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摘要:针对富氧燃烧循环流化床锅炉(circulatingfluidizedbedboiler,CFBB)炉内传热特性进行了研究。考虑气体辐射对传热系数的影响,建立了CFBB富氧燃烧下的传热模型。以一台440t/h循环流化床锅炉为例,通过模型分析了炉内传热情况,并和空气燃烧模式下的传热特性进行比较。进行了氧气浓度在30%、50%、70%气氛下的CFBB炉膛概念性设计。在循环流化床锅炉炉内传热中,灰占主导作用,烟气成分变化对传热系数影响不大。氧气浓度越高,越有必要设置外置换热器来维持炉膛正常运行。
摘要:基于气流床粉煤气化炉的平衡模型,考察了灰含量及添加助熔剂对气化炉性能的影响,为工业气化炉变煤种操作提供指导。研究结果表明:在相同气化操作温度下,随着灰含量增加,有效气产率和冷煤气效率降低,比煤耗和比氧耗相应增加。在入炉氧煤比和蒸汽煤比一定时,煤中的灰含量波动±1%,北宿煤气化温度将产生约±27℃的波动,开阳煤气化温度将产生约±15℃的波动。对于高灰熔点开阳煤,助熔剂(CaCO3)添加量占入炉粉煤量5.4%(质量分数)时,比煤耗和比氧耗比未加入助熔剂时分别减少2.8%和6.9%。因此,工业操作中应密切注意入炉煤的灰含量波动对气化温度的影响,相应调整气化操作参数;对于高灰熔点煤,需确定适宜的助熔剂添加比例,以降低气化操作温度,减少煤耗氧耗,降低操作成本。
摘要:通过加载汽轮机排汽在翅片管换热器中的凝结程序来模拟空气和蒸汽的换热过程,并利用FLUENT风机边界条件和多孔介质模型对空冷单元的空气动力特性进行建模,研究了环境风速对空冷单元风机风量的影响,分析了翅片管换热器换热量随环境风速及风温的变化规律,对比了加装挡风墙前后空冷单元运行性能的变化。计算结果表明:随着环境风速的增大,风机进口处不断扩大的负压区导致风机风量及换热器换热量的下降;环境风温的变化改变了换热器冷端的进口温度,使换热器换热量发生变化。挡风墙削弱了空冷单元热风回流率,但同时降低了风机的风量,两方面的相互作用最终使换热器的换热量几乎没有变化。环境风对空冷单元运行性能的影响规律为进一步研究空冷凝汽器的运行性能提供了理论依据。
摘要:针对北京市生活垃圾的组分分布特点,建立了垃圾模块的数学模型。分析了垃圾模块在垃圾焚烧炉内的蒸发过程,主要包括对流换热和辐射换热过程。根据垃圾中水分的质量变化,提出了水线的概念。以水线为界,将通常认为的静态干燥区变为随水线变化动态干燥区。给出了水线在垃圾水分含量、一次风、干燥炉排速度和一次燃烧室温度输入下的阶跃响应。仿真结果表明,炉排上的干燥区域是一个不断变化的区域,水分含量、干燥炉排速度和一次燃烧室温度对水线位置影响较大,而一次风温度和压力的直接影响有限。此结果与实际焚烧过程较吻合。
摘要:回转式空气预热器的周向泄漏和轴向泄漏气流彼此关联,相互影响,形成一个复杂的流体网络,文中给出了确定流动网络中周向泄漏和轴向泄漏气流方向和流量的方法。计算模型由节流孔流动方程和周向泄漏腔室混合过程质量能量守恒方程组成。以一台三分仓回转式空气预热器为例,对所有可能的泄漏方向进行了计算,在给定的主气流边界参数下,泄漏方向有唯一合理的物理解;不同密封间隙下的计算表明,正常状态下,烟气和二次风的周向泄漏方向与主气流流向一致,由于一次风压力最大,它从冷热两端同时漏入周向泄漏腔室;当轴向密封间隙达到周向密封间隙的3倍时,烟气周向流动方向发生变化,烟气周向泄漏腔室的气体从冷热两端同时泄漏到预热器进出口烟气气流中。
摘要:建立一种新型的发电系统结构——固体氧化物燃料电池(solidoxidefuelcell,SOFC)与质子交换膜燃料电池(protonexchangemembranefuelcell,PEMFC)联合发电系统,在该联合系统中SOFC不但可产生电能,同时为PEMFC提供富氢的重整气产生额外电能,提高了燃料能量转换率,也节省了外置重整器的设备消耗。该文基于质量、能量平衡并耦合电化学知识建立了SOFC—PEMFC联合发电系统模型。详细讨论了系统参数(燃料利用率、空气与燃料流量比和燃料流量)对系统性能的影响。仿真结果表明,在本文设计工况下,SOFC.PEMFC联合发电系统的发电效率和系统能源综合利用效率分别为54%和72.3%,高于同一功率等级下的独立SOFC发电系统和重整器.PEMFC发电系统;另外,合理的空气与燃料流量比可以改善系统性能;SOFC燃料利用率为75%时,系统发电效率达到最大;燃料流量对系统发电效率基本没有影响。
摘要:为了研究煤焦颗粒的分形结构对煤焦燃烧特性的影响,采用随机漫步的算法生成了2组具有相近孔隙率和比表面积,但分形维数不同的颗粒模型。从分子运动论的角度建立分形多孔介质中的扩散模型,用简单碰撞理论(simplecollisiontheory,SCT)模拟煤焦与氧气的气固反应。在不同温度下对不同煤焦颗粒模型的燃烧进行了数值模拟,由数值计算的结果得到了不同孔隙结构的煤焦颗粒对应的表观动力学参数。结果表明,煤焦颗粒的分形维数对煤焦的表观反应参数有显著影响,分形维数越大,煤焦表观燃烧反应系数越小,呈现指数关系。
摘要:为考察以多孔介质壁面为进气壁面的微燃烧器的最小稳燃空间,该文以多孔介质表面平面火焰为对象,以甲烷/空气预混气为燃料进行点火及熄火实验研究。实验中采用与多孔介质表面平行的可控温铜板来模拟燃烧室壁面,详细考察了不同燃料当量比和预混气流速时,铜板壁面温度对点火距离和熄火距离的影响。实验结果表明:当量比处于0.9~1.0之间最容易点火;在相同的当量比下,随着预混气流速的增大,点火距离先逐步减小后增大。随着平板壁面温度的提高,点火距离和熄火距离同时减小,分析认为,热熄火是其熄火的主要因素。
摘要:贵州无烟煤挥发分含量低、灰分大、灰融点低,是一种难利用的煤种。在热天平试验台上研究贵州无烟煤的燃烧动力学特性,并利用固定床反应器试验台研究贵州无烟煤的NOx生成机制。研究发现,该无烟煤是属于难着火、难稳燃、需要长时间才能燃尽的煤种;氧量的增加使贵州无烟煤NOx生成量增加,对焦碳燃烧阶段的NOx生成影响大;在1000-1200℃之间,温度的升高使NOx生成量降低,尤其是焦碳燃烧阶段的NOx生成量大幅降低;粒径的减小使挥发分燃烧阶段的NOx生成量上升,而对焦碳燃烧阶段的NOx生成影响小,当粒径小于68μm时,该无烟煤的NOx生成量显著升高。
摘要:低温潮湿环境下,吸收剂表面孔隙结构对其表面气固反应过程有着重要的影响。采用等温氮气吸附法对同时吸收SO2/NO2过程中Ca(OH)2颗粒表面孔隙结构的变化特性进行了测量分析。结合SO2和NO2在Ca(OH)2颗粒表面的吸收机制,该文探讨了吸收剂表面孔隙结构的变化机制。研究结果表明,反应产物的形成改变了吸收剂表面孔隙的孔形特征,但对比表面积和孔容的影响并不明显。在反应过程中,孔径大于30nm和小于7nm的孔逐渐减少,而孔径位于两者之间的孔隙数量逐渐增多。吸收剂颗粒表面新孔的出现一方面弥补了由于反应导致的比表面和孔容的降低,另一方面也改变了吸收剂表面的分形特征。孔隙表面的膨胀和产物的堆积是导致吸收剂表面孔隙收缩,孔形变化的主要原因。
摘要:通过对单回路紫铜-水脉动热管壁温振荡特性的实验研究,揭示传热功率、充液率和管径对热管启振及传热性能的影响。实验采用风冷却方式和定热流加热,测试稳定运行时加热段和冷却段外壁温的波动特性曲线,得到温度振荡与热管传热功率之间的的内在关系;同时研究了充液率和管径对管壁温振荡特性的影响。结果显示,随加热功率的增加,管壁温振荡呈现四种状态,无振荡、启振、大幅振荡和小幅均匀振荡;频率呈现由小到大和高位稳定振荡的特点。充液率和管径对热管的启振功率、振幅和频率都有影响;中间管径和中间充液率热管的启振功率最小;管内径越小,充液率越大,热管的温度振幅越大;中间管径、中间充液率的热管的平均振荡频率最大,而大管径、小充液率管子的平均振荡频率最小。当传热功率达到一定值时,振荡转变为小幅均匀振荡,充液率和管内径对热管振幅和频率的影响变小。
摘要:采用数值模拟方法研究了同螺距下折流板搭接量对壳程流动传热的影响。结果表明,随搭接量增大,同流量下壳程换热系数和压降均降低;三角区漏流减轻局部阻力减小,同时边缘三角区漏流加强了壳体附近区域流体的轴向和旋转流动;中心换热管的换热量急剧下降,靠近壳体换热管的变化不大。场协同分析表明,三角区漏流促进换热而边缘三角区漏流削弱换热;随搭接量的增大壳程速度场与热流场的整体协同性得到改善。
摘要:为了解和改善水平管降膜蒸发器内局部区域流体流动和传热状况,建立适用于蒸发器实体的三维分布参数模型,详细分析了管束内部加热蒸汽流量分配和外部海水流场特性,给出了蒸发器内部的工作过程以及复杂流动与换热现象。通过数值解与实际值的比较对模型进行验证,计算结果表明:管内工质质量流速与热负荷相互匹配,反映出管内工质的流动具有“白补偿特性”,管外海水表现出喷淋密度“上高下低”、盐度“上小下大”的规律;总结了供入海水流量、加热蒸汽流量与二次蒸汽产量等参数之间的依变关系,并探讨其对蒸发器热力性能和装置结垢的影响,为蒸发器经济运行以及进一步的结构优化提供了理论依据。
摘要:应用一种将视频信号的每一帧图像分块成小的区域,每相邻两帧图像的相邻两区域进行灰度相似值计算,组成时间序列的新方法,对时间序列分别求取最大李亚普诺夫指数,组成最大李亚普诺夫指数矩阵。利用李亚普诺夫指数的特征将气液两相流视频划分为混沌特性不同的区域,分别采用0、1分布图谱以及三维图谱,对其从整体以及细节两部分进行分析。结合最大李亚普诺夫指数矩阵的分形盒维数与香农熵两个特征,对气液两相流型流动机制进行辅助分析。实验结果表明,由于气液两相流视频图像的背景与变化相界面具有强度不同的混沌特性,图像小区域分块灰度相似值序列结合最大李亚普诺夫指数的方法能够区别出不同流型的流动特性,是一种有效的分析气液两相流图像信号的新方法。
摘要:为了扩大现有的临界热流密度(criticalheatflux,CHF)流体模化技术的适用范围,提高其预测精度,以制冷剂R134a为介质,对近临界压力区的流动沸腾CHF进行流体模化研究。研究了压力对流动沸腾CHF的影响规律,结果表明,CHF随着压力的升高而降低。基于Ahmad补偿失真模型,在流速模化因子和入口条件模化因子的基础上,引入压力模化因子,对经典流体模化模型进行改进。将CHF查询表的模化结果与R134a流动沸腾CHF实验数据进行比较,结果吻合较好。改进的模化模型适用于近临界压力区,计算结果精度较高,计算也较简单。
摘要:为了提高电阻层析成像有限兀计算精度,模拟相邻激励模式下敏感场内电流线的分布密度与分布形式,设计了一种新型拓扑结构的有限元模型。仿真与实际实验结果表明:相同实验条件下,新型拓扑结构的有限元模型与其他模型相比,提高了三角形有限元的质量,从而降低了有限元的形状误差,更有利丁场域中场矢量变化的甲稳过渡;降低了敏感场均匀分布时模型均方根值,提高了电阻层析成像止问题的计算精度;提高了对不同典型流型的反演效果。
摘要:T23钢是T22钢经降C和强化而开发的新型锅炉用钢,与我国开发的钢102(12Cr2MoWVTiB)有近似的合金系统和含量,其常温力学性能和高温蠕变断裂强度明显优于T22钢,冷裂纹敏感性比T22钢低,再热裂纹敏感性远高于T22钢,抗蒸汽氧化性能与T22钢相当。但T23钢在超临界锅炉应用中先后出现了过热器管内壁氧化皮剥落导致爆管事件,在超超临界锅炉中又出现了水冷壁焊缝裂纹、泄漏等早期失效问题。基于T23钢的力学性能、蒸汽氧化性能和焊接性能分析及故障件的表面剥落物、爆口或断口的金相分析,找出故障原因,提出改进建议,对未来的超f超)临界锅炉设计和焊接工艺改进均有参考价值。
摘要:针对量了粒子群算法(quantumparticleswarmoptimization,QPSO)的收敛速度和寻优精度问题,提出了‘种改进的QPSO算法。采用混沌序列初始化量子的初始角位置;在算法中加入变异处理,有效地增加了种群的多样性,避免早熟收敛。函数优化测试结果表明:该文提出的算法具有良好的优化效果。同时利用该文提出的算法对经典的具有无限冲激响廊(infiniteimpulseresponse,IIR)的自适应递归滤波器模型进行了辨识,辨识结果证明了这种算法的有效性。利用此算法,在结合某分散控制系统的基础上,编制出了一种通用的热工对象模型辨识算法模块,并应用于某循环流化床电厂的辨识,取得了令人满意的辨识结果。