KYF型浮选机内气泡特征参数分析与探讨-KYF浮选机流场测试与仿真研究(五)

浮选机内气泡特征参数和流动规律的研究一直是浮选机研究的重点和难点。本文利用电导探针法和CFD数值方法研究了浮选机内气泡特征参数及其分布特性。通过电导探针法获取了浮选机内气泡直径、速度和气含率等气泡特征参数。利用CFD数值方法揭示了浮选机内气含率的分布特征,预测结果同试验观察一致。并进一步研究了浮选机关键运转参数对气含率分布的影响规律。试验结果表明,CFD预测的气含率同试验测试结果吻合。

高气泡表面积通量充气器气泡特征参数试验研究

充气器生成气泡的特征参数是影响气泡表面积通量的关键因素。利用电导探针法和拍照测径法获取了充气器产生气泡的直径、速度及其分布特征。利用CCD高速相机获取了充气器的气泡分散特征。结合浮选柱的清水试验研究,分析了充气器喷嘴直径和充气压力两个关键参数对气泡特征参数影响。研究表明,KYZ浮选柱充气器能形成高气泡表面积通量的柱内分选环境。工业应用表明,KYZ浮选柱高气泡表面积通量充气器能够实现优异的分选性能。

机场道面施工对引气混凝土气泡特征参数的影响

为研究机场道面施工工艺和引气剂品种对混凝土气泡特征参数的影响规律,采用4种国内常用的引气剂配置了含气量为6%的机场水泥混凝土。试验结果表明,经排式振捣机振捣后,混凝土的含气量大幅度降低,气泡总数和小孔径气泡个数显著增加;掺不同品种引气剂的混凝土经机场道面施工后,其气泡特征参数有较大的差异;优质引气剂经施工后在混凝土中形成大量小孔径气泡,气泡间距系数明显降低。

混凝土抗冻性与气泡特征参数研究

硬化混凝土气泡特征参数对混凝土抗冻性具有本质影响,利用Rapid Air 457测试系统得到纤维混凝土试件空气含量、比表面积和气泡间距系数等气泡特征参数,对比混凝土试件受冻前后参数差异,结合抗压和劈裂实验分析素混凝土和纤维混凝土气孔结构特征与宏观力学性能的内在联系,从微观角度探讨其抗冻破坏机理。

引气剂种类对混凝土气泡特征参数的影响

研究了新拌混凝土含气量相同时,掺加不同种类引气剂的混凝土中气泡特征参数的差异。引气剂的选用必须兼顾新拌混凝土含气量和硬化混凝土气泡结构特征参数,才能真正达到掺加引气剂以显著提高混凝土抗冻性的目的。

气泡特征参数对混凝土电通量的影响研究

以铁路工程高性能混凝土为研究对象,通过采用压力法测量新拌混凝土含气量和采用直线导线法测量硬化混凝土气泡间距系数。试验结果表明,硬化混凝土气泡间距系数越小,混凝土电通量值越小,即混凝土抗氯离子侵蚀能力越强;随新拌混凝土含气量的增大,混凝土电通量值先减小后增大,即混凝土抗氯离子侵蚀能力先增强后减弱。因此施工现场在进行配合比设计时,要考虑调整合适的含气量以优化混凝土的耐久性。

硬化混凝土气泡特征参数与冻融耐久性的关联分析

为了有效评价在役桥梁、码头等结构构件的混凝土冻融耐久性,选择能够表征硬化混凝土冻融耐久性的气泡参数并确定相应指标,对硬化混凝土的气泡间距系数、含气量、气泡密度、平均直径及比表面积等特征参数,与快速冻融试验得到的耐久性系数及质量损失之间的关联性进行系统研究。对85组混凝土试件进行了耐久性系数及硬化混凝土气泡参数的测试,建立了相应的关联模型,并用另外45组硬化混凝土的参数进行了验证。研究表明:气泡间距系数及气泡密度与混凝土冻融耐久性之间均存在较大的模糊范围,硬化混凝土含气量存在一个明确的阈值,气泡密度与气泡间距系数之间具有良好的相关性。用建立的相关模型预测混凝土的气泡间距系数,偏差均在±10%以内,可用其预测配合比不确知的实体混凝土气泡间距系数。

引气剂对硬化混凝土气泡特征参数的影响

本文主要对硬化混凝土的物理力学特征及其含气量、气泡平均直径、气泡间距等主要气泡特征参数进行了研究。研究发现,通过引气剂的引气作用能较好的提高水泥混凝土材料硬化之后的物理力学特性;同时通过研究新拌混凝土含气量与硬化后混凝土含气量之间的关系,以及硬化混凝土的气泡参数,提出了引气剂质量的评价方法。

基于MATLAB图像处理探究气泡酒的气泡特征

为实现气泡酒气泡的量化分析以及探究气泡特征与CO 2含量之间的关系,通过相机采集气泡图像,经图像处理后,采用连通分量标记对气泡特征参数进行提取,以人工计数和Image J软件测量结果为参考,对识别出的气泡特征参数进行准确性验证,并通过对比2种气泡酒在不同拍摄时间下(30~300 s)其气泡特征参数,评价其可靠性。结果表明应用该方法识别30张图像的气泡数量以及72个气泡面积的平均误差率分别为3.62%和7.32%,通过对比分析气泡总数量(total number,TN)、气泡总面积(total area,TA)、单个气泡面积均值(average bubble area,ABA)、单个气泡最大面积(maximum area of bubbles,MBA)等参数发现,在270~300 s拍摄气泡稳定,无显著差异(P>0.05)。通过建立不同碳酸化程度的气泡酒模型探究在不同的气容量下气泡特征的变化规律,得出可能由于成核位点的限制,气泡数量在500 kPa有最大值;CO 2含量与气泡面积相关参数呈正相关关系。研究结果可为进一步探究气泡特征与气泡酒成分之间关系奠定基础。

气液两相流中气泡形态及运动特征参数提取

对气泡发生装置中竖直向上气泡的形态及运动特征提取方法进行了研究。采集原始气泡图像,进行图像灰度化、差影和中值滤波等图像预处理,针对气泡图像的特点,提出动态阈值压缩大津法进行阈值分割,并结合扫描线种子填充算法与图像形态学运算进行孔洞填充,同时基于边缘面积属性对气泡特征区域进行自动识别。实验结果表明,该方法简单有效,鲁棒性强,可以很好地将目标气泡从背景中分离出来,有效提取气泡周长、面积、圆形度和质心坐标等形态特征参数,并实现气泡运动速度的测量。

偏滤器微纳表面冷却通道的过冷流动沸腾数值模拟

为模拟偏滤器水冷模块微纳米结构化表面的传热特性,结合微纳表面可视化微观观察实验数据,在现有气泡参数模型的基础上,对接触角、气泡脱离直径、气泡脱离频率、汽化核心密度等参数模型进行修改,提出可模拟微纳表面过冷流动沸腾传热效果的计算模型。用该模型对压力为4MPa、速度为10m·s^(-1)、进口温度为423K的偏滤器水冷结构中的过冷流动沸腾进行计算,得到常规水冷通道与微纳表面水冷通道各结构的温度与气相体积分布。计算结果表明,微纳表面的平均传热系数提高约一倍;在无氧铜与铬锆铜的许用温度范围内,微纳表面通道偏滤器承受的稳态热流密度可达14MW·m^(-2)。

高寒灌区风沙吹蚀对农业水利工程混凝土抗冻耐久性的影响

针对内蒙古引黄灌区农业水利工程混凝土实际服役环境,同时加大风积沙资源化利用效率,配制满足农业水利工程设计要求的风积沙混凝土,并研究风沙吹蚀作用对风积沙混凝土抗冻耐久性的影响。结果表明:相对动弹性模量可准确表征风积沙混凝土受风沙吹蚀影响下的冻融破坏,且风沙吹蚀影响下混凝土冻融循环后的内部损伤是未受风沙吹蚀影响下混凝土冻融循环后的2倍;在风沙吹蚀影响下的冻融过程中,风积沙混凝土水泥浆体在冻融过程发生"酥化",同时在风沙流的持续撞击、削切下,"酥化"的水泥浆体进一步剥落,迫使破坏表面水泥浆体与骨料连接处的界面过渡区较光滑;风积沙替代率为40%可以配制满足抗冻性要求的风积沙混凝土,但风积沙混凝土气泡间距系数不能准确评价其抗冻性,气泡盒维数与细骨料细度模数可反映气泡结构特征和细骨料颗粒级配,且二者呈负相关趋势,二者结合可对风积沙混凝土抗冻耐久性优劣进行初步判定。

道面水泥混凝土气孔结构影响因素的试验研究

为了探究道面水泥混凝土气孔结构的影响因素，进行了新拌混凝土含气量、养护龄期、振捣时间对混凝土气泡特征参数的影响试验，分析了这三种因素的影响规律。结果表明：新拌混凝土含气量为4%-6%比较合理，过量引气不利于气孔结构的形成；气泡特征参数在从7-28 d时有较大变化，养护28 d时基本达到稳定，用早期龄期的试样观测会有误差；适当延长振捣时间（30 s）有利于硬化混凝土形成较好的气孔结构，尤其是对混凝土道面的上半层，可以有效地提高混凝土道面表面的抗冻性，但混凝土振捣时间超过60 s，对形成的气孔结构产生不利的影响。

在盐溶液下风积沙水泥砂浆的抗冻性能研究

研究内掺风积沙代替相同质量普通砂的风积沙水泥砂浆在盐溶液下进行快速冻融循环试验,达到一定冻融次数后分析强度、质量损失和相对动弹模量的变化情况及变化规律。结果表明:掺适量风积沙可提高砂浆抗冻性能。为解释掺风积沙提高砂浆抗冻性能原因,进行了电镜扫描试验和气泡特征参数测试,由试验得出:掺适量风积沙可以改善砂浆微观结构和气泡结构。

高性能混凝土引气剂的制备及其性能研究

采用化学合成与改性技术制备了一种新型的高性能混凝土引气剂。该引气剂为两亲性的分子结构,具有较低的表面张力和良好的气泡稳定性。较低掺量下,能有效提高混凝土的含气量且对抗压强度影响不大;从硬化混凝土气泡特征参数可以看出,该引气剂在混凝土中引入了大量细小且均匀分布的气泡,从而有效提高了混凝土的抗冻性;同时,该引气剂与聚羧酸减水剂具有良好的复配相容性,存储稳定性好。

混凝土气孔结构自动测试方法对比分析

为了准确快速地测试混凝土的气泡特征参数、保证混凝土的抗冻性,本文对比分析了AVA型新拌混凝土气孔结构分析仪、Rapid Air型硬化混凝土孔结构自动测试仪和平板扫描仪三种先进仪器的测试原理和结果,指出了三种方法与按照DL/T 5150《水工混凝土试验规程》和ASTM C457等标准中的人工显微镜直线导线法的测试结果有很好的相关性,且测试方便、准确。

多孔玄武岩骨料轨枕用混凝土的制备及其硬化后的微结构

为了解决肯尼亚当地骨料多孔、密度大给轨枕用混凝土施工带来的粘稠度大、大气泡难以排出、潜在的耐久性隐患等问题,本实验在聚羧酸减水剂高减水和低吸附性优化的基础上,选用改性松香热聚物引气剂、十二烷基磺酸钠引气剂和三萜皂苷引气剂三种不同类型的引气剂来进一步降低新拌混凝土的粘稠度,并通过X射线计算机断层扫描技术(X-CT)、扫描电镜(SEM)和气泡间距测定仪来表征硬化后混凝土内部多孔骨料分布、孔隙分布以及骨料与浆体之间的界面过渡区。结果表明:三种引气剂掺入后,都可以改善新拌混凝土的状态,随掺量增加新拌混凝土的流动性略有增加,粘度明显下降;在掺量相同时,三种引气剂改善粘度的效果有很大差异,说明三种引气剂与多孔骨料的作用不同。三萜皂苷引气剂是一种非离子型表面活性剂,当其溶于水后形成两种基团的排列,可显著降低骨料气孔中气体和液体间的表面张力,使拌合水更容易浸润骨料孔隙,偏于排气;改性松香热聚物引气剂主要是可降低拌合水的表面张力,而骨料微孔中的气体表面张力降低有限;十二烷基磺酸钠引气剂在水溶液中易于吸附至固体颗粒表面,也容易吸附到多孔骨料表面,导致骨料内部的气泡难以排除。与其他两种引气剂相比,三萜皂苷引气剂的掺入能有效降低新拌多孔骨料混凝土的粘度和骨料自身孔的表面张力,便于气泡排出,使轨枕用混凝土的外观质量得到显著改善,气泡间距测定法也探明硬化后混凝土内部的气泡间距显著缩小。轨枕钻心取样后的X-CT和SEM测试表明骨料在纵向分布匀质性好,内部孔隙数量少,无宏观大缺陷。通过对比多孔骨料与致密玄武岩骨料的界面区特征发现:多孔骨料不仅表面粗糙,而且表面和内部都有一定的孔隙,粗糙的表面与浆体之间的机械咬合力较强;骨料表面存在大量的微孔,不仅易吸附水,而且在微孔内可以涵水,这对混凝土的工作性不利,尤其对低水胶比的轨枕用混凝土而言,表面微孔吸水可促进骨料周围浆体的水化,在外界相对湿度较低时,微孔的涵水又能释放出来,有利于二者之间界面过渡区的强化,这归结为多孔骨料的微泵效应和机械咬合力强化效应。此外,X-CT也证实多孔骨料中的粗大孔隙被浆体充填,产生了“销钉”效应,强化了骨料自身密实性,也在一定程度上降低了骨料内部孔隙潜在的孔隙连通性问题。总之,肯尼亚当地的多孔骨料在混凝土中显现的微泵效应、机械咬合力强化效应以及粗大孔隙的充填“销钉”效应弥补了其自身不足,可被用于当地轨枕预制结构中。