抑尘液滴对煤表面动态润湿特征模拟评估方法

在煤体表面喷洒抑尘液是涉煤工业企业常用抑尘手段,而抑尘液滴撞击煤表面的润湿过程对抑尘效果具有重要意义。为研究抑尘液滴在煤表面动态润湿过程以及进一步评估液滴润湿性能,提出了液滴撞击煤表面过程中动态润湿指标,基于CLSVOF数值模拟法研究了液滴在煤表面动态润湿过程;利用无量纲润湿长度和无量纲润湿面积评价该过程中体现的润湿性能,并得出最大无量纲润湿长度与最大无量纲润湿面积相关理论表达,同时与表面张力的润湿性评估能力进行了比较。结果表明:CLSVOF方法能够较好地模拟液滴在煤表面的撞击以及动态润湿过程,可用来评估液滴对煤的动态润湿能力。液滴滴落在煤表面上,首先展铺为圆盘状,达到最大展铺时,圆盘边缘与中心存在速度差。当速度差较小时,液滴回缩汇聚成为一个液滴;当速度差较大时,液滴出现断裂行为,形成许多微小液滴。液滴粒径越大,断裂行为越早出现、现象越明显。一旦液滴在煤表面发生破裂,无量纲润湿长度与无量纲润湿面积并不是保持着一致性变化趋势,无量纲润湿面积评估能力更佳。液滴粒径相同时,撞击煤表面的韦伯数越大,润湿能力越好;相同速度下增加粒径对液滴润湿能力影响较小。与表面张力相比,无量纲润湿长度和无量纲润湿面积具有更好的液滴润湿性评估能力,体现出在润湿剂评价、优选中的潜在应用价值。

农药液滴在水稻叶面的动态润湿铺展行为

【目的】探究表面张力、液滴粒径和叶片倾角对农药液滴在水稻叶片近轴面、远轴面动态润湿铺展行为的影响,为通过调控农药液滴在水稻叶面的动态润湿铺展行为实现水稻施药的“减施增效”提供依据。【方法】通过调节Silwet-408的浓度配制出表面张力为21.4、33.2、43.7 mN·m^(-1)的Silwet-408溶液代替农药药液,利用液滴发生器生成532、627、746、830、957μm的单液滴,对其在倾角为40°、65°、85°水稻叶片近轴面、远轴面的动态润湿铺展行为进行全因子试验。【结果】表面张力、液滴粒径、叶片倾角均显著影响(P<0.05)水稻叶面的液滴接触角变化率,且近轴面、远轴面所受影响的整体趋势基本相同,增大叶片倾角或减小液滴粒径或降低表面张力均能增大接触角变化率,促进液滴润湿铺展。其中,以降低表面张力的效果最显著,当表面张力从33.2 mN·m^(-1)降至与水稻叶面临界表面张力接近的21.4 mN·m^(-1)时,叶片近轴面的接触角(前进角和后退角)变化率分别增大7.49、6.22倍,远轴面的分别增大11.13、7.61倍,液滴的润湿性在75 s内从较差或差(80°≤接触角<100°或接触角≥100°)转变成中等或好(60°≤接触角<80°或接触角<60°);当表面张力比水稻叶面临界表面张力大得多时,接触角变化率随叶片倾角的增大而增大,随液滴粒径的减小而增大,但叶片倾角的影响小于液滴粒径的影响,经过75 s后,几乎所有粒径的液滴仍保持较差或差的润湿性(80°≤接触角<100°或接触角≥100°)。液滴润湿滞后现象分析表明,水稻叶面的粗糙度相对较小,液滴润湿滞后现象并不严重。表面张力与水稻叶面临界表面张力接近的液滴在固-液-气三相体系动态表面张力的驱使下在叶面润湿铺展,接触角随时间的动态变化可使用模型θ=θe+Aexp(-Kt)进行拟合;表面张力比水稻叶面临界表面张力大得多的液滴虽能稳定地黏附在叶面上,没有出现滚落现象,但始终未突破叶面的钉扎效应和滞留阻力,无法实现润湿铺展。【结论】表面张力、液滴粒径、叶片倾角3个因素均显著影响农药液滴在水稻叶面的动态润湿铺展行为,在实际施药场景中,由于叶片倾角无法人为调节,因此可根据施药的目的调节药液的表面张力和液滴粒径进而调控液滴的动态润湿铺展行为。研究结果有助于理解农药液滴在水稻叶面动态润湿铺展的机理,并可为水稻施药场景中合理选择药液表面张力、液滴粒径提供理论支持与指导。

亚麻植物纤维与树脂动态润湿及其表面浸润粗糙水平分析

分析了作为复合材料增强体使用的天然亚麻植物纤维的动态润湿过程,观测了植物纤维及其预浸渍纤维纱线表面形貌,探讨植物纤维与不同液体体系(去离子水,环氧树脂)的润湿特征,并与使用广泛的玻璃纤维动态润湿过程进行比较。基于Wilhelmy法,通过在极低速率下建立纤维与树脂动态润湿系统及浸润力学模型,结合流场函数和表面轮廓中线平均算术偏差粗糙度理论方法,运用方差分析技术提出了定量判断增强体纤维表面固有粗糙水平的新方法。分析探讨了亚麻植物纤维和玻璃纤维与浸润液体的粘附功。结果表明:作为复合材料增强体,亚麻植物纤维表面粗糙因子更大,亚麻植物纤维动态润湿过程润湿力、粘附功较小,同等条件下,相比玻璃纤维具有较差的润湿性能。

速生杨木材的动态润湿性能

润湿性是木质材料科学的一个重要界面特性,它可以表征胶黏剂与木质材料接触时,在木质材料表面上黏附、渗透及铺展的难易程度和效果。根据木质材料的结构与性能特点,建立了描述其表面动态润湿性能的数学模型,在模型中提出了用衰减系数K来评价材料的润湿性能。并运用该模型研究了杨木表面脲醛树脂和酚醛树脂2种胶黏剂的动态润湿性能,用脲醛树脂胶研究同一年轮内早材和晚材的润湿性;与PF相比,UF在杨木表面的润湿性能较好;与晚材相比,早材的润湿性能较好。

木质材料动态润湿性能的表征

润湿性表征胶粘剂与木质材料接触时在木质材料表面上粘附、渗透及铺展的难易程度和效果。笔者根据木质材料的结构与性能特点,建立了描述其表面动态润湿性能的数学模型,在模型中提出了用系数K来评价材料的润湿性能。运用该模型对异氰酸酯(MDI)和脲醛树脂(UF)在中密度稻草板(MDSB)表面的润湿性能进行了研究,得出MDI的K值较大,MDI在中密度稻草板表面的润湿性能较好。

温度变化对酚醛胶在竹材表面动态润湿性的影响

为了探讨温度变化对酚醛胶在竹材表面润湿性的影响,该文采用测量动态接触角方法,用润湿模型分析了酚醛胶在20、608、0和100℃环境下,对层积材用竹片青、黄表面的润湿性和铺张渗透系数k值的影响.结果表明:酚醛胶在竹青和竹黄表面的润湿性差异不显著;随着温度的升高,接触角(起始和平衡接触角)增大,k值减小,竹材表面的润湿性、铺张和渗透性变差;但温度变化对竹青和竹黄表面k值影响的规律不同;随着温度的升高,竹材表面的酚醛胶会出现收缩、干瘪现象,温度越高,出现干瘪、收缩时间越短.

速生杨树木材表面的动态润湿性能和自由能研究(英文)

润湿性是木质材料的一个重要界面特性,它可以表征胶粘剂与木质材料接触状态,木材的表面润湿性能对木质复合材料的胶合强度有较大的影响。根据木质材料的结构与性能特点,笔者建立了描述其表面动态润湿性能的数学模型,在模型中提出了用系数K来评价胶的润湿性能;并运用该模型研究了脲醛树脂(UF)和酚醛树脂(PF)两种胶粘剂对杨木表面的动态润湿性能的影响,以及脲醛树脂胶对同一年轮内的早材和晚材的动态润湿性能,同时还研究了杨木表面自由能与其表面吸水量之间的关系。结果表明:与PF相比,UF在杨木表面的润湿性能较好,UF对早材的润湿性能比对晚材好;在相同时间内,杨木单位表面积吸水量越多,其表面自由能越大。

超亲水TiO_2和TiO_2-SiO_2表面的动态润湿性

The dynamic wetting of water spreading on TiO 2 and TiO 2 SiO 2 films prepared by sol gel method and subsequently treated by air plasma and UV irradiation was investigated. Water completely spread on TiO 2 surface within 3 s and its dynamic contact angles can be expressed by a power law θ d= k(t+a) -n with the n value 0.98. Less than 50%(molar fraction) SiO 2 addition can accelerate the dynamic water spreading rate on the TiO 2 SiO 2 films and the optimum molar fraction of SiO 2 amount corresponding to as annealed, air plasma, and UV irradiation treatment process is 15%, 10% and 20%, respectively.

预压缩速生杨木的动态润湿性

采用润湿模型描述动态接触角(θ)在木质基材表面上的扩展过程,即定义一个K值来描述胶黏剂在木质基材表面上的动态润湿行为,并应用此模型分析了不同压缩工艺条件下脲醛树脂和酚醛树脂的湿润性能,此外,还比较了不同压缩工艺参数如压缩率、热压温度和热压时间对动态润湿性的影响。结果表明:润湿模型能够准确地描述胶黏剂在预压缩杨木表面的动态湿润过程。保压时间是对K值影响最为显著的因素,在杨木处理中更应该关注保压时间对界面性能的影响。

酶处理对响叶杨木材表面动态润湿性能的影响

为了研究分析酶处理工艺对杨木表面动态润湿性能的影响,利用木材表面动态润湿模型研究了酶处理前后响叶杨Populus adenopoda木材表面的动态润湿性能变化情况,以及酶处理用量和处理时间对其动态润湿性能变化的影响。研究结果表明:酶处理方法能提高杨木表面动态润湿性能。在相同条件下,水、甘油和二碘甲烷等3种试剂在酶处理后的杨木表面的K值(与液体湿润速度有关的衰减速率常数)的增幅分别达11.5%,7.3%和4.1%;随着酶用量的增加,以及酶处理时间的延长,杨木表面的动态润湿性能改善效果更加明显。

预压缩杨木的动态润湿性(英文)

动态润湿性是木质材料的一个重要界面特性,用于描述胶黏剂在木材表面上的润湿行为。笔者采用润湿模型描述动态接触角(θ)在木质基材表面上的扩展过程,模型中利用参数K值来描述胶黏剂在木质基材表面上的动态润湿行为。应用此模型分析了不同压缩工艺条件下脲醛树脂和酚醛树脂的湿润性能;比较了不同压缩工艺参数如压缩率、热压温度和热压时间对动态润湿性的影响。结果表明,润湿模型能够准确地描述胶黏剂在预压缩杨木表面的动态湿润过程。在预压过程中,保压时间是对K值影响最为显著的因素。

聚乙烯稻壳粉复合材料表面动态润湿性研究

建立了表征聚乙烯稻壳粉复合材料表面动态润湿性的数学模型,并研究了化学处理前后聚乙烯稻壳粉复合材料表面动态润湿性的变化.结果表明:聚乙烯稻壳粉复合材料表面润湿性能较差,但经酸、碱处理后,其表面动态润湿性能改善显著,其中以碱处理法的改善效果较佳.

荻草茎秆动态润湿性能及表面自由能

荻草Miscanthus sacchariflorus是一种高大直立的多年生高生物量草类。通过对荻草茎秆动态润湿模型、表面自由能的研究,探索荻草茎秆被胶黏剂胶合及作为人造板原材料的可能性。运用接触角测试仪,分别测定脲醛树脂(UF),三聚氰胺改性脲醛树脂(MUF)和酚醛树脂(PF)在荻草茎秆内、外表面的接触角,拟合出动态润湿模型。利用扩散渗透系数K,比较3种胶黏剂对荻草茎秆的润湿能力。运用表面张力仪测试荻草茎秆内、外表面自由能。结果表明:3种胶黏剂在荻草内、外表面的润湿模型,能很好地模拟接触角随时间变化的关系;3种胶黏剂在荻草茎秆表面的润湿性能为:三聚氰胺改性脲醛树脂<脲醛树脂<酚醛树脂;荻草茎秆的平均自由能约为47.49 mJ·m-2,与木材相近,高于麦秸。

低温等离子处理对PVAc纳米纤维膜动态润湿性能的影响

采用静电纺丝技术制备了PVAc纳米纤维膜,并进行氧气低温等离子后处理以提高该材料的润湿性能.使用扫描电子显微镜观察了等离子处理前后纤维形貌的变化,同时进行了纳米纤维膜动态润湿性能的测试.实验结果表明:随着等离子处理时间的延长,纤维表面刻蚀效果明显;同时,润湿性能增加,这归因于氧气等离子处理的刻蚀及接枝作用.

相场方法模拟液滴的动态润湿行为

液滴的动态湿润现象广泛存在于自然界和工业生产中,该现象数值研究的建模需要解决接触线附近的奇异性并引入合理的接触角描述.基于相场方法,结合Yokoi动态接触角模型,建立了考虑动态润湿效应的两相流数值模型,并在OpenFOAM开源平台上实现相应程序.针对液滴撞击壁面的动态湿润过程,数值模拟和对比研究了不同的接触角模型.结果表明:接触角模型的选择对液滴动态润湿过程的模拟结果具有较大的影响,其中基于改进动态接触角模型的结果与文献中的实验结果具有很好的吻合度,反映了提出的数值模型在液滴的动态润湿行为模拟的有效性.

不同粒径煤颗粒孔隙特征及动态润湿行为

为揭示煤尘润湿机理和改进抑尘效果,研究了粒径影响下煤颗粒的动态润湿行为。将煤样破碎筛分为5种不同粒径的煤颗粒,通过低温液氮法和压汞法联合表征煤颗粒孔隙特征,分析不同粒径煤颗粒孔隙分形特征,借助低场核磁共振(LF-NMR)技术从时间和空间尺度分别描述水在润湿煤颗粒过程中的状态变化及动态润湿过程。结果表明:粒径减小,过渡孔、微孔孔径占比增多;粒径过大或过小时,过渡孔、微孔的分形特征不明显;低场核磁共振T2谱图反映了润湿过程中煤颗粒孔隙吸附的水、煤颗粒表面吸附的水和流动的自由水3种状态,定量分析水的时空演变特征,将润湿煤颗粒过程分为煤表面扩散、润湿表面孔隙及持续扩散3个阶段。润湿阶段的明确为提高煤尘润湿效率提供了参考。

烷基聚葡糖苷液滴在黄瓜叶面的润湿状态及动态铺展行为

为了探究烷基聚葡糖苷(alkyl polyglycosid,APG)在黄瓜叶面的动态润湿行为及其动态接触角变化规律,采用表面张力与接触角测量仪测量了一次去离子水和9种质量百分数APG水溶液(14.35%~85.78%)的表面张力、液滴叶面接触角与动态接触角、前进角与后退角、铺展直径等动态润湿参数。依据Tanner法则对接触角滞后现象、铺展驱动力成因进行分析和推测,并应用幂次法则拟合了铺展直径与幂值和时间的关系曲线。结果表明,9种APG水溶液的表面张力介于27.96~29.73 m N/m小幅范围内,而接触角却在11.35°~34.20°较大范围内变化;接触角滞后性(Δθ=46.89°)较大,反映出一次去离子水在活体植物黄瓜叶面的接触角变化符合粗糙表面上接触角滞后现象的基本规律;各质量百分数APG溶液的动态接触角在前1 s内急速下降,在之后1~10 s平稳减小并渐趋于稳定;APG在黄瓜叶面的铺展直径与时间的关系均较好地符合幂次法则,据此推测动态表面张力是黄瓜叶面(界面)占据绝对优势的铺展驱动力。

白蜡杆材的动态润湿性能

试材为6年生白蜡杆,以脲醛树脂和酚醛树脂为处理剂,通过接触角测量仪测定白蜡杆材不同年轮横切面上不同时段的接触角;并采用动态润湿模型描述接触角在白蜡杆材表面上的扩展过程,即定义一个K值来描述胶黏剂在木材表面上的动态润湿行为。结果表明:润湿模型能够准确地描述胶黏剂在白蜡杆材不同年轮横切面的动态润湿过程;PF在白蜡杆第1～6年轮的K值均大于UF在白蜡杆第1～6年轮的K值,说明PF胶黏剂在白蜡杆材表面的润湿性能较好。

液滴撞击不同粗糙表面过程的动态润湿行为研究

为建立更完善的液滴与壁面之间的沸腾换热模型,在绝热条件下开展液滴撞击不同表面的实验,通过高速摄影的方式,获得液滴在不同惯性力作用下撞击不同润湿性以及不同微观结构表面的动态润湿图像,并分析获得液滴无量纲扩散直径以及反弹高度等定量参数。结合材料的润湿性能以及SEM图像得到的表面微观结构对影响液滴动态润湿行为的因素进行了分析。结果表明,在疏水性强的表面,液滴会有更高的反弹高度;随着液滴惯性力的增加,在表面微槽较宽的表面更容易发生Cassie-Wenzel转变,此转变会引起壁面粘附力的增加,从而导致液滴扩散直径和反弹高度迅速降低。

微气流作用下多孔表面液滴动态润湿行为

基于对附加动量力场调控液滴润湿行为特性的创新性思考,通过可视化实验,利用多孔材料表面配合辅助微气流作用的形式,探索了液滴在多孔材料表面的动态润湿行为特性,鉴别了微气流作用下液滴在多孔材料表面的3种不同动态润湿模式,发现了液滴在微气流作用下的类超疏水悬浮状态.在此基础上,针对具有典型意义的液滴完整浸润模式,结合对多孔材料表面液滴受力模式与受力机理的分析,探讨了不同微气流条件下液滴表观接触角、体积以及底部润湿面积等动态润湿参数与润湿时间之间的依变规律.