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防爆柴油机排气颗粒物的微观结构研究

安全与环境学报 2024年第5期24卷 1778-1785页

作者：李阳阳朱蕙何泽郑子康崔宇宣长安大学能源与电气工程学院西安710064 陕西省交通新能源开发、应用与汽车节能重点实验室西安710064

为研究废气水洗箱和含氧燃料对防爆柴油机排气颗粒物微观结构随工况变化的影响,利用扫描电子显微镜(Scananing Elecron Microscope,SEM)对0#柴油(D100)和丁醇/柴油混合燃料(BD20)的排气颗粒物的微观形貌、分形特征和粒径分布进行研究。... 详细信息

为研究废气水洗箱和含氧燃料对防爆柴油机排气颗粒物微观结构随工况变化的影响,利用扫描电子显微镜(Scananing Elecron Microscope,SEM)对0#柴油(D100)和丁醇/柴油混合燃料(BD20)的排气颗粒物的微观形貌、分形特征和粒径分布进行研究。其中,丁醇的质量分数为20%。结果显示:经过废气水洗箱后,颗粒物内吸附质含量增多,密集程度升高,在多数工况下,颗粒物支链减少,且BD20有利于减少颗粒物碳烟粒子含量;颗粒物的计盒维数分布在1.70~1.85,且经过废气水洗箱的颗粒物结构更紧密,计盒维数更大,D100的计盒维数大于BD20的计盒维数;颗粒物基础碳粒子粒径分布在10~90 nm,废气水洗箱对颗粒物有沉降作用,使颗粒物平均粒径减小,BD20的平均粒径小于D100平均粒径。

关键词：安全卫生工程技术防爆柴油机微观形貌计盒维数基础碳粒子

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PTFE针刺毡滤料覆膜牢度研究

安全与环境学报 2024年

作者：郭颖赫李冬辉孙志钜柳静献邱乾胜东北大学资源与土木工程学院天津大学电气自动化与信息工程学院沈阳理工大学环境与化学工程学院浙江宇邦滤材科技有限公司

随着环保标准的不断提高，对工业烟气中微细颗粒物的排放提出了更高的要求。目前，工业除尘滤料中基于聚四氟乙烯(Polytetrafluoroethylene，PTFE)膜的覆膜针刺毡滤料对微细颗粒物有较高的过滤效率。然而，PTFE膜在长期使用过程中有脱... 详细信息

随着环保标准的不断提高，对工业烟气中微细颗粒物的排放提出了更高的要求。目前，工业除尘滤料中基于聚四氟乙烯(Polytetrafluoroethylene，PTFE)膜的覆膜针刺毡滤料对微细颗粒物有较高的过滤效率。然而，PTFE膜在长期使用过程中有脱落的风险，进而影响除尘器的除尘效果。因此，PTFE膜与针刺毡滤料基底间的覆膜牢度至关重要。本文选取市场上常用的5种PTFE覆膜滤料，对其覆膜牢度进行系统评估，并分析覆膜牢度的影响因素。结果表明：同样以PTFE为基底的覆膜滤料具有的最大覆膜牢度，其值大于0.074 MPa；以芳纶、聚酰亚胺(Polyimide，P84)、聚苯硫醚(Polyphenylene Sulfide，PPS)针刺毡滤料为基底的覆膜滤料覆膜牢度为0.027～0.029 MPa。经分析，覆膜的处理温度对覆膜牢度有较大影响，而实际处理温度需根据针刺毡基底的材质选择；针刺毡基底表面的纤维面积占比也是影响覆膜牢度的因素之一。此外，对膜脱落后滤料的过滤性能变化进行评估。结果表明，膜脱落对滤料过滤性能有较大影响，其中P84覆膜滤料的膜脱落后过滤性能变化幅度最大，对PM2.5的过滤效率由95.25%降低至78.66%。本文研究成果对覆膜滤料的选择以及增强覆膜滤料的覆膜牢度具有指导作用。

关键词：安全卫生工程技术工业除尘覆膜滤料 PTFE 过滤效率

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旋风滤布除尘器的除尘性能研究

安全与环境学报 2024年

作者：贾宝山陈鑫吴钧贾牛骏矿山热动力灾害与防治教育部重点实验室辽宁工程技术大学辽宁工程技术大学安全科学与工程学院

为了解决传统旋风除尘器对颗粒捕集效率差，袋式除尘器使用寿命短等问题，将传统旋风除尘与滤布除尘有效结合，形成一种优势互补的一体式旋风滤布除尘装置。本研究采用数值模拟和试验相结合的方法，探究其在不同的出口压力的条件下，旋... 详细信息

为了解决传统旋风除尘器对颗粒捕集效率差，袋式除尘器使用寿命短等问题，将传统旋风除尘与滤布除尘有效结合，形成一种优势互补的一体式旋风滤布除尘装置。本研究采用数值模拟和试验相结合的方法，探究其在不同的出口压力的条件下，旋风滤布除尘器的除尘效率及压力损失情况。利用Fluent软件对旋风除滤布尘器的除尘性能进行测试模拟，模拟采用RSM湍流模型和DPM颗粒流模型。再通过搭建试验平台，进行试验测试除尘装置除尘性能情况，验证数值模拟的可靠性与正确性。试验结果表明：旋风滤布除尘器的除尘效率对于旋风除尘有明显的提高，旋风滤布除尘器的除尘效率与出口负压呈正相关，旋风滤布除尘总效率随出口负压的增加而逐渐增加，且旋风滤布除尘器除尘效率的最小值都高于旋风除尘部分除尘效率的最大值。旋风滤布除尘器的压力损失随出口负压的增加而线性增大，压力损失增大在除尘过程中功率的损耗也随之增加，且压力损失的上升速度快于除尘效率的提升速度。旋风滤布除尘器中，负压增大后，旋风除尘捕获大粒径颗粒，逃逸到滤布部分的颗粒粒径都较小，降低了滤布被大颗粒划破的风险，提高了滤袋的使用寿命。

关键词：安全卫生工程技术旋风滤布除尘器压力损失除尘效率数值模拟

改性碳纳米管接枝氯磺化间位芳纶纳米纤维膜的制备及性能研究

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安全与环境学报 2024年第3期24卷 1018-1026页

作者：柳静献王靓孙立田新娇顾利定贾瑞文东北大学资源与土木工程学院沈阳110819 洁华控股股份有限公司浙江海宁314419 浙江工业大学化学工程学院杭州310014

将多壁碳纳米管(Multi-Walled Carbon Nanotubes,MWCNTs)与间位芳纶(Meta-Aramid,PMIA)进行复合有利于增强PMIA力学性能,近年来已成为研究热点,但MWCNTs分散性差、结合力差还易脱落,限制了其应用。利用氨基改性碳纳米管(MWCNTs-NH_(2))... 详细信息

将多壁碳纳米管(Multi-Walled Carbon Nanotubes,MWCNTs)与间位芳纶(Meta-Aramid,PMIA)进行复合有利于增强PMIA力学性能,近年来已成为研究热点,但MWCNTs分散性差、结合力差还易脱落,限制了其应用。利用氨基改性碳纳米管(MWCNTs-NH_(2)),同时将PMIA进行氯磺化改性(PMIA-SO_(2)Cl),使PMIA-SO_(2)Cl与MWCNTs-NH_(2)通过—SO_(2)Cl与—NH_(2)偶联在一起,并采用超声波辅助溶液共混的方法,制备MWCNTs-NH_(2)/PMIA-SO_(2)Cl悬浮液。采用静电纺丝法,制备MWCNTs-NH_(2)/PMIA-SO_(2)Cl纳米纤维膜。结果显示,PMIA-SO_(2)Cl与MWCNTs-NH_(2)的偶联作用明显增强了MWCNTs在PMIA基体中的稳定性,与改性前相比,改性后悬浮液中MWCNTs分散更均匀,平均粒径更小。与MWCNTs/PMIA及MWCNTs-COOH/PMIA相比,改性后MWCNTs-NH_(2)/PMIA-SO_(2)Cl纳米纤维膜的力学性能与过滤性能均显著提高。

关键词：安全卫生工程技术氯磺化表面修饰静电纺丝分散性力学性能过滤性能

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考虑平均辐射温度的室外作业人员热应激研究

安全与环境学报 2024年

作者：孟晓静田占刘超曹莹雪绿色建筑全国重点实验室/西安建筑科技大学西安建筑科技大学资源工程学院

为了准确预测室外高温环境下作业人员的热应激水平，研究作业人员核心温度和最大允许暴露时长的影响。基于平均辐射温度和代谢率的计算方法对预测热应激(Predicted Heat Strain，PHS)模型进行了修正，研究了不同平均辐射温度和代谢率对... 详细信息

为了准确预测室外高温环境下作业人员的热应激水平，研究作业人员核心温度和最大允许暴露时长的影响。基于平均辐射温度和代谢率的计算方法对预测热应激(Predicted Heat Strain，PHS)模型进行了修正，研究了不同平均辐射温度和代谢率对作业人员的核心温度的影响，分析了直肠温度和出汗量确定的最大允许暴露时长的变化规律。结果表明：人体核心温度随平均辐射温度和代谢率的增加而增大，当代谢率大于300 W/m2时人体核心温度随作业时间快速上升并达到阈值；代谢率和平均辐射温度对出汗量确定的最大允许暴露时长影响较小，直肠温度确定的最大允许暴露时长随着代谢率的增加而显著降低。研究结果为室外高温作业人员热安全评估提供指导。

关键词：安全卫生工程技术高温环境预测热应激模型平均辐射温度代谢率

超长滤袋局部加密对滤袋表面过滤风速分布的影响

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安全与环境学报 2024年第7期 2641-2647页

作者：杨宏刚李津瑾曹莹雪李浩东孟晓静丁筱雨西安建筑科技大学资源工程学院西安建筑科技大学绿色建筑全国重点实验室

针对超长滤袋表面过滤风速沿其轴向分布极为不均的问题，采用数值模拟方法探究了超长滤袋局部加密对滤袋表面过滤风速分布的影响，为提升超长滤袋袋式除尘器的过滤性能寻求解决方法。结果表明：当超长滤袋未进行局部加密时，滤袋表面过... 详细信息

针对超长滤袋表面过滤风速沿其轴向分布极为不均的问题，采用数值模拟方法探究了超长滤袋局部加密对滤袋表面过滤风速分布的影响，为提升超长滤袋袋式除尘器的过滤性能寻求解决方法。结果表明：当超长滤袋未进行局部加密时，滤袋表面过滤风速沿其轴向自上而下呈递减趋势，最大过滤风速高达3.18 m/min(设计过滤风速为1.0 m/min),对应过滤风速分布均匀性指数为0.122,过滤风速分布极不均匀，此时滤袋顶部受到高速气流的冲刷作用明显；当对超长滤袋顶部30%长度滤袋进行局部加密后，滤袋表面过滤风速分布均匀性得到显著提升；当局部加密孔隙率由85%降至60%时，滤袋表面过滤风速分布均匀性指数由0.037先增至0.518后降至0.434,对应除尘效率并不受影响；当局部加密孔隙率取值为65%时，滤袋表面最大过滤风速降至2.1 m/min,此时过滤风速分布均匀性指数达到最大值0.518。

关键词：安全卫生工程技术袋式除尘器超长滤袋局部加密过滤风速均匀性

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安全帽送风强度对人体呼吸微环境影响研究

安全与环境学报 2024年

作者：孟晓静薛鑫鑫付林志刘启薇黄玉杰西安建筑科技大学资源工程学院绿色建筑全国重点实验室

为改善作业人员呼吸微环境，对送风式安全帽佩戴者呼吸微环境温度场、速度场和浓度场进行研究。通过假人试验方法测试安全帽不同送风强度下人体呼吸微环境温度、速度和粉尘质量浓度，研究人体呼吸微环境温度分布及速度分布规律，阐明安... 详细信息

为改善作业人员呼吸微环境，对送风式安全帽佩戴者呼吸微环境温度场、速度场和浓度场进行研究。通过假人试验方法测试安全帽不同送风强度下人体呼吸微环境温度、速度和粉尘质量浓度，研究人体呼吸微环境温度分布及速度分布规律，阐明安全帽送风强度对人体呼吸微环境中总尘及呼尘降尘效果的影响，分析佩戴者对安全帽送风强度的满意程度。结果表明，人体面中部位降温效果优于人体脸颊两侧，其中人体鼻子处降温效果较为明显；安全帽不同送风强度下人体呼吸微环境速度场分布规律一致；送风强度为Ⅳ级时，人体呼吸微环境内粉尘降尘效率最大，佩戴者满意率最高；人体微环境总尘和呼尘降尘效率分别可达到81.39%和82.89%。研究结果为改善人体呼吸微环境提供参考。

关键词：安全卫生工程技术安全帽送风强度假人试验呼吸微环境

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波形褶皱滤袋脉冲喷吹清灰性能分析

安全与环境学报 2024年第5期24卷 1758-1767页

作者：党小庆赵志宏王赫韩笑徐辉蒋孟杰张涛叶志勇陈俞百西安建筑科技大学环境与市政工程学院陕西省环境工程重点实验室西安710055 上海袋式除尘配件有限公司上海200241 抚顺天宇滤材有限公司辽宁抚顺113122

针对褶皱滤袋的波形结构影响滤袋表面静压的均匀分布,脉冲清灰性能不明确的问题,选取8褶、7 m长的波形褶皱滤袋,首先通过物理试验研究滤袋沿袋长方向不同截面的壁面峰值压力分布规律,后在验证数值模拟分析方法的可靠性和准确性的基础上... 详细信息

针对褶皱滤袋的波形结构影响滤袋表面静压的均匀分布,脉冲清灰性能不明确的问题,选取8褶、7 m长的波形褶皱滤袋,首先通过物理试验研究滤袋沿袋长方向不同截面的壁面峰值压力分布规律,后在验证数值模拟分析方法的可靠性和准确性的基础上,通过数值模拟模型优化和正交试验分析各因素对清灰性能的影响。结果表明:在喷嘴直径22 mm、喷吹时间100 ms,不同喷吹压力和喷吹距离条件下,滤袋沿袋长方向上的壁面峰值压力的变化趋势与圆筒形滤袋相同;距袋口1~7 m,滤袋无明显变形,同一截面波峰、波中、波谷位置的压力相对偏差在±10%以内。等流通面积法优化的三维模型和二维轴对称模型的数值计算结果和试验结果更接近,在对比壁面峰压、诱导气流的基础上,证明了其优化分析褶皱滤袋的清灰性能的合理性与可行性。正交试验分析各因素的影响程度从大到小依次为喷吹压力、滤袋长度、喷吹距离、褶数和喷吹时间;6~12褶为最佳范围,褶数增加,峰值压力呈下降趋势。研究成果可为波形褶皱滤袋的喷吹参数设计和结构优化提供参考依据。

关键词：安全卫生工程技术波形褶皱滤袋物理模型试验数值模拟正交试验滤袋壁面峰值压力

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粉尘粒径分布检测技术现状与应用进展

安全与环境学报 2024年

作者：郑丽娜范钰雪刘豆任碧琳韩默楠胡缤文吴睿洁张清扬中国矿业大学安全工程学院

粉尘粒径分布的精确监测对于矿工健康及矿井安全至关重要，在预防职业性疾病和避免安全事故上发挥着关键作用。系统评述了现有的粉尘粒径分布检测方法，包括显微观察法、空气动力学法、电迁移率法及光学测量法，并对比了它们在粉尘监测... 详细信息

粉尘粒径分布的精确监测对于矿工健康及矿井安全至关重要，在预防职业性疾病和避免安全事故上发挥着关键作用。系统评述了现有的粉尘粒径分布检测方法，包括显微观察法、空气动力学法、电迁移率法及光学测量法，并对比了它们在粉尘监测中的优势与局限。显微观察法提供颗粒的形态学特征，空气动力学法和电迁移率法基于颗粒的物理行为进行分类，光学测量法依靠散射光的特性进行实时监测。尽管各方法在操作便利性、测量范围和精度等方面各有千秋，但在实际应用中的选择需考虑到具体监测场景的需求。展望未来，预计粉尘粒径分布监测技术将向着高分辨率、宽测量范围及智能化分析方向发展，更好地保护矿工健康和提升矿井安全。

关键词：安全卫生工程技术粉尘粒度分布矿井安全检测技术粉尘防治