电凝并装置收集亚微米粉尘的实验研究

开发了一种新型的电凝并除尘装置,凝并区和集尘区分别由介质阻挡放电器（DBD）与板-板静电除尘器构成,对粉尘粒径为0.5μm与2μm的两种硅粉,分别在有无静电凝并条件下对除尘效率进行了对比研究。结果表明,亚微米粉尘在交变电场中的凝并效果好于微米粉尘,在集尘区板间平均场强E=5kV/cm固定不变的条件下,凝并区电压从0kV...     

电场对粉尘凝并效应的实验研究

通过电凝并来增加微细粉尘的空气动力学粒径,是提高可吸入性粉尘扑集效率的有效手段之一.研发了利用重力沉降实验装置和偶极荷电凝并装置组成的系统,对粉尘未荷电状态下与荷电凝并状态下的重力沉降现象进行了对比实验,得到了不同状态下各取样点的显微镜图像和粒度分析数据.通过图像直观观察和对各取样点粒度分布数据的处理,得到了不同状态下各个粒径沿重力沉降测试段的质量分布百分比.经过未荷电、荷电电压18 000、20 000V 3个状态下质量分布百分比的对比,直观地反映了偶极凝并装置的凝并效果.     

芒刺参数对电晕放电及细颗粒物脱除特性的影响

为研究芒刺电极参数对电晕放电及颗粒物脱除特性的影响,建立静电除尘器机理实验台。在不同电压和颗粒物浓度下,分别研究了芒刺厚度δ和芒刺间距L对电晕电流及PM_2.5、PM₁₀脱除效率的影响。结果表明,薄芒刺电极的电晕放电和对各粒径段颗粒物的脱除能力高于厚芒刺电极,其中对粒径为0.2~2 μm的颗粒物的脱除效率提升明显;低电压和高颗粒物浓度时,薄芒刺电极对电晕放电和颗粒物脱除能力的提升尤为明显。随着芒刺间距的减小,电晕电流和颗粒物脱除效率均呈先增大后减小的趋势。芒刺间距为50 mm时,电极的电晕电流最大;芒刺间距为80 mm时,电极对PM_2.5、PM₁₀的脱除效率最高。研究结果为静电除尘器中芒刺电极的设计、选型提供了参考依据。     

芒刺参数对电晕放电及细颗粒物脱除特性的影响

为研究芒刺电极参数对电晕放电及颗粒物脱除特性的影响,建立静电除尘器机理实验台。在不同电压和颗粒物浓度下,分别研究了芒刺厚度δ和芒刺间距L对电晕电流及PM_2.5、PM₁₀脱除效率的影响。结果表明,薄芒刺电极的电晕放电和对各粒径段颗粒物的脱除能力高于厚芒刺电极,其中对粒径为0.2~2 μm的颗粒物的脱除效率提升明显;低电压和高颗粒物浓度时,薄芒刺电极对电晕放电和颗粒物脱除能力的提升尤为明显。随着芒刺间距的减小,电晕电流和颗粒物脱除效率均呈先增大后减小的趋势。芒刺间距为50 mm时,电极的电晕电流最大;芒刺间距为80 mm时,电极对PM_2.5、PM₁₀的脱除效率最高。研究结果为静电除尘器中芒刺电极的设计、选型提供了参考依据。     

凝并区放电类型对电凝并装置去除亚微米粉尘效果的影响

通过改变电凝并装置凝并区的放电类型,提出了粉尘在正负脉冲电场中的异极性荷电新方法.并将其与交变电场放电条件下粉尘的除尘效率进行了对比研究,结果表明,当集尘区板间平均场强为5kV/cm、凝并区为脉冲电场且脉冲电压峰值10kV时,除尘效率达到了97％,比凝并区为交变电场且交变电压为10kV时提高了1％.     

破碎硐室粉尘质量浓度分布的数值模拟及实验

为了改善破碎硐室粉尘质量浓度超标的现状,获取合理的通风除尘参数,根据相似原理,结合气固两相流的运动方程,导出了模拟破碎硐室粉尘运动的相似准则数,建立了破碎硐室相似模型,运用Fluent软件对破碎硐室相似模型粉尘质量浓度分布进行数值模拟,并与相似实验数据对比分析,模拟结果与实验数据基本吻合.研究结果表明:捕捉壁面条件下粉尘质量浓度较之反弹壁面要低;入口风速为0.2~0.5 m/s时,粉尘质量浓度随风速的增大逐步降低.安装抽风除尘系统后,粉尘质量浓度基本保持在2 mg/m3以内,平均除尘率高达90%以上.     

烟尘在交变电场中的电凝并收集

为有效地收集微细粉尘,提出一种具有双区电极布置形式的电凝并除尘装置。其特点是在交变电场中同时实现尘粒的荷与电凝并。通过分析多分散性粉尘粒度随凝并时间变化规律,给出异极性荷电粉尘在交变电场中的凝并除尘效率的近似计算式。试验研究结果表明：所提出的双区电凝并除尘器优于现有的三区电凝并除尘器和普通静电除尘器。     

非对称电极交流电热泵的流体输运及混合

为满足微流控芯片在化学分析、细胞培养、药物测试等领域中流体驱动与混合的需要,对传统经典非对称交流电热泵进行改进,提出多种样式具有混合功能的非对称电极交流电热泵.通过COMSOL三维建模,对不同种类的电热泵在不同电压下的输运效率、温度和混合效率进行定性及定量分析,并对其中混合效率最高的交替倾斜偏向电极的角度偏转参数进行讨论.结果表明:几种改进的非对称电极交流电热泵可实现输运与混合双功能,其中倾斜交替偏向电极的混合效率明显优于其他样式;在有限的区域内以25°倾斜度时交替偏向电极的混合效率最高,此时在有效值为7.070 V交流电压下,泵送速度可达69.53μm/s,比传统无混合功能的非对称交流电热泵速度67.16μm/s高出3.5%.     

静电除尘电极材料吸附效果测试实验装置的设计

针对传统静电除尘装置难以满足环保要求的现状,介绍了一种静电除尘电极材料吸附效果测试实验装置的总体设计、实验方法及数据采集对比.这种实验装置是根据静电除尘的工作原理,测试出不同静电除尘电极材料在高压电场下吸附粉尘能力的差别,并模拟出在工况条件下材料吸附粉尘效果.     

强风环境110kV下XSP-160型瓷三伞绝缘子积污特性数值模拟

研究110 kV强风环境下绝缘子积污特性,有利于减少污闪事故发生,保证我国西北电网及电气设备的安全运行。以XSP-160型瓷三伞绝缘子为研究对象,利用COMSOL软件对本校风洞条件下该绝缘子积污特性进行数值模拟,将模拟结果与其风洞试验结果进行对比表明:两者在数量级及变化规律上一致,验证了该模拟方法的可行性。研究了110 kV强风环境下该绝缘子的积污特性,分析了风速、粒径、电压类型对其积污量的影响。结果表明:在直、交流电压作用时,该绝缘子表面整体积污量趋势均随风速的增加而降低;同一风速及相同电压作用时,其表面整体积污量及其增长率均随着粒径的增加而增加;与交流电压作用比较,直流电压作用下,同一(风速、粒径)条件下其表面整体积污量大,且积污直交比随风速增大而逐渐减小;20μm粒径时,不同风速及电压类型作用下,积污沿伞裙均呈"U"型分布,且交流电压下此分布更为明显。     

单分散气溶胶的声波团聚实验

针对在声波团聚研究中最佳声波参数与气溶胶粒径分布情况之间的关系尚不明确的问题,提出采用单分散气溶胶作为颗粒源,研究不同粒径的单分散气溶胶对最佳声波团聚参数影响的方法.采用单分散癸二酸二异辛酯(DEHs)气溶胶作为颗粒源,研究在不同声场作用下,不同粒径、不同频率对单分散气溶胶数目浓度的影响.颗粒物数目浓度减少率越大,声波团聚的效果越好.结果表明,在选取的1 000~2 200 Hz频率段,大粒径的2μm颗粒物声波团聚效果好于小粒径的0.2和0.5μm的情况,而2μm颗粒物较优的声波团聚频率略低于0.2和0.5μm的颗粒物.     

地下车库颗粒受限扩散下的凝并特性

为研究车辆排放颗粒在地下车库内凝并率的分布规律及其对颗粒受限扩散的影响程度.根据颗粒物扩散和凝并理论,采用Realizable k-ε模型模拟空气流场分布特性,并结合数值模拟中的场函数方法将颗粒凝并和扩散过程相结合,分析地下车库不同数量车辆在受限扩散条件下颗粒半衰时间的变化和粒径变化.结果表明:在排气管附近,颗粒半衰时间最短,凝并作用最强.在沿高度方向2 m以下的区域内,当启动车辆数不多于2台时,颗粒半衰时间随高度线性下降,当启动车辆数不少于4台时,半衰时间随高度呈对数下降.凝并作用对中间段和大粒径段粒子数浓度的变化影响更大,颗粒呈现出由小变大的粒径变化趋势.启动车辆数越多,凝并导致的粒径分布不均匀性越明显.     

无纺布对空气中颗粒物过滤效率的实验研究

文章运用模型实验的方法,研究无纺布对可吸入颗粒物的过滤效率.结果表明：无纺布对粒径小于10μm颗粒物的计重效率较小;无纺布对粒径小于10μm颗粒物的过滤效率,在小于0.8m/s风速范围内时,随着风速增大,过滤效率增大.     

纳米级别铝粉粉尘爆炸的实验研究

以3种不同粒径的纳米铝粉为研究对象,采用20L球形爆炸测试装置对纳米铝粉的爆炸特性进行了实验研究.通过对实验过程中纳米铝粉的爆炸过程和爆炸特性数据的分析,得出纳米铝粉的爆炸规律.纳米铝粉的最大爆炸压力和最大压力上升速率受粉尘浓度的影响.当粉尘浓度在0.50kg/m3以下时,爆炸压力随粉尘浓度的增加而有较明显的增大,并逐渐趋向最大值,并在一定范围内趋于稳定;当浓度超过1.25kg/m3以后,最大爆炸压力随粉尘浓度的增加而减小.最大压力上升速率随粉尘浓度的变化与最大爆炸压力随粉尘浓度变化的规律相似.     

露天矿潜孔打钻粉尘浓度分布规律数值模拟

根据气固两相流原理建立潜孔打钻三维几何模型,利用Fluent模拟不同边界条件下打钻时粉尘浓度的分布规律,并与现场实测数据比较,模拟结果与实测数据基本一致.研究表明,粉尘浓度在孔口水平取得最大值,沿自然风流方向渐减,且在钻机侧面及后部有粉尘积聚现象;钻具转速对粉尘浓度影响不明显;当钻孔深度为10m、风速为1.4m/s及工作风压为0.98MPa时,粉尘浓度最小;捕捉壁面条件下粉尘浓度较反弹壁面低许多.针对潜孔打钻产尘的特点,建议在钻孔位置采取湿式除尘效果更佳.     

细颗粒物粒径分布对负离子净化效果影响的实测与分析

空气负离子主要通过静电吸附的方式降低空气中细颗粒物的浓度,而细颗粒物的粒径大小会对负离子的净化效果产生影响。为了研究负离子对室内不同粒径颗粒物的净化效果,以广州市某个典型居民房间为例,通过添加人工污染源并加装负离子净化器,采用相应仪器测试不同粒径颗粒物的浓度变化。并对不同粒径颗粒物浓度变化进行线性拟合。结果表明：不同粒径颗粒物的浓度变化近似为线性,而且负离子对小粒径颗粒物的净化效果更加明显,而负离子在污染严重的空气中存活时间极短,浓度很低。     

不同结构型式建筑外窗缝隙通风对建筑室内细颗粒物（PM2.5）浓度的影响

为了把握不同结构型式建筑外窗对室外PM2.5阻隔特性及其影响规律,基于细颗粒物穿透机理与沉降特性,结合项目组2014年7月到2014年10月关于北京地区临街办公建筑室外及室内环境PM2.5质量浓度水平以及粒径分布特性的实时监测数据分析结果,重点比较分析了建筑外窗关闭且无室内源条件下,不同结构型式建筑外窗室外PM2.5渗透特性及其变化规律,并给出了建筑外窗缝隙通风条件下,缝隙渗透通风作用压力△p与建筑外窗缝隙结构特征、室外风速、室外空气相对湿度的关联式.研究结果表明：大气环境中粒径>1.0μm的颗粒物不到10%,且粒径<1.0μm的细颗粒物粒径分布随室外PM2.5质量浓度的增加呈向较大粒径0.7~1.0μm转化趋势,反之呈向较小粒径0.3~0.5μm转化趋势;2个不同结构特性建筑外窗对粒径<0.5μm细颗粒物的阻隔作用非常有限,对粒径>0.5μm,特别是0.7~1.0μm粒径细颗粒物的阻隔作用明显增加;建筑外窗渗透通风作用压力△p、渗透系数Fin与室外风速呈正相关性、与室外空气相对湿度呈负相关性;更高气密性等级建筑外窗对室外PM2.5侵入室内的阻隔性能始终优于低气密性等级建筑外窗.     

西安某高校图书馆真菌气溶胶浓度和粒径分布特征

高校图书馆人员流动频繁,且储藏大量珍贵的图书文献,易形成真菌气溶胶污染.真菌气溶胶污染不仅增加了人体患哮喘和呼吸道疾病的风险,还会加速纸张发霉减少图书的储藏年限.本文以西安某高校图书馆为研究对象,分析了真菌气溶胶的浓度、粒径等分布特征,对典型馆室颗粒物浓度进行对比,并分析了不同环境因素与真菌气溶胶的相关性.结果表明,测试期间图书馆四个典型馆室真菌气溶胶平均浓度为743 CFU/m~3,室内颗粒物平均浓度为大小为49.8μg/m~3,并且室内外颗粒物浓度比(I/O)平均为0.93.真菌气溶胶粒径范围主要集中在2.1～3.3μm和1.1～2.1μm.真菌气溶胶浓度与颗粒物浓度、相对湿度、人员数量和书籍年代之间存在正相关关系,相关系数分别为0.484、0.240、0.492、0.326,而与温度之间呈负相关性,相关系数为-0.338.     

煤层干式钻孔粉尘质量浓度分布规律的数值模拟

干式钻孔过程中,风力排渣系统将钻屑沿钻孔环状狭缝高速排出,会产生高浓度粉尘.为有效地控制煤层干式钻孔粉尘污染,探寻影响粉尘分布的主要因素,确定出粉尘质量浓度较低的钻孔工艺参数配置,运用SolidWorks联合DesignModeler建模、Mesh划分网格、Fluent解算、CFD-Post后处理等手段,对不同边界条件下煤层干式钻孔粉尘质量浓度分布进行数值模拟,并与现场实测数据对比分析,两者基本吻合.研究结果表明:压风自环状狭缝喷出后速度急剧衰减,整体呈锥体分布,大颗粒钻屑喷出孔口后就地沉降,细小颗粒悬浮在空气中并随风流继续扩散;钻场内粉尘质量浓度沿程先急剧上升至一个最大值,后快速下降,再逐步缓慢降低;水平方向上,机道中央粉尘质量浓度最高、巷道中央次之、人行道中央最低;竖直方向上,粉尘质量浓度呈现出中间高、上下两侧低的分布规律;钻场风速、钻杆转速、供气压力、钻杆型式及钻孔类型是影响粉尘分布的5个主要因素;当钻场风速为0.5 m/s、钻杆转速为2 r/s、供气压力为0.8 MPa时,采用外平钻杆钻进斜平行预抽钻孔,可取得良好的减尘效果.研究成果可有效地指导现场钻孔作业和防尘装置研发.     

筛板塔细颗粒物协同脱除特性实验

针对常规喷淋空塔无法满足颗粒物协同控制的难题,提出筛板塔强化传质实现协同脱除的方法.基于湿法烟气脱硫中试试验平台,考察湿法烟气脱硫关键工艺参数,包括烟气流速、浆液喷淋量、飞灰浓度、颗粒粒径等对细颗粒物脱除效率的影响规律,并与喷淋空塔脱除特性进行对比.结果表明,在实验工况下,细颗粒物脱除效率大于90%,最高超过95%;脱除效率随烟气流速、颗粒物浓度及浆液喷淋量的增大而提高.颗粒物分级脱除效率曲线呈"V"形分布特性,在0.2~1.0μm粒径范围内脱除效率最低;在相同条件下,筛板塔细颗粒物脱除效果显著优于喷淋塔,在0.2~1.0μm粒径段的脱除效率与总脱除效率较喷淋塔分别提高11%和5%以上.