霾天气下我国6城市PM_(2.5)污染水平相关性及影响因素分析

我国城市PM_(2.5)污染存在空间分布差异,在霾天气下,需对其空间分布关系作进一步研究。本文对2015年冬季我国6个城市PM_(2.5)污染数据进行Pearson相关性分析,并探讨主要影响因素。结果表明:入冬后由于大面积采暖,北方城市的PM_(2.5)污染明显高于南方;季风气候对各地PM_(2.5)污染有影响;建筑施工面积与PM_(2.5)污染有明显的相关性;经济结构与各城市PM_(2.5)污染的相关性不明显。

单纤维捕集过程中亚微米颗粒的布朗团聚

针对亚微米颗粒(0.1~0.5μm)在单纤维捕集过程中的布朗团聚规律,基于计算流体动力学-颗粒群平衡模型(CFD-PBM)对粉尘颗粒在单纤维捕集过程中的布朗团聚行为进行了数值模拟研究,采用分区法对颗粒群平衡方程(PBE)进行求解,综合考虑了停留时间、入口粉尘粒径、气流温度、Pe数对布朗团聚的影响,并将数值模拟与实验结果进行对比.结果表明,布朗团聚核UDF符合数值模拟计算要求.粉尘颗粒的布朗团聚贯穿整个过程,团聚有效时间t=L/v(速度方向模型尺寸长度/入口流速);粉尘颗粒越小,布朗团聚越强,Bin-7与Bin-0区间的数量浓度差距越小,粒径与布朗团聚强度呈负相关;气流温度是通过改变气流动力黏度以及聚并系数来影响布朗团聚,与布朗团聚强度呈正相关,当T=300K,d p≥0.5μm时,颗粒的布朗团聚效应可以忽略;Pe数通过扩散系数的变化影响布朗团聚,与布朗团聚强度呈负相关.

可吸入颗粒物在不同阻塞性呼吸道内运动与沉积特性

为弄清颗粒污染物在慢性阻塞性肺病工人呼吸道内运动和沉积规律,采用数值方法讨论了2类阻塞性呼吸道内气固流动特性,分析了阻塞率(α)、阻塞位置、劳动强度等因数对流场分布、颗粒沉积形式和沉积率的影响.结果表明,α越大,病人局部缺氧越严重,当α=0.8时,相对缺氧率可达90%以上;劳动强度越强或受阻塞位置越深,病人发生哮喘的可能性愈高.呼吸道变形不会改变颗粒的沉积机制,但对其沉积形式有显著影响.α增大,劳动强度增强,粒径变大,均会导致颗粒沉积分布不对称性提高,且下呼吸道粒子沉积分布对称性更好.此外,呼吸道变形使总沉降率(ηt)减小,且α越大,ηt越小.发现对于低劳动强度,下呼吸道或者dp>5μm的大颗粒,α对ηt影响要更为显著.

钢铁行业磁性纤维捕集非球形粉尘动力学研究

为研究非球形颗粒在磁场中被磁性纤维捕集的动力学行为,以钢铁行业炼钢过程中转炉和精炼炉中排放的转炉灰和精炼灰等两种粉尘为基础,利用形状系数计算公式得出的?=0.21,0.78,0.81,1.00分别表示圆片形(厚度H=底面圆直径d/40),椭球形(x轴赤道半径:y轴赤道半径:z轴极半径=a:b:c=1:1:4),正方体形,球形颗粒,并对其进行研究.模拟结果表明,相同工况参数下,当形状系数接近时,捕集效率和运动轨迹与粉尘颗粒具体表现的形状特征无关.在传统单纤维捕集过程中,当入口风速v=0.1m/s,dp>2.0μm时,形状系数相差越大,捕集效率差距越大.形状系数对颗粒被捕集影响程度大小与单纤维捕集效率增减呈正相关;在磁性纤维产生的磁场中v=0.1m/s,dp>0.5μm时,形状系数相差越大,捕集效率差距越大.φ≥0.4时,捕集效率随形状系数的增加趋于稳定,形状系数对颗粒被捕集影响程度大小与单纤维捕集效率增减无关;在高梯度磁场中v=0.1m/s,dp=1.0μm时,形状系数相差越大导致捕集效率之间差距越大的规律越明显.当v=0.1m/s,0.5μm≤dp≤2.5μm时,形状系数对颗粒被捕集影响程度的大小与单纤维捕集效率增减呈正相关.

多纤维捕集过程中细颗粒湍流团聚模拟研究

基于随机多层纤维过滤介质算法建立了平板式三维拟态化结构.利用计算流体力学-颗粒群平衡模型(CFD-PBM)对多纤维捕集过程中细颗粒湍流团聚进行数值模拟研究,并采用分区法求解颗粒群平衡方程(PBE).通过控制变量法分析表明:多纤维捕集过程中存在着明显的颗粒团聚行为.粉尘颗粒的团聚程度随停留时间增加而增强,当t≥l/v(速度方向模型尺寸长度/入口风速),团聚逐渐趋于稳定;当v_(max)·t≤l,入口风速越大,颗粒团聚程度和团聚速率越大,最终的团聚程度取决于入口风速和停留时间;颗粒粒径越大,粉尘颗粒的团聚程度和团聚速率越小.出口颗粒平均粒径与初始粒径相比增长倍数越小.粉尘颗粒体积分数越大,颗粒团聚程度以及团聚速率越大.当v=0.1m/s,d_(p)=1.0μm,VF>0.003636,Bin-7~Bin-0区间数量浓度对数分布呈线性比例关系.

霾高发季节郑州五城区PM_(2.5)污染水平的对比分析及影响因素初探

指出了冬季是郑州市区霾天气高发季节,环境空气中PM_(2.5)质量浓度在郑州市各城区的差异和影响因素尚需进一步讨论。采用全国城市空气质量实时发布平台于2015年11月18日至2016年1月31日期间发布的郑州市五城区监测点的PM_(2.5)质量浓度数据和郑州市经济统计数据,分析了各城区间PM_(2.5)污染水平的特征、相互关系及影响因素。结果显示:霾高发季节郑州市各城区之间的PM_(2.5)质量浓度相关性显著,各城区的经济结构对PM_(2.5)污染水平的影响也比较显著,城市的绿色发展对区域PM_(2.5)污染水平具有积极作用。

某高中校园内颗粒物尘源调查实测与分析

为了分析某高级中学校园内的尘源,先对该校二年级师生进行了校园颗粒物问卷调查,结果显示,被调查者的认知存在一定的区别。为了进一步了解该校园的尘源情况,对校园内典型地点进行了颗粒物浓度测试,并对设置空气净化器的教室进行了数据测试和对比分析。研究结果表明,不同粒径颗粒物的尘源不尽相同。室外的尘源主要来自人员活动,学校周边的建筑施工扬尘以及相邻公路机动车尾气的排放。教室内的尘源主要来自人员活动,粉笔板书和门窗敞开时室外污染物的扩散。

不同排列结构的纤维层对捕集PM2.5性能影响的数值模拟

基于离散颗粒模型(Discrete Phase Model, DPM)研究了三种纤维排列结构捕集颗粒物规律。模拟了不同排列结构的纤维层在拦截和惯性碰撞两种捕集机制下捕集颗粒物的性能,考察了颗粒物粒径、入口风速和纤维层填充率对平行排列、单层垂直排列和双层垂直排列纤维层捕集颗粒物性能的影响。结果表明,当颗粒物粒径为0.5~2.5μm,风速为0.6 m/s时,垂直纤维层捕集颗粒物对粒径为1.5μm及以上颗粒物的捕集性能增强,捕集性能在粒径为2.0μm时达到最大;入口风速为0.2~0.8 m/s,颗粒物粒径为2.5μm时,单层垂直纤维层结构颗粒物捕集效率随风速增加而增加,并高于平行排列结构和双层垂直排列结构,且其捕集性能随风速增加而降低;纤维层的填充率为6.0%~22.4%,颗粒物粒径为2.5μm时,纤维层对颗粒物的捕集效率随填充率增加而增加,捕集颗粒物性能随填充率增加而降低,单层垂直纤维层结构捕集效率始终高于另外两种结构;单层垂直纤维层结构对颗粒物的捕集速率最大。

不同横截面形状异形纤维捕集颗粒物的数值模拟

基于离散相模型(DPM),模拟研究了不同横截面形状异形纤维在拦截和惯性碰撞2种机制下对颗粒物的捕集效率;考察了颗粒物粒径、入口风速、纤维填充率和纤维放置方式对不同横截面形状异形纤维捕集颗粒物效率的影响。结果表明,当颗粒物粒径为0.5~2.5μm,入口风速为0.5 m·s^(-1)时,异形纤维对颗粒物的捕集效率随粒径的增加而增加,对粒径为1.5μm及以上颗粒物的捕集效率明显增加;入口风速为0.2~0.6 m·s^(-1)时,颗粒物粒径为2.5μm时,异形纤维对颗粒物的捕集效率均随入口风速的增加而增加;当填充率为1.2%~4.0%时,颗粒物粒径为2.5μm时,异形纤维对颗粒物的捕集效率随填充率的增加而增加,其中横截面为正三角形的纤维对颗粒物的捕集效率均最大。异形纤维的径向异形度相同时,纤维边垂线与来流方向平行的放置方式对颗粒物的捕集效率较高。不同横截面形状异形纤维的径向异形度系数越小,对颗粒物的捕集效率受纤维的放置方式的影响越小。本研究可为新型纤维滤料的开发提供参考。

磁性纤维直径对捕集Fe基细颗粒影响数值模拟

为了实现对钢铁行业微细颗粒的超低排放,提出磁性纤维提高对Fe基细颗粒物的捕集。基于计算流体力学-离散相模型CFD-DPM对比研究了传统纤维、磁性纤维直径对Fe基细颗粒捕集效率以及过滤阻力的影响。结果表明:当风速为0.10m/s时,对于直径为35~45μm范围的纤维,直径的增大能够明显增加过滤阻力。对于粒径小于2.5μm的颗粒,磁性纤维直径的增加对捕集效率提高的影响相对较小,当颗粒粒径大于2.5μm时,增大纤维直径能够显著提高捕集效率。风速处于0.01~0.05 m/s范围时,增大纤维直径对提高磁性纤维捕集效率作用明显;当风速为0.08~0.10 m/s时,纤维直径变化对捕集效率的影响较小。磁性纤维质量因子随纤维直径增大而下降。