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“双碳”背景下“工业通风”课程案例式教学改革与实践

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黑龙江教育（高教研究与评估） 2024年第5期 71-73页

作者：庄加玮刘恩海刘建麟常州大学江苏常州213164 东华大学上海201620

工业通风在工业建筑室内健康环境营造和国家“双碳”目标实现上扮演着重要角色。“工业通风”课程案例式教学改革与实践对课程教学模块化、课程安排及组织实施、课程实践内涵及课程考核与评价标准进行了探讨。整个教学过程秉持一个中心... 详细信息

工业通风在工业建筑室内健康环境营造和国家“双碳”目标实现上扮演着重要角色。“工业通风”课程案例式教学改革与实践对课程教学模块化、课程安排及组织实施、课程实践内涵及课程考核与评价标准进行了探讨。整个教学过程秉持一个中心、两个基本点,即以全过程考核为中心,以课程理论与实践应用并重和创新能力培养胜于传统卷面分为基本落脚点,以期培养学生解决复杂工程问题的能力,提升实践创新意识,为国家经济社会发展贡献力量。

关键词：双碳工业通风课程案例教学改革教学实践

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焊接工艺多源散发的高温颗粒污染物扩散特性数值模拟

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中国环境科学 2022年第6期42卷 2552-2560页

作者：韩坤庄加玮刁永发任美张俪安东华大学环境科学与工程学院上海201620 常州大学石油工程学院江苏常州213164

为探究热工艺过程产生的热气流作用下颗粒的迁移规律,基于气固两相离散粒子模型(DPM)对多源浮射流伴生的高温颗粒的扩散特性进行了数值研究,讨论了两相流运动过程中热气流与颗粒群的温度和速度的瞬时变化情况.结果表明,对于473K≤T_(0)... 详细信息

为探究热工艺过程产生的热气流作用下颗粒的迁移规律,基于气固两相离散粒子模型(DPM)对多源浮射流伴生的高温颗粒的扩散特性进行了数值研究,讨论了两相流运动过程中热气流与颗粒群的温度和速度的瞬时变化情况.结果表明,对于473K≤T_(0)≤673K的高温颗粒群,温度衰减趋势类似,颗粒群温度分布呈中心对称;当5μm≤d_(p)≤20μm时,颗粒与气流之间的跟随性随着粒径的增大而降低;热羽流随时间经历了独立发展和相互合并的过程,羽流之间涡旋结构的消失导致中心位污染源散发的d_(p)=10μm的颗粒更容易发生沉降.

关键词：高温颗粒空气质量热工艺扩散特性热羽流

焊接工艺过程多源散发的高温颗粒污染物扩散特性数值模拟

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中国环境科学 2022年

作者：韩坤庄加玮刁永发任美张俪安东华大学环境科学与工程学院常州大学石油工程学院

广泛存在于工业建筑中的高温颗粒污染物，会对工人的健康与室内空气质量造成较为严重的影响，现有关于热工艺过程产生的热气流作用下颗粒迁移规律的研究，大多局限于单一局部污染源。本文基于气固两相离散粒子模型（DPM）对多源浮射流... 详细信息

广泛存在于工业建筑中的高温颗粒污染物，会对工人的健康与室内空气质量造成较为严重的影响，现有关于热工艺过程产生的热气流作用下颗粒迁移规律的研究，大多局限于单一局部污染源。本文基于气固两相离散粒子模型（DPM）对多源浮射流中伴生的高温细颗粒的扩散特性进行了研究，讨论了两相流运动过程中热气流与颗粒群的温度和速度的瞬时变化情况。结果表明，对于473K ≤ T;≤ 673K的高温颗粒群，温度衰减趋势类似，颗粒群温度分布呈中心对称；当5μm ≤ d;≤ 20μm时，颗粒与气流之间的跟随性随着粒径的增大而降低；热羽流随时间经历了独立发展和相互合并的过程，羽流之间涡旋结构的消失导致中心位污染源散发的d;= 10μm的颗粒难以运输至高度4m以上的位置。

关键词：高温颗粒空气质量热工艺扩散特性热羽流

铸造车间内工艺非球形颗粒在呼吸道内沉积的动力学特性

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中国环境科学 2023年

作者：庄加玮陈庚阳杨如梦郭张辉刘恩海刁永发沈恒根常州大学石油与天然气工程学院能源学院东华大学环境科学与工程学院常州大学城市建设学院

为探明铸造车间内非球形颗粒在工人呼吸道内沉积的动力学特性，本文借助电镜扫描获得粉尘颗粒的微观形貌，通过数值模拟方法分析5种形状颗粒在G3 ～ G6及G9 ～ G12呼吸道内运动规律，并讨论颗粒形状、呼吸量、颗粒粒径对其沉积分布的影... 详细信息

为探明铸造车间内非球形颗粒在工人呼吸道内沉积的动力学特性，本文借助电镜扫描获得粉尘颗粒的微观形貌，通过数值模拟方法分析5种形状颗粒在G3 ～ G6及G9 ～ G12呼吸道内运动规律，并讨论颗粒形状、呼吸量、颗粒粒径对其沉积分布的影响.结果表明，颗粒的形状因子φ越大、粒径越大、呼气量越大，非球形颗粒在呼吸道内沉积率ηt越高;φ越小，非球形颗粒在G3 ～ G6呼吸道内沉积分布越分散，在G9 ～ G12呼吸道内则相反;G3 ～ G6呼吸道内颗粒主要因惯性碰撞发生沉积，非球形颗粒受到的曳力阻碍作用更强，不同形状颗粒间沉积率差异明显胜于其在G9 ～ G12呼吸道，局部沉积率差异更是超过了30%.因此，非球形颗粒更易被输运至呼吸道较深的位置，对工人的健康威胁可能性更大.

关键词：职业卫生呼吸道铸造车间颗粒形状沉积率

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热压自然通风室内污染物浓度演变特性

西南交通大学学报 2021年第1期56卷 47-55页

作者：庄加玮刁永发张俪安沈恒根东华大学环境科学与工程学院上海201620

为探究热压自然通风向稳态发展过程室内气态污染物的迁移规律,对不同高度处污染物浓度演化进行了分析.首先结合预测热分层瞬时变化的非均匀三层模型,针对室内不同的下层污染物混合特性,建立了均匀混合和纯置换两种热压自然通风室内污染... 详细信息

为探究热压自然通风向稳态发展过程室内气态污染物的迁移规律,对不同高度处污染物浓度演化进行了分析.首先结合预测热分层瞬时变化的非均匀三层模型,针对室内不同的下层污染物混合特性,建立了均匀混合和纯置换两种热压自然通风室内污染物输送模型;其次,采用4阶龙格-库塔(Runge-Kutta)方法迭代求解,得到了通风过程室内污染物层高与浓度演变特性;最后,分析了有效通风面积和浮力组合系数对污染物浓度变化的影响.结果表明:垂直速度为0的界面与新鲜空气层界面是两个不同的分界面;有效通风面积越大,两者高度差的峰值越大,到达稳态所需时间越短;浮力组合系数越大,任意时刻两者高度差越大,且随有效通风面积的增大越发明显;下层污染物混合特性会影响污染物分层以及演变特性,但不改变稳定时刻污染物浓度分布,通风过程室内上层污染物浓度均要大于下层;纯置换模型下原有冷空气层污染物浓度随时间不断降低至定值,下层污染物浓度保持恒定,而上层污染物浓度在初始阶段急剧增大,后缓慢减低;均匀混合模型的上下层污染物浓度会缓慢衰减至定值;此外,增大有效通风面积可缩短污染物衰减时间,提高排污效率,而浮力组合系数对污染物浓度变化的影响则可忽略.

关键词：热压自然通风瞬时流动热分层污染物输送模型浓度变化

可吸入颗粒物在不同阻塞性呼吸道内运动与沉积特性

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中国环境科学 2021年第7期41卷 3349-3359页

作者：庄加玮刁永发楚明浩沈恒根东华大学环境科学与工程学院上海201620

为弄清颗粒污染物在慢性阻塞性肺病工人呼吸道内运动和沉积规律,采用数值方法讨论了2类阻塞性呼吸道内气固流动特性,分析了阻塞率(α)、阻塞位置、劳动强度等因数对流场分布、颗粒沉积形式和沉积率的影响.结果表明,α越大,病人局部缺氧... 详细信息

为弄清颗粒污染物在慢性阻塞性肺病工人呼吸道内运动和沉积规律,采用数值方法讨论了2类阻塞性呼吸道内气固流动特性,分析了阻塞率(α)、阻塞位置、劳动强度等因数对流场分布、颗粒沉积形式和沉积率的影响.结果表明,α越大,病人局部缺氧越严重,当α=0.8时,相对缺氧率可达90%以上;劳动强度越强或受阻塞位置越深,病人发生哮喘的可能性愈高.呼吸道变形不会改变颗粒的沉积机制,但对其沉积形式有显著影响.α增大,劳动强度增强,粒径变大,均会导致颗粒沉积分布不对称性提高,且下呼吸道粒子沉积分布对称性更好.此外,呼吸道变形使总沉降率(ηt)减小,且α越大,ηt越小.发现对于低劳动强度,下呼吸道或者dp>5μm的大颗粒,α对ηt影响要更为显著.

关键词：慢性阻塞性肺病阻塞率病变位置气固两相流颗粒沉积特性

不同横截面形状异形纤维捕集颗粒物的数值模拟

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环境工程学报 2021年第11期15卷 3598-3605页

作者：楚明浩刁永发张俪安庄加玮东华大学环境科学与工程学院上海201620

基于离散相模型(DPM),模拟研究了不同横截面形状异形纤维在拦截和惯性碰撞2种机制下对颗粒物的捕集效率;考察了颗粒物粒径、入口风速、纤维填充率和纤维放置方式对不同横截面形状异形纤维捕集颗粒物效率的影响。结果表明,当颗粒物粒径为... 详细信息

基于离散相模型(DPM),模拟研究了不同横截面形状异形纤维在拦截和惯性碰撞2种机制下对颗粒物的捕集效率;考察了颗粒物粒径、入口风速、纤维填充率和纤维放置方式对不同横截面形状异形纤维捕集颗粒物效率的影响。结果表明,当颗粒物粒径为0.5~2.5μm,入口风速为0.5 m·s^(-1)时,异形纤维对颗粒物的捕集效率随粒径的增加而增加,对粒径为1.5μm及以上颗粒物的捕集效率明显增加;入口风速为0.2~0.6 m·s^(-1)时,颗粒物粒径为2.5μm时,异形纤维对颗粒物的捕集效率均随入口风速的增加而增加;当填充率为1.2%~4.0%时,颗粒物粒径为2.5μm时,异形纤维对颗粒物的捕集效率随填充率的增加而增加,其中横截面为正三角形的纤维对颗粒物的捕集效率均最大。异形纤维的径向异形度相同时,纤维边垂线与来流方向平行的放置方式对颗粒物的捕集效率较高。不同横截面形状异形纤维的径向异形度系数越小,对颗粒物的捕集效率受纤维的放置方式的影响越小。本研究可为新型纤维滤料的开发提供参考。

关键词：异形纤维数值模拟捕集效率径向异形度

不同排列结构的纤维层对捕集PM2.5性能影响的数值模拟

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过程工程学报 2021年第5期21卷 541-549页

作者：楚明浩刁永发张俪安庄加玮东华大学环境与工程学院上海201620

基于离散颗粒模型(Discrete Phase Model, DPM)研究了三种纤维排列结构捕集颗粒物规律。模拟了不同排列结构的纤维层在拦截和惯性碰撞两种捕集机制下捕集颗粒物的性能,考察了颗粒物粒径、入口风速和纤维层填充率对平行排列、单层垂直排... 详细信息

基于离散颗粒模型(Discrete Phase Model, DPM)研究了三种纤维排列结构捕集颗粒物规律。模拟了不同排列结构的纤维层在拦截和惯性碰撞两种捕集机制下捕集颗粒物的性能,考察了颗粒物粒径、入口风速和纤维层填充率对平行排列、单层垂直排列和双层垂直排列纤维层捕集颗粒物性能的影响。结果表明,当颗粒物粒径为0.5~2.5μm,风速为0.6 m/s时,垂直纤维层捕集颗粒物对粒径为1.5μm及以上颗粒物的捕集性能增强,捕集性能在粒径为2.0μm时达到最大;入口风速为0.2~0.8 m/s,颗粒物粒径为2.5μm时,单层垂直纤维层结构颗粒物捕集效率随风速增加而增加,并高于平行排列结构和双层垂直排列结构,且其捕集性能随风速增加而降低;纤维层的填充率为6.0%~22.4%,颗粒物粒径为2.5μm时,纤维层对颗粒物的捕集效率随填充率增加而增加,捕集颗粒物性能随填充率增加而降低,单层垂直纤维层结构捕集效率始终高于另外两种结构;单层垂直纤维层结构对颗粒物的捕集速率最大。

关键词：多纤维结构数值模拟捕集效率质量因子

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锻铸车间焊接区与切割区金属粉尘的微观特征

安全与环境学报 2021年第5期21卷 1971-1977页

作者：刁永发吕扬庄加玮东华大学环境科学与工程学院

工业车间粉尘易诱发工人多种职业病。以锻铸车间产生的金属粉尘为研究对象,利用电子显微镜(SEM)、激光粒度仪、X射线能谱仪(EDS)分别对车间内焊接区和切割区金属粉尘的形貌、粒度特征及元素组成进行了表征和分析。结果表明,车间内不同... 详细信息

工业车间粉尘易诱发工人多种职业病。以锻铸车间产生的金属粉尘为研究对象,利用电子显微镜(SEM)、激光粒度仪、X射线能谱仪(EDS)分别对车间内焊接区和切割区金属粉尘的形貌、粒度特征及元素组成进行了表征和分析。结果表明,车间内不同工艺区域产生粉尘的表面形态、粒度特征、成分组成都存在较大差异。与切割区粉尘相比,焊接区粉尘比表面积大,因而表面形貌更为粗糙且更易吸附有害物质;焊接粉尘粒径范围在0.4~2.3μm,切割粉尘粒径更细,在0.4μm以下;焊接区粉尘所含元素种类多于切割区粉尘,且含有致癌风险的金属元素。研究结果可为锻铸车间不同作业场所工人的个人防护及通风除尘系统设计提供理论支撑。

关键词：安全卫生工程技术锻铸车间金属粉尘表面形貌粒度特征元素组成