2最有利于人员逃生;风速高于1.5 m/s时,风门关闭影响巷道内风流流动,因此不宜关闭风门;在风门全开启时,随着风速增大,火源上风侧的温度降低、井下能见度升高,烟气的逆退距离缩短,当风速2.5 m/s时各监测点温度最稳定。     

坩埚熔窑的隔热装置

玻璃、搪瓷工厂的坩埚熔窑,是一座散发热量的生产设备。据计算(以一般有10只坩埚的熔窑计算),熔窑内加热至1,200℃以上时,熔窑围壁表面和坩埚口散发出来的热量,从原料加热、熔化、澄清、冷却到成型等阶段的24小时内,总共约有350万大卡,平均每小时散发出热量约为15万大卡。熔窑围壁表面的平均温度,一般都是在120—150℃。熔窑平台工人操作地带的气温,常在50℃上下,平均辐射热强度常在2卡/厘米2/分左右。其中坩埚口的温度最高,在400—450℃之间,坩埚口的平均辐射热强度最高,在4卡/厘米2/分左右。 为降低熔窑车间温度,有些玻璃、搪瓷厂在坩埚熔…     

水滴撞击常温与过热炭化纸面动态过程试验研究

为了加深对水喷雾或细水雾灭A类火灾过程中涉及的表面冷却现象的认识,从而加强消防安全灭火机理及安全工程技术科学研究,试验研究了水滴撞击正常和过热纸张表面的现象,并探讨了表面过热炭化现象对固液接触润湿性、液滴飞溅、蒸发和铺展直径的影响.选取水滴为液滴,初始水滴直径为(2.4±0.1) mm,水滴撞击速度从1.4 m/s到2.8 m/s不等.试验选用复印纸和档案纸两种纸张.结果 表明:在过热炭化的档案纸表面出现了一些蒸汽气泡,即气化芯;水滴发生飞溅的临界条件受炭化特性的影响较大.此外,将试验结果与液滴撞击的流体力学特征Roisman模型预测结果进行比较,大部分数据相对吻合.     

基于CFD-DEM模拟物料流在转运点处的流动特性

转运点处产生的大量粉尘严重危害生产人员健康及设备安全,为了减少物料颗粒流在该处的产尘量,对颗粒流在输送带转运点处的运动过程进行了数值模拟。模拟依据流体力学基本控制方程和颗粒运动方程的基础理论,其中湍流模型选用RNG k-ε两方程模型,方法采用CFD-DEM双向耦合。经颗粒运动分析和压力流场分析,结果表明:物料颗粒流在转运点处的运动过程呈现出3个运动阶段:弧形下落、碰撞反射、稳定运输。根据这3个阶段的颗粒流运动规律及流场变化情况,改进了一种符合气固两相流流动规律的弧形防尘罩及溜槽,维持物料稳定流动,降低了下落时的动能和产尘量。     

玻璃隔墙冷却专用喷头的设计及其应用效果研究

用水喷淋冷却是提高玻璃隔墙耐火极限的有效途径。首先确定了玻璃隔墙冷却专用喷头的设计目标,基于溅水盘的布水原理,通过溅水盘底部和背部的形状设计,确定了新型喷头的整体结构。然后搭建冷态试验平台进行布水规律试验。以钢化玻璃为冷却对象,在水压为0.05 MPa(表压)下,观察喷头距玻璃隔墙水平距离分别为0.1 m、0.3 m和0.5 m时,喷头在玻璃隔墙表面的布水现象,记录喷水密集和稀疏的区域,从喷洒半径、不同布水区域覆盖面积、水的利用率及水膜厚度等方面分析了布水规律,并与常用工程喷头的布水效果进行了比较。最后进行点火试验,在玻璃表面布置贴片热电偶,以汽油作为燃料,预燃60 s后,启动喷淋系统,分别测定了喷淋启动前后玻璃表面的温度,并选取玻璃迎火面布水密集区的一点计算冷却速率。结果表明:新型喷头的布水效果较好,与直立边墙型喷头相比,水量密集区域的覆盖面积增大了13.9%~19.5%,基本实现了玻璃隔墙表面的全覆盖;喷头冷却速率为1.1,冷却效果较好。     

通风状况对乳胶泡沫材料燃烧特性影响

设计小尺寸实验平台,研究不同通风管道风速对乳胶泡沫材料燃烧特性的影响。在不同风速条件下进行实验,获得材料表面温度分布、质量损失速率、火焰高度和火蔓延速率等特性参数。实验结果表明,在管道风速为0,1.5,3,4.5,6 m/s时,平均火焰蔓延速率分别为0.24,0.20,0.23,0.25,0.24 cm/s,最大质量损失速率分别为2.80,2.26,2.65,3.18,3.63 g/s。在有风条件下,随着风速的增加,火焰燃烧过程变得更加剧烈,最大质量损失率变大。实验样品的燃烧过程可以分为3个阶段:初始生长、完全燃烧和熄灭。最大火焰高度发生在燃烧过程的第2阶段,不同管道风速下的最大火焰高度分别为96.39,72.83,90.68,94.96,95.32 cm。     

携煤尘高压气流诱导沉积煤粉爆炸火焰特性研究

为研究携煤尘高压气流诱导沉积煤粉联合爆炸的火焰特性,采用水平玻璃管煤尘爆炸试验装置,分别对褐煤、长焰煤、不粘煤、气煤等4种煤尘的联合爆炸火焰传播最远距离l和火焰持续时间t等2项火焰特性展开试验分析,并研究沉积煤粉质量m、沉积煤粉粒径r、沉积煤粉中混入CaCO_3岩粉量k对联合爆炸火焰特性的影响。结果表明:随m在0~4.5 g范围内增大,4种煤尘l和t先增大后减小,l和t达到局部极值后减小。4种煤尘的l均随r的增大缓慢减小,且分别在r为26、26、26和38μm时,l依次达最大值106、73、37和22 cm。t_3和t_4随r的增大而增大,甚至当r大于40μm时亦如此。k为6 g时,褐煤、长焰煤l抑制效率分别为62.5%和79.7%,而不粘煤与气煤均不再爆炸。     

烧结砖中重金属释放特性研究

通过向黏土中添加重金属试剂,模拟煅烧试验制作烧结砖.采用酸消解试验研究烧结砖中重金属的总量,采用欧盟NEN7371方法测试烧结砖中重金属的有效释放量,采用NEN7375方法进行块状烧结砖浸出试验,研究烧结砖样品中Cr、Ni、As、Cd和Pb的释放特性.结果表明:烧结砖中重金属的有效释放量低于总量,释放率从大到小为Cd、As、Pb、Ni、Cr;在块状浸出过程中,Cr、Ni、As累积释放量达到平衡的时间为16 d,Pb为4d,而Cd的累积释放量一直有上升的趋势;Cr、Ni、As的释放机理主要为扩散控制,Cd为溶解作用,Pb为表面冲刷作用;5种重金属释放速率从大到小为Ni、Cr、Pb、As、Cd.     

常压下煤对N2/CO2/CH4单组分气体吸附特性研究

为了研究常压不同条件下煤样对N2/CO2/CH4单组分气体的吸附特性,以Langumir单分子层吸附模型为依据,对其吸附阶段进行划分,选择长焰煤、气肥煤和无烟煤分别进行了单组分气体吸附试验,探讨不同试验条件对煤吸附量的影响。结果表明:在常压阶段,煤对单组分气体的吸附规律服从Langumir单分子层吸附模型的第一阶段,吸附量与压力正相关;煤的变质程度、吸附温度及压力和吸附气体的种类是影响吸附量的主要因素,并在不同情况下对煤吸附量的影响程度不同;高低变质煤样对吸附量的影响大,而中等变质程度的影响小;温度是低压阶段影响吸附量的主要因素;吸附气体种类对吸附量的影响是由于其自身物化性质差异,相同试验条件下煤对3种单组分气体的吸附量从大到小为CO2、CH4、N2。     

风浪扰动条件下沉水植物对水流结构及底泥再悬浮的影响

太湖底泥在风浪条件下的再悬浮及其与上覆水体之间污染物的释放扩散特性研究越来越受到国内外学者的重视,但水生植物的影响机制还有待深入研究。在鼓风式环形水槽种植天然沉水植物苦草,利用三维声学多普勒流速仪ADV研究水流特性,用悬浮颗粒物SPM质量浓度表征底泥再悬浮量,分析不同风速条件下沉水植物水流结构的变化及对底泥再悬浮的抑制作用。结果表明,在大风(8.78m/s)、中风(5.95 m/s)、小风(3.21 m/s)扰动作用下,对照组水槽中水流结构均服从指数分布,且距离水体表层10 cm以内区域流速受风速的影响最明显,垂向变化梯度最大,随水深增加,变化梯度逐渐减小。试验组有沉水植物的水槽水流流速均小于对照组流速,水流结构明显改变,植物有效高度内流速变化缓慢,大、中、小风情况下分别稳定在0.7 cm/s、1.5 cm/s、2.1 cm/s左右;植物层以上区域流速变化梯度则较大,特别是在中风情况下,从1.7 cm/s增加到9.35 cm/s,增加了4.5倍。同时,沉水植物对底泥再悬浮有显著抑制作用,上覆水悬浮物质量浓度降低了90%以上,并最终保持在6.3~13.3 mg/L的低质量浓度状态。     

不同喷雾方式下低阻文丘里振弦栅除尘配置优化实验研究

为了对比径向外喷和轴向喷雾下的低阻文丘里振弦栅耦合除尘效果,以除尘效率和系统阻力为参照,选定喉管气速、振弦栅数、纤维丝间隙和喉管液气比进行单因素实验。结果表明2种喷雾方式的除尘效率和系统阻力的变化趋势相同。利用SPSS软件进行4因素3水平正交实验设计,在特定参数条件下,2种喷雾方式的因素影响排序相同,除尘效率为纤维栅数＞纤维丝间隙＞喉管气速＞喷雾量;系统阻力为喉管气速＞纤维栅数＞纤维丝间隙＞喷雾量;径向外喷最佳配置为喉管气速24 m/s、喷雾量2.3 L/min、2块间隙为0.8 mm纤维栅板;轴向喷雾为喉管气速28 m/s、喷雾量2.4 L/min、2块间隙为0.8 mm纤维栅板;在最优配置下的除尘性能为径向外喷＞轴向喷雾。     

CO2封存泄漏大气扩散规律及监测方案——以延长油田CO2-EOR工程为例

针对延长油田CO_2-EOR项目的潜在泄漏问题,根据当地气象环境条件,利用重气扩散模型研究了CO_2泄漏运移特征,并以此为依据,讨论了该工况条件下CO_2泄漏的大气监测方案。结果表明:CO_2喷射泄漏后先上升后下降,并沿着下风向运移;在研究区优势风速2.7 m/s条件下,喷射高度与最大CO_2体积分数点高度随泄漏速度增加而上升;CO_2顺风向运移距离大于侧风向运移距离,且泄漏的地表影响范围随泄漏速度增加呈近似线性增加;泄漏速度3 kg/s时开始出现危险区域,且大于该泄漏速率时,地表危险区面积随泄漏速度增加呈抛物线变化;监测点应位于距离泄漏源下风向50~80 m处,在监测高度0~4 m范围内,CO_2监测半宽相对稳定且较大,约为12 m,当监测高度大于4 m时,监测范围明显减小;考虑到监测点预警功能,认为研究区大气监测需要在潜在泄漏源的西北和正南方向50 m处、高度为0~4 m范围内各设置1个CO_2大气监测点,该监测方案可根据现场最大泄漏量预估值及监测预警要求,适当减小与潜在泄漏源的距离。     

油罐内火焰快速探测系统研究

为填补目前油罐内火焰快速探测系统研究的空白,开发出一种基于紫外与红外的复合型储罐火焰探测器并研究探测器在罐顶的布置方式。首先,通过试验研究酒精和正庚烷的火焰传播特性;然后,根据试验中的火焰蔓延速度确定探测器的性能参数;最后,通过探测器的探测角度、探测距离和储罐的尺寸信息等设计探测器的布置方式。研究表明:常温常压下酒精和正庚烷的火焰蔓延速度分别为2.2～2.4 m/s和1.5～1.7 m/s,且不受油池尺度和液层厚度的影响;探测器的性能参数满足储罐火灾快速探测的要求;4种布置方式高效可靠。     

混合金属粉尘爆炸最小点火能量影响因素研究*

为探究混合金属粉尘爆炸危险性及与单一粉体爆炸特性差异,确保车间安全生产,采用粉尘云点火能量测试系统对车间混合金属粉尘及铝粉最小点火能量在不同影响因素下的变化规律及2种粉尘火焰变化特征进行测试。研究结果表明:混合金属粉尘和铝粉最小点火能量在一定范围内（38~96 μm）与粒径呈正相关性,当混合金属粉尘粒径大于75 μm时,所需最小点火能量大于1 000 mJ,其爆炸敏感性迅速降低,此时铝粉仍有较强爆炸敏感性;2种粉尘最小点火能量随质量浓度增加呈先降低后升高的趋势,最小点火能分别为295,15 mJ,对应的敏感质量浓度为600,1 000 g/m3,混合金属粉尘在质量浓度为500~700 g/m3时具有较大爆炸危险性;同铝粉相比,混合金属粉尘点火能量更高、火焰燃烧时间更短、火焰高度更低、爆炸剧烈程度更弱。     

惰性气体抑制瓦斯爆燃火焰传播特性实验研究*

为研究惰性气体抑制瓦斯爆燃火焰传播特性,在自行搭建的中尺度爆炸激波管道上,采用数据采集系统、压电式传感器、火焰传感器、同步控制系统和激光纹影测试系统,通过对比4种不同喷射压力（0.5,1.5,2.5,3.5 MPa）的实验工况,选用N2做为惰性介质时抑制火焰的传播特性与喷射压力密切相关,火焰传播速度随着喷射压力增加呈现先增加后减弱的趋势。研究结果表明:少量N2在管道中扩散,加剧了未反应预混气体的扰动状态,造成火焰阵面褶皱的卷吸能力增强,进而加速化学反应进程,促进预混气体燃烧;喷射压力为1.5 MPa时,火焰阵面拉升、变形最强,火焰传播速度提高,最高可达到250 m/s;喷射压力为3.5 MPa时,火焰阵面出现明显三维凹陷结构,运动发生明显滞后现象,火焰传播速度大幅度降低至5.4 m/s,惰性气体抑制火焰传播效果明显。