动力工程学报

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    锅炉技术
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    1 000 MW塔式锅炉燃烧结渣定量评价的数值研究
    张莉, 牛浩, 葛帅
    2020, 40(1): 1-7. https://doi.org/10.19805/j.cnki.jcspe.2020.01.001
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    以某1 000 MW塔式锅炉为研究对象，模拟了炉内煤粉燃烧过程，获得了炉内速度场和温度场，梳理汇总了包含碰撞壁面的颗粒质量、壁面结渣概率和结渣增长率等参数的结渣评价模型，基于炉内的燃烧数值模拟结果，给出了炉内煤粉颗粒燃烧后碰撞壁面的质量、壁面结渣概率和结渣增长率，对塔式锅炉进行了较为细致的结渣评价。结果表明：该塔式锅炉结渣概率较大区域主要分布在燃烧器区域及其下游和分离燃尽风（SOFA）的下游区域；壁面的结渣增长率在10-12 m/s的量级范围；相比于额定工况，该塔式锅炉70%负荷工况下可能结渣的区域缩小，结渣增长率也降低。
  • 锅炉技术
    660 MW机组四角切圆锅炉减少烟温偏差试验研究
    龙敦武, 李培, 施子福, 周永刚, 赵虹
    2020, 40(1): 8-13. https://doi.org/10.19805/j.cnki.jcspe.2020.01.002
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    针对某电厂660 MW四角切圆燃煤锅炉左右两侧烟温偏差过大以及烟温偏差引起的过热器两侧吸热量偏差较大的问题，在实炉上进行了现场试验，研究单层分离燃尽风（SOFA）两侧角风门开度偏置和多层SOFA两侧角风门开度偏置对过热器两侧吸热量偏差和炉膛出口两侧烟温偏差的影响。结果表明：单独调整E层、D层和C层单层的SOFA两侧角风门开度偏置时，过热器两侧吸热量偏差变化很小，各层炉膛出口两侧烟温偏差的变化规律不一致；同时调整上三层SOFA两侧角风门开度偏置时，过热器两侧吸热量朝着A侧增大、B侧减小的方向变化，炉膛出口两侧烟温偏差随着SOFA两侧角风门开度偏置的增大而增大。
    • 汽轮机与燃气轮机
  • 汽轮机与燃气轮机
    实际气体参数对迷宫密封静力与动力特性影响机理研究
    孙丹, 邹静岚, 赵欢, 肖忠会, 孟继纲, 于小丹
    2020, 40(1): 14-22. https://doi.org/10.19805/j.cnki.jcspe.2020.01.003
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    理论分析了考虑实际气体参数的迷宫密封泄漏量计算公式与流动控制方程，基于转子多频椭圆涡动方法研究了不同气体介质对迷宫密封静力与动力特性的影响，揭示了实际气体参数对迷宫密封静力与动力特性影响的机理。结果表明：气体摩尔质量对迷宫密封的泄漏量呈正相关影响；在相同转子涡动频率下，随着气体摩尔质量的增大，主刚度系数、主阻尼系数和交叉阻尼系数的绝对值逐渐增大；密封气流力随着气体摩尔质量的增大而增大，CO2介质密封气流力是CH4介质密封气流力的1.63倍；随着转子涡动频率的增大，气体摩尔质量对有效阻尼系数的影响从惯性效应转移到摩阻效应，有效阻尼系数随着气体摩尔质量的增大在低频时增大、在高频时减小。
  • 汽轮机与燃气轮机
    跨声速轴流压气机失速机理探究及失速过程的模态分解
    刘震雄
    2020, 40(1): 23-30. https://doi.org/10.19805/j.cnki.jcspe.2020.01.004
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    为研究跨声速轴流压气机的失速机理，结合节流阀模型对跨声速轴流压气机NASA Rotor 35转子进行多流道数值模拟。为进一步探究跨声速轴流压气机在整个失速过程中流场的变化特征，应用本征正交分解（POD）方法对失速过程中叶顶区域的流场进行分析。结果表明：失速起始于叶片顶部区域，逐渐发展为失速团，并以低于转子转速作同轴同方向旋转；通过对比不同时刻的流场特征，"前缘溢流"在整个失速发展过程中始终存在，可作为流场开始出现恶化的判断依据；识别出失速过程中流场中存在的大尺度流动扰动结构。
  • 汽轮机与燃气轮机
    涡轮叶片尾缘气膜冷却耦合传热的数值模拟
    张玲, 史梦颖, 郭青, 洪文鹏
    2020, 40(1): 31-38. https://doi.org/10.19805/j.cnki.jcspe.2020.01.005
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    采用耦合方法对燃气轮机涡轮叶片尾缘气膜冷却流场进行数值模拟，并与绝热方法下的结果进行对比，得到不同吹风比和不同吸力面厚度下的气膜冷却规律。结果表明：与绝热方法相比，采用耦合方法时气膜冷却效率曲线更平缓，吸力面温度分布均匀，压力面尾部上方区域温度梯度较大；增大吹风比可以减弱吸力面导热对气膜冷却效率的影响，且能有效抑制流体与壁面的分离；随着吸力面厚度的增加，0.6~0.76等温度比线区域内流体温度发生变化，在劈缝出口下游温度升高，在下游的远距离处温度降低。
    • 工程热物理
  • 工程热物理
    竖直矩形窄缝通道内气液两相流的实验研究
    李坤, 严天宇, 随志强, 毕勤成
    2020, 40(1): 39-43. https://doi.org/10.19805/j.cnki.jcspe.2020.01.006
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    为研究竖直矩形窄缝通道内气液两相垂直向上流动的现象，搭建了气液混合流动的实验台，采用高速照相机对竖直矩形窄缝通道内的气液两相流进行拍摄，通过Matlab软件实现了图像识别以及相近气泡的区分。结果表明：拟合得到的平均截面含气率α与体积含气率β的关系为α=0.88β；对Chen模型的系数C修正后，摩擦压降计算值与实验值具有较高的匹配度。
    • 环保技术与设备
  • 环保技术与设备
    基于动态矩阵算法的湿法脱硫控制系统设计
    舒坚, 郑成航, 郭一杉, 刘博文, 李钦武, 翁卫国, 俞保云, 高翔
    2020, 40(1): 44-50. https://doi.org/10.19805/j.cnki.jcspe.2020.01.007
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    针对由燃料、负荷剧烈变化而导致湿法脱硫系统难以稳定经济高效运行的问题，提出了基于动态矩阵算法（DMC）的湿法脱硫系统优化策略。通过引入浆液循环泵，实现浆液喷淋量的局部连续调节，并通过粒子群优化算法结合机理模型对传递函数进行参数寻优，建立DMC控制策略，在保证控制品质的情况下实现节能控制。将优化后的DMC控制和PID控制引入负荷为220 t/h的电厂锅炉湿法脱硫系统。结果表明：与PID控制相比，在DMC控制下出口SO2质量浓度变化范围更小，出口SO2质量浓度分布更集中，控制品质更好；与传统人工控制相比，变频控制总电流降幅为50~110 A，具有很好的节能效果。
  • 环保技术与设备
    低温烟气余热浓缩脱硫废水实验研究与探讨
    马双忱, 陈嘉宁, 刘宁, 万忠诚, 柴晋, 岳培恒, 张净瑞, 梁维青
    2020, 40(1): 51-57. https://doi.org/10.19805/j.cnki.jcspe.2020.01.008
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    搭建了烟气浓缩实验台，采用新型的"水帘式"喷淋方式，通过单因素实验与正交实验相结合的方法，利用含盐水及实际电厂脱硫废水进行实验研究，探究了烟气体积流量、入口烟温、进水体积流量和盐水电导率等对低温烟气蒸发能力的影响。结果表明：在实验台最佳条件下，单位体积烟气最大蒸发能力为15.33 mL/m3；影响烟气蒸发能力因素由主到次依次为烟气体积流量、入口烟温、进水体积流量；利用"水帘式"喷淋方式时，喷管堵塞风险较小；蒸发产物成分主要为NaCl。
    • 新能源
  • 新能源
    极限海况下三种海上风力机半潜平台的动态响应对比
    王博, 许子非, 李春, 邓允河, 刘青松
    2020, 40(1): 58-64. https://doi.org/10.19805/j.cnki.jcspe.2020.01.009
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    采用水动力学软件AQWA和有限元方法，分别对三浮体平台、四浮体平台和五浮体平台在极限海况下的工作状态进行数值仿真，并对3种半潜平台的频域和时域运动响应进行分析。结果表明：在频域分析中，三浮体平台、四浮体平台和五浮体平台在纵荡、垂荡和纵摇方向上的附加质量依次增大，运动响应依次减小；在时域分析中，3种半潜平台在横荡、垂荡和横摇方向上的运动响应均减小；平台的稳定性随平台结构复杂度的增加而提高，但与四浮体平台相比，五浮体平台稳定性的提高不显著。
  • 新能源
    倾斜锯齿尾缘叶片噪声特性的试验研究
    马扬, 杨爱玲, 陈二云
    2020, 40(1): 65-69. https://doi.org/10.19805/j.cnki.jcspe.2020.01.010
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    为了抑制非平板锯齿尾缘产生的窄带纯音噪声，以NACA65019叶片为研究对象，重新设计了一种倾斜锯齿尾缘，并在全消声风洞内进行实验测试。结果表明：在小攻角下倾斜锯齿尾缘可保证传统钝尾缘在高频范围内的降噪效果，同时削弱传统钝尾缘带来的窄带尖峰；在大攻角下传统钝尾缘不会引起窄带尖峰，具有一定的降噪效果，而倾斜锯齿尾缘降噪效果更明显。
  • 新能源
    有机工质向心透平设计与变工况分析
    韩中合, 贾晓强, 李鹏
    2020, 40(1): 70-75. https://doi.org/10.19805/j.cnki.jcspe.2020.01.011
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    分别采用迭代法和筛选法对向心透平进行热力设计和气动设计，通过三维数值模拟分析了向心透平的变工况性能。结果表明：在不同入口质量流量下，总对总效率随相对转速的变化规律不同，入口质量流量越大，总对总效率最高点对应的相对转速越小；在设计入口质量流量下，向心透平在一定的相对转速范围内可以保持稳定高效运行；入口质量流量一定时，向心透平输出功率随相对转速的增大先提高后降低；相对转速一定时，向心透平输出功率随入口质量流量的增大而提高，随着相对转速的增大，向心透平输出功率的变化速率减缓。
    • 系统工程
  • 系统工程
    烟气废热与水协同回收装置的实验与应用
    汪霞, 吴凯, 朱晓磊, 孟继安
    2020, 40(1): 76-81. https://doi.org/10.19805/j.cnki.jcspe.2020.01.012
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    为烟气消白的同时实现脱硫塔后烟气废热与凝结水的协同高效回收利用，采用填料喷淋换热和热泵技术，在某小区供热锅炉上进行了热态实验，获得了烟气与喷淋水在塔内的传热传质特性。在大型燃煤供热（冷）机组上进行了工程实验。结果表明：与直接接触式空塔喷雾换热器相比，喷淋填料换热器进出口压差降低55%，风机功耗降低50%，水泵功耗降低57%，废热回收能力提高30%，消白效果提高20%，烟气废热与凝结水协同回收效果好。
    • 材料研究
  • 材料研究
    17-4PH汽轮机叶片激光固溶强化抗汽蚀性能研究
    薛承感, 潘慧斌, 丁银萍, 王梁, 刘蓉, 盛家锦, 姚建华
    2020, 40(1): 82-88. https://doi.org/10.19805/j.cnki.jcspe.2020.01.013
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    为了提高汽轮机叶片的抗汽蚀性能，采用激光固溶+时效的表面强化工艺对17-4PH沉淀硬化不锈钢进行表面处理。在3.5% NaCl溶液中进行超声波汽蚀试验，评估材料的抗汽蚀性能，揭示汽蚀失效机理。利用金相显微镜（OM）、扫描电子显微镜（SEM）、能谱仪（EDS）、VHX-5000超景深三维显微镜等手段分析汽蚀前后表面形貌和组织演变机理，利用显微硬度仪检测材料的硬度。结果表明：通过激光固溶强化可获得约2 mm厚的强化层；激光固溶强化后的17-4PH表面硬度显著提高，强化层的最高硬度为491 HV0.2，较基体高出116 HV0.2；由于弥散强化相ε-Cu的析出，汽蚀试验40 h后17-4PH激光固溶强化试样的累积失重量为基体的60%，表面粗糙度为基体的47%。