超音速同轴气动雾化降尘技术

在煤矿开采过程中伴随大量的呼吸性粉尘产生,严重危害工人健康。喷雾技术作为应用最为广泛的降尘技术,具高效、清洁等优点,但现有的喷雾技术对呼吸性粉尘的捕获能力不强,雾化效率低。为解决该问题,研发了超音速同轴气动雾化技术。通过实验和数值模拟的方法对该技术的雾化特性进行了研究,并基于自行设计的降尘实验平台对比了超音速汲水虹吸气动雾化降尘技术与超音速同轴气动雾化降尘技术的降尘特性。同时通过2种技术的隔尘对比实验揭示了粉尘在超音速动力微雾幕作用下的沿程沉降机理。结果表明:在不同气动压力下,超音速同轴雾化降尘装置所采用的同轴探针注水方式大幅降低了探针结构对超音速流场能量的损耗,显著提高了雾化效率,产生了大量11μm以下、空间分布均匀的高速雾滴群,与虹吸雾化装置相比,粒径减小了12%~50%,在喷雾流场中形成了大范围高速细雾区域。雾滴场与粉尘场的耦合效果,可以由粉尘的瞬时分散度表征,并由雾滴场特性的分布特征决定。不同时刻,各个粒径区间的分级降尘效率的变化趋势不同,在不同压力下对总的降尘效率的贡献不同。超音速同轴雾化技术产生的大范围高速细雾易于捕集呼吸性粉尘,PM0~PM2.5的分级效率在75%以上,最高可达90%。压力的增大使高速细雾范围增大,有利于对微细颗粒的捕集。含尘气流在有限空间运移过程中粉尘在超音速动力微雾幕作用下的沿程沉降过程可划分为雾滴捕尘区、凝并沉降区、蒸发逃逸区。在不同区域雾滴与粉尘不同的行为与浓度分布,是受到喷雾气流及气载风流曳力运移,高速微雾碰撞捕捉、雾滴凝并沉降、雾滴蒸发失重作用的结果。

仿生微纳结构吸雾集水研究进展

从雾气中收集水分是解决干旱/半干旱地区水危机的一种新式途径。自然界的动植物表面具有独特的微纳米结构,允许其能有效地吸收雾气中的水分。全面分析了仙人掌、沙漠甲虫、蜘蛛丝、蜥蜴、植物叶片等生物结构的仿生制备研究进展,并讨论了吸雾集水效率。研究表明:这些仿生微纳结构可用于干旱地区的雾气收集,有望为水危机提供有效的解决方案。

针对矿山细粉尘的新型微雾旋风除尘系统

设计、研发一个高效、经济的新型微雾旋风除尘系统,以解决煤矿细颗粒粉尘难以捕集这一难题。采用离散相模型的粒子跟踪技术,对雾滴场与粉尘场进行耦合研究。并从粉尘质量浓度、分离效率和压降等指标对微雾旋风除尘系统和旋风分离器进行对比分析。结果表明:微雾旋风除尘系统的雾化场能够完全捕捉旋风分离器排气口逃逸的细颗粒粉尘,分离效率显著提高;同时,被捕捉沉降至灰斗的粉尘颗粒表面形成一层水膜,使细颗粒粉尘平均粒径增大,避免被气流再次卷起带走,可有效抑制二次扬尘。

基于数值模拟的高压微雾除尘原理及其技术参数确定

为了揭示微雾捕尘机理,介绍了高压微雾除尘系统的构成及其工作原理,通过多相流模拟技术,结合现场实例,阐述了典型尘源点的发尘机理以及除尘系统技术参数确定方法.结果表明:除尘系统的水压、流量、以及密封罩的长度等主要技术参数的选择取决于粉尘颗粒在雾腔内有效沉积长度.这为粉尘污染控制技术提供了理论指导.

天津南部地区平流雾过程塔层气象要素特征分析

利用天津255m大气边界层气象铁塔观测资料,分析了2006年2月平流雾天气过程塔层气象要素演变特征。结果表明:西南暖湿气流为平流雾的形成和长时间维持提供了逆温和湿度条件,平流雾形成前4个小时,西南暖湿气流突然增强。深厚平流雾形成时,低层大气呈弱不稳定层结;雾形成和发展期间,低层大气维持增湿和双层逆温层结,风场减弱,风向切变增强;冷空气产生的下沉逆温使低层雾得以维持较长时间,西北干冷空气的逐层入侵导致平流雾从高到低逐步消散;雾消散期间,雾体低层呈现出超绝热递减层结特征。分析还显示:平流雾过程中,温度廓线特征与雾体厚度关系密切。

高压微雾在蒸发冷却空调机组中的应用

为了得到填料-高压微雾对组合式空调机组的降温效果,测试1台55 000m3/h风量的填料-高压微雾组合式空调机组.采用对比方法,将5种不同的测试的降温效果进行对比.实验数据表明,高压微雾和填料上采用三维布水相结合对空调机组的降温最为显著.从研究结果上看,高压微雾不仅是人们传统认识上的加湿器,还是一台良好的冷却器,能够对空气进行降温,满足一些场所降温的需要,具有广泛的应用范围.

微泡雾对红外遮蔽机理研究

实验研究了微泡雾的遮蔽性能,分别利用OPAG33傅立叶变换红外光谱仪研究了红外波段的遮蔽性能、利用红外成像仪分析微泡雾的实物遮蔽能力以及遮蔽率。测试结果显示,微泡雾对远红外(8μm～14μm)的遮蔽率能达80%以上;微泡雾对热像仪能够实现有效遮蔽。研究表明:对于微泡雾,由于其基本单元-连体微泡团直径较小且液膜薄,易于漂浮和运动,不仅含有微泡团之间在光路上的速度切变,而且还存在微泡团自身的脉动,及其速度的变化,提高了微泡雾的光学散射性能,因此,微泡雾具有高效的遮蔽性能。

厦门春季海雾天气分类及典型个例宏微观结构分析

利用2013年3月23日—4月22日外场观测得到8次海雾过程的能见度、雾滴谱、自动气象站资料及常规气象资料和NCEP全球分析资料,对厦门春季海雾宏微观过程进行了分析。结果表明,形成厦门海雾的天气形势主要为3类：冷锋型、低压倒槽型、高压入海型。厦门海雾对应区域存在0-1℃气海温差,这对海雾预报具有重要意义。对2013年4月17—18日典型海雾个例研究表明,西南气流强烈的增湿作用触发了海雾生成,为本次海雾发展提供了充沛的水汽条件。本次海雾平均雾滴谱拟合符合Junge分布;对其微物理量（数浓度、液态水含量、平均半径）演变特征分析表明,主导的微物理过程为核化凝结增长和可逆的蒸发过程。

南京冬季平流雾微物理结构观测研究

利用Vaisala系留气球低空探测系统、自动气象站和雾滴谱光谱探测仪（FM100）等,对2006年12月24—27日南京市区及其周边地区出现的罕见浓雾过程进行了综合探测。结果表明,此次雾过程属于典型的平流雾,雾的发展及消亡过程主要受冷暖平流的影响。此次雾过程可分为生成、发展、维持和消亡阶段,期间的平均数密度为123.58-661.24个.cm^-3,平均直径为3.12-7.33μm,平均含水量为0.016-0.137 g.m^-3,最大直径为20.28-50.00μm。在生成发展阶段,雾滴谱逐渐上抬、拓宽,谱型由单峰逐步向双峰、三峰转化。单峰峰值直径为2μm,双峰2μm、16μm;三峰期间分别为2μm、16μm和23μm。在维持阶段,滴谱存在周期性振荡。雾滴谱的演变具有明显的日变化特征。

转运站袋式-微雾联合控尘方案数值分析

为解决选煤厂转运站处粉尘污染严重的问题,采取袋式-微雾联合控尘方案.以平朔木瓜界选煤厂280转运站为例,应用气-液-固多相流理论,通过数值模拟的手段,对转运站粉尘逸散规律和微雾袋式联合控尘方案进行分析.研究结果表明:转运站导料槽喷尘是落料诱导风流造成的,消除诱导风流是选择除尘器的依据;机尾裸露皮带甩尘是黏附在皮带上的粉尘与风流的摩擦造成的,控制喷雾量是机尾微雾控尘的关键.将确定参数应用于现场,转运站降尘率高达95%以上.

非均匀采样条件下光纤陀螺微小角振动信号检测技术

航天器在轨运行过程中,由于内部存在多种活动部件,会使结构体产生微小角振动,微小角振动呈现振幅较小、频率较高的特点,微小角振动会造成光学载荷成像质量的下降。光纤陀螺从组成原理上具有宽频带和高灵敏度的特点,能够输出采样周期内的角度增量,可以作为微小角振动测量部件。但是,基于航天器整体时序的综合考虑,无法对光纤陀螺进行均匀采样,提出了非均匀采样条件下的频谱分析方法,将经过非均匀采样得到的整周期时间序列进行傅里叶变换,得到原始信号的幅值和频率,进而实现微小角振动的高精度检测。通过数字仿真和六自由度微振动台试验验证了上述方法的可行性,检测精度优于0.04″。

基于光纤陀螺与经验模态分解的航天器微小角振动检测技术

航天器在轨运行过程中,由于内部多种活动部件的存在,会使其结构体产生振幅较小、频率较高的微小角振动,这会影响航天器有效载荷的正常工作。光纤陀螺作为航天器的姿态测量部件,在设计原理上具有高带宽的特点,针对航天器微小角振动的特点,提出采用光纤陀螺测量该振动信息,同时提出采用经验模态分解的方法将光纤陀螺输出信号分解成各个时间尺度上的本征模态函数,再经过Hilbert谱分析方法检测出微小角振动信息。通过星载测试试验对该方法进行了有效性验证,结果表明:采用经验模态分解技术能够实现航天器微小角振动信号的检测,为航天器微小角振动的高精度测量提供了新手段和新方法。

直接蒸发冷却术语诠释

以直接蒸发冷却术语为研究对象,指出了直接蒸发冷却术语的重要性,并着重诠释了滴水填料式直接蒸发冷却、喷淋式直接蒸发冷却以及高压喷雾(微雾)直接蒸发冷却三者的基本工作原理及其之间的关系等。

南岭局地小地形背风坡增雾作用的分析

对南岭地区乐昌站和乳源站1968—1998年31年的雾日气候资料进行了统计分析,对比分析发现,在背风坡雾产生的日数明显较多,即南岭地区存在显著的小地形背风坡雾现象。同时,利用CSU-RAMS中尺度数值模式进一步研究局地小地形背风坡雾的作用,模拟结果表明,小地形动力作用对背风坡雾有重要影响。

核电站常规岛蒸发冷却与机械制冷对比分析

随着核电站装机容量的迅速增加,如何减少核电的用电量、节约成本,已经成为人们普遍关注的问题。针对海南某地区核电站对室内温湿度及送风温湿度的要求,分别计算出蒸发冷却、机械制冷的冷量、风量、能效比(EER)。并利用海南某地区的逐时气象参数和焓湿图分析指出开启蒸发冷却、机械制冷的小时数及占全年运行时间的百分比。得出了蒸发冷却在以显热为主的核电领域具有大量的应用前景。

南京市冬季雾的物理化学特征

为研究南京冬季浓雾的宏微观物理结构和物理化学过程,揭示空气污染物与雾水化学结构的关系,2006—2007年冬季,在南京信息工程大学院内进行了雾的综合观测试验。观测项目包括雾的宏微观结构、雾水化学、大气气溶胶粒子谱及化学成分、辐射和热量平衡各分量、湍流以及常规气象和环境监测。在雾的生消过程中,各项目的观测是连续进行的。两年共观测到27次雾过程,并采集到37个雾水样本。按其形成,将南京冬季雾分为辐射雾、平流辐射雾和蒸发雾三类。该文详细分析了各类雾的宏微观结构,研究了强浓雾(能见度小于50m)发展的物理过程。结果指出,南京冬季雾多属暖雾,雾顶高度以平流辐射雾最高,平均顶高851m,辐射雾次之,平均顶高486m,蒸发雾偏低,平均顶高428m;各微物理参数均以平流辐射雾最大,辐射雾次之,蒸发雾最小,平流辐射雾含水量最大时可达1g/m3。通过对微物理参量连续变化分析发现,平流辐射雾和辐射雾进入强盛阶段时,都具有明显的爆发性增强特征。雾水化学分析结果表明,南京雾水离子浓度比较高,酸雾约占43%,属于硫酸型,均与空气污染物SO2、NO2和颗粒物有关。

地震灾区房屋降温的研究

结合地震发生时现状,提出了夏季高温时,在简易房屋可以采用直接蒸发降温方法。结合重庆和四川灾区的气候情况分析了技术可行性;提出设计计算公式。

滴水式填料与高压微雾直接蒸发冷却换热及影响因素分析

针对目前不断完善的直接蒸发冷却技术,通过对直接蒸发冷却与水接触方式的基本原理及热、质交换,分析空气与水的接触面积、空气与水接触时间、空气的质量流量、空气的均匀度、空气的水气比、阻力等因素对直接蒸发冷却效率的影响。

填料-高压微雾复合式两级直接蒸发冷却空调机组的研制

介绍核电站常规岛用两级直接蒸发冷却空调机组的优点、工作原理及设计过程,并对实验样机进行测试。实验数据表明,在南通中湿度地区,当室外空气的干湿球温差为4~5℃时,该组合式空调机组对室内空气降4~5℃,使之接近室外空气的湿球温度。指出两级直接蒸发冷却空调机组在核电站常规岛中具有广泛的应用前景。

填料—高压微雾复合式直接蒸发冷却空调机组的探讨

针对国家提出节能减排及近年来出台的采用蒸发冷却空调技术的相关措施。提出了一种新型的填料—高压微雾复合式直接蒸发冷却空调机组。该机组与传统的喷水室、填料式喷水室空调机组相比具有高效、节能、净化等优点。而且广泛适用于核电站设备间、机房等室内显热量比较大,散湿量比较小的场所。本文分别介绍喷水室的特点以及填料式喷水室和高压微雾的工作原理和特点,将填料式直接蒸发冷却空调与填料—高压微雾进行对比。而且在本文中对填料—高压微雾与高压微雾—填料在该复合式直接蒸发冷却空调机组中的不同布置形式进行了对比分析。