基于Aspen Plus的MSW气化熔融工艺全流程模拟研究

城市固体废物(MSW)气化熔融工艺能够减少二噁英的生成和熔融固化重金属,是一种清洁高效的固体废物处理方式。已有研究多针对MSW的热解特性以及污染物的生成与排放,而对气化熔融工艺系统模块之间的影响和各反应器间物质流、能量流的联动变化过程研究不足。利用Aspen Plus模拟平台,基于吉布斯自由能最小化原理,对MSW气化熔融工艺进行了全流程模拟研究,分析了垃圾干燥温度、垃圾含水率、气化温度、气化介质以及灰熔点对工艺流程节点参数、物质流和能量流的影响,并提出了优化的工艺流程和运行参数。结果表明:在垃圾热解模拟时,垃圾含水率为9%,通过烟气循环能达到能量自给;在相同条件下,以水蒸气作为气化介质的气化效率最高,且在气化温度为850℃,水蒸气当量比为50%时,达到最佳工艺效果;当气化后产生的焦炭在熔融炉内燃烧刚满足灰熔点温度时,灰熔点的升高使气化剂比例、气化气有效气体摩尔流量和碳转化率不断降低。不同工况下的物质流、能量流的变化对实际工程具有指导意义。

蒸汽冷却带肋矩形通道传热和压降实验关联式

针对燃气透平叶片蒸汽冷却问题,建立了透平叶片内冷通道实验系统.该系统主要包括蒸汽的发生器和调节器、整流段、带测量仪器的实验段、实验段加热装置、排气段、数据采集系统和控制系统.对10种不锈钢带肋实验段中的蒸汽传热和摩擦特性进行了实验研究,其中实验段的宽高比分别为0.25、0.5、1、2、4,肋角度分别为30°、45°、60°、90°,雷诺数为10 000～80 000,由此建立了反映雷诺数、肋角度和通道宽高比影响的传热和摩擦特性实验关联式.结果表明：带肋面宽度的增加使得蒸汽的传热和摩擦阻力增大;雷诺数的增加使得蒸汽的传热显著增强,但是对流动摩擦因子的影响不大;肋角度为60°时蒸汽传热和摩擦系数最大.该结果可为先进的高温燃气透平蒸汽冷却叶片的设计研究提供参考.

地下综合管廊大型振动台模型试验研究

针对地下综合管廊缺乏抗震研究的现状,开展了地下综合管廊大型振动台模型试验研究。试验中除对通常的地下结构振动台试验中常规地震响应进行了测量外,还测量了模型场地水平位移、模型结构的层间位移、模型结构内钢筋应变。同时,通过自行设计的接触面土体滑移传感器测量了结构顶板接触面土体滑移。本文对模型结构的动力响应以及接触面和周围土体地震响应规律进行了分析。结果表明:在地震作用下地下综合管廊的地震加速度响应服从周围土体的地震响应,其响应幅值不会大于周围土体的加速度响应幅值;结构内力最大部位出现在结构的角部,并且内力随着地震动强度的增加而增大;地下综合管廊接触面土压总体上随着地震动强度的增加而增大,侧板和顶、底板的土压力分布模式不同;在水平地震作用下,地下综合管廊会产生顶、底板之间的相对位移,同时伴随着横截面内的刚体转动;地下综合管廊壁板与土接触面的作用力是结构产生内力的直接原因,其中侧壁土压起主要作用。

非一致地震激励地下综合管廊振动台模型试验研究(Ⅰ)——试验方法

针对浅层软土中埋设的矩形截面地下综合管廊进行了非一致地震激励下的振动台模型试验研究。作为首个此种类型结构非一致激励的振动台试验工作,本文主要介绍试验方法,重点包括试验方案设计、开洞试验模型箱与模型结构设计,根据试验的特殊要求而开发的土体滑移传感器和地下结构接头位移测量装置,以及人工合成输入地震波动时程的方法与步骤。上述试验设计方法可供今后类似试验工作参考。试验结果分析及数值模型验证结果将在后续系列论文中介绍。

层状双向剪切模型箱的设计及振动台试验验证

层状剪切模型箱是土-结动力相互作用振动台试验中的重要设备。针对地下结构非一致地震作用振动台阵试验,设计了能够在相互垂直的两个方向上均满足层间剪切变形的模型箱,并利用自由场振动台试验结果对模型箱性能进行了检验,提出采用2-范数偏差方法对模型箱边界效应进行了定量分析和对比。结果表明,所研制的模型箱性能良好,能够正确模拟原型场地的水平地震动特性,采用2-范数偏差方法能够较好地描述模型箱的边界效应。

叶片内冷通道中采用汽雾换热或蒸汽换热的实验研究

气(汽)雾冷却叶片是新一代高效叶片冷却技术的一个重要发展方向,具有广阔的应用前景和发展潜力。在构建的高温涡轮叶片内冷通道气(汽)雾两相流对流冷却实验平台上,研究雷诺数、壁面热流密度以及水雾质量流量对汽雾冷却通道壁面温度分布和换热系数的影响,并与相同工况下蒸汽的换热性能进行对比。主要结果显示,向主流蒸汽中喷入少量细小雾滴形成汽雾两相流冷却介质,其平均努赛尔数最高可达纯蒸汽的3.46倍;当冷却工况因子小于23时,汽雾冷却通道中部区域将出现明显的大液滴沉降和蒸发,冷却效果显著提高。

纳米流体矩形微通道热沉结构参数多目标优化

为了开发高效低阻的纳米流体微通道热沉,对单层矩形纳米流体微通道热沉几何结构参数进行了多目标优化。设计变量为高宽比α和微通道宽度与间距比β,优化目标是使全局热阻和泵功最小。对Pareto最优解进行K均值聚类分析发现,在5个聚类点的最高点和最低点之间存在有效权衡点,让泵功和热阻均处于较优范围内。实际设计中可以根据泵功或所需的热阻来选择最优结构参数。相对于高宽比,热阻和泵功对微通道宽度与间距比更敏感。尤其当β大于1.15时,其对热阻和泵功的影响非常强烈。相对于热阻,泵功对设计变量更敏感,在α和β的设计空间内,泵功的变化幅度约为360%,而热阻的变化幅度只有135%。纳米流体的热阻比去离子水显著减小,且随泵功的增大,去离子水和纳米流体热阻之差有缓慢增大的趋势。

土-结构动力相互作用振动台试验中模型地基影响因素分析

为了给出土-结构动力相互作用大型振动台试验中模型地基设计的一般原则,结合各国已有的典型试验中模型地基的动力响应实测结果,以加速度峰值放大系数及其傅里叶幅值谱为分析依据,从边界效应、模型地基高度、土体含水量及地震波输入次数4个方面对模型地基的振动性态进行了比较分析。结果表明:土箱刚性、土的自振特性、地基高度、土体含水量及地震波的输入次数是影响模型地基动力特性的主要因素,并提出了相应的控制原则。该结论可为同类试验中模型地基的设计和试验的顺利开展提供有益的参考。

透平叶片双工质冷却特性的实验研究

针对双工质冷却叶片存在尾缘温度较高的问题,提出了一种带尾缘射流孔的双工质冷却叶片。在建立的3叶片叶栅热风洞实验平台上,实验研究了冷却介质进口参数对实验叶片表面温度和冷却效率分布的影响。结果表明:双工质综合冷却下,叶片尾缘温度大幅度下降,叶片表面温度分布较均匀;当冷却介质与主流燃气的温比Tc/Tg=0.65、压比Pc/Pg=1.3、流量比Mc/Mg=0.034时,叶片尾缘和前缘区域冷却效率分别约为50%和55%,中弦区域的冷却效率高达67%;与冷却介质进口参数相比,冷却方式和冷却结构对提高叶片冷却效率更有效。

面向电主轴定子冷却的热管流动与传热数值模拟

针对高速电主轴运转时产生大量热量、严重影响加工精度的问题,提出了一种面向高速电主轴定子冷却的环路热虹吸管,将其应用于电主轴定子散热,相对于传统定子水套,具有更高效和不消耗泵功等优点。建立了热管管内气液两相流动及相变传热数值计算方法,并用实验数据对该方法进行了验证,然后模拟研究了不同工质(正戊烷、乙醇、水)和不同加热功率对热管流动与传热性能的影响。结果表明,数值模拟方法能准确捕捉到管内气液两相的流型和相变换热过程,与实验数据吻合较好;工质为正戊烷和乙醇时,冷凝段形成冷凝液膜,在相同工况下,乙醇的液膜厚度比正戊烷小20μm左右;而工质为水时,冷凝段形成液滴,具有较高的传热系数;在相同条件下,以水为工质时,单环路热虹吸管热阻最小,在90 W加热功率时,热阻为0.085 K·W^(-1),分别比以正戊烷和乙醇为工质时小35.2%和11%左右。

飞行器大气数据系统测压校准风洞试验若干环节的实现方法研究

飞行器大气数据系统压力参数数据通常来源于事先进行的测压校准风洞试验,因此试验结果的准确性对实际飞行时的大气参数解算精度有直接影响。而该风洞试验的准确性受多种因素影响,针对试验段类型、测压管路连接方式和常/降速压方式选择3个环节,基于风洞试验数据开展了研究。研究发现:试验段采用槽壁比采用孔壁更有利于提高测压校准的准确性,故建议采用槽壁进行大气数据系统测压校准试验;连接测压管时,对每个测压孔单独测压取均值和对与这几个测压孔相通的压力腔测压,压力测量精度无明显差异,考虑到后者能减少试验准备时间和压力扫描阀数量,故建议采用后一种测压管连接方式;同风洞、同模型采用常压和降速压方式,压力测量精度无明显差异,而考虑到常压测量在效率、成本上有优势,故建议直接采用常压测量方式进行大气数据测压校准风洞试验。上述结论可为型号飞行器大气数据系统测压校准风洞试验设计提供参考。

对一种具有余热回收系统的LNG联合循环电站分析

提出了一种深度回收以液化天然气为燃料的联合循环电站中的蒸汽轮机排汽潜热和余热锅炉排烟中水蒸气潜热的系统。热力学分析表明,相对于240MW的常规联合循环,所提系统的净电效率和火用效率分别提高1.6%和2.84%,其燃料利用率达62.88%;相对于传统联合循环,所提系统从每千克排烟中可多回收86.27kJ/s的热量。可从低压省煤器出口抽取质量流率大约为46.1kg/s,温度为167.45℃,压力为0.84MPa的热水送入余热利用子系统;经济性分析显示,回收余热所增加投资的回收期为0.117年。这些特征对新建和已有LNG联合循环电站的改造具有很强的吸引力。

对消防联动控制系统的讨论

通过对火灾联动系统的讨论．针对现行规范中未明确的问题．结合实际工程实践．提出了火灾报警联动控制器对相关消防设备的联动控制关系。

感温光纤敷设间隔参数实验验证

对比分析了国内外感温光纤的铺设安装间隔参数。在此基础上设计并搭建了实验平台,进行了感温光纤顶部敷设方式探测地面油盘火灾的实验。通过调节顶棚高度,获得了不同顶棚高度下感温光纤报警响应的敷设间隔数据,认为分布式感温光纤的最佳安装间隔与美国的NFPA 72标准相符,感温光纤的安装间隔需要随天花板高度的增加而减小。研究可为工程施工提供参考和指导依据。

某城市广场室内步行街消防设计探讨

针对某室内步行街的建筑特点,分析其防火设计存在的问题,如防火分区、安全疏散等。提出相应的解决方法,如将步行街作为"临时安全区",按一个防火分区设计,并采取一系列措施限制步行街内的火灾烟气蔓延及保证人员疏散的安全等。应用消防性能化设计的方法加以评估,分析其火灾危险性,用计算机模拟程序计算设定火灾场景下的火灾烟气、温度等火灾动力学参数,计算人员疏散情况。

非一致地震激励地下综合管廊振动台模型试验研究(Ⅱ)——试验结果

本文以纵向非一致地震激励试验为主,对地下综合管廊振动台模型试验结果进行了分析,包括模型场地的加速度响应、结构的应变响应、结构和场地加速度响应关系、结构应变响应的原因、结构接头位移响应、结构在纵向非一致激励和一致激励下应变响应的区别。结果分析表明,本试验模型场地及模型结构设计合理,从中得到了关于地下综合管廊非一致地震激励作用下响应规律的一些新内容。

高速高精度机床热分析与热设计技术

随着机床高速高精度的技术发展,热问题已成为影响机床特性的重要因素。从提高机床的固有热性能出发,系统介绍了机床热特性分析、热结构优化及其冷却技术的理论和方法,以及国内外研究现状,并探讨了机床"热设计"理论与技术的最新进展和未来研究重点及趋势。

边条翼和近距鸭翼布局模型动态气动特性分析

针对边条翼与近距鸭翼这两类典型战斗机布局模型，在中国空气动力研究与发展中心FL-24风洞进行了大振幅俯仰动态试验与模型自由摇滚试验，并对比分析了边条翼与近距鸭翼布局模型高速大迎角的动态气动特性。结果表明：边条翼模型纵向动态特性明显优于近距鸭翼模型，尤其是俯仰力矩迟滞效应更强；近距鸭翼模型在攻角26°～45°区间出现了较大的滚转力矩，容易诱发摇滚运动；最后，通过自由摇滚试验验证了俯仰动态试验分析结论，即近距鸭翼模型在迎角大于30°后出现了极限环摇滚现象。

不同冷却工况下90°带肋通道中蒸汽的强化换热特性研究

在蒸汽强化换热试验研究的基础上,采用SSG雷诺应力模型,通过数值方法求解了三维定常雷诺时均Navier-Stokes方程,同时系统地分析了雷诺数、温度和压力对蒸汽在90°矩形带肋通道中流动和换热的影响.结果表明:温度和压力的变化强烈地影响着带肋通道中蒸汽的强化换热特性,蒸汽的摩擦因子和换热系数随着温度的升高而减小,随着压力的升高而增大,在适中的Re、较低的蒸汽温度和中等压力下,蒸汽流动可以获得最佳的强化换热性能;蒸汽和空气的换热系数比与温度和压力有关,但与Re无关.

电主轴轴心冷却用环路热虹吸管的传热特性

为了加强电主轴轴心冷却、减小电主轴的热变形,以150SD型磨削电主轴转子为对象,采用单环路热虹吸管来冷却主轴轴心,利用环路热虹吸管无需外部动力及传热效率极高的特征,从原理上避免了"动密封"问题对电主轴轴心冷却的困扰。对高离心力作用下单环路热虹吸管内传热工质的流动及传热状态进行了理论分析;以正戊烷为工质,对适用于该主轴轴心冷却尺寸的环路热虹吸管的传热特性进行了实验研究,并对其应用于电主轴轴心冷却的实际效果进行了预测。结果显示:在文中的实验工况下,单环路热虹吸管的运行温度稳定,其传热性能在充液率为60%左右时达到最佳,热阻仅为0.57℃/W;当采用4根单环路热虹吸管冷却结构时,150SD型磨削电主轴转子的最大温升为28.5℃,且这一温升数值随着转速的增加而继续减小,表明单环路热虹吸管在电主轴轴心冷却方面具有良好的应用效果。