金属橡胶滤材过滤精度研究

金属橡胶是一种均质弹性的多孔功能材料,本身所具有的诸多特性使其特别适合于作为滤材。过滤精度是滤材的一项关键性能,是滤材分级和使用的依据,因此有必要对金属橡胶滤材过滤精度及其影响因素进行研究。对金属橡胶孔隙结构一定合理的简化基础上,引入毛细管束模型,推导出金属橡胶滤材水力直径公式,利用多次通过试验法建立金属橡胶过滤精度与其水力直径的关系,通过对实验数据的分析建立金属橡胶滤材过滤精度公式。结果表明该表达式准确地反映出金属橡胶滤材过滤精度的影响因素及其相互关系,为设计金属橡胶过滤器提供可靠的理论依据。     

基于超细纳米纤维高效低阻复合滤材的制备及性能研究

以湿法无纺布为支撑层、纺粘无纺布为保护层，熔喷静电棉/纳米纤维/超细纳米纤维为核心过滤层，制备出一种具有多级梯度过滤的复合滤材，并讨论了不同选材和工艺参数对滤材性能的影响。SEM分析表明，该滤材呈现明显的梯度尺度结构。过滤测试结果表明，该滤材初始过滤效率达99.65%,且去除静电后仍能保持在90%以上，而滤阻仅有15.7Pa。与传统熔喷滤材相比，该产品显示出优异的高效低阻性能，而且不受静电衰减的影响，大大增加了滤材使用寿命，在空气过滤领域具有广阔的应用前景。     

玄武岩纤维生态环境复合滤材过滤性能的研究

讨论了玄武岩纤维复合过滤性能和微孔尺寸,打浆度、玄武岩纤维含量等因素的相互关系.结果表明,滤材的平均孔径与其含量能呈很好的相关性.通过扫描电镜观察,提出了复合滤材的结构模型.不同打浆度和玄武岩纤维含量下,孔径与过滤速度的关系研究表明,最小、最大和平均孔径与过滤速度的变化趋势是一致的.复合滤材的过滤速率随孔径的降低而变小,孔径降低到一定的程度后,过滤速率降低缓慢.同时分析了颗粒在介质上的滞留方式导致过滤性能下降的原因.复合过滤材料的热性能研究表明,过滤性能的破坏主要是由木纤维的热老化造成的.     

高性能聚苯硫醚过滤材料研究进展

聚苯硫醚(PPS)过滤材料具有耐热、耐酸碱、对恶劣环境适应性强等特点,广泛应用于高温除尘及热化学品过滤,但其纤维韧性差、高含氧量环境下易氧化的缺点缩短了滤材的使用寿命。研发高性能PSS过滤材料可以降低过滤过程的费用,扩大其适用范围。从提高过滤材料捕集效率、提高材料强度、延长过滤材料使用寿命的角度,介绍了高性能PPS过滤材料的制备方法及研究进展,并对其发展前景进行了展望。     

液氮流过烧结金属过滤器的压降特性研究

以液氮作为需要净化的低温液体,以二氧化碳为液氮的杂质进行了过滤试验.搭建了试验台,进行了过滤实验,在试验中测试了过滤过程中压降变化和被过滤流体流量等参数,对试验结果进行了分析,得到了过滤器压降与工况参数之间的关系.同时应用基于达西定律的烧结金属过滤器的压降计算模型,对实验工况的过滤器的压降进行预测.并将模型计算值与实验数据进行比较得出,结果表明模型较好的预测了液氮在烧结金属过滤器中流动的压力损失情况,同时指出了该模型的不足之处和以后的改进方向.     

多孔金属过滤材料研究进展

多孔金属过滤分离材料广泛应用于固体,液体和气体的过滤和分离.总结了多孔金属过滤材料的研究应用现状,介绍了多孔金属过滤材料的制备工艺,分析了多孔金属过滤材料的性能,提出了多孔金属过滤材料的发展方向.     

基于计算流体动力学的陶瓷膜过滤过程模拟研究进展

陶瓷膜过滤技术具有经济高效、过滤稳定、环境适应性强等优势,在水处理、气体过滤、化工、医药及食品生产等众多领域有着广泛应用,并且在分离、澄清、纯化、浓缩、除菌、除盐等生产工艺过程中展现出巨大潜力.然而,在过滤过程中,原料中的有机物、无机盐、胶体粒子和污泥絮体等物质在膜表面或膜孔中的吸附和沉积作用会导致膜污染.膜污染是阻碍陶瓷膜过滤技术发展的主要问题之一.通过计算流体动力学(CFD)模拟仿真对陶瓷膜过滤过程的渗透机理、膜污染机理及浓差极化机理等进行探讨是一种经济有效的研究方法.现已经能通过CFD控制方程和压降模型、颗粒运动模型、颗粒沉积模型、传质模型及串联阻力模型等CFD模型对陶瓷膜过滤过程的渗透、膜污染及浓差极化等现象进行模拟和预测;通过对仿真结果的分析讨论,加深对膜过滤过程的机理研究.此外,研究者们通过CFD数值模拟,研究陶瓷膜元件和膜组件结构、过滤工艺参数以及过滤器结构等参数对陶瓷膜过滤性能的影响规律,并进行参数优化,来提高陶瓷膜过滤性能,如降低污染速率、提高过滤效率、延长膜清洗周期和膜使用寿命等.本文介绍了CFD技术的原理和优势;评述了CFD技术在陶瓷膜及膜组件结构优化和过滤过程中膜污染的研究进展;讨论了在膜污染过程的模拟中所用到的相关CFD模型;重点分析了陶瓷膜过滤过程中的膜结构、操作参数和过滤器结构等工艺参数对陶瓷膜内部压力分布、浓差极化、渗透速度及流场分布等流体特性的影响规律.最后展望了陶瓷膜过滤过程CFD模拟仿真的发展趋势.     

静电纺醋酸纤维/PET复合过滤材料的制备及性能

采用静电纺丝技术将二醋酸纤维素纳米纤维直接沉积在聚对苯二甲酸乙二纯酯(PET)非织造布基材表面上,并在纳米纤维膜上覆1层PET无纺布,制备成三明治结构的复合滤材。研究了不同条件对复合过滤材料过滤性能的影响。结果表明:均匀纳米纤维有利于提高复合滤材的过滤效率而串珠纤维有利于降低复合滤材的过滤阻力;随着纺丝时间和电压的增大,复合滤材的过滤效率和过滤阻力都呈现增大的趋势;随着空气流量的增加,复合滤材的过滤效率几乎不变,但过滤阻力却呈现线性增大的趋势。当选择纺丝时间为60min,纺丝电压为18kV时所制备的串珠状复合纤维过滤材料,能对粒径0.5μm的颗粒达到99%以上的过滤效率。     

基于分数阶微分的金属橡胶迟滞非线性动力学模型

金属橡胶元件的应力应变关系为非线性滞回曲线,现有的金属橡胶动力学模型大多采用多参数、分段函数进行描述,增加了系统的复杂性。通过分析金属橡胶的弹性恢复力和阻尼力的组成,利用分数阶微分能够描述各种材料及过程记忆性的特点,提出一种含有分数阶微分的金属橡胶黏弹性本构模型,在此模型基础上建立了金属橡胶非线性动力学系统模型;通过正弦位移加载实验获取了典型金属橡胶隔振系统在多种激励幅值、频率作用下的恢复力;采用遗传算法对实验数据进行曲线拟合,识别出模型中所有参数;通过分析推导出系统模型中各参数与振幅及频率的函数关系。结果表明,所提出的含分数阶微分项的金属橡胶非线性动力学系统模型,具有连续的数学表达式,能够较准确地反映金属橡胶非线性系统的完整动力学性能,而且与现有金属橡胶动力学系统模型相比,参数较少,结构简单,为金属橡胶动力学系统的研究提供了新的思路。     

气液深度分离过滤元件的研制

针对天然气气液深度分离工况条件，对预过滤器和聚结器的滤芯进行了设计与研制。详细论述了气液深度分离元件过滤机理，由工况条件确定了滤芯过滤面积、精度、材质等参数。滤芯采用纸玻璃纤维制成折叠式筒状滤芯，其分离（过滤）面积是未折叠筒状滤芯的4-6倍，是一种过滤精度高透过性能好的高效分离元件。滤芯应用试验表明，该滤芯强度优于国外进口滤芯，使用寿命大大延长，天然气的气质达到国家二类气质标准。     

在低温液体纯化中采用金属丝网过滤技术的可行性研究

以金属丝网过滤器为研究对象,在介绍金属丝网的结构特点和过滤机理的基础上,论证了采用该种新技术获得超高纯低温液体的可行性.以太空条件下的液氦纯化为例,详细介绍了采用金属丝网过滤技术的液氦纯化系统,提出了过滤及再生方案,探讨了各过滤参数对过滤效率的影响,为进一步的试验论证提供参考.     

金属橡胶材料特征参数对其吸声性能影响的实验研究

为深入研究金属橡胶材料吸声降噪性能,并为该材料吸声结构设计提供依据,实验研究了金属橡胶材料的吸声特性。分析了金属橡胶材料厚度、孔隙率、金属丝直径和平均孔隙直径等特征参数对吸声性能的影响;推导并验证了金属橡胶材料吸声系数第一共振频率的理论计算公式;研究了具有相同平均孔隙直径金属橡胶材料的吸声特性。结果表明:金属橡胶材料可作为均匀、各向同性的多孔吸声材料进行研究,其吸声性能具有可设计性,并且相同平均孔隙直径的金属橡胶材料具有相同的吸声特性。     

Fatigue analysis of graphene oxide papers fabricated under various processing parameters

The effects of processing parameters on fatigue lives of graphene oxide papers (GOP) and reduced GOP (RGOP) are investigated. The fabrication method could be either vacuum filtration or pressure filtration, and the important processing parameters include graphene weight fraction in suspension, sonication time for suspension and pressure value for pressure filtration. Fatigue performance of the papers are studied by strain‐controlled fatigue test. Under vacuum filtration method, fatigue lives of both GOP and RGOP decrease with increasing graphene weight fraction. The longest fatigue life is 403 284 cycles for the GOP under highest power sonication time and lowest graphene weight fraction. Fatigue lives of most GOP increase with increasing sonication time up to medium level. Under pressure filtration method, all GOP have shorter fatigue lives than those by vacuum filtration. Scanning electron microscopy is employed to carefully analyse the failed papers in order to clarify the fatigue failure mechanism.     

金属橡胶减振器抗冲击特性有限元仿真研究

目的 提出一种用于工程计算的金属橡胶数值模拟方法,为制备缓冲性能良好的金属橡胶材料提供了理论基础。方法 建立金属橡胶减振器有限元模型,由Sprng-Dampr165单元定义金属橡胶材料;通过数值模拟,计算了不同负载质量对其抗冲击特性的影响,并对其进行可行性分析。结果 有限元结果表明,响应加速度峰值在负载质量为4.2kg时,最大误差为27.72%;在负载质量为9.8kg时,最大误差为38.15%,试验结果与有限元结果趋势相同,验证了其可行性。结论 当冲击载荷较小时,提出的数值模拟方法在模拟金属橡胶减振器的抗冲击特性时有着较好的表现。     

Dynamic cross-flow filtration: enhanced continuous small-scale solid-liquid separation

Abstract

In a previous study, a small-scale dynamic filtration device (SFD) was analyzed and the basic mechanisms governing the filtration process were characterized. The present work aims at improving the device’s performance in terms of actual production. Various operation modes were tested in order to increase permeate flow and concentration factors (CF), while maintaining a fully continuous production mode. Both, a vacuum-enhanced and a pulsating operation mode, proved to be superior to the currently implemented open-operation mode. For example, for lactose, an increase of the CF could be achieved from 1.7 in open mode to 7.6 in pulsating operation mode. The investigated operation strategy enables process control systems to rapidly react to fluctuating feeds that may occur due to changes in upstream manufacturing steps. As a result, not only filtration performance in terms of permeate rate but also process flexibility can be significantly increased. Overall, vacuum-enhanced operation was shown to be most promising for integration into an industrial environment. The option to elevate achievable concentration factors, ease of flow monitoring as well as the ability to react to changes in the feed conditions allow for effective and efficient continuous small-scale filtration.     

Free‐Standing Polyurethane Nanofiber/Nets Air Filters for Effective PM Capture

The filtration performance and light transmittance of nanofiber air filters are restricted by their thick fiber diameter, large pore size, and substrate dependence, which can be solved by constructing substrate‐free fibrous membranes with true nanoscale diameters and ultrathin thicknesses, however, it has proven to be extremely challenging. Herein, a roust approach is presented to create free‐standing polyurethane (PU) nanofiber/nets air filters composed of bonded nanofibers and 2D nanonets for particular matter (PM) capture via combining electrospinning/netting technique and facile peel off process from designed substrates. This strategy causes widely distributed Steiner‐tree structured nanonets with diameters of ≈20 nm and bonded scaffold nanofibers to assemble into ultrathin membranes with small pore size, high porosity, and robust mechanical strength on a large scale based on ionic liquid inspiration and surface structure optimization of receiver substrates. As a consequence, the resulting free‐standing PU nanofiber/nets filters exhibit high PM_1–0.5 removal efficiency of >99.00% and PM_2.5–1 removal efficiency of >99.73%, maintaining high light transmittance of ≈70% and low pressure drop of 28 Pa; even achieve >99.97% removal efficiency with ≈40% transmittance for PM_0.3 filtration, and robust purification capacity for real smoke PM_2.5, making them promising high‐efficiency and transparent filtration materials for various filtration and separation applications.     

金属橡胶非线性动力学特性建模方法研究

通过对几种工程实用的金属橡胶非线性动力学模型的分析,给出了迹法模型和有记忆型模型的具体推导,并给出具体的参数分离识别方法。采用上述数学模型对金属橡胶减振元件的实验数据进行参数识别,并重构了其位移恢复力迟滞曲线,深入分析金属橡胶材料各动力学数学模型中的内在减振机理。对比分析结果表明：各种数学模型及识别方法均能对金属橡胶材料迟滞特性进行比较满意的建模。从工程实用和满足精度要求的角度出发,混合阻尼模型数学形式较为简单可靠,是金属橡胶动力学模型的工程实用首选,上述模型将为金属橡胶新型减振材料更好地在实际工程中广泛应用提供参考。     

Structure optimization of granular bed filter for industrial flue gas filtration containing coagulative particles: An experimental and numerical study

A numerical model for the flow and filtration characteristics of industrial flue gas in granular bed filter (GBF) was established and the local filtration efficiency for different granule layers was investigated. Numerical validation results show that the GBF structure with large size granules at the inlet region and small size granules at the outlet region can effectively improve the filtration performance of GBF and the underlying mechanism was revealed. Then an experimental system was built to validate the suitability of the optimized GBF structure for the filtration of industrial flue gas with coagulative particles. The experimental results show that the optimized GBF structure is also suitable and its superiority is more significant with the increase of filtration time. The results show that the pressure drop and filtration efficiency of the experimental system increase with the increase of dust particles concentration. The existing of coagulative particles is conducive to the growth of smaller size dust particles, the pressure drop and filtration efficiency increase significantly. In addition, the pressure drop and filtration efficiency decrease with the increase of cooling rate. The results of this study are expected to be useful for the design and optimization of industrial flue gas purification and waste heat recovery.