动力工程学报

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锅炉技术

一次氧化剂O₂体积分数对富氧燃烧煤粉着火距离影响的数值模拟

许杨杨, 周月桂, 金旭东, 顾广锦

2013, 33(9): 665-670.

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对40 kW同轴射流富氧煤粉燃烧试验系统进行数值模拟,研究了在总体O₂体积分数和氧化剂过量系数一定的条件下,不同一次氧化剂O₂体积分数对同轴射流富氧燃烧煤粉着火距离的影响,分析了低一次氧化剂O₂体积分数下富氧燃烧煤粉着火及火焰稳定性.结果表明:在总体O₂体积分数为40%和氧化剂过量系数为1.15的条件下,当一次氧化剂O₂体积分数为20.9%时,着火距离较小,为附着火焰;当一次氧化剂O₂体积分数减小至14.6%、10.0%和5.5%时,着火距离明显增大,着火延迟,为分离火焰;适当提高二次氧化剂预热温度有利于低一次氧化剂O₂体积分数下富氧燃烧的煤粉着火及火焰稳定.

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锅炉技术

超临界锅炉SOFA对高温受热面吸热偏差影响的试验研究

李树田, 陈莉

2013, 33(9): 671-676.

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针对某电厂600 MW超临界锅炉存在过热器和再热器管内生成氧化皮及超温爆管的现象,通过试验研究了该锅炉分离燃尽风(SOFA)喷嘴正切15°和反切15°情况下,不同的SOFA比例对高温受热面管屏间吸热偏差分布的影响,分析了炉膛出口和水平烟道烟气温度分布特性对过热器和再热器蒸汽温度分布的影响.结果表明:SOFA喷嘴反切对减小炉膛上部切圆直径、降低水平烟道内吸热偏差的作用明显;合理的配风能使高温过热器管壁温度分布更均衡,末级过热器左侧吸热峰值温度降低10 K.

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汽轮机与燃气轮机

椭圆滑动轴承油膜厚度对汽轮机振动的影响

张艾萍, 谢媚娜, 林圣强

2013, 33(9): 677-681.

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为了满足汽轮机对滑动轴承稳定性的高要求,利用Ansys软件分析椭圆滑动轴承油膜厚度对汽轮机振动的影响.首先将UG软件建立的物理模型导入icem软件中进行网格划分,再利用Ansys中CFX模块计算不同油膜厚度下椭圆滑动轴承的油膜压力分布,在Mechanical模块中,分析不同油膜厚度下的油膜特性及其对轴承振动幅值的影响,以实现在Ansys中多物理场的耦合分析.结果表明:汽轮机运行中存在合理区域的油膜厚度,使得汽轮机的振动幅值在允许值内;在相同条件下,椭圆滑动轴承比圆柱轴承的稳定性更好.

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核电技术

不同基础形式对大型核电半速机组轴系动力特性的影响

孙庆, 尹学军, 李汪繁, 王秀瑾, 王伟强, 谷朝红

2013, 33(9): 682-687.

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为量化研究采用不同基础形式时汽轮发电机组轴系动力特性的差异,采用基础与轴承座均为动态支承刚度边界的方法,以某百万级核电半速机组为计算实例,计算得到常规固定基础及弹簧隔振基础下各轴承座的支承动刚度,并在2种支承边界下计算分析了轴系临界转速、轴颈不平衡响应及轴系对数衰减率等主要动力特性.结果表明:2种基础形式下,轴系各转子临界转速和轴颈的不平衡响应值均很接近,轴系失稳转速大于2 000 r/min,选用弹簧基础时轴系各转子水平向临界转速略有减小,而垂直向临界转速有所增大,通过优化设计可使弹簧基础的支承刚度具备与常规固定基础等效的支承刚度.

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核电技术

蒸汽发生器管嘴局部阻力试验与数值研究

曲世祥, 顾汉洋

2013, 33(9): 688-693.

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对蒸汽发生器一次侧进、出口管嘴的缩比模型进行了局部阻力试验,获得了进、出口管嘴的局部阻力系数.对进、出口管嘴试验模型分别建立结构网格，选用剪切应力输运（SST）湍流模型，采用Fluent软件进行了流场分析计算.结果表明：数值模拟得到的进、出口管嘴局部阻力系数与对应工况下试验结果的相对误差小于5%；随着进口管嘴与筒体轴线角度的增大，进口管嘴的局部阻力系数明显增大，在满足安装工艺的条件下，建议选用较小的进口接管角度；蒸汽发生器传热管管板进口区域的流场和压力分布均一性较差，会对蒸汽发生器各管内的质量流率分配产生不利影响；出口管嘴两出口接管的压差不平衡对体积流量分配的影响较显著.

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核电技术

中压受热通道密度波不稳定性研究

陈磊, 阎昌琪, 王建军

2013, 33(9): 694-697.

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采用RELAP5/Mod3.4软件对某一中压受热通道进行密度波不稳定性分析,探讨了节点个数对流动不稳定性的影响,分析了入口单相水的质量流量、入口长度和上升长度、入口和出口局部阻力系数、入口过冷度对受热通道密度波不稳定性的影响,并通过引入过冷数和相变数得到了受热通道的稳定边界.结果表明:在使用RELAP5程序进行不稳定性分析前,有必要进行节点划分敏感性分析;当增大受热通道入口单相水质量流量或增大入口局部阻力系数时,受热通道的流动稳定性增强;当增大受热通道入口长度或上升长度和出口局部阻力系数时,受热通道的流动稳定性降低;过冷数和相变数可用于描述受热通道稳定性边界.

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核电技术

微液滴在窄矩形通道内热泳沉积特性的研究

林达平, 周涛, 汝小龙

2013, 33(9): 698-701.

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利用Fluent软件对微液滴随空气流在窄矩形通道内流动时的沉积情况进行了模拟,得到微液滴在窄矩形通道内的质量浓度分布和速度分布.结果表明:在存在温度梯度的情况下,微液滴会在窄矩形通道的管壁处发生沉积,且随着温度梯度的增大,微液滴在管壁处的沉积效应增强;通过增大温度梯度,可以进行微液滴的脱除.

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辅机技术

动叶安装角异常反向偏离对轴流风机性能的影响

叶学民, 李春曦, 尹攀

2013, 33(9): 702-710.

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以某OB-84型动叶可调轴流风机为例，采用Fluent软件模拟得到两异常叶片安装角反向偏离时的风机性能曲线，分析了异常叶片间的相位和安装角偏离度Δβ对总压、熵产率和噪声分布的影响.结果表明：动叶异常偏离时的风机全压和效率曲线明显偏离正常值，各流量系数下的最大声功率级整体提高；随着Δβ增大，风机性能显著下降，且与异常叶片间的相位关系有关；不同的异常叶片相位关系和Δβ对特征截面上的内流特征分布具有明显不同的影响，相间关系的异常叶片对内流特征的影响有叠加效应，相对关系的异常叶片对其附近及旋转方向下游流场的影响基本对称.

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辅机技术

火电厂闭式循环水系统变工况运行优化

郑姗, 张瑞山, 刘明, 种道彤, 严俊杰

2013, 33(9): 711-716.

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以某600 MW机组闭式循环水系统为例,提出了以汽轮机负荷、环境温度和环境相对湿度为条件的优化运行方式,将冷却塔、凝汽器和汽轮机变工况进行耦合,得到了闭式循环水系统冷却塔的进塔水温和出塔水温(即凝汽器循环水的出口温度和入口温度)随机组负荷、环境温度和环境相对湿度的变化规律.结果表明:在一定的环境条件和负荷下,进塔水温随循环水体积流量的增大而降低,而出塔水温随循环水体积流量的增大而升高;进塔水温和出塔水温均随着环境温度、环境相对湿度和机组负荷的升高而升高.

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辅机技术

具有中心棒的石膏旋流器流场特性及分离性能研究

安连锁, 杨阳, 刘春阳, 冯蕾

2013, 33(9): 717-721.

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针对火电厂湿法烟气脱硫系统中石膏旋流器存在的空气柱现象，采用Fluent软件对空气柱的发展过程进行模拟，分析了圆柱形和倒锥形中心棒对石膏旋流器内速度场的影响，对不同结构下旋流器的分级效率进行了比较.结果表明：空气柱内气体为螺旋流动；采用倒锥形中心棒在消除空气柱的同时，对切向速度的影响较小，能够延长石膏浆液在柱段内的停留时间，且对粗颗粒的分离效率也有明显提高，可有效避免“溢流跑粗”现象.

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环境科学

粒径对燃煤电站飞灰元素质量分数分布的影响

高正阳, 郑双清, 钟俊, 殷立宝, 陈传敏

2013, 33(9): 722-727.

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对燃煤电站不同粒径飞灰样品进行了扫描电镜、X射线衍射、电子探针和离子色谱分析,研究了燃煤飞灰中元素质量分数随飞灰粒径的变化规律,分析了过量空气系数对飞灰中元素质量分数分布的影响,并将其与电加热沉降炉的试验结果进行了比较.结果表明:Na、S、Ca和Cl元素的质量分数分布随粒径改变整体上呈负相关变化;Al、Si、K和Fe的质量分数分布随粒径改变整体上呈正相关变化;粒径为25~45 μm飞灰中元素的质量分数分布随过量空气系数的变化呈现明显的规律性,而粒径>45~75 μm飞灰中元素的质量分数分布随过量空气系数变化的规律不明显;在200~350 ℃时,加热温度对飞灰中Cl和S元素的质量分数分布无影响.

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环境科学

金属氧化物对SO₂在活性炭表面吸附影响的实验研究

刘少俊, 曹飞飞, 高翔

2013, 33(9): 728-732.

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采用热重方法研究了150 ℃下金属氧化物对SO₂在活性炭表面吸附的影响;对以椰壳为原料的活性炭进行了金属氧化物负载,并采用氮吸附与X射线光电子能谱(XPS)方法对负载后活性炭物理化学结构的变化进行了表征.结果表明:吸附过程存在一定的迟滞,这是由SO₂从气相向孔隙扩散引起的;活性炭负载金属氧化物后,用于SO₂吸附的活性位分布与平衡吸附量均发生了显著变化;负载Ce和Zr的活性炭活性位分布较均匀,有助于SO₂吸附量的增加;而负载Fe、Co和Ni的活性炭活性位大部分位于外表面,导致内部孔隙利用率较低,因而抑制了SO₂的吸附.

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环境科学

定负荷下火电机组最优运行初压的确定

胡勇, 刘吉臻, 曾德良, 彭灿, 李雅哲

2013, 33(9): 733-738.

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针对传统的压力优化方法在迭代寻优过程中存在的一些问题,结合汽轮机变工况理论,提出汽轮机定负荷下主蒸汽压力的优化计算方法,利用粒子群算法(PSO)对最优压力进行求取,得出不同负荷下主蒸汽压力的最优运行值,并以某1 000 MW汽轮机为例进行了分析.结果表明:该方法很好地解决了定负荷下压力寻优问题,且可以得出机组的最佳滑压运行方式和最优运行初压,即80%负荷以上时,保持25 MPa定压运行;80%负荷以下时,机组保持2阀全开滑压运行模式,在低负荷区2阀全开滑压运行模式的热经济性明显高于3阀全开滑压运行模式.

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材料科学

10CrMo910钢管蒸汽侧氧化膜的形态特征

谢国胜,龙会国,龙毅,陈红冬,牟申周

2013, 33(9): 739-744.

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对某电厂锅炉过热器和再热器受热面10CrMo910钢管蒸汽侧氧化膜进行了金相、扫描电镜、能谱和X衍射等试验分析,研究了蒸汽侧氧化膜的形态特征及其形成规律.结果表明:蒸汽侧10CrMo910钢管氧化膜分为内、外2层,内层为富含孔洞的富Cr层的非均质氧化膜,外层为疏松而细小的Fe₃O₄和Fe₂O₃;金属基体与内层氧化膜的界面处存在内氧化,使界面结合紧密;内层与外层氧化层界面不明显,离解后的氧化物颗粒较少,界面黏附强度较高,且内、外层氧化膜均由纳米和微米级颗粒组成,由于热膨胀系数不同导致应力大部分由氧化颗粒间空隙吸收;10CrMo910钢管蒸汽侧氧化膜难以剥落,且增厚的氧化膜容易导致受热面钢管长期处于过热状态.

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