Study of Performance on Recharging the Borehole by Means of Exhaust-air Energy

In this paper,the performance analysis of recharging the borehole by means of exhaust-air energy is carried out.The results show that a vertical borehole used as heat source for a Ground Source Heat Pump(GSHP)can be recharged in high efficiency.With equal heat transfer capabilities of exhaust-air coil and borehole collector,the system provides a maximum overall efficiency.However,due to ground infinite capacity,the optimum brine flow rate is different from conventional two-exchanger system.The recharging system provides two peak overall efficiencies when the capacity ratio Cr=5 for laminar flow and Cr=15 for turbulent flow respectively.The overall efficiency is independent of exhaust-air temperature and undisturbed ground temperature,although the fluid properties depend on temperature.In practical system lower ethyl percentage brine should be chosen if the freezing point meets the system request,which can provide a higher overall efficiency.

岩巷综掘面抽尘参数影响粉尘污染扩散规律研究

抽尘系统是岩巷综掘面长压短抽通风方式中控除粉尘污染的重要组成部分,而确定适宜的抽尘参数是实现有效除尘的关键。利用Solidworks软件对某矿632岩巷综掘面进行了物理建模,并进行了ICEM-CFD网格划分,通过网格无关性检验确认了后续所用的网格模型,运用FLUENT计算流体力学软件对不同抽尘位置Dn(n分别为0、1/4、1/2、3/4、1)与抽风量(300~350 m^(3)/min)影响粉尘污染扩散状况进行了数值模拟,并通过仿真试验验证了数值模拟结果的准确性。结果表明:抽尘位置为D0、D1/4、D1/2、D3/4时,巷道内风流整体均处于较为紊乱的状态,粉尘污染经风流运载最终均扩散至整个巷道;抽尘位置为D1时,在抽风与压风协同作用下,距迎头4.6~6 m范围内形成了风向指向迎头、流动均匀且覆盖巷道全断面的有效控尘风幕,粉尘污染被风幕控制在掘进机司机与迎头之间的封闭空间内。抽风量在330 m^(3)/min及以上时,在司机处均形成了有效控尘风幕。为了在有效控尘的前提下尽可能降低能耗,最优抽风量选取最小值330 m^(3)/min。

深部矿井新型局部制冷设备设计及应用

随着我国矿井开采深度日益增加,井下高温热害成为制约煤矿开采的主要因素。作为集中式制冷的补充方式,局部制冷可有效消除井下高温热害。文章针对平煤十矿高温掘进面的高温热害问题,重点研究了由闭式乏风冷却塔、多级串联直膨组合柜、大压比防爆半封闭螺杆压缩机等装备组成的制冷装备,介绍了该装备的设计方案以及工程实际应用效果。结果表明:闭式乏风冷却塔方案可提升矿井综合能效水平;新型矿井局部制冷系统可适用于高压比矿井工况,运行冷凝温度最高至80℃;直膨组合柜采用多级串联降温冷却,实现掘进面温降10℃,相对湿度下降30%。

造纸机干燥部排风系统节能优化设计研究

为实现针对造纸机干燥部排风系统的节能优化,降低造纸企业的生产经营成本,收集了某造纸企业提供的干燥部信息管理系统数据并建立了服务于排风系统节能优化的弹性网络模型。通过该模型对干燥部排风系统内各个排风机的排风温湿度进行预测,发现弹性网络模型对排风机排风温湿度的预测效果显著优于支持向量回归模型。因此,基于弹性网络的节能优化模型应用于110 g/m^(2)红杉纸、90 g/m^(2)挂面箱板纸、120 g/m^(2)挂面箱板纸等3条产品线的排风系统参数调节工作中。根据生产应用结果发现,3条纸张产品生产线经过参数调节后的吨绝干纸干燥成本依次下降了0.72%、0.68%、1.07%,体现出了较为理想的节能优化效果。

地下立交互通匝道集中排烟效果研究

针对两端连接主隧道的互通匝道火灾烟气控制问题,依托南京建宁西路曲线A匝道工程,借助数值模拟软件FDS,研究HRR为30 MW下纵向诱导风速、排烟口尺寸及火源位置对顶部集中排烟效果的影响。结果表明:火源位于匝道中部,诱导风速为1.0 m/s时恰好保证烟气不发生“跨区蔓延”,诱导风速为1.5 m/s、排烟量为150 m^(3)/s时,控烟效果更好;匝道内烟气蔓延范围随排烟口尺寸增大而减小,当排烟口长宽比为4、面积为6 m^(2)时,匝道内烟气控制效果较好,系统整体排烟效率大于98%;排烟口长宽比不变时,拱顶最高温度随排烟口面积增大而降低;排烟口面积不变时,拱顶最高温度随排烟口长宽比增大而升高。火源位于匝道上游或下游时,排烟风量至少需增大至210 m^(3)/s,诱导风速需作针对性优化。

输水管线空气阀进排气孔径的合理选择

输水管线空气阀进排气孔径的选择,包括防水锤型空气阀低压进排气孔、缓冲板小排气孔和高压微量排气孔,不仅影响输水的安全性,而且严重影响工程投资。为了合理选择各种类型空气阀进排气孔径,本文首先提出了气体流量与流量系数、孔径、气压的函数关系,以及输水管液柱弥合水击压力与输水管直径、水击波速和空气阀流量改变量的函数关系;然后,建立了空气阀进排气孔径与输水管线充水和排水流速、负压控制要求及水击压力之间的函数关系,同时考虑了管材刚度和位置高程的影响。最后,分别以重力流输水管线和泵站加压输水管线为例,应用所得理论公式分别计算确定了复合式空气阀和防水锤型空气阀进排气孔孔径,结果表明按照本文公式确定的空气阀进排气孔径,不仅比按照常规经验确定的空气阀孔径小得多,而且可以有效削减输水管的液柱弥合水击压力。

烧结主抽风机出口烟道振动分析及控制措施

近年来,不少烧结厂主抽风机出口到脱硫入口之间的烟道出现了振动问题。针对此问题,本文分析了烧结机风箱支管不同的布置形式对大烟道中废气温度、压力及流量的影响,分析了主抽风机出口至脱硫入口之间烟道布置形式对烟道内气流的影响,分析了风机在其性能曲线的非稳定区运行对风流系统的影响,并结合某些烧结机现场调试数据进行了具体的分析及研究。结果表明,主抽风机与脱硫脱硝之间的烟道设计形式,高负压、低风量的烧结操作模式等均可造成主抽风机出口烟道振动。通过优化烟道设计形式、使烧结生产在合适的工况条件下进行可减轻或消除主抽风机出口烟道的振动。

气-液界面染毒系统中不同暴露流量对汽油发动机尾气致肺细胞氧化应激相关蛋白表达的影响

目的采用气-液界面(air-liquid interface,ALI)培养和暴露系统,探索二轮摩托车来源的汽油发动机尾气(gasoline engine exhaust,GEE)对人肺细胞氧化应激相关蛋白表达的影响。方法实验分为空白对照组、洁净空气组、GEE组。除了空白对照组,其余各组采用气-液界面体外染毒技术,分别在暴露流量为10、15和25 mL/min,37℃水浴条件下,对生长在气-液界面插件多孔膜上的人支气管上皮细胞BEAS-2B和人肺癌A549细胞持续暴露60 min。利用Cell Counting Kit-8(CCK-8)法评价细胞相对存活率。采用2′,7′-二氯荧光黄双乙酸盐(2′,7′-dichloro-dihydro-fluoresceindiacetate,DCFH-DA)探针检测细胞内活性氧(reactive oxygen species,ROS)水平。Annexin V-FITC细胞凋亡检测试剂盒检测GEE对BEAS-2B和A549细胞凋亡及坏死率的影响。蛋白质免疫印迹法检测全细胞裂解物中核因子红细胞2相关因子2(nuclear factor erythroid-2-related factor 2,Nrf2)和血红素氧合酶1(heme oxygenase-1,HO-1)蛋白表达水平。结果在10、15和25 mL/min三种暴露流量下,随着暴露流量增大,GEE暴露组的2种细胞相对存活率逐渐降低、胞内ROS生成量和细胞凋亡率逐渐升高,且与洁净空气组相比,存在统计学上的显著性差异(P<0.05)。BEAS-2B和A549细胞相对存活率、胞内活性氧水平、早期凋亡率、晚期凋亡及坏死率和总凋亡率在GEE暴露和暴露流量上存在主效应,且GEE暴露与暴露流量存在交互效应(P<0.01)。在GEE暴露组,BEAS-2B细胞Nrf2和HO-1蛋白表达下降,A549细胞Nrf2和HO-1蛋白表达水平升高。BEAS-2B细胞Nrf2蛋白表达仅在暴露流量主效应上差异有统计学意义(P<0.01)。BEAS-2B细胞HO-1蛋白表达仅在GEE主效应上差异有统计学意义(P<0.01)。A549细胞Nrf2蛋白表达在GEE主效应、暴露流量主效应和交互效应上差异均有统计学意义(P<0.05)。A549细胞HO-1蛋白表达则在GEE主效应、暴露流量主效应和交互效应上差异均无统计学意义(P>0.05)。结论GEE对肺细胞具有较强的急性毒性作用;GEE诱导的细胞存活率、胞内活性氧生成和细胞凋亡率的改变受暴露流量的显著影响。暴露流量对GEE诱导的BEAS-2B和A549细胞Nrf2蛋白表达的影响显著,而对HO-1蛋白表达影响不显著。

船舶尾气选择性催化还原脱硝中试平台的设计与应用

目前船舶尾气已成为我国除燃煤电厂、工业源和机动车之外的主要大气污染源,其污染防治也是全社会关注的热点。针对船舶尾气中的主要污染物氮氧化物(NO_(x)),设计了一套基于选择性催化还原方法的船舶柴油机尾气脱硝中试平台。该平台由船舶柴油机、催化剂模块、还原剂供给系统和尾气检测模块等四部分构成,可开展船舶柴油机不同工况下的排放特性测试、还原剂供给与混合和氮氧化物脱除等教学与探索性实验。该平台有助于船舶与海洋工程专业的学生在船舶大气污染减排的国家政策背景下,强化对船舶主推进动力装置、燃烧学、流体力学和环境催化等专业课的理解,掌握船舶尾气减排领域的系统设计与优化方法,培养其解决复杂工程问题的实践能力和创新意识。

漏风影响下集中排烟系统排烟量富裕系数选取研究

为了研究漏风影响下的集中排烟系统排烟量富裕系数,建立了集中排烟系统风压及风量解算模型,通过与全尺寸试验数据对比,验证了该模型的准确性。并依据该模型,分析了集中排烟系统在不同设计热释放速率、隧道长度、排烟阀间距及排烟阀面积下的排烟道内风压及风量分布,研究了各参数下的排烟量富裕系数。结果表明:随着热释放速率的增大,排烟系统设计排烟量逐渐增大,但排烟量富裕系数与热释放速率无明显关联。对于使用高密闭排烟阀的情况,当隧道长度在10 km以内时,满足排烟需求的排烟量富裕系数均在10%以下;对于使用普通排烟阀的情况,无论是特长隧道还是超长隧道,排烟量富裕系数几乎都在20%以上,当隧道长度超过9 km时,排烟量富裕系数甚至能超过100%。随着排烟阀间距的增大,排烟风机的风量富裕系数和排烟系统的设计排烟量均表现出递减趋势。随着排烟阀面积增大,设计排烟量逐渐增大,排烟量富裕系数也有相似的趋势,尤其是普通排烟阀更为明显。因此,在满足排烟要求的前提下,提高排烟阀质量、扩大排烟阀间距和缩小排烟阀面积,可以起到降低排烟量富裕系数的效果。

北京市无供暖地下车库排风能量回收的节能经济性分析

针对寒冷地区无供暖地下车库排风能量回收是否节能经济的问题,对北京市某无供暖地下车库的内外空气温湿度进行了4年的测试,依据实测数据对地下车库排风显热回收的节能经济性进行了定量分析,分析了不同季节、排风位置和运行模式对排风能量回收的影响,并对其冬季结霜问题进行了分析。结果表明:在办公建筑间歇运行模式下,排风显热回收装置的平均节电量为空调季0.125 kW·h/(m~3/h)、供暖季0.547 kW·h/(m~3/h)、全年0.672 kW·h/(m~3/h),空调季平均能量回收比为9.1,供暖季平均能量回收比为16.2,平均投资回收期为5.9 a;在连续运行模式下,其平均投资回收期仅为2.0 a;排风显热回收装置在寒冷地区无供暖地下车库中应用可产生较好的节能和经济效益。

啮齿类实验动物健康监测用脏垫料哨兵动物法和排风粉尘PCR法比较

实验动物微生物质量对科学研究数据的有效性和重复性以及人类健康和动物福利至关重要。目前,独立通风笼具(individualventilationcage,IVC)已成为主流的啮齿类实验动物饲养系统。针对这种饲养方式的病原体监测方法最常用的是脏垫料哨兵动物法(soiledbeddingsentinels,SBS),该方法是以间接接触和延迟反馈的方式监测鼠群的微生物携带状况,能有效监测通过粪-口途径传播的病原体如小鼠肝炎病毒、呼肠孤病毒等。但这种方法难以监测到主要通过气溶胶、直接接触等途径传播的病原体,例如仙台病毒、嗜肺巴斯德杆菌等。排风粉尘(exhaustairdust,EAD)-PCR监测方法分为在IVC笼架排风管道中拭子采样,用以监测管道相对应的笼架;主机初效过滤前拭子采样,用以监测整个IVC笼架;EAD收集装置采样,用以监测同一个主机连接的所有笼架。不同IVC厂商针对各自的IVC系统开发了相应的EAD收集装置,使操作便捷,容易实现标准化。目前,与SBS方法相比,EAD-PCR方法的检出率和时效性都有显著提升,最快暴露一周就可检出,可作为SBS方法的补充或替代,有利于维护实验动物福利。本文对上述两种病原体监测方法的应用进展进行综述,同时结合本实验室和送检单位EAD-PCR监测的实施情况,对该方法存在的局限性进行分析并提出解决方案。EAD-PCR方法有助于减少活体哨兵动物的使用量,可以更好地维护实验动物福利的“3Rs”原则。

侧壁排烟口下方倾斜空气挡板促进侧向排烟效果研究

为了研究侧壁排烟效果随空气挡板倾斜角度的变化规律,探究了不同倾斜角度空气挡板作用下侧壁排烟口附近温度场与流速矢量场特征及排烟效率。结果发现:侧壁排烟口下方设置空气挡板可以有效抑制冷空气的流入,侧壁排烟效率得到明显提升。侧壁排烟口下方设置空气挡板后,排烟口附近热烟气流线明显增加,冷空气流线变得稀疏,排烟口区域高温烟气面积明显增加。当排烟口宽高比为1:2时,侧壁排烟效率随挡板倾斜角度(0≤θ≤45°)的增大而增大,在45°≤θ≤60°基本保持高位稳定,具有最佳排烟效果;当排烟口宽高比为2:1时,侧壁排烟效率随挡板倾斜角度(0≤θ≤30°)的增大而增大,在30°≤θ≤60°出现下降趋势,30°时达到排烟效率峰值。通过数据分析构建了现有条件下不同倾斜角度空气挡板作用下的侧壁排烟效率表征模型,可为隧道侧壁排烟系统设计提供相应技术参考。

北方煤矿矿井乏风余热回收换热器设计与试验

在煤矿乏风余热利用领域,换热器乏风风阻利用不充分,导致传热系数通常较低。针对以上问题,基于乏风压降不高于200 Pa的限制条件,进行了煤矿乏风余热利用换热器的设计。提出了基于换热管压降约束的圆管顺排设计方法,分析获得了竖-横向管心距比为5∶8的圆管顺排结构的换热器;二次开发了基于Excel VBA的多变量寻优、多方案比对的自动化方案决策工具,实现了陕煤榆林红柳林煤矿二号风井换热器等3个换热器近百个设计方案的选优,并在柠条塔煤矿南翼风井和红柳林煤矿二号风井完成了建造安装。红柳林煤矿二号风井安装的圆管顺排换热器的数据采集与分析表明,与合阳煤矿方管堆砌换热器传热系数17 W/(m^(2)·K)相比,其传热系数提升了近76%,达到30 W/(m^(2)·K);与红柳林煤矿原二号风井口锅炉年运行能耗7.65×10^(6) kWh相比,节约了近81%,仅为1.47×10^(6) kWh。圆管顺排换热器年实际热回收量为1.79×10^(6) kWh,柠条塔煤矿南翼风井换热器年实际热回收量为1.16×10^(6) kWh。将圆管顺排换热器在北方地区所有煤矿广泛推广后,预计每年可回收热能1.09×10^(10) kWh,减少8.64×10^(6) t二氧化碳、2.36×10^(6) t碳粉尘、2.6×10^(5) t二氧化硫、1.3×10^(5) t氮氧化物的排放。

气候实验室环境场动态平衡调控技术研究

为解决气候实验室发动机低温启动试验过程中空气补偿和尾气排放的问题,利用氮蒸发制冷效应通过补偿新风的温度和补偿风机闭环调节实现室内补偿空气控制,维持实验室内低温环境稳定和室内外压力平衡。通过内、外涵尾气“分割排放”设计实现发动机排气引射量动态调控,实现对高温尾气的主动排放和背压控制。首次成功实施了民机-40℃发动机低温启动适航符合性试验,试验过程中实验室温度控制精度在±3℃以内,发动机排气背压稳定在150 Pa。该项试验的成功验证了实验室发动机开车的可行性。

地铁站台轨顶排热风机对隧道温度的影响研究

夏季高温地区地铁站台排热风机运行时间长,能源消耗大。为探明地铁站台轨排系统对隧道内温度的影响规律,根据深圳地铁站台排热风机控制模式与应用现状,在深圳地铁11号线车站隧道内进行温度监测及站台屏蔽门风量交换测试。结果表明:地铁列车正常运营通过车站站台时,会导致站台隧道内温度产生较大幅值波动;其中轨顶排热风机开启对屏蔽门打开期间的隧道温度下降幅值影响显著,降低隧道温度幅值最大达3.97,为排热风机关闭时的2.4倍,而排热风机对隧道内整个过程的温度变化幅值影响较小;排热风机开启致使站台大量冷空气流入隧道,从而增加了站台空调负荷。研究结果可为轨排系统的合理设置及地铁环控系统简化提供参考依据。

某油田加热炉节能降耗措施研究

针对某油田加热炉热效率降低、能耗升高、数字化不完善等问题,为达到加热炉节能降耗的目的,通过现场测试加热炉热效率,确定空气系数、排烟温度为影响加热炉热效率的主要因素,采用数据回归分析方法,研究空气系数、排烟温度与热效率的定量关系。通过研究单台加热炉空气系数,排烟温度优化,对作业区大中型站场实施加热炉完整性管理工程等节能措施,加热炉热效率得到很大提高。近5年来,应用加热炉节能优化措施521台次,节气量为923×10^(4) m^(3),创经济效益约1513.72万元,实现加热炉安全、高效、节能运行。

动态下某电子工厂外延工序工艺设备排风对洁净室气流组织的影响研究

近年来国内外针对工艺设备对电子工厂洁净室气流组织影响开展相关研究,但均未考虑工艺设备排风的影响。针对是否考虑工艺设备排风时某电子工厂外延工序洁净室流场进行CFD模拟对比分析,发现两者偏差很大。动态下外延工序工艺设备设有排风,工艺设备排风对洁净室速度、压力分布等影响较大,必须考虑工艺设备排风对洁净室气流组织的影响。为了获得准确的工艺设备排风量,对比分析了利用生产系统排风管单个传感器采集的排风量和现场多点测试得到的机台排风量之间的差异,并将两组数据分别作为工艺设备排风量输入条件进行洁净室气流组织仿真模拟,通过仿真与测试数据对比分析,发现采用第二种方法得到的模拟结果与实测数据吻合很好,验证仿真模拟结果的准确性。并得到了动态下外延工序洁净室速度、压力分布等真实气流组织情况。

固定式打磨台排风除尘效果研究

在固定式打磨台上进行高精细度的金属打磨已成为机械制造工艺中的重要环节。为改善某公司固定式打磨台的排风除尘效果,提出了2种优化方案。采用CFD-DPM相互耦合的数值模拟方法,对打磨过程中固定式打磨台上的粉尘质量浓度分布情况进行分析,并对原固定式打磨台及2种优化方案的固定式打磨台排风除尘效果进行对比研究。研究结果表明,原固定式打磨台的排风除尘效果较差,而2种优化方案都能在一定程度上降低打磨过程中的粉尘质量浓度。当排风孔数量增加到4个和5个(上2下3)时,排风除尘效果较佳。在此基础上,通过在固定式打磨台安装风幕,对比得出安装风幕的4个排风孔固定式打磨台的排风除尘效果最佳,其呼吸带高度粉尘质量浓度和最大粉尘质量浓度相比未安装风幕分别降低了99.88%和91.81%,值得在相关工业实践中推广使用。

某二级生物安全实验室变风量空调系统设计

本文介绍了设置B2型生物安全柜的二级生物安全实验室常用的2种变风量模式。结合北方城市某实验室项目特点,通过对项目生物安全柜的使用率、实验室最小送风量、生物安全柜排风量的分析,得出2种变风量模式能耗对比公式,从而优选出适合项目的变风量模式。