SBR反应器中不同粒径成熟好氧颗粒污泥的分形表征

为了表征SBR反应器中不同粒径的成熟好氧颗粒污泥(Aerobic Granular Sludge,AGS)的密实和规则程度,试验采用实际生活污水培养AGS,利用Photoshop和Fips2软件对不同粒径AGS的SEM图像进行处理和分形计盒维数计算,其中粒径在1.25~1.60 mm的颗粒分形维数最高,达到1.888±0.014,较为致密。最小粒径(小于0.30mm)污泥颗粒的分形维数最低,为1.827±0.043,较为疏松。不同粒径AGS的边界计盒维数随粒径减小而降低,其中最大粒径(大于2.00mm)颗粒污泥的边界计盒维数平均值达到了1.223±0.039,其颗粒形状最不规则。粒径在0.60 mm以下范围的颗粒边界计盒维数较低,污泥颗粒形状较为规则。结果表明,大粒径的AGS更有利于一些大型后生生物的生长和附着,这也是导致大粒径的边界比起小粒径更显不规则的原因。大粒径颗粒表面的不规则程度也明显高于小粒径颗粒。粒径在0.80 mm以上的AGS其密实度较为理想。利用分形维数可以清晰地表征、区分不同粒径AGS的密实和规则程度,为AGS的形成、结构及理化特征研究提供了依据。     

露天梯段爆破粉尘体积分散度的分形表达

为研究露天梯段爆破粉尘体积分散度的分布规律和特征,采用分形几何理论建立分形分布函数,以Rosin-Rammler分布函数为基准函数,将猴子岩水电站桃花料场流纹岩爆破开采的工作边帮、出入沟、工作平盘以及爆破区作为取样点,收集粉尘样品。通过激光粒度分布仪测量样品分散度,求出函数特征值,定量表达料场粉尘分布规律。结果表明,爆破粉尘分散度具有良好的分形特征,可用分形维数D定量表示,其分形维数D为2.110~2.251;采样点的分形维数D与至爆破区距离负相关,Rosin-Rammler分布参数n与至爆破区距离正相关;远离料场爆破区采样点的样品中,悬浮颗粒、可吸入粉尘、呼吸性粉尘所占比例较大。     

锻铸车间焊接区与切割区金属粉尘的微观特征

工业车间粉尘易诱发工人多种职业病.以锻铸车间产生的金属粉尘为研究对象,利用电子显微镜(SEM)、激光粒度仪、X射线能谱仪(EDS)分别对车间内焊接区和切割区金属粉尘的形貌、粒度特征及元素组成进行了表征和分析.结果表明,车间内不同工艺区域产生粉尘的表面形态、粒度特征、成分组成都存在较大差异.与切割区粉尘相比,焊接区粉尘比表面积大,因而表面形貌更为粗糙且更易吸附有害物质;焊接粉尘粒径范围在0.4～2.3 μm,切割粉尘粒径更细,在0.4 μm以下;焊接区粉尘所含元素种类多于切割区粉尘,且含有致癌风险的金属元素.研究结果可为锻铸车间不同作业场所工人的个人防护及通风除尘系统设计提供理论支撑.     

三环唑粉尘爆炸特性研究

利用激光粒度仪对三环唑粉尘的粒径分布进行分析,并用20 L爆炸球测试装置、哈特曼管装置探讨了粉尘质量浓度、点火延迟时间、点火能量、粒径分布对粉尘爆炸的影响并总结了相关规律。实验结果表明:粉尘粒度是影响粉尘最小点火能和爆炸下限的单调因素,粉尘质量浓度是影响粉尘爆炸压力的极值因素,点火延迟时间是影响粉尘最小点火能的极值因素。     

麻风树果壳活性炭表面分形维数的实验研究

在温度77K条件下对化学活化法制备的几种麻风树果壳活性炭进行N2吸附-脱附实验研究,得到了孔结构参数.并利用等温吸附数据分析了活性炭的分维.研究了不同碱炭比(R)条件下得到的活性炭的表面特征、孔结构和特征吸附能.结果表明,麻风树果壳活性炭含有分形特征,分形维数在2～3之间.在多层吸附早期阶段和高度覆盖期所得的分形维数不同,但变化趋势基本一致,随着R的增加而增大.R=4时,分形维数最大,分别为2.619和2.993.活性炭的分形维数与活性炭的比表面积、孔容、碘吸附值和微孔相对含量基本一致,可以用来表征微孔的发育程度.     

敏感条件对粉尘云最小点火能的影响规律分析

为使粉尘云最小点火能实验测量更准确,从多个方面分析影响最小点火能的测量因素,并根据粉尘云状态、粉尘颗粒固有性质、点火电路等几个方面对影响粉尘云最小点火能的因素,即敏感条件进行了分类。在实验测量中,具体归纳为:粉尘浓度、粉尘湿度、粉尘粒度及其分布、粉尘挥发份含量、粉尘温度(环境温度)、粉尘云的湍流度、粉尘分散质量、粉尘云初始压力、环境氧浓度、电极材料、电极直径和电极末端曲率、电极间距、电火花持续时间、点火延迟时间、电火花能量密度、火花触发电路、可燃气体影响、实验次数等18个影响因素。重点分析了敏感条件对最小点火能的影响规律,从粉尘云点火机理和过程出发,着重分析一些敏感条件对最小点火能影响的内在原因和实质。     

考虑分形效应的煤岩损伤模型及渗透率模型

为探索煤岩失稳破坏过程中损伤演化和渗透率演化规律,用分形维数表征损伤演化,研究煤岩损伤破坏过程中渗透特性。基于孔裂隙的体积分形维数与应力关系,推导出分形维数表征的Weibull分布参数,利用煤岩孔裂隙的分形维数和孔隙率的关系,求解煤岩裂隙随有效应力的变化量γ;根据Mohr-Coulomb准则和Poiseuille定律,分别构建考虑分形效应的煤岩损伤本构模型和煤岩渗透率模型,分析损伤和渗透率的联动关系。结果表明:峰值应力前,孔裂隙体积分形维数与轴向应力和应变均成线性关系;随着有效应力的增大,煤岩孔隙率增大,煤岩渗透率先平缓增大后急剧增大;同一应力点下的渗透率随ln(1/r)的增大而增大;所建立的煤岩损伤本构模型和渗透率模型,与试验结果均有较高的吻合度。     

采煤工作面粉尘状况与防尘工作重点

本文介绍了近几年来对我国部分煤矿采煤工作面粉尘状况的调查,测试和煤矿粉尘粒度分布分析结果。通过测试分析证明,不同煤种的煤被外部能量破碎时,它的产尘量、产生的粉尘的粒度分布及粉尘中呼吸性粉尘含量不同;各种煤直接破碎产生的粉尘和矿井空气的浮游粉尘的粒度分布均符合罗辛——拉姆勒(Rosin——Rammlar)分布规律;采用一般常规防尘措施(如煤体注水、洒水、喷雾降尘等),对粒度较粗的粉尘有一定降尘效果,可改善粉尘作业环境,而对工人身体健康影响较大的呼吸性粉尘降尘效果不显著,造成矿井浮游粉尘中呼吸性粉尘含量增加。为此,今后防尘工作重点应加强对呼吸性粉尘控制技术的研究,推广、应用对呼吸性粉尘除尘效率高的防尘措施,大幅度降低矿井中呼吸性粉尘.使煤矿尘肺病发病率有较大降低。     

抛光打磨车间铝粉尘爆炸特性研究

以车用铝制品抛光打磨车间产生的铝粉尘为研究对象,利用粒度仪、扫描电镜和光谱仪进行了粉尘物理参数的测试,利用哈德曼管进行了粉尘爆炸性参数的测试。测试结果表明,不同生产车间环境和不同生产工艺产生的爆炸性粉尘,其在粉尘成分、粒径大小、粒径分布、粒径形态、比表面积、粉尘湿度等方面都存在较大差异,由此导致的粉尘爆炸特性参数(最低爆炸下限、最大爆炸压力和最小点火能等方面)有较大差别,实际环境下的粉尘与实验室状态下的粉尘测试结果也存在较大差别,因此需要区别其危险性大小,不能一概而论。     

1m3粉尘环境模拟装置粉尘扩散数值模拟

在工业生产环境中,粉尘云会对工作人员产生职业危害,也会对生产设备造成危害,导致生产中断甚至安全事故.电气设备在工业生产中不可或缺,研究人员为研究工业电气设备的防尘性能开发了一种1 m3粉尘环境模拟装置.该试验装置的基本功能是利用持续气流使粉尘在罐体内形成相对稳定分布的粉尘环境,其内部空间可放置电气设备进行长时间的试验.为预测粉尘在装置中的分布,利用Fluent中的离散相模型对惰性粉尘进行了粉尘环境模拟装置内扩散的数值模拟研究.结果表明,粒径为1 μm、10 μm、30 μm、50 μm和70 μm的粉尘均可以在装置内部形成粉尘云,其罐体中心质量浓度可维持在0.2～0.5 kg/m3.不同粒径的粉尘分布截然不同,粒径越小的粉尘扩散的均匀程度越高,而较大粒径粉尘的运动稳定性更好,但分布均匀度较差,保持进气速度在40 m/s以上可以获得良好的粉尘扩散效果.     

不同粒径镁铝合金粉尘爆炸与抑爆特性研究

为了研究镁铝合金粉爆炸危险特性,利用20L球形爆炸容器进行测试,结果表明:180目 (80 μm)、 120目(125 μm) 和60目(250 μm)3种粒径下的金属粉尘爆炸下限浓度分别为45 g/m3,55 g/m3和95 g/m3。相同浓度下最大爆炸压力随粒径增大的而减小。以碳化硅和石墨为代表的研究中,60目,120目和180目的镁铝合金粉以10%的浓度梯度加入碳化硅浓度分别至50%,70%和80%,石墨浓度至30%,50%和60%时,镁铝合金粉不会发生爆炸。表明碳化硅及石墨等惰性粉尘都能对粉尘爆炸有抑制作用,其中石墨对镁铝合金粉的抑爆作用明显优于碳化硅。     

速生杨木粉尘最小点火能的实验研究

为防止木材加工中木质粉尘燃爆事故的发生,以纤维板生产中常见的原材料速生杨木粉尘作为研究对象,在分析粉尘粒径分布、元素分析、工业分析及形貌特征的基础上,采用1.2 L哈特曼管对3种不同粒径（0~50,＞50~96,＞96~180 μm）速生杨木粉尘进行最小点火能实验,探究点火延迟时间、喷粉压力、质量浓度和粒径分布对速生杨木粉尘最小点火能的影响及变化规律。研究结果表明:在质量浓度为500 g/m3时,分别增加点火延迟时间和喷粉压力,最小点火能都先减小后增大;最佳点火延迟时间和最佳喷粉压力分别为120 ms和120 kPa;粒径对最佳点火延迟时间和最佳喷粉压力无显著影响。在点火延迟和喷粉压力分别为120 ms和120 kPa条件下,最小点火能随质量浓度的增加先减小后增大。粉尘粒径与最小点火能呈正相关性,3种样品的最小点火能分别为1~3,1~3和7~13 mJ,对应的敏感质量浓度分别为500 ,750和1 250 g/m3,属于特别着火敏感性粉尘。     

Effect of particle size and dust layer size on ignition characteristics of PMMA dust layer on hot surface

Deposition of combustible dust on a hot surface is a hidden danger of fire. In this work, polymethylmethacrylate (PMMA) dust was selected to analyse the influence of dust layer diameter, dust particle size and dust layer thickness on the ignition characteristics of PMMA dust layer. Critical heating temperatures and ignition time had been measured. The STA-GC/MS-FTIR analysis was used to determine that the main products of PMMA pyrolysis were MMA, CO, CO₂, and C₂H₄, of which CO and C₂H₄ were transported to the ambient to cause gas phase combustion on the surface of the dust layer. For 10 mm thick dust layer, the critical heating temperatures of 5 μm PMMA, 100 nm PMMA, and 30 μm PMMA were 300 °C, 330 °C, and 320 °C. As the thickness of the dust layer increased, the gas transport path became longer, the critical heating temperature and ignition time increased. The characteristic particle size (D [3,2]) was utilized to represent the true particle size, and the ignition time increased with the increase of the characteristic particle size. The increase in the diameter of the dust layer had a slight effect on the temperature history and ignition time of the dust layer.     

硬脂酸粉尘爆炸特性试验研究

为研究硬脂酸粉尘的爆炸特性,采用20 L球型爆炸仪对4个粒径范围的硬脂酸粉尘进行粉尘爆炸试验研究。结果表明:一定浓度范围内增大粉尘浓度能够提升硬脂酸粉尘的爆炸能量和燃烧速率。增大粉尘浓度,爆炸猛烈度先增强后减弱;减小粉尘粒径,能增强爆炸猛烈度和敏感度。粒径小于58 μm粉尘的爆炸猛烈度和敏感度最大,浓度500 g/m3时,该粉尘有最大爆炸压力1.12 MPa和最大升压速率142.00 MPa/s。     

Experimental investigation on explosion flame propagation of wood dust in a semi-closed tube

In order to explore flame propagation characteristics during wood dust explosions in a semi-closed tube, a high-speed camera, a thermal infrared imaging device and a pressure sensor were used in the study. Poplar dusts with different particle size distributions (0–50, 50–96 and 96–180 μm) were respectively placed in a Hartmann tube to mimic dust cloud explosions, and flame propagation behaviors such as flame propagation velocity, flame temperature and explosion pressure were detected and analyzed. According to the changes of flame shapes, flame propagations in wood dust explosions were divided into three stages including ignition, vertical propagation and free diffusion. Flame propagations for the two smaller particles were dominated by homogeneous combustion, while flame propagation for the largest particles was controlled by heterogeneous combustion, which had been confirmed by individual Damköhler number. All flame propagation velocities for different groups of wood particles in dust explosions were increased at first and then decreased with the augmentation of mass concentration. Flame temperatures and explosion pressures were almost similarly changed. Dust explosions in 50–96 μm wood particles were more intense than in the other two particles, of which the most severe explosion appeared at a mass concentration of 750 g/m³. Meanwhile, flame propagation velocity, flame propagation temperature and explosion pressure reached to the maximum values of 10.45 m/s, 1373 °C and 0.41 MPa. In addition, sensitive concentrations corresponding to the three groups of particles from small to large were 500, 750 and 1000 g/m³, separately, indicating that sensitive concentration in dust explosions of wood particles was elevated with the increase of particle size. Taken together, the finding demonstrated that particle size and mass concentration of wood dusts affected the occurrence and severity of dust explosions, which could provide guidance and reference for the identification, assessment and industrial safety management of wood dust explosions.     

转炉烟气粉尘比电阻影响因素实验研究

实验研究了转炉烟气干法除尘系统不同位置粉尘的矿物组成、粒度分布及温度、湿度对粉尘比电阻的影响。研究结果表明,同一粉尘样品由室温加热到220℃,比电阻变化趋势都是先升高再降低,在150℃左右比电阻值最高;在低温区,粉尘粒径越大比电阻值越大,当比电阻值达到峰值后,粉尘粒径越小则比电阻值越大,且原始粉尘样品的比电阻值最小;转炉粉尘中含量较高的成分为CaO和Fe_2O_3,粉尘比电阻值随着CaO含量增加而增加,随着Fe_2O_3含量的增加而降低,且在含量变化相同的情况下,CaO对粉尘比电阻值增大的作用强于Fe_2O_3对比电阻值降低的作用;随着粉尘含水量的升高,粉尘比电阻值逐渐降低。     

EVA树脂粉尘/甲烷/空气杂混物爆炸特性

在20 L爆炸实验装置中,开展了3种不同中值粒径的EVA树脂粉尘/甲烷/空气所组成的杂混物爆炸特性研究,探究了甲烷浓度对粉尘爆炸下限、最大爆炸压力的影响。结果表明,尽管添加的甲烷气体浓度低于爆炸下限,仍使得粉尘爆炸下限得以降低,粒径较大的EVA III粉尘,当甲烷体积分数为1%时,爆炸下限降低约25%;粒径较小的EVA I粉尘,当混入甲烷体积分数为4%时,爆炸下限则降低80%;甲烷体积分数每增加1%,可燃粉尘最大爆炸压力上升约10%,但对于粒径较小的EVA I粉尘,当甲烷体积分数为4%时,最大爆炸压力的上升呈现突变趋势,上升近50%。     

Coal dust particle size survey of US mines

The National Institute for Occupational Safety and Health (NIOSH) and the Mine Safety and Health Administration (MSHA) conducted a joint survey to determine the range of coal particle sizes found in dust samples collected from intake airways of US coal mines. The last comprehensive survey of this type was performed in the 1920s. The size of the coal dust is relevant to the amount of rock dust required to inert the coal dust, with more rock dust needed to inert finer sizes of coal dust.

Dust samples were collected by MSHA inspectors from several mines in each of MSHA's 10 bituminous Coal Mine Safety and Health Districts. Samples were normally collected in several intakes at each mine. The laboratory analysis procedures included acid leaching of the sample to remove the limestone rock dust, sonic sieving to determine the dust size, and low-temperature ashing of the sieved fractions to correct for any remaining incombustible matter. The results indicate that particle sizes of mine coal dust in intake airways are finer than those measured in the 1920s. This finer size coal dust in intake airways would require more incombustible matter to be effectively inerted than the 65% incombustible specified in current regulations.     

可吸入性粉尘电凝并效应的实验研究

可吸入性粉尘对环境、人体具有较大的危害,但由于粒径小而难以被除尘器直接捕集。电凝并是通过电场的作用使粉尘粒子荷电而发生凝并,使之有效直径增大从而便于捕集的简单、易行方法。研发采用偶极荷电凝并器并利用重力沉降作用测试可吸入性粉尘电凝并效应的实验装置,在测试段设置沉降板放置若干载玻片作为取样点。采用粉煤灰为实验样品,分别在未荷电、电压18 k V,20 k V 3种状态下进行对比实验研究。实验结果表明,研发的实验装置可以有效测试粉尘在测试段的沉降效果,显微镜直接观察和图像粒度分析处理以及中位径分析表明,荷电凝并后的粉尘粒径明显增大,大粒径粉尘百分比明显提高,平均粒径亦有所增大,且电压越高,效果越明显。     

苯乙烯丙烯酸共聚物/碳黑混合体系粉尘爆炸特性研究

采用MIE-D1.2型最小点火能测试装置及20 L球型粉尘爆炸测试装置,对苯乙烯丙烯酸共聚物/碳黑混合体系粉尘的爆炸特性进行研究。结果表明,过74μm、58μm、47μm孔径筛的粉尘对静电火花敏感,其最小点火能表征值分别为610 mJ、361 mJ、201 mJ。随粉尘质量浓度增加,最小点火能呈现先减小后增加的规律。随粉尘粒径减小,最小点火能与粉尘质量浓度变化关系曲线向低粉尘质量浓度和低点火能量方向偏移,且对应的最敏感爆炸质量浓度从500 g/m~3降至200 g/m~3。随粉尘质量浓度增加,过147μm、74μm、47μm孔径筛的苯乙烯丙烯酸共聚物/碳黑混合体系粉尘爆炸压力及爆炸压力上升速率呈现先增加后减小趋势。在相同粉尘质量浓度下,中位径小于74μm的苯乙烯丙烯酸共聚物/碳黑混合体系粉尘,粉尘的爆炸压力增幅明显减小。苯乙烯丙烯酸共聚物/碳黑混合体系粉尘爆炸下限质量浓度为25 g/m~3,最大爆炸指数为14.636 MPa·m/s,爆炸危险等级划分为St1。