热泳力协同作用下气液交叉流脱除PM2.5的研究

针对气相中PM2.5的高效脱除,本文对横掠过自由流动的连续液柱表面的含PM2.5气体洗涤净化过程进行了实验研究和数值模拟。采用平均粒径0.3μm的二氧化钛颗粒生成含尘气体,以Euler-Lagrange模型对PM2.5粒子在气液交叉流中的流场特征进行数学描述。研究分别考察了不同气液温差所导致的热泳力,液相流速等因素对PM2.5颗粒脱除的影响。结果表明液相环境温度维持室温20℃,气液相温差从0℃增加到30℃时,本PM2.5粒子的脱除率从6.8%增大至20%。同时,液相流速增大,将有助于PM2.5粒子的脱除。模拟结果与实验结果表现出一致趋势。     

采样管内颗粒物流动沉积特性数值模拟研究

通过文献调研等研究方法对燃煤电厂烟气颗粒物在采样管内的沉积情况进行了讨论。为了对烟气中颗粒物进行准确采样，降低颗粒物在采样管中的沉积，通过CFD软件Fluent进行数值模拟求解，研究了不同流体颗粒物条件下采样管内的颗粒物沉积效率。结果表明：流体温度与采样管壁面温度温差越大，热泳力作用效果越明显，颗粒物越容易在壁面处沉积；同时，颗粒物粒径和流体流速的增加，也会使颗粒物在采样管内的沉积效率增加。可见，为了有效减少采样管内颗粒物沉积情况，在降低流体与采样管壁面之间温差的基础上，需要控制颗粒物粒径以及流体流速。研究结果可为烟气重金属颗粒物采样（EPA Method-29）提供参考。     

液滴变形和热泳效应对细颗粒物捕集的影响

用数值模拟的方法探索流速、液滴尺寸、液滴变形和热泳等因素对颗粒捕集效率的影响规律。模拟结果表明,亚微颗粒对热泳力敏感,捕集效率随环境温度升高而提高;液滴变形增加了捕集面积,改变了周围流场,对亚微颗粒的捕集效率有显著提高。液滴变形和热泳机制能进一步提高亚微颗粒的捕集效率。     

颗粒性质对颗粒污垢成垢影响的数值模拟研究

为了探究颗粒性质对换热面上颗粒污垢成垢过程的影响,本文建立了颗粒污垢沉积和剥蚀模型,采用计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)方法,借助Fluent软件,对不同颗粒性质条件下颗粒污垢的沉积过程进行了数值模拟。结果显示,颗粒污垢热阻先增加后平稳,一段时间后达到一个渐近值。随着颗粒密度的增大,结垢速率逐渐减缓,但由于物性参数不同,污垢热阻值呈现不同的变化规律;随着颗粒粒径的增大,结垢速率逐渐减缓,污垢热阻渐近值随之增大;随着颗粒浓度的增大,结垢速率逐渐加快,污垢热阻渐近值也随之增大。由数值模拟结果可知,减小颗粒浓度和粒径可减缓结垢速率,减小污垢热阻渐近值;颗粒种类对污垢热阻的影响较大。该方法对研究污水中多种颗粒沉积规律具有重要意义。     

颗粒物在通风管道壁面上沉积的数值分析

为了探究颗粒物在通风管道壁面上的沉积特性,采用欧拉-拉格朗日方法,对粒径为0.003~30 um的颗粒在水平二维粗糙管道及光滑管道内的运动进行了模拟研究,并将两种情况的计算结果进行对比.首先,采用RSM模型得到两种管道内的时均流场,然后采用随机轨道模型得到颗粒物的运动轨迹并计算沉降速度.结果表明粗糙元增大了颗粒的沉降速度,对颗粒沉积的影响在粒径为1 um左右时最为显著,沉降速度提高约3个数量级,且在管道底面布置粗糙元还会增大顶部光滑壁面的颗粒沉降速度.     

水泥粒径分布对混凝土绝热温升影响的模拟

为了模拟水泥粒径分布对混凝土绝热温升过程的影响,建立了一个基于水化深度的水化模型．该模型假定混凝土中水泥水化过程由水化深度控制,且水化深度随时间的发展与颗粒粒径无关;通过水泥等温放热曲线试验推导得出最大水化深度的存在;假定温度对水化过程的影响满足Arrhenius公式．通过混凝土绝热温升仪测定了3种不同初始温度下的绝热温升曲线,以此得到水化模型所需的基准水化速率曲线．最后将建立的水化模型用于模拟混凝土的绝热温升曲线,结果表明:基于水化深度的水化模型能够准确模拟水泥粒径分布和初始温度对混凝土绝热温升的影响．     

空调风管中细颗粒物受力机理研究

对空调风管中的细颗粒物主要受力类型进行了梳理,发现主要作用力都与颗粒粒径相关,理论计算结果表明,曳力是湍流流场中细颗粒物的主要作用力,剪切升力和热泳力是近壁面区颗粒的重要作用力,高压静电场下细颗粒所受电场力成为主要作用力,库仑力和偶极子力在颗粒距离极近时发挥作用.     

石蜡基纳米金属复合相变材料热性能的实验研究

以石蜡为复合相变材料的基体,分别添加氧化铜、二氧化硅和氧化锌的纳米颗粒通过两步法制备多种石蜡基纳米金属复合相变材料。通过改变所添加纳米金属颗粒种类、质量分数和颗粒粒径,对比分析实验模型内复合相变材料蓄放热过程的温度曲线,来探究以上参数对复合相变材料热性能的影响。结果表明,通过添加纳米金属颗粒的方式能够有效提升石蜡的蓄放热性能,添加氧化铜颗粒的效果要优于氧化锌颗粒和二氧化硅颗粒;复合相变材料的导热系数和动力黏度均随颗粒浓度的增加而增大,两者共同决定着复合相变材料的换热过程能否被强化;纳米金属颗粒的粒径越小,越有利于增强对复合相变材料的热性能,添加30 nm粒径纳米颗粒相对于100 nm粒径纳米颗粒蓄热速率能提升26%,放热速率能提升41%。     

自由下落非均一粒径颗粒流的流场特性

利用DPM-CFD模型对非均一粒径颗粒流自由下落过程中气流速度的分布规律、颗粒的扩散和运动特性进行了研究,模拟结果与实验及理论吻合良好.研究发现,空气在轴心处形成射流,其周围有漩涡产生;气流速度沿径向先减小后增加,之后再次呈现下降趋势,在轴心处速度最大,且沿轴向增加;颗粒物浓度沿径向减小,扩散半径随粒径减小而增加;随着颗粒流的下落,颗粒速度的增幅由快到慢,逐渐趋于平缓;在小颗粒中混入大颗粒可使小颗粒沉降速度减小.     

洪水起动泥石流沟床物质形成泥石流的试验

以研究震后强震区泥石流起动的临界水力条件为目的,在实验室内模拟了洪水起动沟床物质形成泥石流的条件,对比前人研究的颗粒起动的临界水流速度条件后得出：泥石流形成时的颗粒起动条件介于少量起动和大量起动之间,临界起动概率为0.05,约为少量起动的2倍,大量起动的1/3;泥石流形成的临界流速随起动颗粒中值粒径的增加而增加,随沟床坡度的增加而减小;颗粒的不均匀系数越大,起动所需要的临界流速也越大;修正的泥沙起动和泥石流起动公式适用于较大的泥沙颗粒粒径和泥沙不均匀系数的泥沙起动条件.     

亚临界煤粉锅炉流体流动和燃烧的数值模拟

以一300MW Hg1025/18.2-YM13型亚临界自然循环、四角切圆燃煤锅炉为研究对象,应用可实现化k-ε湍流模型、颗粒相随机轨道模型、即混即燃气相燃烧模型、P-1辐射换热模型,根据燃烧测试试验得到的边界条件,运用FLUENT软件对锅炉炉内流体流动和燃烧过程进行了三维数值研究。模拟预测结果与试验结果吻合较好,温度分布规律和趋势与试验研究结果一致。运用该模型对炉内速度场、压力场、温度场以及燃烧释热场进行了多场耦合仿真,并全面系统地研究了各种操作参数对炉内燃烧工况的定量影响规律,确定了燃烧器和锅炉合理的操作参数:过剩空气系数为1.2、一次风率为20%、一次风温度为608K、二次风温度为620K且均匀投粉。在该条件下炉内温度分布较合理,煤粉能正常稳定地燃烧,炉膛高温区较集中,炉膛出口温度合理。     

锥型布风板内循环流化床颗粒循环流率特性研究与预测

锥型布风板内循环流化床气化反应的关键在于采用合理循环流率。针对锥型布风板内循环流化床的控制参数:气化室风速、提升管风速、物料粒径和床层高度对循环流率的影响进行研究。研究表明:循环流率随着气化室风速、提升管风速、床层高度的增大而增大,当达到一定值后,颗粒循环流率的增长趋势逐渐平缓;循环流率随着物料粒径的增大而明显变小。此外还提出了循环流率关于控制参数的经验关联式,在本实验中,该关联式能较好的符合实验测量值。     

Predicting the Growth of Ash Deposits in Drop Tube FurnaceUsing Dynamic Mesh Technique

沉降炉内积灰增长过程的动网格技术预测

Krzysztof Wac?awiak¹,王辉^2*,杨琦²,秦雪箭²,秦裕琨²

（1.西里西亚工业大学 材料与技术系,卡托维兹,波兰

2.哈尔滨工业大学 能源科学与工程学院,哈尔滨150001）

摘要：

本文介绍了沉降炉燃烧过程中积灰增长的模拟和实验研究。采用现有的灰沉积模型,该模型考虑了灰颗粒撞击瞬间的重力、弹性回弹和粘附力之间的关系。通过实验数据确定了该模型的重要参数。研究了颗粒大小和速度对沉积物几何结构的影响。利用Fluent中的动网格技术,对不同入口速度、管径和管子布置方式下的灰沉积生长进行了模拟。模拟结果表明,由于弹性反弹力项的存在,颗粒法向碰撞速度起着重要作用。沉积几何结构受侧向速度（入口2的速度）的影响,较大的速度对改变沉积形状和延迟稳定时间有明显的影响。

关键词：飞灰;沉积;动网格技术

     

微反应器制备纳米氢氧化镍的研究

以乙酸镍溶液和氢氧化钾溶液为原料,采用微反应器技术对制备纳米氢氧化镍进行了研究,实验中考察了反应物浓度、流速和反应温度对纳米氢氧化镍颗粒粒径的影响,并通过ZetasizerNano-ZS90激光粒度测定仪、D/MAX-2500X型XRD和SEM-4800-I型场发射扫描电镜分别对产品进行了表征。结果表明,制得的纳米氢氧化镍的粒径分布较窄,且平均粒径随反应物浓度提高而增大,随流速增大而减小,随反应温度的升高而增大。在室温条件下,乙酸镍溶液浓度为0.2mol/L,流速为8.68m/s时制得了近似球形形状、平均粒径为29nm,粒度分布窄的氢氧化镍纳米颗粒。     

流态对粒子在矩形风管内沉降影响的模拟分析

采用雷诺应力模型（RSM）和随机轨道粒子模型模拟了粒径在10~200μm范围内的9组粒径的粒子在入口平均风速分别为2、4、6、8 m/s时,在截面尺寸为160mmx120 mm的光滑水平风管内各表面的沉积,重点分析了流态对粒子在矩形空调风管内沉降的影响.结果表明,流态对粒子在通风管道内沉积的影响较小.     

Estimation of froth flotation recovery and collision probability based on operational parameters using an artificial neural network

An artificial neural network and regression procedures were used to predict the recovery and collision probability of quartz flotation concentrate in different operational conditions. Flotation parameters, such as dimensionless numbers (Froude, Reynolds, and Weber), particle size, air flow rate, bubble diameter, and bubble rise velocity, were used as inputs to both methods. The linear regression method shows that the relationships between flotation parameters and the recovery and collision probability of fl...     

充气喷动床内微细粒子的干燥与析出率研究

在一内径92mm高1000mm的不锈钢充气喷动床反应器内,采用碳酸钙粉末物料为微细粒子,在由间歇进样器填加湿的微细粒子,以空气为充气和喷气体对微细粒子进行淘洗。综合考察床层温度、惰性粒子床层的高度、粒径、喷动气速、充气速度、湿含量以及进样量等对充气喷动床内微细粒子的析出率的影响。结果表明;碳酸钙粉末物料的析出率随喷气速、床层温度、床层的高度、充气速度的增加而增加;随着湿含量、进样量、床层颗粒粒径的增加而减少;最终湿含量随着初始湿含量的增加而增加。因此,它可以用来干燥并析出粉末物料。     

气流分级机操作参数对分级性能的影响

在一定的假设条件下导出的气流分级机切割粒径公式,建立了切割粒径与操作参数(分级轮转速、流量和颗粒密度)的关系。在实际分级过程中,影响分级的因素很多,这些因素会造成分级机的分级实验值与切割粒径公式计算值不一致,甚至相反的结果。利用自制的TCF-360叶片转子型离心式气流分级机,对其操作参数进行了系统的实验研究,得出了分级机操作参数与切割粒径和分级精度的相互关系,证明了分级机的转速、流量、二次风大小、分级区的气固浓度和进料粒度组成等操作参数均对分级机的性能有重要的影响。平衡改变分级机的流量与转速,切割粒径变化不大,分级精度和分级轮的磨损却随流量和转速的增加而增加。研究结果对分级机合理的操作参数的选取和结构设计具有一定的指导作用。     

双峰聚乙烯颗粒临界流化速度的研究任

针对环管和流化床串联的组合工艺中双峰聚乙烯黏性颗粒流化状况不佳的现状,利用压差法系统考察了温度和粒径对临界流化速度的影响,以及温度对粒径分布的影响.结果表明,压降-气速关系不符合经典轨迹,压降曲线波动较普通树脂显著,流化过程依次表现为颗粒流化和聚团流化两个过程.由于双峰聚乙烯中低相对分子质量部分的存在,聚合物颗粒间表现出较强的黏性,引起团聚现象,粒径分布变宽.表观最小流化速度与经典公式计算数据偏离较大,其数值随温度的升高呈增大趋势,且粒径越小,温度对最小流化速度的影响就越大.通过添加黏性力项,重新建立颗粒的力平衡,获得了具有较高精度的临界流化速度模型.     

Water distribution and removal along the flow channel in proton exchange membrane fuel cells

Distribution expressions of total gas pressure and partial water vapor pressure along the channel direction were established based on lumped model by analyzing pressure loss in the channel and gas diffusion in the layer. The mechanism of droplet formation in the flow channel was also analyzed. Effects of the relative humidity, working temperature and stoichiometry on liquid water formation were discussed in detail. Moreover, the force equilibrium equation of the droplet in the flow channel was deduced, and the critical flow velocity for the water droplet removal was also addressed. The experimental results show that the threshold position of the liquid droplet is far from the inlet with the increase of temperature, and it decreases with the increase of the inlet total pressure. The critical flow velocity decreases with the increase of the radius and the working pressure.