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[硕士论文] 宋成早
安全科学与工程 首都经济贸易大学 2017(学位年度)
摘要:超细颗粒材料目前广泛应用于很多行业,在生产生活中,环境中的超细颗粒粒子可以通过运动进入人体体内,对人体有一定的伤害。同时由于超细颗粒的特殊物理化学性质,超细颗粒物在环境中也容易引起爆炸,进而威胁到人们的生命财产安全。本文以室内空间为模型,超细二氧化钛(TiO2)颗粒物为实验粒子,分别对室内空间不同风速、不同风向、不同粒径的情况下的室内超细二氧化钛(TiO2)颗粒物的运动情况进行研究。
  研究首先建立合适的物理模型与数学求解方法,用 Gambit进行网格划分和边界条件设置,使用 Fluent等软件分别进行迭代求解和结果处理。其中本次所设计工况分别为:不同风速的情况下超细二氧化钛(TiO2)颗粒物运动情况、2m/s的风速下门侧以及左右两边窗户侧风向下超细二氧化钛(TiO2)颗粒物运动情况、在风速2m/s、相同左侧窗户风向下,颗粒物粒径分别为10-7m、10-8m、10-9m情况下超细二氧化钛(TiO2)颗粒物运动情况。通过对不同时间段超细二氧化钛(TiO2)颗粒物扩散集中浓度范围、扩散最高浓度范围数值的记录与统计,来研究实验所设计的各个影响因素对于超细二氧化钛(TiO2)颗粒物的运动情况的影响效果。
  实验发现风速2m/s时,室内空间的超细二氧化钛(TiO2)颗粒物除尘的效果要优于风速1m/s时的除尘效果。当其它的外在环境一致时,排风扇位于超细二氧化钛(TiO2)颗粒物出口对面的情况下即左侧窗户处,超细二氧化钛(TiO2)颗粒物除尘的效果较其它风向下超细二氧化钛(TiO2)颗粒物除尘的效果要明显。同等外在情况下,当超细二氧化钛(TiO2)颗粒物粒径明显减小时,超细二氧化钛(TiO2)颗粒物粒径越小,超细二氧化钛(TiO2)颗粒物通风的综合除尘效果越差。
[硕士论文] 林敏群
矿业工程 西安科技大学 2016(学位年度)
摘要:煤炭在开采、洗选、加工、装卸、运输直到利用整个过程中都会产生大量的煤尘。煤尘污染可对人体健康造成严重伤害,甚至威胁人类生命安全,给生产企业带来巨大经济损失和安全隐患。普遍采用的洒水降尘、铺设防尘网、集装箱运输等措施已远远不能满足现阶段煤炭生产和使用过程的防尘需求。化学抑尘剂由于高效、环保、廉价等优点正逐渐获得关注。
  本文以纯化处理的环境矿物(硅藻土和凹凸棒土)为骨架材料,丙烯酸为单体,乙二醇二甲基丙烯酸酯为交联剂,过硫酸钾为引发剂,在微波辐照环境下与改性葵花秸秆接枝共聚制备吸水树脂。研究了环境矿物用量、交联剂用量、引发剂用量、单体用量、单体中和度、反应温度、微波功率及辐照时间对吸水树脂吸水保水性能的影响,完成了吸水树脂的配方及合成工艺优化。借助吸水倍率、保水率、接枝率、扫描电镜(SEM)、傅立叶变换红外光谱(FTIR)、热重-差热同步热分析(TG-DSC)等分析测试手段对吸水树脂结构及性能进行了表征。将吸水树脂与表面活性剂溶液复配制备煤尘抑尘剂,通过粘度、渗透性、保水性、防腐性、抗风蚀和抗雨水冲蚀实验等测试分析表征了抑尘剂性能。研究结果表明:
  (1)硅藻土0.7g,丙烯酸用量6.0g,改性葵花秸秆1.0g,乙二醇二甲基丙烯酸酯0.02g,过硫酸钾0.02g,微波功率250W,辐照时间1.5min,反应温度50℃制备出的硅藻土基吸水树脂吸水倍率为528.54g/g;优化出的凹凸棒土基吸水树脂配方及合成工艺为:凹凸棒土为0.8g,丙烯酸用量7.0g,改性葵花秸秆1.0g,乙二醇二甲基丙烯酸酯0.02g,过硫酸钾0.02g,微波功率150W,辐照时间1.5min,反应温度为50℃,对应树脂的吸水倍率563.43g/g。
  (2)硅藻土和凹凸棒土能发挥较好的骨架作用,丙烯酸单体与葵花秸秆纤维素在骨架上发生明显的接枝共聚反应制得吸水树脂,接枝率分别为84.3%和89.6%。对应吸水树脂在100℃内质量损失分别为7.81%和7.67%,最快热分解温度410℃~420℃,树脂有较好热稳定性能。
  (3)喷洒硅藻土基抑尘剂煤样在40℃的恒温鼓风干燥箱中6h水蒸发量为16.41%,2000W风机作用下煤尘质量损失3.58%,该抑尘剂粘度为260mPa·s,渗透速率为0.213mm/s;同等条件下喷洒凹凸棒土基抑尘剂煤样水蒸发量为15.76%,煤尘质量损失2.21%,抑尘剂粘度为280mPa·s,渗透速率为0.216mm/s;喷洒两种抑尘剂后均不会降低煤的发热量,对设备腐蚀性极小。
[硕士论文] 王晔
机械电子工程 西安科技大学 2016(学位年度)
摘要:粉尘在煤矿井下生产过程中产生于多个作业环节,并严重危害着井下作业人员的安全和健康,其中呼吸性粉尘(呼尘)特别是PM2.5粉尘对人体的危害最大。综采工作面作为主要的产尘区域之一,在采煤机内外喷雾正常工作,工作面没有其他降尘措施的情况下,其风流中呼尘含量通常远高于《煤矿安全规程》的要求。因此,掌握呼尘的分布规律,对制定更高效的除降尘措施有着重要的意义。
  本文以蒲白矿务局朱家河煤矿14618综采工作面为研究对象,建立了三维几何模型,划分了计算网格;以气固两相流理论为基础,建立了Euler-Lagrange框架下的呼尘在综采工作面中随风流运动的DPM模型,选择雷诺平均法中的Realizable k-ε模型作为湍流流场的模拟方法;应用SIMPLEC算法作为气固两相流动的数值解法,使用Fluent软件作为计算平台对综采工作面呼尘运动分布情况进行了数值模拟,并与现场实测数据进行了对比验证。
  对模拟结果分析得出,由于呼尘难以沉降且易随风流扩散的特性,无论逆风或顺风截割时,在人行道呼吸带处呼尘浓度均是从采煤机机身及支架移架处开始向下风向逐渐升高,因此,提出应将采煤机上下风向10m的范围内以及移架处作为除降尘的重点区域。
  最后通过改变风流速度,对比了几种风速下的呼尘浓度分布情况,综合多种因素,提出了在该工作面中有利于将对人行道呼吸带处呼尘浓度控制在较低水平的最优风速。
[硕士论文] 李倩倩
安全科学与工程 西南科技大学 2016(学位年度)
摘要:新型扁式方框滤筒除尘器具有节省占地面积、安装拆卸简便等显著优点,但是国内对其还一直处于开发试用阶段,并未得到较大的推广应用,其原因主要是脉冲瞬间气流导致的清灰过程交错复杂,其清灰性能、设计参数、操作条件缺乏相关技术指导。因此本文以扁式方框滤筒为研究对象,在圆形滤筒和滤袋的研究基础之上,采用理论研究、数值模拟和工业试验的方法探究新型扁式方框滤筒的清灰性能。
  通过建立脉冲喷吹实验台,调节开孔型号、脉冲阀型号、喷吹距离和喷吹压力等一系列清灰参数,采用压力传感器测试不同参数组合下的滤筒侧壁压力峰值,得到该新型扁方框滤筒除尘器的最优清灰参数组合以及清灰受力变化规律:最优喷吹距离为20mm,开孔型号是7个7m m孔,电磁阀是1"阀,正对喷吹孔下的三个测点的压力峰值均大于非正对孔,且非正对喷孔的第一个测点 p4压力峰值最小。
  采用CFD数值模拟软件计算扁式方框滤筒的内部流场,得到滤筒内部静压力分布规律、气流速度变化规律和各个喷吹孔出口动压分配。其结果显示,两喷吹孔间隙区的上部测点位置静压力值最小,模拟结果与同一条件下得到的侧壁压力峰值结果一致。另外,0.2MPa压力下,12个喷吹孔的出口动压基本均衡,动压值均在70KPa左右。
  通过工业清灰试验,改变过滤风速、气固浓度、脉冲间隔、电磁阀型号和喷吹压力等参数,采用压差测量和电子称量方法得到不同操作条件下的系统阻力和粉尘残余量,确定了工况参数对清灰效果的影响:对于单只扁方框滤芯的除尘器,除尘器的运行阻力很低,在0.45~0.8m/min的过滤风速下,除尘器阻力在100~230Pa,且过滤风速越大,满足清灰的喷吹压力越大;一次脉冲清灰过后,残余的粉尘主要集中于相邻两喷吹孔间隙区的上部位置(约占总残余粉尘量的40%~60%),这与 p4点压力峰值最小、模拟得到的p4静压力值也最小的结果正相吻合。
  以上研究结果可为扁式方框滤筒的推广应用和工业设计提供一定的理论参考,具有重要的研究意义。
[硕士论文] 王岩
安全工程 西南科技大学 2016(学位年度)
摘要:脉冲滤筒除尘器是一种在脉冲袋式除尘器基础上发展起来的新型高效除尘设备。其清灰性能是研究的关键问题,本课题建立脉冲喷吹试验台以及工业除尘试验台,通过侧壁压力测试、电子称量、压差测定等手段,测试长滤筒(Φ147×2000mm、Φ147×1600mm)侧壁压力峰值、分段粉尘残余量及系统运行阻力,分析脉冲宽度和喷吹参数组合对系统阻力以及粉尘残余量的影响。
  在自建脉冲喷吹试验台上,测得1600mm长滤筒最优喷吹参数组合为喷吹孔径d:12、15、17.5mm,对应最优喷吹距离s:270、240、210mm;2000mm长滤筒最优喷吹参数组合为喷吹孔径d:12、15、17.5mm,对应最优喷吹距离s:270、240、180mm。得到长滤筒侧壁压力峰值沿长度方向呈现先增大再减小再增加的规律,与短滤筒沿长度方向呈现逐渐递增的规律不同。
  在工业除尘试验台(20m3脉冲滤筒除尘器)上,得到当喷吹距离为240mm,喷吹孔径为15mm为1600mm长滤筒的最优喷吹参数组合。长滤筒侧壁压力
  峰值的分布规律与粉尘残余量分布规律基本符合,距离滤筒顶部100mm位置为无效清灰区域。脉冲宽度增加,系统运行阻力减小,粉尘残余量减小,清灰效果较好。
  以年产40万吨超细固硫灰的过热蒸汽袋式除尘器设计工况为背景,处理风量88000m3/h,物料粒径 d50<5μm,温度250~300℃。利用1600mm长滤筒替代6000mm长滤袋,通过经济效益对比,得到滤筒除尘器一次投入滤料费用比滤袋高29.69%,占地面积节约28%,空间高度节约61.54%,耗钢量节约28.33%,因此长滤筒除尘器在设备投资上具有明显的经济优势。
  本课题所研究内容为长滤筒清灰参数设计以及滤筒除尘器替代袋式除尘器的工业设计与应用提供了参考,满足国家对环保节能型工业的新要求。
[硕士论文] 孙雪姣
化学工程与技术 内蒙古科技大学 2015(学位年度)
摘要:随着我国工业化进程不断加快,粉尘等有害物质的大量排放加重了环境污染,除尘净化技术日益受到关注。为适应人类对环境质量的要求,20世纪以来除尘技术快随发展,各种新型除尘技术不断涌现。颗粒层除尘技术因具有耐高温、耐腐蚀等诸多优点,广泛的应用于整体煤气化联合循环(IGCC)和燃煤汽轮机技术和增压流化床燃煤联合(PFBC)技术的除尘过程中,被认为是最有前途的高温除尘技术。本文在结合颗粒层除尘技术特点的基础上,提出了一种新型电磁浮动床除尘技术,以不同粒径铁磁材料作为过滤介质,在床体外施加磁场形成浮动床层。该装置不仅可以保证较高的除尘效率,而且具有连续运行,结构简单,床层灵活可调的优点,能够满足不同要求的除尘过程。
  为了寻找新型电磁浮动床除尘器的最佳运行参数,本文从研究颗粒床层特性入手,进行了以下几个方面的研究工作。第一,选择磁性强、矫顽力大的磁性材料,研究构建稳定浮动床层的条件,包括电流强度、磁场强度、床层高度等参数对浮动床层构建的影响。第二,以气固两相流为基础,分析电磁浮动床除尘机理。根据浮动床层的构建条件,设计开发了电磁浮动床除尘装置的主体结构,并对相关附属设备进行选型,包括电磁线圈、直流电源、鼓风机、流量计、压差计等。第三,以电磁浮动床除尘装置为主要对象,研究各种参数对装置性能的影响。通过改变风量、过滤介质尺寸、磁场强度等参数,获得各参数对电磁浮动床除尘装置的除尘效率及床层压降的影响规律。
  研究结果表明,稳定浮动床层的构建与磁场强度及滤料尺寸相关,当磁场强度大于240Gs时能够形成稳定的浮动床层;40目与60目铁磁颗粒相比,粒径60目的球形颗粒在磁场作用下形成浮动床层稳定性更高;以60目颗粒为滤料,在保持床层原始高度为40mm,磁场强度300Gs的条件下,风量在50~135 m3/h时,床层高度不断增大,床层高度最高达到130 mm,床层压降由1362Pa增至2441Pa,风量为110 m3/h时,除尘效率最高;确定电磁浮动床除尘装置的最佳运行条件,当进口含尘气体浓度为20g/m3,磁场强度为300Gs,风量为110m3/h时,除尘装置的除尘效率高达99.34%。
  本文的研究工作对包括新型电磁浮动床除尘器在内的各式颗粒层除尘器的设计和运行提供了一定的参考价值,为电磁浮动床用于高温除尘工艺奠定了基础。
[硕士论文] 戴文
安全科学与工程 常州大学 2015(学位年度)
摘要:纳米材料作为一种新型材料已被广泛用于生活和生产中,然而对其生物毒性的实验测定耗时耗力,且测定成本高,不利于评价其在生产和使用过程中的风险,故需理论研究的帮助,筛选出与其生物毒性最为相关的理化性质,揭示其理化性质与毒性之间的关系,从而为生产和使用的安全性提供一定的理论参考。
  本文从分子结构角度出发,对部分纳米金属氧化物和具有相同金属氧化物核心不同表面修饰的纳米颗粒进行研究,主要研究内容如下:
  (1)采用金属氧化物的导带和价带能量水平作为反应性描述符表示纳米金属氧化物的能量结构,并将其与生物体细胞内反应的氧化还原电位比较以预测纳米金属氧化物对生物体产生氧化应激的可能性。导带最低能量水平低于生物氧化还原电位范围的纳米颗粒具有与生物体之间发生电子转移的能力,并可以形成ROS破坏生物体的抗氧化机制。
  (2)通过Gaussian98软件运用DFT-B3LYP交换泛函在LANL2DZ基组水平上计算了17种金属氧化物的量子化学描述符,结合多元线性回归(MLR)方法和支持向量机(SVM)方法建立了部分纳米金属氧化物毒性的nano-QSAR模型,所建模型均具有较好的拟合能力、稳定性以及良好的预测能力。此外,SVM方法模拟效果较MLR方法好。
  (3)对具有相同金属氧化物核心组成物不同表面修饰的纳米颗粒,应用Dragon软件计算表面修饰化合物的分子描述符,并使用遗传-偏最小二乘法从众多分子描述符中筛选出3个与纳米颗粒生物活性最为相关的描述符IC1、Hy、Mor12u,结合MLR方法建立nano-QSAR模型,并对所建模型进行了内外部验证。内外部验证结果表明本文所建模型均具有较好的预测能力和较强的稳定性。与以往文献相比,具有一定的优越性。
  (4)通过模型解释表明,纳米金属氧化物的毒性主要与其核心组成物的最低空轨道能量水平aveLUMO和摩尔热容Cp有关;其细胞摄入量主要与其表面修饰分子的原子空间分布情况、分子间的链接信息及亲水性因素有关。
[硕士论文] 李年亮
环境工程 上海交通大学 2014(学位年度)
摘要:本论文研究了钢铁企业露天散料堆场货物在堆放时的扬尘防治。论文概述了扬尘抑尘剂在国内外的发展现状,论述了研发扬尘抑尘剂的意义和其防尘机理。结合我国钢铁企业露天堆场的实际情况,选取了以聚丙烯酸树脂为基料与多种功能助剂复配的方法,对三种配方作了优选试验,获得了在实验室条件下成膜效果优异的抑尘剂配方,并对抑尘剂的关键指标,如粘度、抗霜冻和高温、抗日晒雨淋、渗透性、强度、抗风性等,在实验室模拟的现场环境中进行测试。最佳配方的粘度达到5MPas,膜耐60℃高温而不被破坏,并且具有良好的抗蒸发性。
  为了考察抑尘剂的实际应用效果,在国内某钢铁企业的铁矿石露天堆场进行多次现场效果试验,并根据现场试验结果调整配方。优化后的配方又进行了四次较大规模的现场应用试验,最终确立和完善了抑尘剂的降尘、防紫外线、抗雨淋、成膜和粘结等性能。
  现场试验证明我们开发的产品能有效降低钢铁企业堆场的扬尘量,通过了暴雨和狂风的考验,覆膜能完整保持一个月以上,抑尘效果远好于传统方法。该抑尘剂具有操作工艺简单、原料来源广泛、易推广等优点,成本远低于国际同类产品。目前已经成功推向市场,取得了实效。
[硕士论文] 张涛
市政工程 兰州交通大学 2014(学位年度)
摘要:钢铁工业是我国工业体系的基础产业,在国民经济发展中起着举足轻重的作用,而铁矿石作为钢铁冶炼的最基本原材料,其重要程度也是不言而喻的。但是,我国铁矿石供应量严重不足,在需求远远大于供给的背景下,我国成为世界第一大铁矿石进口国家。同时鉴于我国铁矿石主要分布在东北和华北地区,而钢铁企业较多集中华北、华东、华南地区。因此在铁矿石进口量大、国内产需分布不均匀的情况下必然会带来大量的铁矿石储运工作。
  然后长期以来,铁矿粉运输主要依附于铁路,且大多采用敞车运输,在运输过程中,由于道岔、路基及路轨设施造成的颠簸,再加上车辆运输产生的风力作用,特别是当列车进入有一定长度的隧道时,由于“活塞风”的作用,会形成瞬间强大的扰动气流,这使得铁矿粉在运输过程中表面的矿粉颗粒极易被扰动而产生大量粉尘污染,严重污染沿线了环境,对周边城市的空气环境构成了严重威胁,同时带来了巨大的经济损失。通过文献综述可知,针对铁矿粉在储运过程中造成的粉尘污染和资源浪费问题,目前比较实用和新颖的方法是化学抑尘剂法,这一方法已经成为抑尘技术的最主要研究方向之一。本论文主要筛选了一种针对铁矿粉粉尘的抑尘剂,并对其各项性能进行了实验室研究。
  论文首先通过对基料 CPT-A,辅料 CPT-B、CPT-C粘度和抗压强度的研究以及实验室小型喷洒实验,确定了以1.0% CPT-A和0.5% CPT-B作为铁矿粉抑尘剂的最佳配方,该抑尘剂的粘度为:50~80mPa·s,抗压强度≥65KPa,喷洒抑尘剂后形成的固化层厚度约为10~13mm,且水溶性强、易喷洒、成本较低、无二次污染,能够满足铁矿粉抑尘剂的基本要求。
  然后论文对新型抑尘剂的配方进行了各项应用性能实验,研究表明:抑尘剂溶液的平均渗透速率为0.00607mm/s,该抑尘剂溶液在不同温度下半个小时的渗透深度达到10mm左右,渗透性能良好,且能够适应外界-10℃~40℃的温差变化;喷洒抑尘剂的铁矿粉在30m/s(108km/h)的风速下吹蚀5分钟,风蚀量最大不超过0.19%;抑尘剂溶液显中性,对不锈钢和橡胶的平均腐蚀速率低于蒸馏水对试片的腐蚀速率或与蒸馏水相当,抑尘剂的喷洒对运输车辆设备无腐蚀作用;抑尘剂在具有良好的抗雨淋效果,喷洒抑尘剂后的固化层能够经受大雨的考验;喷洒抑尘剂形成的固化层强度能够经受-15℃~40℃温差的考验,抑尘剂喷洒过后结膜时间约为5h,能够在较短时间完成对粉尘污染的控制;抑尘剂几乎不含有对铁矿石冶炼有害的元素,且喷洒抑尘剂前后铁矿粉各项指标元素变化微小,抑尘剂的喷洒对铁矿石的使用无不利影响;经检测该抑尘剂中含有重金属元素比生活饮用水标准的规定值低或相当,抑尘剂喷洒对人体基本没有不利影响。因此,从实验室角度出发,该抑尘剂满足铁矿粉粉尘抑尘要求。
  本论文的研究结果可为其他矿石抑尘剂的进一步研究提供实验室研究的数据参考,该抑尘剂在实际应用中会产生良好的经济效益和社会效益,应用前景广泛。
[硕士论文] 杨昊
控制工程 天津大学 2013(学位年度)
摘要:面对日趋严重的城市突发工业灾害问题,开展针对毒害气体泄漏源检测的应用基础研究,对于保障人民生命及财产安全,促进经济社会的和谐发展具有重大现实意义。考虑到毒害气体环境不适宜人或动物进行现场勘查,上世纪90年代初一些研究人员开始尝试利用移动机器人代替人或动物自主完成气体泄漏源搜寻任务,即开展机器人气体泄漏源检测研究。
  20多年来尽管科研人员为气体泄漏源检测问题的解决付出了不懈的努力,并提出了一系列气体寻源策略,但迄今尚未取得实质性突破,原因在于还存在一系列关键问题没有得到解决:首先,缺乏高仿真烟羽模型。由于真实烟羽环境存在测试投入巨大、流场参数不可控、可重复性差等问题,目前气体泄漏源检测研究普遍采用仿真烟羽环境进行测试。但是目前国际上并没有公认的能与真实羽流环境吻合度较高、具有普适性的仿真烟羽环境,因此仿真环境下的测试结果可信度存在质疑。另外,现有的烟羽跟踪算法设计中,由于缺乏对影响气体分子扩散流场变化的规律性认识,大多采用固定参数设置,如固定时间步长、固定夹角逆风等等,这种固定参数设置方法很显然不能很好的适应搜寻环境的变化。
  针对上述问题,本文主要从以下两个方面展开研究:
  第一,为了加深三维流场变化规律的认识,本课题首先采用计算流体动力学软件FLUENT对室内通风环境进行了数值模拟;然后,采用希尔伯特黄变换(HHT)这种性能优良的非线性分析工具对不同高度层面的风向信息与风速信息进行了对比研究。上述工作为仿真烟羽环境与真实烟羽环境的比对并最终建立更加逼真的仿真流场提供了线索,同时也为传感器的高度布局提供了依据。
  其次,为了提升跟踪算法的环境适应性同时加深对同一高度层面流场的细节变化规律性认识,需要对典型高度层面的风场不同子区域之间的差异做进一步的解读。考虑到 FLUENT软件仿真计算出来的反应风场情况的图像数据量过大,不利于应用成熟的图像分析方法对其进行研究。为此本文提出了一种风场图像数据有效精简方法——风场指纹,包括风向指纹与风速指纹。通过对风场指纹的特征提取与分析,研究了风场中不同区域风向与风速信息变化的剧烈程度,为后续改进搜寻算法的研究提供了线索。
[硕士论文] 周洋
安全技术及工程 辽宁工程技术大学 2013(学位年度)
摘要:纵向射流作为一种简单有效的通风技术,其主要应用于隧道日常通风和矿山巷道掘进通风工作中。本文在参考总结前人研究成果的基础上,利用安全学院国家重点实验室新购进的恒温热线风速仪(CTA),在充分掌握仪器性能,减小测试误差的前提下,搭建纵向射流通风模型,应用该仪器与测压仪器对纵向射流通风进行验证性模型实验。
  本文首先研究射流通风的理论基础,明确纵向射流通风流场划分,描述了各区域的风速和压力特点,分析影响射流通风的增压效应和诱导效应,并决定应用模型实验验证射流通风特点。
  接着对比现有的各种流速测量方法,确定使用恒温热线风速仪(CTA)。学习恒温热线风速仪(CTA)操作分析测试误差,发现影响测试精度的主要因素,减小测试误差。
  然后针对纵向射流通风的结构原理和恒温热线风速仪(CTA)、微风数显微压差计的测试特点,设计制造纵向射流通风模型,主要对诱导通风段进行研究,测量模型内的风速和相对静压,形成初步的流速场和压力场。
  最后以搭建好的纵向射流通风模型为标准组,通过改变风机出风口风速和风机安装高度这两个变量,进行实验对比研究,发现数据变化规律。为纵向射流通风的高效经济利用提供验证,为后续研究提供参考。
[硕士论文] 史新立
供热、供燃气、通风及空调工程 天津大学 2013(学位年度)
摘要:随着社会的发展和科技进步,高温环境普遍存在于各行各业。高温作业能够引起劳动者心率、血压、体温等生理指标的变化,从而危及人身健康和安全。对高温环境下的劳动者进行热习服训练能够提高其对高温环境的适应能力,减少环境及劳动强度对生理参数的影响。本文通过实验方法研究了热习服训练对高温环境下作业者的影响,分析了训练温度及心理干预对习服效果的作用,并进一步探讨了热习服训练过程中各生理参数的习服特点。
  本文选取男性大学生作为受试者,在天津大学环境舱内模拟高温环境进行实验。实验标准测试模式温湿度为38℃-40%,耐热训练模式温湿度分别为36℃-40%、38℃-40%、40℃-40%及40℃-40%+优美音乐。实验过程中受试者进行28次/分钟踏阶运动,实验测量参数包括心率、血压、呼吸、直肠温度、皮肤温度、出汗量、两点阈、疲劳程度和热感觉。
  分析实验数据可知,热习服训练对心血管系统、呼吸系统、能量代谢率、体温调节系统、人体疲劳和主观热感觉均能产生显著影响,能够达到降低温度及劳动强度对热应激反应影响、提高人体对高温环境适应能力的目的;通过对比热习服训练温度及心理干预对热习服训练效果的影响发现,适当提高热习服训练温度及在训练过程中播放优美音乐能够在一定程度上提高热习服训练效果,更有效的降低环境及劳动强度的影响。最后文章根据具体实验数据初步得出了各生理参数发生热习服的时期,并通过量化热习服训练过程中各参数的习服程度进一步分析了各生理参数的习服特点,为以后的研究和实践提供了理论基础和依据。
[硕士论文] 张震
安全技术及工程 江苏大学 2013(学位年度)
摘要:目前生产性粉尘存在于很多行业和领域,包括采矿行业,冶金行业,玻璃生产行业,木材行业等,严重威胁着安全生产和人类健康。粉尘能够引发包括尘肺病在内的各种职业病;由粉尘引发的粉尘爆炸事故也是粉尘的主要危害之一。为了有效解决存在粉尘危害行业的粉尘治理问题,本文针对压气水自吸风喷雾降尘技术进行了试验研究。
   本文对于压气水自吸风喷雾降尘系统研究的主要内容有:压气水自吸风喷雾降尘相关理论,包括射流基本理论,气水混合射流喷雾雾化机理,降尘机理,旋转射流机理,两相流基本理论以及影响喷雾雾化性能的主要指标。用Fluent软件对压气水自吸风喷雾,自吸风喷雾和常规喷雾的流场进行模拟,观察射流的流场分布特点,研究各自射流管出口截面处的粒径分布。压气水自吸风喷雾降尘的实验研究,包括压气水自吸风喷雾系统的设计,数据测量装黄及实验方案的确定,实验结果的测量及分析。主要研究了影响喷雾效果的压气流量,喷嘴孔径,扩散角和喉嘴距等因素,研究了影响喷雾性能的平均粒径SMD值和有效射程。同时对试验系统的喷雾降尘效果进行实验研究,并与自吸风喷雾和常规喷雾降尘效果进行对比。
   数值模拟主要是对实验射流装置内部流场进行模拟,得出射流的流场矢量分布,流场出口截面处的雾滴粒径分布规律,并与压气水和常规喷嘴喷雾流场进行对比。压气水自吸风的喷雾效果比自吸风和常规喷嘴喷雾的流场分布更均匀,在同一截面处的粒径更小,所以喷雾效果是最好的。
   实验研究包括试验系统的确定,装置的选择及试验参数的测定,分别对影响喷雾效果的压气流量,喷嘴孔径,扩散角和喉嘴距四个变量运用控制变量法进行研究,分别测得不同变量组合下的雾滴平均粒径及喷雾有效射程。对测得平均粒径运用软件进行曲线拟合,求得拟合方程,并根据结果确定最优参数组合。对于有效射程的研究,分别求得各个变量在不同水平下的的平均有效射程,以确定最优参数组合。
   降尘效果实验主要研究了在相同实验条件下,将压气水自吸风和自吸风与常规喷嘴喷雾降尘效果进行对比,分别比较了它们的分级降尘效率,主要是对于粒径在5μm以下的呼吸性粉尘的降尘效率的研究。发现压气水自吸风喷雾的降尘效果是最好的。
[博士论文] 李洋
机械电子工程 西安电子科技大学 2013(学位年度)
摘要: 采取多种展开形式的大型航天器往往具有较强的柔性,对其在空间工作时产生的振动需要进行抑制以满足航天器任务的需求。本文针对柔性航天器进行了动力学建模、模型修正、非线性姿态与振动控制、鲁棒振动控制及振动控制实现策略等方面的研究,旨在为柔性航天器振动控制的实际工程应用提供理论依据和技术支持。主要研究内容如下:
1. 根据混合坐标法和拉格朗日方程推导了柔性航天器的动力学模型,并提出一种附加质量法分析薄板在空气场中的非线性振动问题。针对航天器柔性结构在地面实验中的非线性振动问题,引入 Green-Lagrange 应变修正非线性薄板的一阶剪切变形,采用虚功原理建立薄板有限元模型,再通过速度势函数和格林函数计算空气场加载在薄壳上的压力获得附加质量,利用附加质量对原结构进行修正。将所获得的柔性结构地面非线性动力学分析结果用于修正柔性航天器模型,从而获得相对精确的在轨工作时的动力学模型。
2. 基于压电智能材料和模态控制方法构造了三轴稳定柔性航天器的姿态控制和振动控制系统。利用频带隔离思想,设计了柔性结构的正位置反馈(Positive Position Feedback,PPF)振动主动控制器。建立了压电智能板的有限元模型,并导出压电作动器的模态控制力以及结构的模态位移。考虑到姿态确定系统、姿态控制执行器及 PPF 控制器,建立了三轴稳定柔性航天器姿态控制与振动控制的全数字仿真模型,通过算例验证了模型以及控制方法的有效性。
3. 设计了抗干扰能力较强的基于状态相关 Ricatti 方程( State-Dependent Riccati Equation,SDRE)的姿态控制器,并利用自适应方法增强了一阶PPF控制器的鲁棒性。根据航天器姿态角与姿态角速度两类变量变化速度的不同,将姿态动力学、运动学分解为内、外两个控制回路,再将非线性动力学伪线性化,每个回路设计相应的积分型SDRE控制器。同时,研究了一阶PPF控制器特性,利用自适应思想设计了柔性结构的自适应PPF振动控制器,增强了控制系统的鲁棒性,并且较好地解决了控制器性能和精度之间的矛盾。通过算例验证了所提出的姿态与振动控制器的有效性。
4. 基于线性矩阵不等式(Linear Matrix Inequality,LMI)提出了一种非线性系统的鲁棒控制方法,并利用所得方法和结论设计了鲁棒二阶 PPF 控制器。针对基于模糊T-S模型的输入受限非线性系统,导出控制性能指标的上界,再通过李雅普诺夫方程给出优化的充分条件,证明闭环系统的稳定性。将稳定性约束和控制输入约束变换成易求解的LMIs形式。利用这一结论,将LMI方法引入到PPF控制器设计中。在带有 PPF 控制器的闭环系统中,考虑到柔性结构动力学中不确定项和作动器能力的限制,将问题转化为具有LMI约束的特征值问题进行求解,从而得到优化后的 PPF 控制律,增强了振动控制的鲁棒性。通过算例验证了所设计的鲁棒PPF控制器的有效性。
5. 面向工程应用,设计了基于多重主动调谐质量阻尼器( Multiple Active Tuned Mass Dampers,MATMD)的柔性结构振动主动控制实现策略,以增强控制系统的可靠性。针对某柔性航天器结构,设计了以板簧和惯性质量块组成的多重调谐质量阻尼器(Multiple Tuned Mass Dampers,MTMD)。利用位移放大系数优化选择了惯性元件、弹性元件和阻尼元件参数。将压电作动器引入板簧的主动控制中,结合 PPF 控制方法,推导出基于压电作动器的模态控制方程。通过实例对比,证明了所设计的MATMD振动控制策略的优越性和可靠性。
[硕士论文] 韩光
环境科学 华北电力大学;华北电力大学(保定) 2013(学位年度)
摘要:本文针对自行设计的超细粉尘凝并装置,利用CFD软件模拟不同入口风速、不同粒径下该凝并装置的流场与粒子轨迹。对不同入口风速风速下该凝并装置的速度矢量、湍流强度、涡量以及粒子运动轨迹进行了分析,并与一些实验数据进行对比。通过模拟结果来看,在荷电段速度、湍流强度以及涡量几乎无变化,到达产涡凝并段由于有叶片的阻碍,气流遇到阻碍使得其分布发生突变,涡量、湍流强度及速度发生突变;粒子基本都以直线型顺利的通过极板,到产涡凝并段后粒子运动轨迹变得不规则,有漩涡产生并且在产涡段有明显的粒子数目的减少,该装置对粒径为10μm的颗粒物影响不大,但对粒径比10μm小的颗粒物效果都十分明显,该凝并装置可以将超细粉尘凝并称为较大颗粒,说明本次模拟基本达到了预期的目的。
   模拟结果表明:速度越大,超细粉尘凝并装置产生的湍流强度与涡量越大,从气流分布的角度来说,这样有利于超细粉凝并;从粒子运动轨迹来看,粒径越小,粒子运动轨迹越不规则,越容易发生凝并,粒子数目减少的越多。改变产涡凝并段的叶片间距进行数值模拟,模拟结果表明:从气流分布角度来说,叶片间距100mm比叶片间距200mm的产涡凝并段产生了更大的湍流强度与涡量,但是并不是涡量越大、湍流强度越强就越好,从粒子运动轨迹来看,叶片间距为200mm比叶片间距为100mm的产涡凝并段的粒子运动轨迹更加均匀,粒子凝并后几乎都能顺利进入电除尘器内。通过模拟最后得出了较佳的设计方案:叶片为矩形、入口风速为10m/s、叶片间距为200mm、该装置对粒径为2.5μm的颗粒效果最为理想。为超细粉尘凝并装置产涡凝并段结构的设计优化提供一定的理论依据。
  
[硕士论文] 杨少华
环境工程 西安理工大学 2013(学位年度)
摘要:煤炭是我国的主体能源,一段时间内在中国能源结构中的主体地位难以改变,而煤炭的燃烧又是大气污染的主要因素。微细颗粒物山于荷电困难,并且在电场内受到的粘滞阻力较人,驱进速度较低,所以常规电除尘器对其的捕集效率较低。随着国家环保标准的不断提高,多数丁业领域要求粉尘的排放浓度小于50mg/Nm3,电除尘行业掀起针对微细粉尘治理的提效改造技术研发热。其中,电凝聚技术以其机理先进、性能优异、易实施等诸多优点引起了全行业的广泛关注,已成为“十二五”期间环保产业优先推广技术。
  本文首先通过对微细粉尘荷电的影响规律试验研究,分析可知电凝聚器荷电区电场应优先考虑配置高频电源,在相同的二次电压下,高频电源产生的空间离子浓度显著高于工频电源,而且高频电源的实际工作电压有明显的提升;凝聚电场正、负工作电压均应控制在稳定区高端闪络区前端,稳定地产生高浓度的空间离子,空间离子浓度总体随电场强度的增大而增大(局部小幅波动,与测试误差有关),且也在击穿前增大幅度陡增,而且拉升速率较负高压时更大;同时可根据可用电场长度确立电场风速,使粉尘在有限的电场长度内充分的荷电。
  此外,通过机理分析,以荷电凝并一体化思路,提出了一体式双极荷电凝并方法及装置,并基于西安理工大学大气污染控制实验室电晕特性试验系统,系统地分析了一体式双极荷电凝并器的核心部件一开孔接地极板的电晕特性规律,为该凝聚器的电场设计提供理论指导和技术支持。通过试验可知47%开孔率的阳极板,击穿电流为平板时的82%~97%(根据线型不一),相对其余孔板形式要显著优异。就单独从对电除尘器电晕性能的影响而言,该新型电凝聚器选用丌孔率为47%的接地极板。当高阻计重复测量7次以上(含7次)时,所测数据基本相等,典型极配的微电流值趋于稳定,这为微电流密度的均佰性分析提供了数据前提;三种阴极线型都表现为在等电场梯度下,电压较高的时候阳极板表而的电流密度分布较电压低是表现lf{更好的均匀性;且针形线和单角钢芒刺线对应的阳极板表面的电流密度分布相对于锯齿线对应开孔阳极板要均匀的多;三种线型对应的阳极丌孔极板表面的最佳电流密度分布最佳配置形式为:同极距350mm,二次电压为56kV。锯齿线、单角钢芒刺线和针形线的阴极线问距分别为160mm,120mm,98mm。
[硕士论文] 石文梅
化工过程机械 青岛科技大学 2011(学位年度)
摘要:粉尘污染是我国大气环境污染的重要组成部分,也是中国城市大气污染的重点问题之一。对于露天堆料场粉尘防治问题,防风网抑尘工程技术是比较有效的、适合我国国情的二次扬尘防治技术与装置。
   本文主要以蝶形网和拦沙网为研究对象,依托风洞实验装置研究不同参数对蝶形网和拦沙网后庇护区内流场特性的影响,为防风网的结构优化设计提供可靠的实验数据。还对本课题组在工程中采用的两种钢构架进行了受力特性分析及结果校核。研究结果对防风网抑尘工程装置的优化设计和安全操作具有重要意义。
   首先,对防风网在现场测试、数值模拟及实验研究方面的国内外现状及进展进行了综述,并对几个代表性的防风网抑尘工程进行了简要介绍。
   其次,建立了风洞实验平台,进行了不同工况下不同参数对平面网、蝶形网和拦沙网后庇护区内流场特性影响的实验研究。得出了如下的结论:
   ①不同形式的防风网具有不同的最优开孔率。平面网的最佳开孔率为26.4%,减风率为68.44%;蝶形网的最佳开孔率为27.3%,减风率为63.39%;拦沙网的开孔率为27.1%时庇护效果最好,减风率为63.01%。
   ②具有相似开孔率时,蝶形网和拦沙网的庇护效果略低于平面网,但其强度远远大于平面网,适合在工程建设中推广使用。
   ③风速为3m/s时,不同孔径的蝶形网对尾流区的庇护效果最好;风速为5、7.5、10m/s时其庇护效果依次降低。
   ④开孔率分别为26.4%和27.3%的平面网和蝶形网均在底部间隙为0.15倍网高时减风率最大,分别为68.81%和66.84%,且分别高于在相同条件下平面网无间隙时的减风率68.44%与蝶形网无间隙时的减风率63.39%。
   最后,采用有限元分析软件对直立平行式支撑钢构架和直立斜支撑钢构架进行力学分析,并对计算结果进行了校核,结果表明两种钢构架均满足强度、刚度和稳定性要求。直立斜支撑钢构架与直立平行式支撑钢构架的综合比较表明前者的结构形式较为合理。
  
[硕士论文] 陶小龙
环境工程 武汉科技大学 2011(学位年度)
摘要:环境问题日益严重,开放性粉尘以其尘粒细、分散度高、受环境影响因素大、捕集不易等特点严重影响生活、工艺等的正常进行。以货运列车卸料过程产生的开放性粉尘为研究对象,研究开放性粉尘的控制方法。通过综合考虑卸料工艺流程和物料特性,提出吹吸式离子风双区电场的控制方法。建立了控制模型,理论分析推导出电场力作用下的粉尘驱进速度公式,对比计算并验证了电场力对开放性粉尘捕集效果明显。采用CFD模拟对吹吸气流的控制效果进行了模拟,研究发现从污染源头进行控制,用空气幕将扩散粉尘阻隔在物料斗内能有效的降低工作区粉尘浓度。同时发现在相同的设计参数下,对吸风罩增加气流诱导板对控制效果基本无影响,吹吸式控制中吸风罩气流诱导板不是决定因素。合理利用粉尘的凝并现象,增加预荷电区和凝并区能提高除尘效率。
[硕士论文] 毕盼
材料工程 武汉理工大学 2011(学位年度)
摘要:随着我国经济的持续发展,国民对自身安全及健康日益重视。对于空气污染、有毒有害气体的防御,不仅从整体治理,如绿化、大面积烟尘过滤等,还从个体保护上加大力度。这样市场上对防护用品的需求量就越来越大,对产品的种类、质量要求也越来越高。呼吸防护用品作为个人防护用品的重要组成部分,其市场机制还不够完善,生产厂家技术水平差异较大,产品还存在诸多问题有待解决。本文就是在此背景下,设计的一款新型呼吸防护产品。
   本文主要对产品的三维造型、结构及其成型模具进行了详细探讨。
   综观近几年的呼吸防护产品的的发展趋势,其共同的特点是:减轻呼吸防护产品的质量,提高呼吸防护产品的防毒防尘性能、使用寿命,增加防护产品的使用功能,实现面具的通用化、标准化和系列化,更好的适应人体的生理需求。
   本文对呼吸防护产品的发展史进行了简单的介绍。呼吸防护产品有很多种,根据不同的场合要选用适合的防护产品。本文经过多方调研及生产实践,决定设计一款自吸过滤式防护半面罩。
   呼吸防护产品采用了适配性的设计,从与面部适配的密合框设计到呼气孔、吸气孔的设计都进行了一一阐述。其中涉及了产品设计难点及注意事项,并对其他设计因素进行了考虑,希望能达到更多的指标要求。产品采用头带连接阀与头带搭配使用的新型结构设计,而不是直接将连接结构设计在面罩主体上。
   罩体的成型材料通过不同橡胶的性能进行比较,从中选定了最佳的材料:液体硅橡胶,其优异的性能将能得到质量良好的面罩。
   对呼吸防护面罩主体的成型工艺进行了研究,最终决定采用液体硅橡胶注射成型,此方案缩短了成型周期,提高了生产效率,降低了劳动强度。模具设计采用UG中Mold Wizard模块,从开始的设置收缩率到模具总体结构完成,进行了详细的阐述,采用UG设计模具,有很多模块是标准件,可以直接选用,节约了很多计算的时间,更符合现代社会高效率的要求。
   采用注射成型方式,缩短了成型周期,提高生产效率,相对成本就会降低,还有利于提高产品原材料的利用,这样就会使呼吸防护产品的使用更加普及。
  
[硕士论文] 张静
材料加工工程 武汉理工大学 2011(学位年度)
摘要:呼吸防护面具是劳动过程中预防和控制呼吸性职业危害、保障劳动者生命安全的重要保护装备。佩戴呼吸防护面具将产生额外呼吸阻力,它增加呼吸功,影响通气,降低工人的工作效率和工作能力。如何减少额外呼吸阻力一直是国际呼吸防护领域研究的重点。本文旨在采用计算流体力学分析与参数化设计方法,用UG二次开发工具构建参数化的呼吸防护面具罩体几何模型,并对之进行流体力学分析,以确定面具罩体几何结构对呼吸阻力的影响,实现面具罩体的优化再设计目的。
   计算流体力学(Computational Fluid Dynamics,简称CFD)是现代科学中解决复杂流动和传热问题的有效计算技术。本文采用计算流体力学分析呼吸防护面具罩体内呼吸气流情况,主要内容包括:根据现代实验技术及空气动力学相关研究,确定呼吸防护面具罩体内呼吸气流流场特征、模拟主控方程、边界条件和三维湍流模型;以基于人体适配设计的头部三维模型数据,构造呼吸气流几何模型,并采用专业网格划分软件ICEM CFD对其进行网格划分;采用计算流体力学分析软件CFX进行数值模拟分析,得到一定几何结构下呼吸防护面具的相关呼吸气流参数。
   参数化设计指用一组参数来约定设计对象的尺寸关系,从而表达该设计对象的几何结构,是初步设计、产品建模、系列设计和动态设计的有效手段。本文提出用参数化设计的方法对面具罩体的几何结构进行表达,以便于确定面具罩体的几何参数对呼吸阻力的影响情况。以一款简单呼吸防护面具产品为例,本文采用UG二次开发工具对罩体部分的三维建模过程进行参数化创建,包括开发模型菜单、UG风格对话框和建模调用程序,并将其在UG软件中进行集成,实现用简单几何参数控制呼吸防护面具罩体部分的几何模型建模。
   结合计算流体力学分析技术与参数化设计,将参数化的气流几何模型在CFX中进行仿真分析,并通过模拟得到的相关呼吸气流参数对模型几何参数进行修改,可实现对该几何结构的优化再设计工艺,提高呼吸防护面具产品开发效率并减少其开发成本。
  
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