干湿结合（共6篇）
干湿结合 篇1
小于5µm的尘粒能够被吸入人体肺泡并在肺泡沉积。从而使肺泡纤维化, 导致肺部呼吸功能下降。
根据相关科研成果, 有相当大量的5µm以下的粉笔尘扩散于教室环境中。粒径越小, 在空气中悬浮的时间越长, 越容易被人吸入呼吸道深部。
另外, 粉笔灰中的微粒子具有很强的病菌吸附能力, 粉笔的成分是碱性物质, 而有害病菌、碱性物质都极易引发教师和学生的呼吸系统以及皮肤、耳道等部位的一系列不良反应, 严重的甚至会导致肺癌、肺气肿或肾脏损害等后果。
市场上现有的经过改进的黑板擦, 虽然都已基本解决了粉笔粉尘的产生及扩散问题, 但却存在诸如:造价高、吸入的粉笔灰难以清理等问题, 显得不够实用。针对现有技术中的不足, 本文提供了一种新型干湿结合型黑板擦的设计方案。如图1 所示。
本设计是一种干湿结合型黑板擦, 具有板擦固定连接体1、干板擦部分3 以及湿板擦部分4, 其中板擦固定连接体1 通过间隔分成两部分, 分别粘接干板擦部分3 和湿板擦部分4。湿板擦部分4 包括布质材料部分41和绵质材料部分42, 其中布质材料部分41 将绵质材料部分42包敷于里侧。以上结构为本创新改良最基本结构, 能够达到干、湿两种板擦配合使用的效果。
湿板擦部分4 采用布、绵结合设计。绵质材料部分42 较厚, 暂时储水;布质材料部分41 较薄, 控制清洁出水。在工作时, 因为布质材料部分41 能够较好控制出水量, 所以能在将黑板上的书写痕迹顺利擦除的同时, 防止可能因一次性出水过多而导致的黑板面过于潮湿、干板擦部分3 难以干燥到位或重新书写受阻等情况的发生。干板擦部分3 选用吸水效果较好的海绵或其他吸水效果好的材料制造, 使其能快速地对黑板上残留的水分进行吸收与干燥。故即使是在冬天, 黑板也能在清洁后, 很快恢复干燥, 便于再一次的书写。
压框6 将干板擦部分3 以及湿板擦部分4 的边部压接于板擦固定连接体1 的边框及间隔上。该压框6 可以从板擦固定连接体1 上取下。使得两块清洁板擦体均可取出, 便于定期的清洁或材料的更换。
为了方便操作, 板擦固定连接体1 背面设有把手5。把手5 形同“凹”字, 但前后两端不一样高, 是一块厚体、实心板块。该把手5 位于黑板擦背部的中线位置, 长度以人们抓取把手, 手掌发出“握”的动作时, 手掌的宽度为准。把手5 本身有一定厚度, 厚度应迎合抓取时手掌所需的接触面大小。
把手5 左右两侧, 分布有对称的两块等大的防滑纹路面8, 与手掌接触的一面也有一块防滑纹路面8。
板擦固定连接体1 背面设有可使黑板擦吸附于黑板面上的三块等高吸附磁铁7, 加设于黑板擦背部, 三块吸附磁铁7 中较大的一块, 位于把手5 的前端, 俯视呈圆角矩形。与把手5 后端相接的较小且等大的两块, 俯视也呈圆角矩形, 且与把手5 末端的左右两侧分别平整、圆滑相接。三块吸附磁铁7 的边沿与板擦固定连接体1的边沿对齐且厚度适宜, 磁力大小恰好能用于暂时固定黑板擦, 并不会在使用时影响黑板擦工作部分的正常清洁工作。
吸附磁铁7 是用改性橡胶或PVC (聚氯乙烯) 为主要原料的柔性磁铁, 添加人工磁粉粉末后制作而成的, 也称橡胶磁或PVC磁。使用者在使用间隙, 将黑板擦翻一个面, 两个板擦的工作面向外, 带柔性的吸附磁铁7的一面向着黑板, 即能将其随意吸附在黑板面上。
盖子2 扣合于板擦固定连接体1 上, 其对应干板擦部分3 工作面以及自身向外的3 个侧面均设有透气口21, 采用规律性布置的矩形开口, 以促进干板擦部分3所吸收的水分的挥发。矩形开口在合理范围内尽量大面积, 以保证干板擦部分3 所吸收的水分得以尽快挥发。
盖子2 对应干板擦部分3 工作面的非透气口部分相当于挡条22, 以防止干板擦部分3 的下表面在放入置于桌面上的盖子2 里时, 被灰尘或其他物质污染。盖子2的底面还可以设有支撑凸条23 或凸块。
本设计将黑板擦原有四角长方体外围轮廓改为圆角长方体, 在去除四角后, 整个设计将显得更加人性化, 更安全, 同时也更加富有生气, 使黑板擦整体显得更加大方、美观。
本设计的外围主轮廓还可为其他多边形, 也可设计为卡通图形等形式。
本设计能对黑板进行快速、高效的清洁, 加快黑板的利用率;高质量的清洁效果可以让学生更清楚的看清黑板的内容, 对加快老师的教学进度具有重要意义。
以该项目本身合理, 高效的创新设计, 打破了多项传统思维, 拓宽了涉及的思维面, 既节约了能源, 又提高了生产效率, 推动利润增加, 提高生产力, 无论是从生产或是现实使用角度衡量, 都极具可行性, 节省生产成本, 适于使用, 从而可向产业化、规模化发展。环保耐用, 高度契合当下消费者主流消费理念, 使用功能保住了原有市场, 新增亮点开启新兴市场, 将自身销售价值提升, 也为将来更广的市场发展埋下了伏笔。
参考文献
[1]华彤文, 王颖霞, 卞江, 等.普通化学原理[M].4版.北京:北京大学出版社, 2013:182-79.
[2]姜鹏.关于教室粉尘污染的研究[J].家庭医生, 2010 (5) :25-27.
[3]任志刚, 张亚增, 程海明, 等.粉笔尘对教师健康危害的研究[J].中国学校卫生, 2002 (2) :189.
[4]魏宗苏, 魏传光, 金龙哲.全工班呼吸性粉尘测定及防尘措施研究.中国安全网-安全资讯.
干湿温度计检定方法研究 篇2
1 干湿温度计测量湿度的工作原理
就目前我国常见的温度测量方法分析, 其在工作中常见的测量方法有二三十种之多, 但是在湿度测量上其计量装置却一直都是技术难题, 在世界范围内仍然没有得到有效的解决。这个看似简单的问题深入研究起来设计内容非常多, 不仅包含复杂的物理、化学知识, 而且还涉及到许多地质、自然、环境方面的内容。而对于一些初步接触的人员来说, 他们在研究中主要是针对干湿温度计的工作原理和各种参数为主的, 而很少去关注周围其他的因素, 这就造成环境温度和湿度测量中存在着不足和缺陷。而干湿温度计的应用则有效的解决了这一技术问题。
干湿温度计在应用中是通过两种不同的温度计组成的, 一个就是我们常说的干球温度计, 一个则是湿球温度计。其中干球温度计则主要是通过暴露部分来测量环境温度。而湿球温度计则是利用特制纱布包裹之后置放在蒸馏水中, 通过纱布内部水分向环境中释放并带走温度的方式来测量环境湿度。这种测量技术在某种情况下是函数关系, 因此在测量的时候可以根据环境温度变化规律来测量环境湿度。
2 校准方法的改变
干湿球温度计是出现在18世纪的一种湿度测量仪器, 它有着悠久的历史, 也是目前湿度测量工作中采用最广泛的一种。干湿温度计在实际应用中, 是通过在检定部位上采用从上而下的检定方式, 分别检定干球温度及和湿球温度计的不同准确性, 在彼此基础上断定其一致性。这种温度鉴定工作中我们需要从干湿球温度计上下两端的性能和作用入手, 分别利用干球温度计和温球温度计两个方面进行检定, 同时还要高度重视检定点的选取。对于干湿温度计的检定值和检定点而言, 我, 不仅要考虑湿球纱布的影响因素, 而且要对环境湿度进行及时测量。
3 新技术检定干湿温度计中需要注意的各种事项
3.1 水套的制作要求
为了能够更好的测量出准确、可靠的环境湿度与温度, 在目前工作中做好干湿球温度计检定工作势在必行。在工作中我们首先要检查湿球水套是否能够满足环境需求, 必要的时候我们还可以采用更换水套检查方法, 这种方法在应用中需要注意的内容有。
(1) 纱布选择中要尽可能的选择气象纱布或者专用纱布, 这种纱布在利用上面能有效的保证检定准确性。
(2) 纱布包扎的时候要注重对纱布的包扎方法, 应当提前清洗湿球温度计表面的尘土, 然后在用干毛巾擦干, 最后方可包裹纱布, 这种包裹方法的利用是在充分重视包扎完整性的基础上提高包扎的效率, 同似乎有条件的话还可以用纱布将湿球的顶部和底部用棉线绑扎。
(3) 在纱布和水套的绑扎和处理中, 要尽可能的利用水套将湿球温度计全部包裹起来, 让其自然的附着在失球表面, 但需要注意的是这里的包裹不能绑扎太近, 却也不能绑扎太松而造成湿球与外界存在物理接触。
3.2 测量值的数据处理
在目前的工作中, 干湿球温度计测量中各种新方法不断涌现, 但是就具体的测量仪器来分析, 其中测量仪器还较为单一。目前我们常见的测量仪器主要有272-A型温温度计。这种温度计在应用中检测结构往往都存在严重的偏差, 尤其似乎在温度在40℃的时候, 其测量偏差值最为明显。究其原因分析, 是因为这种干湿球温度计本身存在湿度测量结果不均衡的特征, 其在生产制造的时候就已经出现了许多不符合操作规程的问题。时, 检定结果普遍偏差较大, 尤其在40%RH湿度点上, 按温温度计本身附带的表格查算, 湿度值均偏低很多, 不符合规程要求, 出现了成批超差的现象, 而这些温温度计在分别校准干球和湿球温度时, 示值均符合要求。检查湿球纱布也符合要求。经反复分析与测算, 我们发现问题主要是因为温温度计附带的查算表格中依据的风速与检定时湿度箱内部的风速不一致引起的。通过多次测定, 本实验室湿度标准箱内的实际风速约为0.35m/s, 实验室的自然风速约为0.1m/s。温温度计的换算值则是基于0.12m/s的风速制定的 (和实验室的自然风速较为接近) 。
3.3 检定数据结论
通过对干湿温度计检定方法进行研究, 我们可以发现在工作中只要我们充分利用检定装置的科学性和准确性, 那么干湿温度计的检定结果的准确性是可以得到保证的。但是在工作中我们必须要正确处理好检定技术, 要在满足机械式温度计的鉴定基础上, 同我国现行的相关规章制度结合起来, 从而解决各企业和单位工作面临问题, 使其逐渐形成一套完整、科学的检定体系。
结语
相对于过去的干湿球温度计检定工作而言, 目前的干湿球温度计检定工作已经相当成熟, 无论是检定过程还是检定结果, 都与过去发生了质的变化。但是随着科技的进步和各种检定新装置的出现, 业界对干湿球温度计的检定结果也提出了新要求, 在检定工作中增加了温度检定点, 对湿度标准箱的技术要求也有了较大的提升。
参考文献
[1]郝明.影响湿热试验装置测量相对湿度准确性的因素[J].计测技术, 2010 (S1) .
[2]化腾飞.基于MSP430F149单片机与AM2301传感器的温温度计设计[J].山东农业大学学报 (自然科学版) , 2015 (01) .
干湿结合 篇3
关键词：潜在蒸散发,湿润指数,Penman-Monteith方法,湿润化
近年来, 随着全球气候变暖的不断加剧, 干旱事件也呈现明显的上升趋势, 不但给经济发展特别是农业生产等带来巨大的损失, 还会造成水资源短缺、荒漠化加剧、沙尘暴频发等诸多不利的生态影响。对中国干旱趋势和地表干湿状况的研究已经取得了大量的研究成果, 为中国部分地区尤其是北方半干旱地区近半个世纪以来干旱化趋势的研究提供了重要证据, 然而以区域性的研究工作较多, 主要集中在北方干旱地区和南方的部分地区, 从全国范围尺度上进行干湿状况的研究较少, 如张淑杰等分析东北地区湿润指数整体呈下降的趋势[1];黄小燕等指出西北地区有变湿的趋势, 湿润指数平均每10a增加0.006, 季节上以春、冬两个季节的增加趋势最明显[2];刘劲龙等[3]分析四川盆地气候的干湿变化趋势。本文根据1961-2012年52a的月值地面气象资料, 利用Penman-Monteith模型计算潜在蒸散量和湿润指数, 并用Mann-Kendall方法检验其变化的显著性, 然后在GIS中采用反距离加权插值方法对潜在蒸散量、湿润指数值及检验统计量τ值进行插值, 然后在空间上分析其变化趋势及显著性, 揭示全国大陆范围地表干湿状况的时空变化规律, 有助于了解在全球变暖背景下气候干湿状况的演变特征, 为农业、水利部门更好地掌握自然规律、合理布局提供可靠有利的科学依据。
1 资料收集及方法
1.1 资料收集
本文使用的月值地面观测站气象资料来自国家气象科学数据共享服务网, 包括降水量、月平均、最高、最低气温、空气水汽压、相对湿度、日照时数、风速等。删除缺测数据较多的台站, 并对某些迁站进行合并插值处理, 在保证站点数量的前提下尽量延长使用资料的时间尺度。选取全国各省市数据时间序列大于40a的632个站点, 其中原数据完整的有589个 (图1中圆点表示) , 合并插值的有18个 (其中2个站点数据仍小于52a, 图中三角形表示) , 还有25个站点数据小于52a (图中五角星表示) 。全国站点分布如图1。
1.2计算原理与方法
1.2.1 湿润指数
湿润指数系指降水量与潜在蒸散量之比, 是判断某一地区气候干、湿程度的指标, 能够较客观地反映某一地区的水热平衡状况。湿润指数是一个理想的能够表征地表干湿状况的物理量, 广泛应用于气候干湿状况区划[4]、生态环境如荒漠化[5]等研究中。其计算方法有很多种, 本文采用世界粮农组织 (FAO) 1998年修正的Penman-Monteith模型 (简称P-M方法) 来计算潜在蒸散量和湿润指数并进行干湿气候区划分, 该方法已被申双和等[6]验证, 认为在中国具有一定的可行性。
湿润指数和潜在蒸散量的计算公式分别如下:
式中:P为降水量, mm;PET为潜在蒸散量, mm;Δ为饱和水汽压与温度曲线的斜率, kPa/℃;Rn为参考作物冠层表面净辐射, MJ/ (m2.d) ;G为土壤热通量, MJ/ (m2.d) ;γ为湿度计算常数, kPa/℃;U2为2m高处的平均风速, m/s;es、ea饱和、实际水汽压, kPa;T为平均气温, ℃。
采用中国气候区划时所应用的干湿指标, 中国干湿分区如表1。
1.2.2 趋势检验方法
干旱强度及面积变化趋势的显著性采用气象及水文学中常用的Mann-Kendall方法 (简称M-K检验方法) 检验, 这是一种用于检验时间序列变化趋势的非参数检验方法, 优点在于它允许缺测值的存在, 且无需证明资料服从某一特定的分布。
假设序列{x1, …, xN}中的样本随机独立, 构建统计量S:
其中, , 当S>0时, 表示序列具有增加趋势;当S<0时, 表示序列具有减少趋势。
统计量τ用以度量连续趋势的强度, 这样计算:
Kendall (1975年) 发现, S的方差Var (S) 与x相等时, 可由下式得出:
式中:m是数据集中Var (S) 与x相等的组数;ti为第i组相等组中的数据点数。
假设检验量Z如下定义, 并近似于标准正态分布。
在0.05的显著性水平下, 即|z|>1.96时拒绝没有趋势的假设, 此时存在显著趋势。在0.1的显著性水平下, 即1.64<|z|<1.96, 此时存在较显著趋势。
本研究中为了能在空间上表征潜在蒸散量和湿润指数的变化趋势, 故对各站相应指数值进行MK检验, 并将检验的统计量τ值在GIS中进行插值, 并按一定标准分类。
因数据序列N为52, 则统计量S的方差可推出, 又按0.05、0.1的显著性水平, 得知z值, 从而可推出统计量S值, 由此再推算出统计量τ值, 因此将τ值按下列分类标准: (1) <-0.188, 呈0.05显著水平显著减小趋势; (2) -0.188~-0.157, 呈0.1显著水平较显著减小趋势; (3) 0.157~0, 呈非显著性的减小趋势; (4) 0~0.157, 非显著性的增大趋势; (5) 0.157~0.188, 呈0.1显著水平较显著的增大趋势; (6) >0.188, 呈0.05显著水平显著增大趋势。
2 潜在蒸散量的空间分布及干湿气候区划
2.1 潜在蒸散量的空间分布
近52年平均年潜在蒸散发的空间分布状况如图2, 全国年潜在蒸散发主要在600~1 400mm之间变化, 但地区间差异较大。图中有两个典型的高值区和低值区, 西北最大, 华南次之;东北最小, 西南中部次之。位于昆仑山、祁连山和贺兰山以北的西北内陆, 主要以沙漠为主, 气候干旱少雨多风沙, 潜在蒸散发在1 000mm以上, 特别是新疆的东北部和内蒙古阿拉善高原, 高达1 400mm以上, 成为中国潜在蒸散量最大的区域。华南地区如福建、广东、广西及云南等省份蒸散发值较高, 达到1 100mm以上, 南部沿海地区全年高温, 多半站点的潜在蒸散量在1 200~1 400mm之间, 是第二大高值区。而内蒙的东北部、东北三省及西藏北部青海南部地区的蒸散发值较低, 一般低于900mm。东北地区是中国潜在蒸散量最小的地区之一。嫩江、海拉尔以北不足600mm, 三江平原和牡丹江等东部不足800mm, 东北平原PET达900~1 100 mm, 成为东北的高值区。华北地区PET大多在900~1 000mm之间。除云南之外的西南地区, 地势落差大, 水资源过剩, 成为中国PET较小的地区, 一般在900mm以下。
2.2 湿润指数的干湿气候区划
图3是中国52年平均气候干湿带-湿润指数分布图。从东南到西北方向, 依次为湿润区、半湿润区、半干旱区、干旱区和极端干旱区。图3中干湿区界线分布与申双和等[6]指出的中国1975-2004年平均气候干湿带-湿润指数分布基本一致, 并且将P-M湿润指数线与传统的降水量线进行对比, 指出在半湿润半干旱地区, P-M方法确定气候干湿更加合理, 在极干旱区、湿润区和高纬度等水分收支不平衡地区有一定的偏差。
同时逐年统计5个干湿气候区的面积 (图4) 并对各区面积进行MK检验 (表2) 。
图4中极端干旱区和干旱区面积的折线图有下降趋势, 尤其极端干旱区面积下降趋势更明显。各区面积经MK检验 (表2) , 极端干旱区、干旱区面积的MK检验τ值都成负值 (即面积在减小) , 且极端干旱区面积的p-value值小于0.05显著性水平 (即具有显著的减小趋势) 。半干旱区、半湿润区和湿润区面积的MK检验τ值呈正值, 但增大的趋势不明显。极端干旱区面积虽在显著减小, 但半干旱区面积的增大程度超过湿润化程度。中国湿润化地区增多, 但是干旱化程度和进程却大于湿润化地区。
注:表中数值为MK检验的τ值和p-value, 反映趋势的大小和方向性 (负值为减小趋势, 正值为上升趋势) , 标**者的p-value值小于a=0.05显著性水平, 即有显著趋势。
3 潜在蒸散量及湿润指数的变化趋势
3.1 潜在蒸散量的时空变化
将全国年潜在蒸散发的M-K检验τ值经空间插值, 并按显著非显著分区 (图5) , 表明全国潜在蒸散发存在明显的增加区和减小区, 且地区间的增减趋势显著性差异较大。图中显示全国有三处潜在蒸散发显著增加区域, 即西部的青南高原、云南无量山以西和东北地区的北部。东北地区存在明显的北部增南部减的现象。嫩江、海拉尔以北地区具有p-value值小于0.05显著水平显著增加趋势, 松花江、鸭绿江及辽河平原等地则有显著减小趋势。三江平原有减小趋势但不明显。西北地区整体呈减小趋势, 尤其是昆仑山脉、阿尔金山以北地区呈pvalue值小于0.05显著水平显著减小趋势。东部地区整体是呈减小趋势, 特别是华北平原、长江中下游平原、赣江、湘江以及四川盆地等有着p-value值小于0.05显著水平显著减小趋势。而在北部的河套平原也有着显著较显著的减小趋势。
结合图2、图5, 多年年均潜在蒸散量的高低值分布与增减趋势分布存在着相反的现象。年潜在蒸散量最大的西北地区存在显著性的减小趋势, 而蒸散发偏小的嫩江、海拉尔以北地区和西藏东部、青海西部等则又有着显著的增加趋势。图5中潜在蒸散发的增减分布与Gao[7]等指出的1960-2002年中国东北-黄河中上游-青藏高原东部一线上潜在蒸散发存在上升趋势的结论相一致。刘昌明等[8]在分析中国地表潜在蒸散发敏感性的时空变化特征中也指出1960-2007年间松花江流域片区和黄河流域片区的潜在蒸散发以每10a3.775 mm和1.092mm的速度呈微弱的上升趋势, 其他流域都呈下降趋势, 尤其淮河流域、海河流域和西北诸河片区最为显著, 以每十年-13.512、-10.154和-9.671mm的速度呈下降趋势。
3.2湿润指数的时空变化
湿润指数能表征多时间尺度的地表干湿状况特征, 由各站的逐月降水量和潜在蒸散量, 估算各站点季尺度和年尺度湿润指数。
3.2.1 年尺度湿润指数时空变化特征
图6为各站点52年来的年尺度湿润指数经MK检验的τ值空间插值后的结果。表明整个西部地区的年尺度湿润指数有上升的趋势, 尤其是昆仑山脉以北的塔里木盆地的西部和整个准噶尔盆地、青藏高原的中东部、罗布泊及柴达木盆地等地区有着p-value值小于0.05显著水平显著的上升趋势, 即有显著的变湿趋势。中部地区的年尺度湿润指数则呈现显著较显著的下降趋势, 如黄土高原、四川盆地、云贵高原等地, 云贵高原的西部有p-value值小于0.05显著水平显著的下降趋势。而东部地区则变化不明显。
年尺度湿润指数表征的地表干湿状况与已取得的研究成果较为一致, 如马柱国等[9]研究指出西北西部地表为变湿趋势, 而华北地区地表则表现为变干趋势;黄小燕等[2]分析中国西北地区地表干湿变化中指出1960-2009年来西北地区地表有显著的变湿趋势, 湿润指数增长率为每十年0.006, 1987年以来湿润指数明显增加。
3.2.2 季尺度湿润指数时空变化特征
图7为1961-2012年间季尺度湿润指数值的空间变化状况。春季, 湿润指数的变化趋势在空间上存在两大典型的上升区和下降区。黄土高原以南, 岷山大雪山以东的包括四川盆地、黄淮平原及长江流域等广大中南部和东部地区, 以及西藏的阿里高原以南等地区春季湿润指数呈下降趋势, 尤其以渭河平原、黄河中游地区呈p-value值小于0.05显著水平显著的下降趋势, 长江中游洪湖洞庭湖两湖平原地区次之, 长江三角洲、贵州的黄果树瀑布及北盘江等少数地区呈p-value值小于0.1显著水平较显著的下降趋势。相应地全国其他地区包括整个西部地区、黄土高原以北及整个东北地区的湿润指数都呈上升趋势, 特别以青藏高原的中东部地区以及柴达木盆地等呈显著的上升趋势, 东北的松花江以南等狭长地区、内蒙的呼伦贝尔高原西部、新疆北部的乌伦古河和艾比湖等少数地区呈较显著的上升趋势。
多年来夏季湿润指数在空间上主要表现为上升趋势。以秦岭———淮河以南、四川盆地嘉陵江以东等广大中南部和东部地区呈上升趋势, 其中大巴山以东包括南阳盆地、黄淮平原的中西部、长江中下游平原、千岛湖富春江一带都呈显著的上升趋势。西部地区出现两处显著上升区, 即柴达木盆地和塔里木盆地的西北部。准噶尔盆地的东北部及乌伦古河地区呈较显著的上升趋势。而湿润指数呈下降变化的地区主要为云南的怒江澜沧江地区、东北的牡丹江以及海河平原等少数地区。夏季全国范围湿润指数上升趋势的程度强于下降的程度, 即气候上有变湿的趋势。特别是东南地区的干湿气候春夏变化大, 由春季的显著下降趋势 (变干趋势) 转化到夏季的较显著上升趋势 (变湿趋势) , 夏季季风气候带来的大量降水可能是此变化的主要影响因素之一。
与夏季相反, 秋季气候则呈现变干的趋势, 且在全国范围而言, 秋季变干趋势的强度强于春季的干旱化。图7 (c) 中可以看出全国范围秋季湿润指数下降趋势程度强于上升的程度。全国中东部地区都是呈下降趋势, 尤其以云贵高原中部地区有p-value值小于0.05显著水平显著的下降趋势, 四川盆地的东北部及南阳盆地呈p-value值小于0.1显著水平较显著的下降趋势, 长江三角洲次之。整个东北地区呈下降趋势, 但MK检验趋势不显著。整个西部地区虽呈上升趋势, 但大部分上升趋势不显著, 只有内蒙阿拉善高原的东北部、新疆哈密地区、艾比湖、乌伦古河和喀什等少数地区呈显著的上升趋势。
图7 (d) 为冬季湿润指数增减趋势的空间分布, 图示表明全国范围湿润指数呈上升趋势, 尤其以新疆的西北部准噶尔盆地、东北地区嫩江以东包括小兴安岭三江平原等、大兴安岭以西的呼伦贝尔高原、东南的长江中下游平原等地区的上升趋势最为显著。黄河上中游的宁夏平原、渭河平原、内蒙的阿拉善高原北部、柴达木盆地的东部以及西藏的拉萨河与羊卓雍错等地区湿润指数呈较显著的上升趋势。海河平原、四川盆地及云南怒江澜沧江以西等地区有下降趋势, 且经MK检验下降趋势非显著性。
从图7中也可以看出季尺度湿润指数在四季的增减趋势存在很大差异, 冬季整体上处于上升趋势, 秋季偏于下降趋势, 春夏季的增减趋势在地区间差异较大。各地区的湿润指数在不同的季尺度和年尺度变化也存在差异。如东北地区湿润指数在年尺度、夏季和秋季季尺度上变化不明显, 在春季和冬季主要呈上升趋势, 且冬季更为显著;中东部地区湿润指数在春季和秋季主要表现显著的下降趋势, 在夏季和冬季表现为上升趋势, 且夏季更为显著, 年尺度上中部地区为较显著的下降趋势, 东南地区则非显著变化;西部地区在季尺度和年尺度上都呈不同程度的上升趋势, 春季和冬季上升程度较为显著, 主要为春季的西藏中西部、冬季的新疆西北部, 年尺度上表现最为显著, 西部大部分地区都呈显著的上升趋势。整体而言, 西部地区的变湿程度也较全国其他地区更为明显, 这与干旱区和极端干旱区面积的减小趋势较为一致。
4 降水量和潜在蒸散量变化对干湿气候影响分析
由式 (1) 可以看出, 地表湿润指数和潜在蒸散量呈反比关系, 与降水量呈正比关系, 如果要定量考察降水量和蒸散量变化对干湿指数的影响, 需对式 (1) 进行求导, 可得出:
此处P, PET可取各干湿区平均值, 计算各区, dP/dt, dPET/dt和d H/dt, 并将其列于表3。
分析表3可以看出, 在近50a尺度上, 各干湿区的湿润指数随时间变化为上升趋势。极干旱区和干旱区的降水量呈显著的上升趋势, 极干旱区的降水量达0.05显著水平, 干旱区的降水达0.01显著水平。各区潜在蒸散发都呈下降趋势, 且极干旱区、干旱区的达0.01显著水平, 半湿润区的达0.05显著水平, 半干旱区的达0.1的显著水平。在近30a以来, 极干旱区和干旱区的湿润指数呈上升趋势, 半湿润区和湿润区呈下降趋势, 且下降趋势程度更为明显。干旱区的降水量呈0.1显著水平显著上升, 其余各区降水变化不显著。湿润区的蒸散发呈0.01的显著水平显著上升, 其余各区蒸散发变化不明显。
5 结语
(1) 本文将PET、HI的计算结果经M-K检验并将τ值进行插值, 较好地反映全国年潜在蒸散发和不同时间尺度的湿润指数在空间上的变化状况。
(2) 全国变湿的地区多于变干地区, 但干旱化进程大于湿润化进程。处于干旱、极端干旱区的西北地区其PET在减小, HI指数在上升, 具有明显的变湿趋势。
(3) 本文仅分析各干湿区降水量、潜在蒸散发对湿润指数的影响, 但其他的气象因素如风速、日照时数等对地表干湿状况的影响有待进一步分析。
参考文献
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干湿结合 篇4
2012年7月4日开始,新钢焦化厂3#干熄塔进行为期1个月的检修,10#高炉不得不大量吃湿熄焦,而湿熄焦相对干熄焦质量明显下降,通过采用从上下部调剂、细节管理入手,以活跃炉缸为主等控制合理的操作方针,效果明显。
1 焦炭质量变化
湿熄焦炭的重要指标M40、M10、A、S、CRI、CSR大幅度退步。水分上升幅度较大,灰分略有上升,冷、热强度均有下降(见表1),原因主要是高温炽热焦炭急剧冷却产生裂纹,使焦炭碎裂、粉化,粒度变小,比表面积增大,而粒度小又使CO2深入焦炭内部组织加速气化反应的进行,造成焦炭气孔增大,气孔壁变薄,强度下降过程加剧。其次粒度小使料柱的透气性和透液性明显变差。另外,水分高不利于筛分,焦粉粘附于焦炭上导致中心气流不畅。
2 操作技术
2.1 装料制度
新钢10#高炉为“矮胖”操作炉型,炉腰直径扩大,高径比2.208;炉腹角、炉身角扩大,薄内衬。这种炉型的特征是风口小套伸入炉内404mm。与国内其他2 500m3等级高炉比较,炉腹和炉身角都偏大,下部不宜吹透中心,不利于渣皮在炉腹附着。如果实现中心发展型的煤气流分布,则下部减少进风面积利于炉缸中心活跃,有利于中心煤气流的发展;上部布料矩阵调剂中,适当抑制边缘气流利于打开中心煤气流。
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针对高温区焦炭粒度小含粉多,中心死焦堆渗透性变差,整体料柱透气性变坏的特点,上部装料以打开中心为主,辅以疏导边缘,保持煤气流的两条通路,可以起到缓解压差的良好作用。上部装料制度的调整情况见表2。
焦炭质量变差后,通过缩小矿批、延长布焦时间增加中心及边缘焦炭量可以保持或发展两股煤气流(见图1),尤其应确保中心焦炭量。合理调整将抵消湿熄焦对煤气流分布的不利影响,从而达到炉况顺行的目的。
2.2 送风制度
送风制度的选择不仅要考虑活跃炉缸,也要考虑焦炭质量下降后下部回旋区的变化。重点从实际风速与鼓风动能着手,焦炭变化前后送风制度的调整见表3。鉴于湿熄焦本身高温强度低,回旋区前端和下部粉焦堆积,气流压力升高,与正常状态相比死焦堆增大,回旋区深度减小,在此状况下往往会因实际风速过大引起回旋区畸变,使风口前沿下端频繁烧损。另外,高炉全部压损中60%源于软熔带及以下,实际风速过高易形成顺时针(向风口下方)方向的涡流,造成风口下方堆积,不但使风口下端烧坏,而且易引起边缘气流发展。新钢10#高炉生产实践证明,适当降低实际风速和鼓风动能,可减轻回旋区粉化程度, 并配以适量的中心加焦量疏导中心可以较好地解决炉况稳定顺行问题。
2.3 喷吹煤粉
高炉生产中焦炭的溶损反应是在与未燃煤粉共存情况下进行的,而且随高炉喷煤量增加,风口区未燃煤粉呈上升趋势。因此在高炉喷煤情况下,煤粉对料柱透气性及焦炭溶损反应的影响不可忽视。
在有限的时间有限的空间煤粉来不及在风口回旋区完全燃烧,随煤气流上行吸附或粘结在炉料表面、孔隙的煤粉量增加,料柱透气性变差。未燃烧煤粉形成半焦堆积于死焦柱周围,使死料柱焦炭块度下降,炉缸中心难以吹透。大量未燃煤粉如不能很快被初渣吸收,则会造成炉缸堆积。因此,在操作中控制煤比在135～140kg/t之间。
2.4 富氧、风温
高炉以稳定理论燃烧温度为标准,用风温、富氧率和煤比三者的比例关系来控制适宜的理论燃烧温度。生产过程中固定全风温为1 225℃,富氧量控制为11 000～11 500m3/h,使理论燃烧温度基本维持在2 230～2 310℃之间。
2.5 顶压
顶压可以有效地限制压差,降低炉内煤气的流速,减少管道行程,有利于炉况顺行,提高煤气利用率。在生产中结合炉身温度,顶压控制为210～215kPa,压差控制为152～156kPa,这样上、下部相结合控制合理的回旋区深度,达到初始煤气流分布合理的目的。
2.6 热制度和造渣制度
湿熄焦使用后,炉缸死焦柱的空隙度变小、透气性变差,如果渣铁物理热低、碱度高,渣铁粘稠将使炉芯温度降低,死焦堆变得不活跃,炉渣和金属在死焦堆内凝固,铁水和炉渣都不能穿过它而滴落,只能沿着其硬壳向下流动到炉缸内圆锥形的活跃部分,死焦堆中的焦炭不能通过铁水的熔解而得到更新,这样极易形成炉缸中心堆积。生产实践要求铁水温度控制为1 500～1 520℃,硅含量控制在0.4%～0.5%之间,炉渣碱度控制为1.15～1.20,可以确保炉渣的物理热,使炉渣保持良好的流动性,维持足够的中心温度。
3 日常操作管理
3.1 炉内操作
正常炉况下的高炉操作通常用煤量调节炉温。煤量的调节幅度不宜过大,尽量减少炉温波动给炉况带来影响。风温与氧量基本固定,日常操作要求风量在4 680～4 720m3/min之间,煤量调节为1～2t/h。
3.2 炉前操作
炉前加强开口、堵口操作。即几乎要做到不间断甚至重叠出铁,本炉次堵口则立即开另一铁口,或开口时间大于或等于40min在未来渣时立即组织开另一铁口。统一四班打泥量,保证适宜铁口深度。根据炉温状况,结合合适的钻头,保证出铁速度大于生成速度,出铁时间控制在120min左右较为合理,旨在保持炉内渣铁液面稳定。
3.3 加强清筛工作
槽下降低料层厚度及使用仓数,提高筛分效率,每班要求工长上、下午到槽下各清一次焦丁筛网,减少焦粉入炉。
3.4 做好细节管理
合理调整用仓及排料顺序,满足中心加焦技术对焦炭质量的要求。密切关注排矿、排焦及排焦丁时间,及时调整焦丁闸门,满足加焦丁技术要求。提高员工责任感,与供料密切配合做好“半仓化”上料。
4 结语
(1) 根据湿熄焦质量劣化,冷、热强度下降,粒度变小的特点,以活跃炉缸为根本,制定好高炉操作参数,使之具有针对性以指导工长操作和炉况调剂。
(2) 大型高炉以“坚决开放中心,适当抑制边缘”的理念,密切关注炉芯温度变化,出现持续降低时,应及时采取活跃炉缸的措施。
(3) 细节管理在外部条件变化时显得尤为重要。
参考文献
[1]周传典.高炉炼铁生产技术手册[M].北京:冶金工业出版社,2008.
干湿结合 篇5
1原料成份 (见表1)
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2原料比例
新型干法水泥的配料计算过程实际是先从原料的灼烧基成份开始, 算到干基原料比例结束, 其结果是计算出湿基原料的比例和干基生料的成份含量和率值。
(1) 例如白生料中原料的各基态比例见表2。
(2) 干基原料配比及白生料成分见表3所示。
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注:白生料的KH:0.98、n:2.71、P:1.58。
(3) 干基原料配比计算好以后就是计算湿基物料配比。
为了更好地表达效果, 虚设原料水分为:石灰石:2%、砂岩:10%、铁矿:8.0%, 由干基比例求取湿基比例的方法有两种:
(1) 在干基原料配比的“干燥基配比”部分计算:
湿石灰石=123.61×100/ (100-2.0) =126.13 kg
湿砂岩=18.69×100/ (100-10.0) =20.77 kg
湿铁矿=3.56×100/ (100-8.0) =3.87 kg
上述重量数换算成百分比为:
湿石灰石=126.13 kg/ (126.13+20.77+3.87) kg×100%=83.66%
湿砂岩=20.77kg/ (126.13+20.77+3.87) kg×100%=13.78%
湿铁矿=3.87 kg/ (126.13+20.77+3.87) kg×100%=2.57%
(2) 在“干燥基百分比”部分计算:
湿石灰石=84.75×100/ (100-2.0) =86.48 kg
湿砂岩=12.81×100/ (100-10.0) =14.23 kg
湿铁矿=2.44×100/ (100-8.0) =2.65kg
上述重量数换算成百分比为:
湿石灰石=86.48 kg/ (86.48+14.23+2.65) kg×100%=83.67%
湿砂岩=14.23 kg/ (86.48+14.23+2.65) kg×100%=13.77%
湿铁矿=2.65kg/ (86.48+14.23+2.65) kg×100%=2.56%
由上可见, 在这两个部分计算出的湿料百分比是一致的, 这是很容易理解的。
问题在于, 在新型干法工艺中, 入生料磨的物料很湿, 当然是以湿基比例下最初的生产配比, 但是出磨生料却是干基的结果, 这往往令人疑惑。而这个现象也不仅仅是局限于白生料的初配料, 而是贯穿于整个生料的配料调整过程中。
很显然, 如果以湿原料的百分比而引用原料的干燥基成分计算白生料的成分, 计算得出的结果将是错误的, 在理论上也是说不通的。由干燥基的原料成分、干燥基的物料百分比, 计算得到干燥基的生料成分, 这是大家所熟悉的;同样以湿基的比例、湿基的原料成分, 可以通过计算得到湿基的生料成分。这个结论应用于生料日常调整很有用途。
我们一般得到的和要求的白生料成分是干燥基的, 而调整配比却必须使用湿基, 如果按照一般低水分原料调整的方式 (基本不考虑水分, 也即是干燥基调料) 处理的话, 尽管调整的方向可能是对的, 但每次调整一般是不到位的, 有时也可能会出现调整过量的问题, 这就会增加调整的滞后性和不确定性, 而且这种滞后和不确定, 在引用原料湿基成分计算之前是永远的。这也无关于是人工调料还是计算机自动调整 (当然现代新型干法生产线基本是不存在人工调料的) , 尤其是现在各厂普遍在使用生料率值控制系统, 按照某些系统的使用规程, 要求输入原料的化学成分, 但是该系统却没有强调要输入原料的湿基成分, 或原料的水分含量, 实际上也就犯了用干基的生料成分、干基的原料成分、不经水分校正直接计算出湿基的原料调整比例这样的错误, 这也是这种系统在有的厂家控制效果不好, 出磨生料率值合格率达不到要求的原因之一。
3具体的调整计算过程
(1) 假如已知出磨生料的成分, 并且设计的白生料KH为1.12 (为简化计算, 不考虑其它率值的调整) , 调整计算的过程见表4。
(2) 用湿基原料成分调整的过程:在干燥基白生料成分的基础上, 用湿基原料的成分计算调整比例, 计算的当时由于存在综合水分的影响, 计算出的生料成分绝对值会与干基调整计算的结果不一致, 但是率值是一致的, 理论上应该符合计算结果的。这种计算的过程演示如下。
首先将干燥基原料成分换算成相应水分含量下的湿基成分 (见表5) 。
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注:KH:1.118、n:2.68、P:1.44
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注:Loss湿基= (100-水分含量) /100×Loss干燥基+水分含量
(3) 湿基调料计算见表6所示。
(4) 以上的调整, KH略为高了一点, 再稍微调整一下 (见表7) 。
(5) 再稍提一点KH值 (见表8) 。
由以上计算过程, 石灰石的调整比例为:+2.5%-0.5%+0.2%=+2.2%;砂岩的调整比例为:-2.5%+0.5%-0.2%=-2.2%。
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注:KH:1.139、n:2.67、P:1.43
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注:KH:1.106、n:2.68、P:1.46
%
注:KH:1.120、n:2.68、P:1.46
比较表4和表8数据, 可以看出, 用湿基原料成分调整, 最后得出的生料率值与干基调整时的率值是一致的, 但是物料调整的幅度有所不同, 配比变动在干基调整时是石灰石和砂岩对应调整2.0%, 而湿基调整时是对应调整2.2%, 足以说明在新型干法生产的调料中正确应用不同基态的物料成分含量是至关重要的 (本文由于所列数据的局限, 计算出的干湿基调整的比例差比较小, 实际调整中的差值有时会大很多) , 绝不能想当然!
这是在配比调整和湿基生料成分计算上的效果, 当把湿基生料成分换算成干基生料成分以后所得的结果与用干基调整计算的结果是一致的。
4总结
干湿结合 篇6
新型干法熟料生产线，其白生料的制备过程都是利用了窑尾废气对物料进行烘干，这种工艺对物料水分的适应能力很强，因此对原料水分的限制已经是不太苛刻。然而，由于原料本身的特点，一般除了石灰石的水分较少外，其它的几种原料水分含量都比较高。这就形成了入磨原料必须以湿基计量，而出磨生料又是干基状态(一般要求出磨生料水分小于0.5%)的局面。现以实例数据演绎相关过程如下。
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1 原料成分
(见表1)
2 原料比例
新型干法水泥的配料计算过程实际是先从原料的灼烧基成分开始，算到干基原料比例结束，其结果是计算出湿基原料的比例和干基生料的成分含量和率值。
2.1 白生料中原料的各基态比例
(见表2)
2.2 干基原料配比及白生料成分
(见表3)
2.3 计算湿基物料配比
为了更好地表达效果，虚设原料水分为：石灰石：2%、砂岩：10%、铁矿：8.0%，由干基比例求取湿基比例的方法有以下两种。
2.3.1 在干基原料配比的“干燥基配比”部分计算
湿石灰石=123.61×100/ (100-2.0) =126.13 kg;
湿砂岩=18.69×100/ (100-10.0) =20.77 kg;
湿铁矿=3.56×100/ (100-8.0) =3.87 kg。
上述重量数换算成百分比为：
湿石灰石=126.13/(126.13+20.77+3.87)×100%=83.66%;
湿砂岩=20.77/(126.13+20.77+3.87)×100%=13.78%;
湿铁矿=3.87/(126.13+20.77+3.87)×100%=2.57%。
2.3.2 在“干燥基百分比”部分计算
湿石灰石=84.75×100/(100-2.0)=86.48 kg;湿砂岩=12.81×100/(100-10.0)=14.23 kg;湿铁矿=2.44×100/(100-8.0)=2.65kg。
上述重量数换算成百分比为：
湿石灰石=86.48/(86.48+14.23+2.65)×100%=83.67%;
湿砂岩=14.23/(86.48+14.23+2.65)×100%=13.77%;
湿铁矿=2.65/(86.48+14.23+2.65)×100%=2.56%。
如上可见，在这两个部分计算出的湿料百分比是一致的，这是很容易理解的。
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注：白生料的KH:0.98、n:2.71、P:1.58。
3 问题
在新型干法工艺中，入生料磨的物料很湿，当然是以湿基比例下最初的生产配比，但是出磨生料却是干基的结果，这往往令人疑惑。而这个现象也不仅仅是局限于白生料的初配料，而是贯穿于整个生料的配料调整过程中。
显而易见的是，如果以湿原料的百分比而引用原料的干燥基成分计算白生料的成分，计算得出的结果将是错误的，在理论上也是说不通的(由干燥基的原料成分、干燥基的物料百分比，计算得到干燥基的生料成分，这是大家所熟悉的);同样以湿基的比例、湿基的原料成分，可以通过计算得到湿基的生料成分。这个结论应用于生料日常调整很有用途。
我们一般得到的和要求的白生料成分是干燥基的，而调整配比却必须使用湿基，如果按照一般低水分原料调整的方式(基本不考虑水分，也即是干燥基调料)处理的话，尽管调整的方向可能是对的，显而易见，每次调整一般是不到位的，有时也可能会出现调整过量的问题，这就会增加调整的滞后性和不确定性，而且这种滞后和不确定，是永远的——在引用原料湿基成分计算之前。这也无关于是人工调料还是计算机自动调整(当然现代新型干法生产线基本是不存在人工调料的)，尤其是现在各厂普遍在使用生料率值控制系统，按照某些系统的使用规程，要求输入原料的化学成分，但是该系统却没有强调要输入原料的湿基成分，或原料的水分含量，实际上也就犯了用干基的生料成分、干基的原料成分、不经水分校正直接计算出湿基的原料调整比例这样的错误，这也是这种系统在有的厂家控制效果不好，出磨生料率值合格率达不到要求的原因之一。
3.1 具体的调整计算过程
假如已知出磨生料的成分，并且设计的白生料KH为1.12(为简化计算，不考虑其它率值的调整)，调整计算的过程见表4所示。
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注：KH:1.118、n:2.68、P:1.44。
3.2 用湿基原料成分调整的过程
在干燥基白生料成分的基础上，用湿基原料的成分计算调整比例，计算的当时由于存在综合水分的影响，计算出的生料成分绝对值会与干基调整计算的结果不一致，但是率值是一致的，理论上应该符合计算结果的。这种计算的过程，演示如下：
(1)首先将干燥基原料成分换算成相应水分含量下的湿基成分(见表5)。
(2)湿基调料计算见表6所示，其中KH略为高了一点，再稍微调整一下见表7所示。第三次稍提一点KH值见表8所示。
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注：Loss湿基=(100-水分含量)/100×Loss干燥基+水分含量。
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注：KH:1.139、n:2.67、P:1.43。
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注：KH:1.106、n:2.68、P:1.46。
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注：KH:1.120、n:2.68、P:1.46。
由以上计算过程，石灰石的调整比例为：+2.5-0.5+0.2=+2.2%;砂岩的调整比例为：-2.5+0.5-0.2=-2.2%。
比较表4和表8数据，可以看出，用湿基原料成分调整，最后得出的生料率值与干基调整时的率值是一致的，但是物料调整的幅度有所不同，配比变动在干基调整时是石灰石和砂岩对应调整2.0%，而湿基调整时是对应调整2.2%，足以说明在新型干法生产的调料中正确应用不同基态的物料成分含量是至关重要的，本文由于所列数据的局限，计算出的干湿基调整的比例差比较小，实际调整中的差值有时会大很多!
这是在配比调整和湿基生料成分计算上的效果，当把湿基生料成分换算成干基生料成分以后所得的结果与用干基调整计算的结果是一致的。
4 总结