动力工程学报

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锅炉技术

准东煤燃烧过程中Na/Ca/Fe对结渣行为影响的机理研究

魏博, 谭厚章, 王学斌, 阮仁晖, 胡中发, 王毅斌

2017, 37(9): 685-690.

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在一维沉降炉实验系统中进行准东煤燃烧实验，采用非冷却的取样探针在不同烟气温度下收集灰样并进行分析，以获得烟气中不同无机成分在结渣前的形态及灰颗粒间的结合方式。结果表明：当烟气温度为1000℃时，存在熔融态Na的硅酸盐、硅铝酸盐和CaSO₄，这些熔融态的灰颗粒会撞击、黏附在管壁上；当渣层逐渐增厚时，表面温度升高，可能在渣层表面形成熔融态的膜，以捕捉其他灰颗粒；Fe具有助熔作用，可与硅钙镁铝钠体系形成低温共熔物，当Fe₂O₃颗粒撞击到焦体熔融表面时，其助熔作用会降低焦体表面的熔点而形成新的焦体。

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汽轮机与燃气轮机

旋流数对燃烧不稳定性及NO_x生成的影响

石黎, 付忠广, 王瑞欣, 沈亚洲

2017, 37(9): 691-698.

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采用大涡模拟方法分析了旋流数对燃气轮机燃烧室内预混燃烧不稳定性以及NO_x生成特性的影响。结果表明：增大旋流数使得流场的扩张角增大，中心回流区范围扩大，对燃烧产物的卷吸能力增强，预混段内温度升高，高温区范围扩大，有利于燃料气流的着火与稳定燃烧，火焰长度也有所缩短；旋流数为0.7时，流场中仅存在一个进动涡核，旋流数较大时，则出现2个明显的进动涡核；增大旋流数使得涡旋周期性的脱落频率增加，破碎位置向上游移动，同时由于火焰长度缩短，热释放区域相对更为集中，从而导致燃烧室内压力脉动频率及其对应的压力峰值增大；增大旋流数也使得火焰宽度增大，峰值温度有所降低，有利于控制NO_x排放体积分数。

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汽轮机与燃气轮机

转子不平衡对两跨三支撑轴系振动特性的影响

宾光富, 李学军, 陈立芳, 崔亚辉

2017, 37(9): 699-703.

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针对汽轮机组、航空发动机等两跨三支撑轴系常发生不平衡振动故障问题，研究了各转子不平衡对轴系振动特性的影响。首先建立两跨三支撑轴系动力学有限元模型，在各跨转子上分别施加同相和反相不平衡激励，对轴系不平衡稳态响应进行分析，并搭建了轴系模拟实验台。结果表明：这种轴系转子跨内加重振动以单转子不平衡振动特性为主，转子间振动相互影响较大，具有明显的悬臂转子外伸端振动特性。

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工程热物理

H₂O对CO在0.5%PdZrO₂/γ-Al₂O₃上催化燃烧特性的影响

刘兴, 吕小静, 翁一武

2017, 37(9): 704-709.

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以0.5%PdZrO₂/γ-Al₂O₃为催化剂，在所搭建的比例积分微分控制（PID）多功能实验装置上进行CO催化燃烧基础特性实验，分析了H₂O对CO转化率的影响，以及H₂O体积分数的变化对CO转化率和CO催化燃烧反应时间的影响。结果表明：H₂O的加入大幅提升了CO在催化剂上的起燃温度和燃尽温度，增大了CO催化燃烧反应所需的活化能，且随着H₂O体积分数的增大，CO起燃温度和燃尽温度逐步升高；CO转化率随H₂O体积分数的增加逐渐降低；CO反应稳定所需时间随H₂O体积分数的增大而增加；H₂O的存在降低了催化剂的活性，抑制了催化燃烧的进行。

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工程热物理

环形布膜器垂直管内R113降膜蒸发换热特性数值研究

王为术, 田苗, 崔强, 彭岩, 时小宝

2017, 37(9): 710-715.

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通过建立垂直管内降膜蒸发物理数学模型，对环形插头型布膜器管内R113的气液两相逆流降膜蒸发换热特性进行二维非稳态数值研究，分析了管内液膜流动分布以及壁面温度和液膜表面温度分布，对比了加热前后液膜厚度的变化。结果表明：随着降膜蒸发过程的进行，液膜下端开始出现液滴飞溅，且不断向上端发展；R113在管内降膜蒸发过程中壁面温度和液膜表面温度沿流动方向逐渐升高，气相温度变化趋势则相反；从壁面到管中心，温度沿径向逐步降低，在近壁面1mm前后其分布趋势相反；加热后液膜厚度明显减小，且下游液膜厚度变得相对均匀。

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环保技术与设备

大扩张角静电除尘器内流场均匀性及压力特性试验研究

周昊, 赵锴, 赵梦豪, 马炜晨, 宋金

2017, 37(9): 716-725.

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针对面积比为9.43，上、下扩张角分别为45°、57°的静电除尘器物理模型进行了气流均匀性及压力特性研究。建立了静电除尘器模型试验台架，采用空气作为流动介质，静电除尘器内部速度为1.06~1.27 m/s。结果表明：试验成功将速度的相对偏差降低到0.27；多孔板设计存在气流均匀性好同时压降又较小的最优方案，最优开孔率范围为0.5~0.7；多孔板位置越靠上游、层数越多，静电除尘器压降越大。

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环保技术与设备

铁矿石SCR低温脱硝催化剂的改性研究

卢慧霞, 归柯庭

2017, 37(9): 726-731.

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将稀土元素Ce掺杂进菱铁矿制备改性催化剂，采用该催化剂进行烟气SCR低温脱硝反应，研究其催化活性，并利用X-荧光分析法（XRF）、比表面积分析法（BET）、X-射线衍射法（XRD）、NH₃-程序升温脱附法（NH₃-TPD）等对改性前后的菱铁矿催化剂进行表征分析。结果表明：改性后菱铁矿催化剂的催化活性有显著提高，抗硫性和持久性也有较大提高；菱铁矿掺杂Ce后，原菱铁矿中Fe、Mn等元素与Ce元素相互作用，致使比表面积增大，晶型结构得到改善，表面酸性有所提高，从而大大提高了催化活性。

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环保技术与设备

CuO-ZnO/γ-Al₂O₃催化剂分解N₂O的性能研究

马帅, 陆强, 蔺卓玮, 刘宇, 李文艳, 董长青

2017, 37(9): 732-737.

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以CuO为活性组分、ZnO为助剂、γ-Al₂O₃为载体，采用等体积浸渍法制备了一系列CuO-ZnO/γ-Al₂O₃型直接分解N₂O催化剂，考察了活性组分和助剂含量、烟气工况对催化剂分解N₂O活性的影响，开展了催化剂的稳定性测试，并对催化剂进行了表征。结果表明：CuO质量分数为15%时催化剂的分解活性最高，ZnO助剂的掺入可以明显提高催化剂对N₂O的转化率，烟气中O₂和H₂O的存在则会抑制催化剂的活性。15Cu-30Zn/γ-Al₂O₃催化剂在650℃、空速为21000 h^-1、含O₂和H₂O的烟气条件下，在100 h的连续测试中，N₂O转化率稳定维持在90%以上，具有良好的高温抗氧和抗水蒸气抑制性能以及稳定性。

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环保技术与设备

不同价态五氧化二钒吸附水和氨的机理研究

高正阳, 梁冉冉, 范军辉

2017, 37(9): 738-743.

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为研究不同价态的V₂O₅（V₆O₁₅及V₆O₁₅⁺）吸附H₂O和NH₃的反应机理，应用量子化学得到反应物、中间体、过渡态和产物的几何构型，对比分析反应过程中优化结构的势能、反应能垒、键长和吸附能等数据。结果表明：V₆O₁₅和V₆O₁₅⁺均可吸附H₂O生成V—OH，但是对于后者整个反应表现为放热，而且反应能垒更低，说明V₆O₁₅⁺更容易与H₂O反应生成Brønsted酸位；NH₃在V₆O₁₅⁺上的吸附能更大，更容易形成可与NO反应的—NH₄⁺；在SCR脱硝反应中阳离子团簇V₆O₁₅⁺比中性团簇V₆O₁₅活性更大。

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新能源

浮式风力机多平台阵列的动态响应

丁勤卫, 李春, 叶柯华, 郝文星, 叶舟

2017, 37(9): 744-750.

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为研究浮式风力机多平台阵列的动态响应特性，建立了基于OC3-Hywind Spar Buoy平台的NREL 5 MW浮式风力机整机模型，根据辐射/绕射理论方法分别研究并比较了单平台、1×5线性排布和3×3方阵排布的多平台动态响应特性。结果表明：浮式风力机Spar平台在纵荡、垂荡和纵摇方向的响应均集中在低频波浪阶段；1×5线性排布的多平台纵荡位移响应均低于单平台，共用系泊系统有效抑制了平台的纵荡位移响应，但是对垂荡位移、纵摇偏转角响应影响不大；3×3方阵排布位于两侧的平台存在较大的横荡位移响应，但纵荡位移响应均小于单平台，位于中间位置的平台纵荡位移响应大于单平台，但横荡位移响应几乎可以忽略不计；3×3方阵排布中心位置和顶点处的平台垂荡位移、纵摇偏转角响应小于单平台，其余平台垂荡位移、纵摇偏转角响应没有受到明显抑制。

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系统工程

1000MW机组高位收水冷却塔热力性能试验研究

贾明晓, 胡三季, 韩立, 穆琳

2017, 37(9): 751-756.

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为获得高位收水冷却塔的热力性能，对某1000MW机组配用的淋水面积为12 075 m²的高位收水冷却塔的热力性能进行了试验研究，得到了高位收水冷却塔的热力性能方程式，给出了高位收水冷却塔塔内实测风温分布。以该冷却塔为例，对比分析了相同工艺参数条件下高位收水冷却塔和常规冷却塔出塔水温的差异。结果表明：高位收水冷却塔塔内实测风温在3台循环水泵并联运行工况时比2台循环水泵并联运行工况更均匀；高位收水冷却塔塔内填料处断面风速比常规冷却塔更大；在夏季时同等条件下采用高位收水冷却塔时出塔水温相比常规冷却塔可降低0.8 K左右。

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系统工程

太阳能预干燥低阶煤发电系统性能分析

许诚, 白璞, 杨佐勋, 王春兰, 徐钢, 杨勇平

2017, 37(9): 757-763.

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针对我国西北地区太阳能和低阶煤资源丰富的特点，提出一种利用太阳能预干燥低阶煤的发电系统。以某典型600MW超临界机组为例，通过建立太阳能集热单元和低阶煤预干燥单元的热平衡模型，分析了太阳能预干燥低阶煤后煤的质量与能量的变化规律，从机组煤耗率和太阳能光电转换效率等角度评估了太阳能预干燥低阶煤发电系统的综合热力性能；并以静态投资回收期作为经济性评价指标，探讨了设备总投资和上网电价变化对机组经济性能的影响。结果表明：利用低品位太阳能预干燥低阶煤可有效降低机组煤耗率，当低阶煤水分由25.0%干燥至10.0%时，煤耗率降低8.9 g/（kW·h），同时太阳能光电转换效率可达到25.3%，静态投资回收期仅为4.3a，系统经济效益显著。

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核电技术

非能动核电站全厂断电事故的非等压模拟比例分析研究

石, 叶子申, 杨福明, 李玉全, 郝博涛

2017, 37(9): 764-772.

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应用H2TS方法对非能动核电站的全厂断电（SBO）事故进行了比例分析研究。识别并选择了重要热工水力学现象建立相似准则。基于相似准则中的参数关系，提出非等压模拟非能动核电站SBO事故的原理和试验方法，并进行了失真评价和程序预分析。结果表明：温度是非能动核电站SBO事故分析的核心参数；降压、等温模拟方法复现了原型电站的重要热工水力学现象，基本无失真；降压、降温模拟方法因冷却剂的物性差异产生了较小失真，该失真在事故进程中逐渐减小；ADS阀门开启后，降压模拟自动过渡为等压模拟，各项关键参数与原型电站相等。

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