动力工程学报

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锅炉技术

不同进气方式的流化床内颗粒混合特性的数值模拟

李斌, 滕昭钰, 张尚彬, 王佑天, 巴星原, 刘哲

2019, 39(2): 85-91.

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为了从微观角度分析不同进气方式的流化床内颗粒的运动机制，利用计算流体力学与离散单元法相结合的方法，采用Gidaspow曳力模型实现气固两相间的耦合，对不同进气方式的流化床进行数值模拟，采用Lacey混合指数等对颗粒的混合状态进行定性和定量分析，并探讨了气体速度参量对混合特性的影响。结果表明：喷动流化床内颗粒混合特性受喷口气速和流化气速的综合作用；存在喷动气的工况，其最终混合状态比均匀进气的工况好；在存在喷动气的前提下，引入流化气会导致床体的死区变小，且流化气速越高，死区越小；在特定的模拟工况下，存在一个最佳流化气速，使得颗粒混合质量最好。

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锅炉技术

山西无烟煤空气分级燃烧NO_x排放特性试验研究

韩佳宸, 王勇强, 周朝阳, 程世军, 靳轲, 白诺敏, 周月桂

2019, 39(2): 92-97.

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采用自建的20 kW煤粉燃烧自维持一维试验炉系统进行了山西无烟煤空气分级燃烧和NO_x排放特性试验。结果表明：该系统能够实现煤粉气流在炉内自维持稳定燃烧，可有效地模拟煤粉锅炉炉内的流动、燃烧以及NO_x生成的全过程；单级空气分级燃烧时，增加空气分级深度有利于提高NO_x还原效率，NO_x还原效率最高可达51.7%；随着空气分级深度的增加，最佳燃尽风喷口位置向上偏移；通过合理配置燃尽风喷口位置及燃尽风量比例，多级空气分级燃烧时的NO_x还原效率将高于单级空气分级燃烧，可达60%。

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锅炉技术

200MW富氧燃烧锅炉配风优化数值模拟研究

王鹏, 陈寅彪, 廖海燕, 李延兵, 郭军军

2019, 39(2): 98-103.

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以200 MW四角切圆煤粉锅炉为研究对象，采用CFD软件结合改进的辐射特性模型以及化学反应机理，对煤粉空气燃烧工况及不同氧气体积分数下的富氧燃烧工况进行了数值模拟，通过研究炉内的燃烧及传热特性，对富氧燃烧工况进行了配风优化设计。结果表明：在富氧燃烧干循环工况下炉内出现高体积分数的CO；干、湿循环工况的入炉氧气体积分数分别为28.5%和27.1%时，炉膛的总辐射传热量与空气燃烧工况几乎相同；提高下二次风的动量能有效减小冷灰斗区域的CO体积分数，采用偏转二次风技术能有效减弱壁面附近的还原性气氛。

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锅炉技术

煤粉柔和气化炉内流动特性数值模拟

邢文朝, 雷福林, 肖云汉

2019, 39(2): 104-109.

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基于煤粉柔和气化炉的工况特征，采用数值模拟手段研究了喷嘴位置、喷嘴孔径（射流速度）和煤粉平均粒径等对气化炉内气固流场特性、烟气回流比和颗粒平均停留时间等的影响规律。结果表明：柔和气化炉内流场分布主要受二次风喷嘴位置和射流速度的影响，二次风喷嘴位置对流场影响更大；保持一次风和二次风射流速度不变时，随着二次风喷嘴与炉膛中心距离的增加，烟气回流比和颗粒平均停留时间先增大后减小；随着二次风射流速度的增大，烟气回流比增大，而颗粒平均停留时间有所变短；随着煤粉平均粒径减小，烟气回流比变化很小，而颗粒平均停留时间显著延长。

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监测与测量

基于声发射信号信息熵距的滑动轴承润滑状态诊断

谭浩宇, 卢绪祥, 张浩, 李焜林, 蒋亚迪

2019, 39(2): 110-115.

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为了有效判断滑动轴承润滑状态，防止滑动轴承故障引起的重大事故，提出一种基于信息熵和信息熵距的滑动轴承润滑状态诊断方法。通过300 MW汽轮机发电机组转子试验台对滑动轴承的干摩擦、边界摩擦和液体摩擦3种润滑状态进行了模拟，并获取其声发射信号。利用信息熵距方法分析这些声发射信号，通过信息熵距图有效区分滑动轴承的3种润滑状态，保证了滑动轴承的运行性能和安全性。结果表明：加入时-频联合域的信息熵距诊断方法在诊断准确性上要优于仅加入时域和频域的熵距方法。

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工程热物理

麻面管管内流动与传热特性的数值分析

闫顺林, 于兴宝, 韩建, 曹保鑫, 张莎

2019, 39(2): 116-122.

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采用三维数值模拟方法，研究了麻面管的结构参数对流体流动和换热特性的影响，运用多元线性回归的方法，分别拟合出换热与阻力的准则关联式。结果表明：管内壁面的周期性凸包对近壁处边界层有较好的扰动作用，改善了流体速度场与温度场的协同性，实现了强化换热；相比于光管，麻面管的努塞尔数Nu增幅为16%~40%，摩擦阻力系数f增幅为15%~53%，综合换热性能指标C_PEC范围在1.05~2.5，与光管换热器相比，当换热量与流体功耗相同时，麻面管换热器的相对换热面积可减小10%~35%，当换热面积与流体功耗相同时，相对换热量可提高1.08~1.36倍，极大地提升了换热器的经济性。

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工程热物理

工作流体含水喷射器性能的实验研究

薛康康, 种道彤, 陈伟雄

2019, 39(2): 123-127.

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对工作流体含水喷射器性能进行了实验研究，得到不同条件下喷射器性能的变化规律。结果表明：在临界工况下，本文参数变化范围内，随着工作流体含液率的增大，喷射器的引射比略有减小，含液量从0 kg/min增大到0.2 kg/min时，引射比相应减小5.9%~8.7%；而在非临界工况下，本文参数变化范围内，随着工作流体含液率的增大，喷射器的引射比显著减小，喷射器引射性能变差，含液量从0 kg/min增大到0.2 kg/min时，引射比相应减小16.9%~29.3%；随着工作流体含液率的增大，喷射器的临界背压和临界压力比均减小，喷射器的升压性能变差，含液量从0 kg/min增大到0.2 kg/min时，临界背压减小0.006~0.010 MPa，临界压力比相应减小0.041~0.065。

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工程热物理

入口浓度周期性波动对流向变换催化燃烧器运行特性影响的模拟研究

杜天姿, 陈耿, 朱颖颖

2019, 39(2): 128-134.

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对流向变换催化燃烧器在反应物入口浓度周期性波动时的反应特性进行了模拟研究。选取甲烷和丙烷作为模型反应物，考察反应物浓度波动周期、流向变换周期、表观气速和添加辅助燃料对燃烧器运行规律的影响。结果表明：当入口反应物浓度波动周期与流向变换周期相同时，燃烧器内出现谐振现象，表现为燃烧器内最高温度大幅上升、平均温度降低和床层温度波动幅度增加，燃烧器的热稳定性下降；通过提高表观气速以增强气固换热或者通过添加辅助燃料以补偿反应物入口浓度波动的方式，均可在一定程度上抑制因谐振现象而造成的燃烧器内温度振荡。

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环保技术与设备

脱硫废水烟道蒸发技术蒸发特性实验研究

白炎武, 刘平元, 陆启亮, 张娟, 赵亮, 陈伟, 杨林军

2019, 39(2): 135-141.

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采用PDA实验系统和燃煤热态实验系统，分别研究了不同双流体喷嘴的雾化特性及烟气温度、烟气湿度、氯离子质量浓度和脱硫废水温度等参数对脱硫废水蒸发特性的影响。结果表明：不同喷嘴雾化特性存在一定差异，加工精度更高的喷嘴雾化效果相对较好，大粒径液滴较少，蒸发时间较短；烟气温度对脱硫废水蒸发的影响最大，烟气温度升高可促进液滴蒸发，但粗液滴蒸发时间仍较长，要使脱硫废水进入电除尘器前基本蒸发完毕（停留时间≤0.75 s），则进口烟气温度需在130 ℃以上；烟气湿度增加，对脱硫废水蒸发有一定抑制作用；氯离子质量浓度和脱硫废水温度对脱硫废水的蒸发基本没有影响；脱硫废水蒸发后，约90%~95%氯离子以无机盐颗粒形式蒸发析出并被除尘器捕捉。

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环保技术与设备

大扩张角电袋复合除尘器内多孔板组合方案试验研究

周昊, 赵梦豪, 赵锴, 马炜晨

2019, 39(2): 142-147.

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为了改善大扩张角电袋复合除尘器入口流场速度分布，提高除尘器效率，采用不同开孔率多孔板的组合方案，对电袋复合除尘器进行了模拟试验。结果表明：入口截面相对速度偏差由84%降至21%，除尘器内各测量截面速度分布均达到标准要求；可以采用非均匀开孔率的多孔板组合方案来调节电厂电袋复合除尘器内部流场速度分布，从而增加电袋复合除尘器使用寿命，降低电袋复合除尘器维修成本，提高电袋复合除尘器效率。

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环保技术与设备

烟气飞灰对SCR脱硝催化剂磨损数值模拟

陈鸿伟, 徐继法, 王广涛, 赵宝宁

2019, 39(2): 148-154.

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采用CFD数值模拟软件对不同烟气流速、不同烟气入射角下催化剂不同磨损部位的磨损规律进行了研究和分析，并对催化剂的年磨损率进行了预测。结果表明：催化剂端面磨损率远远大于壁面，在不同烟气流速下，催化剂磨损率沿孔道方向的变化基本一致，呈中间较小、端面附近较大的规律；在不同烟气入射角下，受烟气正面磨损结构面的磨损率在距入口约0.04 m内与烟气入射角成正比，在0.04 m以后与烟气入射角成反比；受烟气背面磨损结构面的磨损率沿管道方向在入口附近迅速减小，后增加直至出口；不同烟气入射角下的端面磨损率随着烟气入射角的增大而减小；在设计工况下运行的脱硝系统，催化剂的年磨损率可以忽略不计，但当烟气流速为11 m/s时，催化剂孔壁在一年内就会磨穿，在实际运行过程中，应降低烟气流速并选择合理的烟气入射角。

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新能源

基于He-N₂混合工质的闭式Brayton循环系统及设备的优化设计

曹挺, 黄伟光, 张靖煊

2019, 39(2): 155-162.

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对以He-N₂混合气体为工质的闭式Brayton循环系统进行了优化分析，获得循环最高效率下系统各组成设备的性能参数。以此优化结果为目标，设计了轮机和换热器的初步方案。以纯氦气工质时轮机和换热器的成本为基准，利用设备成本与几何参数之间的近似关系，获得不同氦气摩尔分数下轮机和换热器的相对成本。通过Brayton循环中轮机与换热器的成本权重分配，得到不同氦气摩尔分数下Brayton循环的相对总成本。结果表明：当氦气摩尔分数为50%~60%时，存在一个相对总成本的最小值，与纯氦气时相比，其相对总成本降低了12%左右，这对于闭式Brayton循环系统工质的选择具有一定的指导意义。

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材料研究

基于应变能密度的X12CrMoWVNbN10-1-1钢的蠕变-疲劳寿命预测模型

戴晨, 纪冬梅, 陈家佳, 吴臻茂, 任建兴, 朱全军

2019, 39(2): 163-168.

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根据应力控制下对X12CrMoWVNbN10-1-1钢进行的蠕变-疲劳试验来验证基于应变能密度的蠕变-疲劳寿命预测模型，并对620 ℃下X12CrMoWVNbN10-1-1钢的弹性应变、塑性应变和蠕变应变进行分析。结果表明：在蠕变-疲劳交互作用下X12CrMoWVNbN10-1-1钢的损伤过程包括3个阶段；一次循环稳定阶段的平均应变能密度与总应变能密度成反比，而总应变能密度与蠕变-疲劳寿命成正比，可选择稳定阶段应变能密度的表达式来预测蠕变-疲劳寿命；在应力控制下X12CrMoWVNbN10-1-1钢的短时保载蠕变-疲劳试验同样可以预测长时保载的蠕变-疲劳寿命，意味着基于应变能密度的蠕变-疲劳寿命预测模型对于X12CrMoWVNbN10-1-1钢也适用。

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