动力工程学报

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锅炉技术

超临界压力W火焰锅炉运行方式对炉内热负荷影响的试验研究

周文台, 杨勇

2016, 36(4): 253-257.

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对某600 MW超临界压力W火焰锅炉炉膛水冷壁壁温进行了测量,获得了炉膛水冷壁热负荷分布,调整锅炉运行方式(如磨煤机投运方式、前后墙的总风门挡板开度、煤粉细度和三次风风门挡板开度等),测量并计算炉内热负荷.结果表明:煤粉细度对炉内热负荷几乎没有影响;前后墙总风门挡板开度会影响炉内火焰行程,应该采用"前墙压后墙"的运行方式;三次风风门挡板开度变化会改变上、下炉膛热负荷的分布;不投运的磨煤机所对应区域的热负荷明显下降.

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锅炉技术

褐煤表面吸附水分子的微观机理

高正阳, 吕少昆, 李晋达, 杨朋飞, 陈传敏

2016, 36(4): 258-264,293.

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应用密度泛函理论在分子水平上研究了水在褐煤表面的微观吸附机理,在B3LYP/6-311G+(d,p)优化基础上,采用Gaussian09软件程序包计算得到褐煤表面构型及其不同煤水吸附构型,采用完全均衡校正法对其相互作用能校正重叠误差.运用Multiwfn程序和VMD软件,应用静电势分布图、散点图和约化密度梯度(RDG)填色等值图对不同褐煤表面模型进行图形化分析.结果表明:褐煤表面对水分子的吸附为物理吸附,属于弱相互作用,这些弱相互作用力以氢键作用为主,其余为范德华弱相互作用;羟基、羧基对水的吸附性最强,其他含氧基团(如醚键、甲氧基等)次之,苯环最弱;水分子吸附形成的相互作用区域并不简单地集中于某个基团或某个原子,而是与褐煤局部区域都形成一定的相互作用,这不仅增强了水分子的吸附作用,而且对褐煤结构产生较大影响.

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工程热物理

基于水平圆管外加装排液板降膜流动的数值模拟

李慧君, 王炯

2016, 36(4): 265-270.

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为了研究排液板对水平圆管外降膜流动与传热的影响,建立了水平圆管底部加装排液板的物理模型,采用流体体积函数(VOF)模型对其管外降膜流动进行了数值模拟,并将数值模拟结果与文献中的实验数据进行了对比.结果表明:加装排液板的水平圆管的平均液膜厚度比未加装排液板的水平圆管薄,管壁局部Nu大,排液板起到加速排液及减薄液膜的作用,有利于强化传热;排液板高度越大,管外同一周向角位置处的液膜厚度越薄,管壁局部Nu越大;排液板厚度较小或者较大都不能有效发挥加速排液的作用.

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工程热物理

氢气对超低体积分数甲烷催化燃烧的影响

陆超豪, 吕小静, 翁一武

2016, 36(4): 271-276.

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搭建了催化燃烧实验台,在保证催化燃烧室入口气体温度、流速相同的情况下,通过改变气体中甲烷和氢气的体积分数,得到不同体积分数甲烷气体在加入不同体积分数氢气情况下的催化燃烧特性.结果表明:在保证催化燃烧时入口气体温度为520℃条件下,加入低体积分数的氢气可有效加快甲烷催化燃烧的反应速度,降低甲烷的起燃温度,提高甲烷转化率;加入的氢气体积分数越高,对甲烷的催化燃烧助燃效果越好;而甲烷体积分数越高,氢气对甲烷的催化燃烧效果也越显著.

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辅机技术

动叶可调轴流风机瞬态流动及压力脉动特性

叶学民, 丁学亮, 李春曦

2016, 36(4): 277-285.

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以OB-84型动叶可调轴流风机为研究对象,将定常计算所得流场作为非定常计算的初场,模拟了风机内部各监测点处的压力脉动及瞬态流场特性.结果表明:不同监测点的压力信号均呈周期或类周期波动,其压力脉动强度随体积流量增大呈减小趋势,最大压力脉动强度位于叶顶间隙处;各监测点均在叶片通过频率处出现最高时频分布幅值,改变体积流量仅影响时频分布数值;随体积流量增大,10%叶高截面上的平均湍动能水平提高,而叶轮出口截面上的高压区向轮毂方向移动;随时间延长,叶片尾缘处和相邻叶片间的湍动能增强;叶轮旋转过程中,叶轮出口截面上的高压区在机壳与轮毂间呈现往复运动的现象.

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辅机技术

口环间隙泄漏射流对离心通风机流场品质的影响

董云山, 杨爱玲, 陈二云, 戴韧

2016, 36(4): 286-293.

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为研究口环间隙泄漏射流对离心通风机整机性能及其内部流场结构的影响,在不同口环相对长度下对某高压离心通风机三维流场进行了数值模拟,利用Fluent软件中RNG k-ε湍流模型数值求解Navier-Stokes方程.结果表明:随着口环相对长度从0.25增加到1.25,泄漏量先减小后增大,但泄漏射流的湍动能则先增大后减小;口环相对长度选择在最佳口环长度附近,泄漏射流对离心通风机性能的影响最小,离心通风机的总压升及效率将达到最优;不同口环相对长度下的口环间隙泄漏射流对叶轮进口截面参数和叶轮流道内流体流动的影响各异,一方面泄漏射流增强了靠近前盖板附近流体的湍动性,另一方面泄漏射流增加了靠近后盖板附近流体的稳定性.

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环保技术与设备

藻类生物质燃烧NO_x的排放特性与N转化机制

刘旺, 赵兵涛, 张航

2016, 36(4): 294-299,325.

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在一维管式炉上测定了典型藻类生物质条浒苔、马尾藻和小球藻在不同温度下燃烧时生成NO_x的规律,并在此基础上探究了藻类生物质两两等质量比混燃时NO_x的排放规律.结果表明:单独燃烧小球藻与条浒苔时,NO_x的排放曲线均近似呈单峰分布;温度在600℃以上、单独燃烧马尾藻时,NO_x的排放曲线呈双峰分布;NO_x的排放峰值均随温度的升高而增大.600℃时NO_x的排放总量与N的转化率最低;700~900℃时N的转化路径改变,但对条浒苔、马尾藻和小球藻各自单独燃烧时NO_x排放量影响很小.800℃下将小球藻与条浒苔、小球藻与马尾藻等质量比混燃,NO_x排放量介于各藻类生物质单独燃烧时的排放量之间,无明显的相互作用,而条浒苔与马尾藻等质量比混燃时NO_x的排放量增加,有相互促进作用.

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环保技术与设备

基于GA和模糊关联规则的锅炉脱硝经济性优化

崔超, 刘吉臻, 杨婷婷

2016, 36(4): 300-306.

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在某660 MW火电机组的厂级监控信息系统(SIS)中选取历史运行数据,利用最小二乘支持向量机(LSSVM)方法建立脱硝经济性预测模型,并基于该模型采用遗传算法进行常运行负荷点的离线寻优以建立离线最优专家数据库(OOED).采用模糊关联规则挖掘(FARM)算法从OOED中提取各调整变量的最优设定值与机组负荷的关联关系,实现电网负荷调度指令下各参数的在线优化调整.结果表明:所提出的脱硝经济性优化方法的优化效果与遗传算法寻优结果接近,且优化时间短,适合火电机组的在线优化控制.

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系统工程

电厂凝汽器水室分隔余热回收技术探讨

汪国山

2016, 36(4): 307-312,319.

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利用自行开发的凝汽器数值模拟软件对某电厂2×350 MW机组的凝汽器在冬季额定抽汽供热工况下的热力性能进行了数值仿真.通过对凝汽器水室进行分隔,将出口温度较高的冷却水引入吸收式热泵装置进行余热回收.结果表明:传热系数和冷却水出口温度在凝汽器不同冷却区域有明显差异.在冬季额定抽汽供热工况下,采取凝汽器水室分隔措施会提升余热水的余热温度和余热(火用);余热水的质量流量越大,则余热水出口温度越低,余热量越大;余热水回水温度越高,则余热水出口温度越高,余热量越小.在夏季工况下,凝汽器水室分隔基本不改变其热力性能.

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系统工程

基于正交设计的压缩空气储能系统效率分析

何青, 刘辉, 张军良, 蔡悠然, 刘文毅

2016, 36(4): 313-319.

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根据压缩空气储能系统的结构特性,采用正交设计和数值模拟方法对压缩空气储能系统的压缩机绝热(火用)效率、级间冷却温度、储气室最低工作压力、回热度、膨胀透平绝热(火用)效率和燃烧室(火用)效率等6个参数进行实验设计和数值模拟,并对模拟结果进行(火用)效率分析.通过对实验结果的方差进行分析,得到设计参数对系统(火用)效率的影响程度.结果表明:在压缩空气储能系统中,压缩机绝热(火用)效率、级间冷却温度、回热度、压缩机绝热(火用)效率与级间冷却温度的交互作用、级间冷却温度与回热度的交互作用以及压缩机绝热(火用)效率与膨胀透平绝热(火用)效率之间的交互作用为影响压缩空气储能系统总过程(火用)效率的显著因素;在现有技术水平下,降低压缩机级间冷却温度和提高回热度是提高压缩空气储能系统(火用)效率的最佳选择.

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材料研究

具有改进耐腐蚀性能的新锆合金制备和验证

曾奇锋, 陈磊, 卢俊强, 刘家正

2016, 36(4): 320-325.

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为了改进锆合金的耐腐蚀性能,提出了基于氧化膜自由能理论的设计理念,对其腐蚀规律进行系统研究.设计了7种新锆合金成分方案,并针对不同成分系统设计了具有代表性的加工工艺,最后通过高压釜试验验证设计理念,获得耐腐蚀性能优良的2种新锆合金.将试样在360℃/18.6 MPa的纯水和含锂水中腐蚀200 d后对比分析其腐蚀性能.结果表明:添加Cu和Si的2种锆合金的耐腐蚀性能明显优于其他锆合金;对于含质量分数0.8%~1.2%Nb的锆合金,使用传统的低温退火工艺,有利于提高耐腐蚀性能;对于含质量分数0.2%~0.5%Nb的锆合金,使用β水淬来替代常规中间退火的工艺,可明显改善合金的耐腐蚀性能.

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材料研究

347不锈钢表面堆焊690镍基合金电化学腐蚀性能研究

陈峰, 刘国辉, 林巧力, 曹睿, 董浩, 车洪艳

2016, 36(4): 326-330.

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利用钨极氩弧焊(TIG)堆焊工艺在347不锈钢钢板表面堆焊690镍基合金,采用电化学测量技术,在室温、质量分数为3.5%的氯化钠溶液中,对347不锈钢基体、690镍基合金堆焊层以及2种合金堆焊接头的电化学腐蚀性能进行了研究. 借助扫描电镜(SEM)及其附带的能谱仪(EDS)对堆焊接头的微观组织和成分进行了分析,并通过光学显微镜来观察腐蚀后的表面形貌,研究堆焊接头的腐蚀机理. 结果表明:690镍基合金堆焊层的耐蚀性优于347不锈钢基体,347不锈钢基体的腐蚀速率约为堆焊层的8.4倍;堆焊接头的耐蚀性最差,其腐蚀速率约为堆焊层的11.8倍;堆焊层在熔合区附近对基体中Cr含量的稀释是导致堆焊后基体腐蚀加剧的主要原因.

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材料研究

00Cr13Ni5Mo钢加热及冷却过程的相变原位观察及相关研究

刘璐, 杨志刚, 张弛

2016, 36(4): 331-336.

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利用共焦激光扫描显微镜对00Cr13Ni5Mo钢在100 K/min升温速率和200 K/min降温速率下的相变过程进行了原位动态研究.利用背散射电子衍射测试系统分析了冷却后室温马氏体的晶体学特征.探讨了组织遗传的产生原因.结果表明:00Cr13Ni5Mo钢以100 K/min快速加热到1 250℃时,奥氏体完全恢复初始显微形貌,具有组织遗传性,且没有发生自发再结晶;该钢连续冷却过程中形成板条马氏体,马氏体相变起始温度约为273℃;冷却过程中马氏体的相变量随降温时马氏体成批次的增加而增加.

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