气力输送颗粒系统中静电的研究进展

在过去的几十年里,由于许多工业问题和相关新技术的发展,颗粒和颗粒流的静电学得到了越来越多的关注。颗粒-颗粒和颗粒-壁面之间发生碰撞从而产生静电。静电的发生会受多种因素的影响,随着颗粒与壁面之间的接触会在它们的表面产生静电荷的积累,静电量可以达到饱和状态。本文分别综述了气力输送颗粒系统中的静电发生及静电平衡,着重分析了颗粒与壁面之间接触带电的两种方式(碰撞带电和摩擦带电)、颗粒流模式及受力情况,讨论了颗粒带电过程所受的影响因素,包括外界条件(温度、相对湿度)、颗粒几何条件(尺寸、形状、接触面积、粗糙度)以及受力条件(摩擦力、常压)等。此外,对气力输送颗粒系统中静电的数值计算作了简单介绍。最后,为澄清气力输送颗粒系统中静电发生的机理,对单颗粒发生静电的物理机制进行了分析。根据对相关研究结果的总结,发现由于碰撞或摩擦造成的电荷转移的工作机制尚未完全明了,这些问题将在未来逐步得到解决。

氢气和天然气在静态混合器中的掺混模拟

在氢能的众多输送方式中,将一定比例的氢气掺入天然气中并利用在役天然气管网进行输送,是一种经济高效的输氢方式。氢气和天然气的掺混均匀度直接影响到后续掺氢天然气的燃烧特性和用气安全,其中随动流量掺氢设备中的静态混合器是氢气和天然气的主要掺混场所,其有效性决定了混合气体的掺混均匀度。为此,采用数值模拟方法研究了氢气和甲烷在随动流量掺氢设备中不同类型静态混合器内和不同工况下的掺混过程,分析了静态混合器压力、掺氢比、气体流速、扰流元件类型、导流元件进气方向等主要因素对氢气和甲烷掺混效果的影响。研究结果表明:(1)静态混合器压力、掺氢比和流速的增大会提升氢气和甲烷的掺混均匀度,但影响较小;(2)扰流元件对掺混均匀度具有决定性作用,相同工况下LPD型静态混合器具有最好的气体混合效果,可基本实现氢气和甲烷完全混合;(3)当扰流元件合理布置时,导流元件的氢气进气方向对掺混均匀度几乎无影响。结论认为,该研究结果可为城镇掺氢天然气管网输送中氢气与天然气的高均匀度掺混技术提供技术参考,有助于氢能产业的快速安全发展。

Q345钢两相流冲蚀实验研究

冲蚀磨损广泛存在于民用、工业、军工等领域中,常导致设备受颗粒撞击形成不同程度的损伤。选用Q345钢开展液固两相流冲蚀实验,基于失重法和表面分析技术研究颗粒粒径、颗粒质量分数、冲蚀角度(15°~90°)、冲蚀时间等因素对冲蚀磨损的影响,并对冲蚀后的样品表面形貌特征进行分区。实验结果表明:随颗粒质量分数增大,冲蚀失重量上升的速率逐渐趋于平缓;3D形貌观测发现,颗粒质量分数高于0.1%后,材料表面全部受到了侵蚀,最大冲蚀深度降低;30°冲蚀角度附近Q345钢的质量损失最大,这与其较强的韧塑性有关。基于金相显微拍照分析,90°射流冲击后样品表面分成3个区域,靠近喷嘴外边缘的2区内坑洞和犁沟数量最多,损伤最为严重,这与射流流场特性和颗粒分布有关。

聚苯板和聚氨酯板渠道保温防冻胀效果及经济性分析

针对用于衬砌渠道中不同保温材料防冻胀的性能,在黑龙江省蛤蟆通灌区采用现场试验方法,对聚苯板和聚氨酯板渠道保温防冻胀不同方案的渠道基土温度、冻胀量以及经济性进行了对比分析。结果表明:混凝土衬砌渠道铺设保温板后具有明显的保温防冻胀作用,可以有效地防止或减弱渠基土体冻胀的发生;在蛤蟆通灌区及其相似地区,选用不小于4cm厚的聚氨脂板或不小于8cm厚的聚苯板,可以获得理想的防冻胀效果;聚氨脂板保温性能更佳,但同等条件下造价高于聚苯板30%左右。聚苯板经济性更好,更适宜在实际工程中推广应用。

304不锈钢两相流冲蚀腐蚀的实验研究

通过液固两相流冲蚀腐蚀实验,辅以电化学测量方法,研究了不同冲角(45°,60°,90°)、冲蚀时间、流体性质(有无氯离子)等因素对304不锈钢冲蚀腐蚀的影响。实验结果表明,模拟海水(NaCl的质量分数为3. 5%)中的氯离子极大促进了颗粒对材料的冲蚀效果,45°冲角下氯离子对冲蚀腐蚀的促进作用最为显著,其次是90°和60°冲角。金相显微照片显示了冲蚀时间对样品表面形貌的影响。在3个不同冲角冲蚀腐蚀下,电化学测试表明,材料钝化膜随冲蚀腐蚀时间增加而变得不完整是不锈钢材料抗腐蚀性能下降的主要原因。

高速纤维过滤技术在低浓度重金属工业废水处理中的应用研究

对高速纤维过滤技术在低浓度重金属工业废水处理中的应用进行分析。高速纤维过滤技术在悬浮物质处理应用中的试验结果表明与其他过滤速度去除效果对比,当滤速为1000 m/d,装置对于粒径大于5μm的悬浮物质去除率更高;当滤速为800 m/d、1000 m/d时,对粒径大于10μm的悬浮物质去除率最高;滤速为800 m/d、1000 m/d、1200 m/d时,小于5μm的悬浮物质去除率更高。利用PVB中空纤维超滤膜对低浓度重金属工业废水进行处理,并对重金属工业废水中的Cu2+、Zn2+、Mn2+去除效果进行测试。

基于FLUENT的山丘区规模化灌溉管网系统的数值模拟

为解决山丘区规模化灌溉管网的优化设计方法中存在计算工作量大、安全调控设施缺乏且布设不合理等问题,以FLUENT流体模拟软件为工具,结合安良水库输水灌溉工程实例,运用RNG k-ε紊流模型对管网各轮灌组的简化型式进行了出水流量和工作压力的数值模拟分析,并根据调压池的布置要求,模拟了有调压池和无调压池2种情况下的管网压力和流量,并进行了对比分析。结果表明,模拟结果与设计值最大相对误差为10. 77%,调压池可以有效地解决山丘区压力突变和分布不均匀的问题。RNG k-ε紊流模型用于管网模拟有效可行,可作为山丘区规模化灌溉管网优化设计和验证的工具。

关于环境保护污水治理技术的讨论

目前,我国城市内部环境工程发展迅速,在工业化、生活水平不断提高下,城市污水排放也逐渐出现问题,如何做好城市污水治理工作是环境工程的一大难题。文章以此为基础对环境工程下城市污水治理问题及解决对策展开探讨.

潜流人工湿地中不同填料介质与进口流速对水动力学性能影响的研究

使用计算流体力学软件对潜流人工湿地的水力学特性进行了模拟计算,通过对不同填料介质和进口流速的模拟比较,讨论不同条件下的湿地水力学行为.模拟结果表明,当上层介质为40～-50mm,下层介质为100 mm时,可以得到较高的湿地水力学效能.进口流速在le-6m/s至5e-6m/s时,水力学效能变化范围较小,而随着进口流速的进一步增大,水力学效能有较明显的减小趋势.本研究选择进口流速为3.3e-6m/s,以保证达到设计处理量的基础上获得最佳的水力学效能.

甲苯在气液界面表面微层中迁移变化的数值模拟研究

[目的]研究甲苯在气液界面表面微层中的迁移变化规律。[方法]使用计算流体力学(CFD)软件对表面微层中甲苯气体的迁移变化进行数值模拟,通过对液相流速、气相流速、气相浓度的模拟比较,讨论不同条件下的甲苯气体迁移变化规律。[结果]液相流速的增大,影响表面微层的形成,从而减小了气体的迁移通量;气相流速的增大,提高了气体的迁移通量,同时缩短了达到传质平衡的时间;在吸收开始的最初阶段,气相浓度越高,表面微层中气体的吸收也越快,随着时间的变化,对气体的吸收效率逐渐下降。[结论]研究所获得的成果将有助于认识有机污染物在有机气-液界面的迁移机理。

山丘区节水灌溉现状及发展模式

近年来北方地区出现较为严重的干旱问题,很多供水稳定的山丘区也逐渐暴露出供水不足的问题,基于这样的形势下,深入分析山丘区节水灌溉模式成为未来产业结构优化调整,科学配置山丘区水资源的重要课题。该文结合作者实际研究,对山丘区节水灌溉现状与发展模式展开探讨。

水质监测技术的现状及其发展趋势

近几年,社会发展迅速,国民经济高速发展,居民生活水平有了显著提升,用水需求量也逐渐增加。饮用水作为日常生活必不可少的资源,质量问题逐渐受到广泛重视,水体污染成为人们面临的严峻问题。水质安全无法保障,尤其是农村地区,供水设施尚不完善,缺少严格的水质监测环节,饮水安全问题日益突出,严重影响人们的生命健康。因此,相关部门必须完善农村生活饮用水质检监测体系,建立健全水质监测制度,形成系统的水质监测平台,加强水质监测,保证饮用水的安全性。本文将对农村生活饮用水水质安全与监测方式进行分析,以期解决农村饮用水安全问题,采取有效策略,提升农村生活饮用水质量。

在信息化教学背景下水质监测实验课程的改革与探索

水质监测实验是给排水及环境工程相关专业学生大学实践教学中的重要环节,而在实际教学过程中,实验教学效果较差,学生实验技能不能得到很好的提升,希望通过信息化教学改革能改变这一现状。本文主要介绍水质监测实验在信息化教学背景下改革的一些思路和探索。

基于多孔介质模型的土壤风蚀风洞湍流涡发生器设计的数值模拟

该文针对土壤风蚀风洞中设计湍流涡发生器模拟大气边界层的需要,利用计算流体动力学(CFD)软件Fluent对NK-1可移动式风蚀风洞中典型农田风蚀地表风速廓线进行数值模拟,提出引入多孔介质模型的方法将原非规则几何结构的棒栅进行替代计算,最终得到棒栅加粗糙元的最优分布,并通过室内风洞试验进行验证。结果显示,风洞试验实测与模拟所得廓线的相关系数为0.974,模拟效果较理想。该方法使得计算网格数量减少,网格质量提高,节约了模拟成本,提高了计算的精确度和可信度,并且验证了用棒栅-粗糙元组合作为湍流涡发生器来模拟复现大气边界层是可行的,以期为风洞湍流涡发生装置的设计模拟提供一种新的思路和方法。

颗粒射流冲击材料行为研究

颗粒冲击材料现象广泛存在于自然界以及工业领域中。应用实验测量与数值计算相结合的方法研究了颗粒射流冲击材料(304不锈钢)的磨损行为。考虑了颗粒粒径、运动轨迹、颗粒-壁面撞击点分布以及所导致材料物相结构变化。实验测试包括材料质量损耗、材料元素X射线衍射(XRD)分析、表面微观结构扫描电镜(SEM)观察。对相应的颗粒射流冲击材料行为进行了数值计算,获得流场,颗粒场以及相应材料磨损。结果表明:颗粒射流冲击下颗粒运动轨迹与撞击点的分布不同,造成了材料样品表面磨损区域明显不同。颗粒-壁面碰撞不仅会导致材料损失而且会造成材料物相结构的变化。

颗粒速度和形体因素影响静电发生机理

采用直接测量的方法获得单个颗粒沿倾斜金属板滑行后产生的静电,实验选用颗粒材料为PVC,颗粒平均粒度为2.0~5.0 mm,分别以三角形面和梯形面作为颗粒滑行的摩擦面。研究结果表明：随着颗粒滑行速度减小,产生静电量增大;颗粒的接触面积增大,产生的静电量增大;滑行次数达到一定时,颗粒产生的静电量达到饱和。综合分析,可获得颗粒粒度、形状因素、颗粒滑行速度和形体因素影响静电产生的作用机理。

两相流冲蚀不锈钢材料的实验研究

应用两相流对不锈钢材料(304,316)进行冲蚀研究,观察其对材料的磨损腐蚀过程,并对不同条件下材料质量损失和表面形貌进行分析.发现在高速单相流冲蚀下不锈钢材料损伤微弱;但加入微量石英砂后两相流冲蚀对不锈钢材料表面破环迅速,质量明显减少;通过金相显微镜观察发现材料表面有明显的马蹄坑,冲蚀时间越长,表面形貌破坏越严重.

机动车排放污染的速度-加速度耦合影响分析

利用OBS-2200车载测试系统,分别在高峰期、平峰期和低峰期的天津市典型路段进行了车载测试,并获得了碳氢化合物（HC）、一氧化碳（CO）和氮氧化物（NOx）等车辆排放的污染物的逐秒数据.结果显示在这3个时段内,车辆的加速度大都集中在-1.5~1.5m/s2,速度大都集中在0~70km/h,并且HC、CO和NOx的最高排放率为0.0673、0.706和0.0178g/s,都集中在高速（速度（v）〉30km/h,加速度（a）〉0.5m/s2）工况范围内.通过拟合发现,HC、CO和NOx的排放率与比功率（Vehicle Specific Power,简称VSP）之间的拟合决定系数分别为0.71、0.86和0.85,相关性较高,说明VSP可以作为评价车辆排放率的一个重要参考性指标.

渠道保温防冻胀中冻土层等效导热系数的计算

针对渠道保温防冻胀设计中计算保温板厚度时关键参数冻土层等效导热系数采用经验法确定、计算误差大等问题,建立了北方寒冷地区粉质黏土的基于分形理论的冻土层等效导热系数λ*的计算公式,利用蛤蟆通灌区试验资料拟合得到系数C的计算公式,并通过内蒙古河套灌区、新疆冲乎尔灌区和黑龙江蛤蟆通灌区渠道保温防冻胀试验资料对建立的冻土层等效导热系数公式进行了验证。结果表明,计算得到的聚苯板厚度与试验观测的最佳厚度基本一致,最大相对误差仅为7.0%,说明其计算精度较高。利用该公式计算得出了粉土及粉质黏土常用冻土层等效导热系数,对于地下水埋深较浅、渠基土冻结期间存在水分迁移、冻胀较为严重的地区,在实际工程应用中可根据设计渠道情况进行选用。

水利工程中农田灌溉防渗渠道衬砌技术分析

在我国现代化农业发展中,水利工程是农业大力发展的重要基础。水利工程关系着农业生产的基础保障,对农业发展经营具有重要意义。在现代化农业发展中,部分农田的发展已经建立了一定规模的水利工程,来保障农业发展的顺利。在水利工程的建设中,防渗渠道衬砌技术是一项十分重要的工作,利用防渗渠道衬砌技术能够更好的提高水利工程水的利用率,对农田生产做出更大的促进作用。对水利工程中农田灌溉防渗渠道衬砌技术相关措施进行分析。