人造水雾粒度测试及红外消光因子计算分析

在大型半密闭空间内发生具有不同粒度分布的水雾体系,用喷雾激光粒度仪测试粒度分布规律并采用Van Der Hulst公式计算不同大小水雾粒子对红外辐射的散射效率因子、吸收效率因子和消光效率因子。结果表明:试验条件下水雾粒子的平均直径在5~65μm范围内。计算结果显示:水雾粒子对3～5、8～14μm红外辐射的消光作用主要取决于散射效应而非吸收效应。当水雾粒子的直径大于等于红外辐射的波长时,水雾体系对该波长红外辐射能够产生较强的消光效果。综合分析水雾体系的稳定性和消光特性,直径在3~30μm之间的水雾粒子对3～5、8～14μm红外辐射的衰减效果更为明显。     

麦饭石/聚乳酸纤维膜的制备及其空气过滤性能

为解决当前过滤材料过滤效率低,对空气中悬浮颗粒不能进行有效过滤,并因其不可降解而造成对环境的二次污染问题。本文以左旋聚乳酸(PLLA)为原料,加载天然麦饭石颗粒,通过静电纺丝法制备了可降解的麦饭石/PLLA复合纤维薄膜.利用场发射扫描电镜(FE-SEM)、红外光谱(FTIR)、介电常数测试,过滤性能测试、热失重分析(TGA)对麦饭石/PLLA复合纤维膜微观结构及其对空气中悬浮微粒的过滤性能进行了表征测试.结果表明：复合纤维膜的纤维表面呈扁平状,中间塌陷成沟,并且隔一段距离出现类似竹节状的“结节”,纤维平均直径为644 nm.经测定,复合纤维薄膜的介电常数为3.02,明显高于一次性医用口罩.复合纤维膜对粒径≥1 μm、≥ 2.5 μm、≥10 μm的悬浮颗粒平均过滤效率分别为88.94%、95.41%、96.18%,过滤初阻力稳定维持在35~39 Pa.TGA定量分析表明复合纤维膜对烟气总吸附率大于31.2%,对比医用一次性口罩,复合纤维膜过滤效率明显增强.     

掺杂氯化锂的聚氨酯超细纳米纤维的制备及其空气过滤应用

本研究采用静电纺丝技术制备掺杂氯化锂(LiCl)的超细聚氨酯(PU)纳米纤维以用作空气过滤,并通过不同的测试方法对其进行表征.研究结果表明,当PU浓度为15 wt％时(盐的固含量为0.3 wt％),纳米纤维的结构形貌较整齐有序,纤维分布均匀,纳米纤维平均直径达到84 nm.此时,纤维的断裂伸长率为186.01％,断裂强度为6.29 MPa;当LiCl溶液浓度升高时,纤维形貌开始变差,力学性能开始下降.当LiCl含量达到0.5 wt％时,其断裂伸长率为131.07％,断裂强度为2.43 MPa.利用此纺丝工艺,本研究制备了一种新型的三层结构的玻璃纤维粗网/克重为2～3 g/m2的纳米纤维膜/聚酯纤维细网,过滤阻力为30.89 Pa,过滤效率94.71％(测试条件为:气体流速设置在32 L/min,NaCl气溶胶颗粒直径0.3μm).     

乳化剂对正十八烷微/纳胶囊形貌和性能的影响

通过原位聚合法制备了以正十八烷为囊芯、蜜胺树脂为囊壁的相变材料微胶囊和纳胶囊.采用扫描电子显微镜,差示扫描量热仪,热重分析仪分别观测了胶囊表面形貌、粒径分布、相变性能及热稳定性能等.实验结果表明,当采用十二烷基硫酸钠为乳化剂时,所得微胶囊结构完好,粒径分布均匀,平均粒径约为65μm,囊芯含量高达87%(wt).微胶囊过冷度仅为2.6℃.当采用苯乙烯-马来酸酐共聚物钠盐为乳化剂时,制得纳胶囊的平均粒径约为840nm,囊芯含量为45%(wt),且囊芯过冷度高达18.9℃.     

水雾的红外衰减性能实验与分析

烟幕干扰光电设施的效果与其组成成分密切相关.以NaCl为填料,从水雾的光学和微物理特性角度,分析微粒消光特性的主要影响因素,通过实验比较不同浓度、不同用量和不同靶温条件下NaCl水雾对中远红外辐射的衰减性能,实验表明增大NaCl溶液的浓度和用量有利于提高水雾的消光能力,NaCl水雾对高温目标的近红外辐射衰减能力更强些.应用米式理论,对粒径服从对数正态分布的水雾在红外传输窗口的消光性能进行了计算和分析,波长分别为3.5μm和10.591μm时,其透过率分别为38%和55%,提出选用具备良好电磁特性和悬浮性能的干扰填料是增强水雾干扰性能的有效途径.     

多粒径TiB2颗粒增强铜基复合材料的制备与载流摩擦磨损性能

采用粉末冶金工艺分别制备了单一粒径TiB₂颗粒和多粒径TiB₂颗粒增强铜基复合材料,对比研究了非载流和载流条件下多粒径（2 μm+50 μm）TiB₂/Cu复合材料的摩擦磨损行为。微观组织观察表明:不同粒径的TiB₂颗粒在Cu基体中分布均匀。与单一粒径TiB₂/Cu复合材料相比,多粒径TiB₂/Cu复合材料具有更高的相对密度、硬度和导电率。摩擦磨损实验结果表明:多粒径TiB₂/Cu复合材料抗摩擦磨损性能明显高于单一粒径TiB₂/Cu复合材料,当2 μm与50 μmTiB₂颗粒配比为1:2时,多粒径TiB₂/Cu复合材料的抗摩擦磨损性能最佳。相对于2 μm单一粒径TiB₂/Cu复合材料,电流为0 A时,（2 μm+50 μm）TiB₂/Cu复合材料的摩擦系数和磨损率分别降低了17.3%和62.5%;电流为25 A时,（2 μm+50 μm）TiB₂/Cu复合材料的摩擦系数和磨损率分别降低了6%和45.8%,同时载流效率和载流稳定性得到明显提高,磨损表面更加平整。磨损机制分析表明:多粒径TiB₂颗粒合理配比有利于提高复合材料载流质量,同时摩擦过程中大粒径的TiB₂颗粒起到支撑作用,小粒径的TiB₂颗粒弥散强化Cu基体,二者的协同作用使TiB₂/Cu复合材料具有更好的抗载流摩擦磨损性能。      

PMMA的反应离子深刻蚀

对PMMA进行反应离子深刻蚀以获得高深度比微结构.研究了纯氧刻蚀气体中加入CHF3对刻蚀速率、图形形貌等的影响.纯氧刻蚀PMMA,钻蚀现象严重.加入CHF3后,刻蚀速率随CHF3含量增加而下降.加入适量CHF3,可以在侧壁形成钝化层,保护侧壁不受钻蚀.当CHF3含量为40%,刻蚀功率30 W,工作气压为4 Pa时,即使刻蚀深度达到400 μm,侧壁仍然陡直,刻蚀深宽比大于10.     

粒径分布对氧化铝多孔支撑体孔结构的影响

采用中位粒径(D50)分别为(20±2)μm、(15±2)μm、(10±2)μm的α-Al2O3粉体为原料,通过调整其粒径分布,考察了粒径分布参数δ的变化对片状支撑体孔结构的影响.研究表明,在本研究的三种中位粒径(D50)下,当δ＜4.0时,随δ值的增大,支撑体的孔隙率由40%下降到30%左右;当δ＞4.0以后,支撑体的孔隙率基本稳定在28%.对于采用中位粒径分别为(20±2)μm和(15±2)μm的原料制备的支撑体,当δ＜3.0时,随δ值的增大,支撑体的平均孔径分别从3.5μm减小到1.1μm,从2.0μm减小到1.3μm;而对D50为(10±2)μm的原料制备的支撑体,δ在1.5～8.0范围内变化时,支撑体的平均孔径基本稳定在0.8μm.采用中位粒径D50为(20±2)μm、(15±2)μm、(10±2)μm的三种原料制备的支撑体,随δ值的增大,其孔径分布变窄,最可几分布峰高变高,分布向小孔径方向移动.     

铝-硼合金粉体的显微结构与燃烧特征

针对硼(B)元素燃烧热值和燃烧效率的提高,设计并通过粉末烧结的方法制备了B含量分别为38.8 wt.％、41.8 wt.％、42.8 wt.％的三种Al-B合金粉,研究了Al-B合金粉中B含量以及Al-B粉粒度对其燃烧热值和燃烧效率的影响.研究结果表明,三种Al-B合金粉中,B含量为41.8 wt.％的Al-B粉体燃烧热值最高;B含量为41.8 wt.％的Al-B粉体平均粒径约为8μm时,因粉体粒径减小可缩短氧气的扩散距离而减小了氧气扩散阻力并提高了氧化放热程度,燃烧热值可高达36.28 MJ/kg,Al-B粉燃烧效率为87.3％.     

高氯酸铵粒径对3D打印含能树脂药柱燃烧性能的影响

为了改善光敏树脂的燃烧性能,通过添加不同粒径和含量的高氯酸铵（AP）作为氧化剂,利用3D技术打印出含能树脂药柱。考察了AP在光敏树脂中的分散性及燃烧性能。结果表明:粒径为5.28 μm的AP在光敏树脂中的分散性最好;打印成型的含能树脂药柱燃速最快,残渣率最小。与打印成型的纯树脂药柱相比,该药柱的燃速提高了14倍,残渣率降低了94.30%。随着AP的质量分数从10%增至50%,药柱燃烧性能明显改善;当AP的质量分数为50%时,含能树脂药柱的燃速最高,残渣率最小,分别为1.05 mm/s和1.10 %。差热分析表明,含粒径为5.28 μm的AP的含能树脂药柱温度峰值出现最早,放热量最高。     

回转体测量机的双向法在线温度误差补偿

回转体测量机以其效率高、精度高,在回转类零件测量中得到了广泛的应用。但是由于其自身的特点,测量精度受温度影响引起的漂移误差可达120μm。针对这一问题提出了一种在线温度误差补偿技术,通过双向法测量获得内外测量架的平移量和倾斜量,然后再对各高度的内外径值进行补偿。该方法计算简单,使用方便,并大幅度提高了测量精度。实验证明,这种补偿方法可以使尺寸测量结果的稳定性误差从136μm降低到15μm左右,大大提高了测量的稳定性。     

微小孔尺寸形状的脱模与图像测量

将脱模方法与显微图像处理结合,实现了微小孔内部轮廓的尺寸形状测量.首先采用具有超弹性的乙烯基聚硅氧烷作为制模材料,通过脱模方法将微小孔内部轮廓复制为模型的外部轮廓.然后在显微镜上采集模型的放大图像,利用图像分割、边缘提取、直线检测等图像处理手段,测量出微小孔内部直径随深度的变化曲线.开发出用于测量微小孔尺寸形状的应用软件,利用该软件对脱模法的复制精度进行校验.对于孔口直径在145～155μm的微孔,所制模型在孔口处直径与原始孔口直径的平均绝对值误差为0.9μm.通过脱模方法制作三维型腔模型,得到脱模模型形貌与原始形貌的平均绝对值误差为0.37μm,均方根误差为0.51μm.所提方法融合微米量级的脱模精度和像素级的图像测量精度,可用于微小孔孔径、内部轮廓形状等的测量.     

陶瓷微球新型直接滴定成型工艺研究

以平均粒径为0.1~0.5μm的SnO₂粉为原料,通过凝胶注模成型制备SnO₂浆料,并使用滴定针筒将浆料直接滴定于旋转的金属基超疏水表面,使SnO₂液滴在不同条件下的旋转金属基超疏水表面固化成球。研究了液滴尺寸、成型时间、固含量等因素对微球成型的影响规律,结果表明:直接滴定成型的SnO₂陶瓷微球的球形度十分理想,球形度大于常规滴定成型法,并且可成型出直径0.1~0.5 mm的陶瓷微球;微球的球形度随固含量的增加而增大,随液滴尺寸的增加而减小,随固化时间的增加而减小;当液滴尺寸调整为0.05 mm时,使用凝胶注模工艺优化后的固含量为80%的SnO₂粉浆,在60℃时干燥固化30 min,该条件下获得的SnO₂陶瓷微球具有最高球形度,可达到99.5%;微球球坯烧结前后的表面微观组织结构较为均匀,烧结后可保持完整的球体形状。      

Numerical simulation of gas-droplets mixing and spray evaporation in rotary spray desulfurization tower

Motion and evaporation of droplets significantly affect the semidry flue gas desulfurization efficiency and long-term operation. Both the flow field distribution and the heat and mass transfer in the spray towers are studied by numerical simulation, and the process of droplet motion and evaporation is analyzed in detail. Then, two indices, mixing variance and droplet mass-weighted life, are provided to quantify gas droplet mixing and the droplet group evaporation time. The simulation results show that the radial penetration distance of the droplets is longer with the diameter increase, and the appropriate swirl number improves the mixing between the flue gas and droplets. With the increase of droplet diameter and velocity, the droplet distribution in the tower is more widely, obtaining the optimum mixing variance. The droplet mass-weighted life is promoted linearly with the increase of average droplet diameter and the decrease of flue gas temperature. With flue gas temperature increase from 458 k to 488 K, the droplet mass-weighted life decreases linearly by 31%. In comparison, the initial droplet velocity and spray angle have a slight effect on the droplet mass-weighted life.     

Determination of the longitudinal profile of a focused Nd:YAG Gaussian beam from second-harmonic generation in a thin KTP crystal

We present an original experiment describing a focused Gaussian laser beam by using second-harmonic generation (SHG) in a thin strip of a nonlinear optical material, in this case KTP doubling of an Nd:YAG laser at 1.064 μm. The dependence of the SHG efficiency on the fundamental beam radius allows the determination of beam parameters by harmonic-power measurements. The characterization of a telescope shows the good precision of this method in radii in the range of 10-100 μm. The average accuracy is 4% for the radius determination and 1.5% for the beam-waist localization.     

激光微型靶丸位置检测中的图像分析与精度测试

在高功率激光实验装置中,为了实现多路激光精确瞄准到实验靶上,需对实验靶进行高精度定位。根据检测装置需要,建立了一套基于视觉系统的实验靶位置测量模拟系统,从而实现高精度靶瞄准与靶定位检测。本文从利用改进的均值漂移(MeanShift)算法对靶丸图像进行预处理出发,分析光照变化对靶丸中心点检测的影响,并通过相关系数模板匹配方法对靶丸端面中心进行计算分析,利用图像聚焦度分析离焦量对靶丸中心位置检测的影响。实验结果表明,图像检测系统分辨率为0.4μm,最小位移测量精度为1.2μm;当靶面图像离焦量在-10～30μm范围内时,靶丸中心位置的漂移量小于1μm,能够满足靶丸位置检测误差不大于8μm的要求。     

一种可实现不平衡量快速测试的带通滤波器

针对全自动电机转子动平衡机中的不平衡量测试效率问题,设计了八阶有源带通滤波器,将其与二阶有源高通滤波器及窄带跟踪滤波器进行了实验比较。结果表明二阶有源高通滤波器在采样周期数较高时有很好的测试精度,可用于测试精度要求高,但测试效率没有要求的场合;窄带跟踪滤波器的重复精度较差,只能用于一般的平衡测试机;八阶有源带通滤波器具有较高的测试精度、测试重复性和测试效率,达到了日本同类机器的“幅值±3mg、相位±1º和5秒/次的测量时间”的测试水平     

岛津离心粒度分析仪测量模式的比较

分别对沉降式离心粒度分析仪的自然沉降与混合沉降以及混合沉降与离心沉降进行了比较试验,结果表明,当最大粒径值达到混合沉降测量模式的上限,即临界粒径值时,应对两种测量模式进行比较试验,才能从中选出最佳测量模式;对超细粉体而言,4μm以下的颗粒才适合选用离心沉降模式,最大粒径大于4μm时,应用混合沉降模式测量。     

Modelling of filtration processes of fibrous filter media

This work presents a stochastic approach, based on Monte Carlo method, to simulate liquid filtration processes through non-woven fibrous materials. The real filter material is represented as a multilayer medium with a network of multiply connected pores. To describe the deposition and resuspension of particles on and from the filter medium, the following four mechanisms were considered: particle capture by sieving, patricle capture by fibers; particle capture by blocked pores; and particle re-entrainment. The particle capture by fibers and blocked pores, and particle re-entrainment depend on the balance between the adhesion and removal forces. The adhesion forces for particles of diameter smaller than 20 μm were determined through the concept of London-Van Der Waals forces. For particles of diameter greater than 20 μm, gravitational forces were considered. Three-dimensional random flow was assumed to stimulate the particles motion through the multilayer medium. The pressure drop across the filter medium was calculated as the sum of the pressure drop across the clean filter plus the pressure drop due to the deposited particles.A FORTRAN Program was developed to implement the filtration process model. For a wide range of typical filtration conditions, the calculated filter efficiencies predicted the experimental results with a percent difference between 0.5 and 19.3 depending on the particle size. The filter material capacities were predicted with an average discrepancy of 23.0%     

示踪气体混合均匀性的试验研究

为探讨示踪气体与被测气体实现均匀混合的条件,以CO作为示踪气体,以空气作为被测气体,在直径为0.300 m的90°弯曲管道内对示踪气体与空气的混合均匀性进行了试验研究.结果表明,在本试验条件下,当混合气体流速大于3.2 m/s时,在弯管下游的12D(D为管道内径)和15D处,示踪气体的径向和轴向平均体积分数误差小于4%,示踪气体的实测平均体积分数与理论值趋于一致,可认为示踪气体与空气的混合达到了均匀.因此,工业气体的管道输送过程中采用示踪法校准气体流量计时,可在满足上述条件的位置处作为取样点.