新型MgH_(2)固态储氢装置放氢性能影响研究

为探究新型MgH_(2)固态储氢装置放氢性能的影响因素,设计构建了一种新型MgH_(2)固态储氢装置,数值研究了压力、换热流体入口温度、换热流体流速以及有无外环形换热流体层对放氢反应速率的影响。研究结果表明,当压力从0.4 MPa增加至0.6 MPa,放氢反应速率随之降低,但放氢反应完成时间几近一致;当换热流体入口温度从550 K提升至650 K,放氢反应速率迅速上升。与换热流体入口温度600 K相比,换热流体入口温度650 K下的放氢反应完成时间缩短50%;当换热流体流速从1 m/s增加至2 m/s时,放氢反应速率随之增大;增加外环形换热流体层可以大大缩短放氢反应所需时间。与未添加外环形流体层的换热装置的放氢反应时间相比,添加外环形流体层的装置的放氢反应时间可缩短31.25%。

类沸石型咪唑酯骨架材料制备及其CO_(2)吸附性能

由有机配体和金属离子链接的类沸石型咪唑酯骨架(ZIFs)是金属有机框架材料中独特的一个子类,其孔结构可控,且气体储存性能优异。本研究采用溶剂热法制备了ZIF-8、ZIF-9、ZIF-68三种ZIFs材料,并对其进行X射线衍射、N_(2)吸附脱附、热重、红外等测试表征。X射线衍射分析结果显示三种ZIFs材料的衍射峰与其标准卡一致,表明材料的成功制备。N_(2)吸附脱附测试结果表明ZIF-8的比表面积和孔体积最大,分别高达2 284.83 m^(2)/g和3.13 cm^(3)/g;ZIF-8、ZIF-9和ZIF-68最可几孔径分别约为1.00、6.44和0.6 nm。热重测试结果表明,ZIF-8的热稳定性最好。ZIFs材料的CO_(2)吸附性能研究结果表明ZIF-68吸附性能最高,273 K/1 bar及298 K/1 bar条件下,可达74.37和42.62 cc/g,这可能是因为ZIF-68晶体中约0.6 nm孔径更易于CO_(2)气体吸附。研究结果表明,0.6 nm孔径尺寸较易于吸附CO_(2)温室气体,且ZIFs材料是一种较理想的CO_(2)吸附材料。

大型抽水蓄能电站长直型隧洞风尘迁移规律研究

抽水蓄能电站地下洞室群施工存在通风难度大、风尘迁移变化规律无显著特征等难题,采用DPM气固两相流模型,针对地下洞室群中不同坡度的长直型隧洞进行数值试验研究,重点揭示了典型隧洞在不同施工条件下的风尘迁移规律及小粒径沉降粉尘分布特征。研究表明:不同区域粉尘质量浓度随风机风速的增大呈下降趋势,当风速增至21 m/s时开始升高;掌子面附近区域粉尘质量浓度随供风距离的增大呈上升趋势,当供风距离大于25 m时,风机风速不再满足隧洞内通风要求;掌子面附近区域粉尘质量浓度随隧洞坡度的增大呈显著上升趋势,通风管附近出现明显的粉尘空白带;小粒径沉降粉尘分布特征由通风管位置决定,沉降粉尘颗粒最多处位于通风管出口与掌子面之间,粒径分布较广,呈正态分布规律,在通风管出口正后方处急剧下降,并沿隧洞出口方向数量逐渐减少,平均粒径逐渐减小;流出洞外的粉尘颗粒平均粒径偏小。本研究可为抽水蓄能电站地下洞室群整体施工设计提供参考。

微肋板表面干冰升华喷雾冷却传热数值模拟

针对高度集成化和微型模块化高热载荷电子元器件温度控制问题,基于CFD两相求解器,采用数值实验研究了微肋板表面干冰升华喷雾冷却传热特性。结果表明微肋板表面和热源上表面的温度、传热系数、冷却热通量基本呈环形分布,越靠近中心干冰颗粒越多,温度越低,冷却性能越高。热源上表面中心线上中心温度最低,并且其冷却热通量和传热系数呈M形分布。当喷嘴入口速度和干冰占比增大时,模拟热源表面的传热系数和冷却热通量也随之增大,而温度则整体降低。在喷嘴入口速度为20 m/s,干冰占比为40%时得到相对最优的冷却热通量170 W/cm^(2)和相对最优的传热系数12500 W(/m^(2)·K)。

超临界水冷堆类四边形子通道内超临界水的传热试验研究

在压力23～28 MPa、质量流速700～1 300 kg/（m2·s）、热流密度200～800 kW/m2的参数范围内,对超临界水冷堆堆芯棒径D=8 mm、栅距比P/D=1.2的类四边形子通道内超临界水的传热特性及管壁温度分布进行了试验研究,分析了压力、热流密度和质量流速对管壁温度及传热特性的影响,并与环形通道内超临界水的传热特性进行了对比。试验结果表明：在超临界压力区,类四边形子通道管壁温度随着焓值的增大而逐渐上升,换热系数在拟临界点附近达到峰值,低焓值区的换热系数比高焓值区大;随压力增大,壁面温度升高,换热系数峰值减小;热负荷的增大和质量流速的减小均会使壁面温度升高,换热系数减小,削弱传热强化。与环形通道对比发现,在低焓值区,类四边形通道与环形通道内壁温度和换热系数相差不大;超临界水在类四边形子通道内比在环形通道内更容易渡过拟临界区,拟临界区对类四边子形通道的影响比对环形通道的影响小。

超临界W型火焰锅炉垂直水冷壁低质量流速条件下热敏感性研究

针对600MW超临界W型火焰锅炉垂直管圈水冷壁在低质量流速下的热敏感特性,对六头内螺纹管垂直水冷壁600MW超临界W型火焰炉热敏感性系数进行研究,分析了干度、热负荷、质量流速及压力等关键参数对超临界W型火焰锅炉内螺纹管垂直水冷壁流量敏感性系数和出口焓敏感性系数的影响规律,并计算和分析了该锅炉水冷壁在不同锅炉负荷下的温度偏差及出口焓值偏差。结果表明随热负荷增大,流量敏感性系数正向增大,锅炉水冷壁自补偿特性增强,出口焓值敏感性系数减小;流量敏感性系数随着质量流速的增大而减小,当质量流速超过一定值时,流量敏感性系数为负,锅炉水冷壁呈现负流量响应特性;质量流速增大,水冷壁出口焓值受热负荷扰动的影响也逐渐减弱;压力的升高有利于锅炉水冷壁水动力稳定性的增强;随干度增大,锅炉自补偿特性减小,出口焓值敏感性系数为正向增大,出口焓值偏差随着干度的增大而增大。研究结果对超临界W型火焰锅炉的安全运行、防止水冷壁爆管具有重要意义。

垂直上升内螺纹管内流动沸腾传热特性

在压力9～22 MPa,质量流速450～2000 kg·m?2·s?1,内壁热负荷200～700 kW·m?2的参数范围内,试验研究了用于1000 MW超超临界锅炉??28.6 mm×5.8 mm垂直上升内螺纹水冷壁管内汽水流动沸腾传热。研究表明:内螺纹管内壁螺纹的漩流作用可抑制偏离核态沸腾(DNB)传热恶化,内螺纹管在高干度区发生蒸干型(DO)传热恶化。增大质量流速可推迟壁温飞升,壁温飞升幅度随质量流速增大而降低。热负荷越大管壁温越高,随热负荷增大管壁壁温飞升提前,且传热恶化后壁温飞升值增大。随着压力增加,壁温飞升发生干度值减小。内螺纹管汽水流动沸腾传热系数呈?形分布,传热系数峰值出现在汽水沸腾区。文中还给出了亚临界压力区内螺纹管单相区和汽水沸腾区的传热系数试验关联式。

超临界压力区倾斜上升光管壁温分布与传热特性的试验研究

在超临界压力下,对倾角α=20°的φ25×2.5(mm)不锈钢倾斜上升光管内水的传热特性及管壁温分布进行了试验研究.试验参数范围:p=23～28 MPa,质量流速G=600～1200 kg/(m2s),平均内壁热流密度q=300～600 kW/m2.试验结果表明:倾斜管壁温及传热系数沿周向分布不均匀;不均匀分布特性在不同焓值区不同;在略低于拟临界焓值区,管壁面换热系数有一个峰值;提高质量流速可减小不均匀性,压力对拟临界焓值区的传热特性和不均匀性影响较明显;内壁平均热流密度对不均匀性和传热的影响大,在较低热流密度时,上母线温度最高,下母线的温度最低,而在高热流密度时,侧面的温度最高.并研究了因为浮力引起的自然对流对不均匀性的影响.

垂直上升内螺纹管中超超临界压力水的传热特性研究

在P=25～35MPa、G=450～1800kg/(m2.s)、q=200～600kW/m2的试验参数范围内,研究了φ28.6×5.8mm垂直上升内螺纹管内水的传热特性及管壁温分布。试验结果表明:在超临界及超超临界压力区,垂直上升内螺纹管对水的传热在拟临界点前后不同,在低焓区管壁温度随焓增平缓增加,管壁温度在临界焓值区存在跃升;质量流速的提高可强化传热、推迟壁温跃升,但热负荷的增加有相反的作用。文中还给出了超超临界压力区适用于不同焓值范围的换热系数试验关联式。

超临界压力下倾斜上升内螺纹管传热特性的试验研究

在超临界压力下,对倾角α=19.5°的φ28.6×5.8(mm)倾斜上升内螺纹管内水的传热特性及管壁温度分布进行了试验研究.试验参数范围:p=23～28 MPa,质量流速G=600～1200kg/(m2s),平均内壁热流密度q=300～600kW/m2.试验结果表明:管内螺纹造成的漩流作用可减弱内螺纹管截面上自然对流的影响.倾斜内螺纹管壁温及传热系数沿周向分布不均匀性很小.壁面热负荷越大,壁温越高;提高质量流速可降低壁温.在高焓值区,压力越高,传热越强.此外,还提出了传热系数的计算公式以供工程设计参考.

600MW超临界W火焰锅炉无烟煤燃烧NO_x释放规律研究

针对600 MW超临界W火焰锅炉,对炉内劣质无烟煤燃烧和NOx释放规律进行数值模拟,研究了煤粉浓度、一次风速及前后墙配风方式对炉内NOx释放规律的影响。结果表明:提高煤粉浓度可显著降低炉膛出口NOx排放,在锅炉负荷允许范围内,与常规浓度相比,NOx排放量可降低42%;合理选择前后拱一次风速可有效控制炉内NOx生成,存在最佳一次风速;炉膛前后墙配风方式对炉内火焰对称性影响较大,而对NOx生成量影响不大。

超超临界锅炉垂直水冷壁水动力特性

针对超超临界锅炉水冷壁系统水动力特性,建立了适用于复杂串并联回路系统的水动力特性计算模型,基于POWERSTATION4.0平台研制了水动力计算程序。按出口工质温度相等的原则计算节流补偿压降;以给定热负荷和节流方式进行流量分配和压降特性校核计算,用Chebyshev多项式拟合法拟合水动力特性曲线方程。并数值研究了1000MW超超临界锅炉垂直水冷壁水动力特性,计算结果表明:U形叉管有利于垂直水冷壁节流调节,低负荷率下炉膛回路具有较强的正流量特性,而在超临界负荷具有弱的负流量特性。上炉膛回路在不同负荷率下均具有负流量特性。水冷壁水动力特性曲线呈单值性。研究结果为超超临界直流锅炉垂直水冷壁的工程设计及运行监测提供了可靠的理论依据。

超超临界锅炉垂直水冷壁温度场的数值计算

建立了超超临界锅炉垂直管圈膜式水冷壁温度场的计算模型,采用有限容积法进行温度场数值计算及程序设计,并针对玉环电厂1000 MW超超临界直流锅炉变压运行的实际工况,对其垂直管圈膜式水冷壁的温度场进行了计算及分析,为超超临界直流锅炉垂直管圈水冷壁的设计及运行监测提供了可靠的理论依据.计算结果表明:在不同负荷下,膜式水冷壁截面的炉膛向火侧温度最高,在低负荷时向火侧管外壁温度最高,而在高负荷时向火侧鳍端温度最高;在最低直流负荷下,管外向火侧外壁温和内壁温沿管子高度方向均没有发生壁温飞升;在不同负荷下,水冷壁管截面最大温差及管截面最高温度均低于水冷壁金属容许的温度值;在锅炉启动及运行时,应监测膜式水冷壁向火侧管外壁的温度和鳍片温度.

超临界锅炉劣质无烟煤燃烧NO_x释放特性的数值模拟

针对600 MW超临界W火焰锅炉,通过数值模拟的方法研究了煤粉浓度和燃烬风对劣质无烟煤燃烧NOx释放特性的影响。结果表明,NOx主要在煤粉燃烧前期距一次风喷口2～4 m处大量生成,选择合适的煤粉浓度,炉内NOx最大值可下降16.5%;与常规浓度相比,高浓度煤粉燃烧可有效降低炉膛出口NOx排放;燃烬风对炉内各物质含量及NOx的生成影响显著,燃烬风率由6%增加到15%,炉膛出口NOx排放量由756.0 mg/m3下降到502.9 mg/m3。

300MW燃煤锅炉SCR脱硝系统导流装置的设计优化

为优化某300 MW亚临界燃煤锅炉SCR脱硝系统,基于FLUENT6.3软件,对系统烟道及反应器区域进行了模拟分析,结果表明:无导流装置下因烟道截面变化及弯头的偏转,反应器前烟道烟气流速不均,反应器入口烟气流速标准偏差Cv高达47.1%,氨氮混合较差,氨氮比最高值可达4.08;加装设计导流装置后,流场得到显著改善,系统内烟气流速和氨氮比标准偏差均下降到15%以内,各区域内氨氮比均控制在1左右,脱硝效率由66.48%提高至89.62%,系统压降由1 155.8 Pa降低到549.2 Pa,这使得SCR系统运行的经济性得以显著提高。此外,优化后系统在不同负荷下压降及速度偏差均满足运行要求,因而该方案适用于机组的变负荷运行。

内螺纹水冷壁管内两相流动的摩擦压降特性

在压力为9-35 MPa,质量流速为600-1800 kg/（m^2·s）,干度为0-1的工况范围内,对φ28.6×5.8（mm）的四头内螺纹水冷壁管中单相及两相流体在绝热和受热条件下的摩擦压降特性进行了试验研究。结果表明：在受热和绝热两种条件下内螺纹管的阻力特性不同,受热管的单相摩擦压降系数f比绝热管的小;受热管的两相摩擦倍率φ10^2绝热管的大。无论是受热,还是绝热情况下,压力对φ10^2影响很大,φ10^2压力增大而减小;质量流速的影响很小。随蒸汽干度增加,φ10^2增加,随后增幅减小。提出了由试验获得的单相水摩擦压降系数以及汽水两相流体摩擦压降的计算式。

350MW超临界四角切圆锅炉燃烧数值模拟

为研究350 MW超临界热电联产四角切圆煤粉锅炉的炉内燃烧问题,基于Fluent6.3模拟软件,分析了炉内的温度和组分分布特性.结果表明:BMCR工况下温度在炉膛燃烧器区横截面上,低温区出现在炉膛中心,在炉壁附近出现局部高温.在炉膛中心纵截面,沿高度、温度呈先上升后下降分布,出口温度为1 138.11 K;炉内O2组分沿高度上升,CO组分先上升后下降,CO2组分先下降后上升.研究结果为超临界锅炉运行监测提供了可靠的理论依据.

超临界水冷堆类三角形子通道流动传热特性研究

基于类三角形子通道超临界水的传热试验,建立了超临界水冷堆三角形子通道物理模型。采用雷诺应力湍流模型SSG,在压力为23~28 MPa、质量流速为700~1 300kg/(m^2·s)、热流密度为200~1 000kW/m^2参数范围内,对棒径8mm、栅距比为1.4的子通道内超临界水流动与传热特性进行了数值研究。分析了系统参数对流动和传热特性的影响,对比了不同焓区的二次流特性。结果表明:采用SSG模型对超临界水冷堆三角形子通道内流动传热的CFD模拟结果与试验数据较吻合。质量流速越高,传热能力越强;子通道换热系数峰值随压力的提高而减小;热负荷越高,内壁温度越高;在大比热容区换热系数峰值随热流密度的增大而明显减小,传热存在恶化趋势。超临界区子通道内在与主流垂直方向形成了明显的二次流,存在6个对称的漩涡,二次流速最大值出现在子通道窄缝区间隙。通道内不同焓区二次流结构相似,但二次流强度随焓的提高而增大。

锅炉烟道飞灰颗粒电除尘捕获特性研究

采用标准k-ε双方程湍流模型对1台连接于锅炉烟道的线板式静电除尘器(ESP)进行三维数值模拟,研究了ESP内烟气流场分布、电晕电场以及飞灰颗粒的荷电特性和运动轨迹,并分析了电场力与湍流作用对烟气流动和飞灰颗粒捕获的影响.结果表明:气流分布板能均化烟气流场,降低电场区入口烟气流速;电场区飞灰颗粒质量浓度沿深度方向逐渐降低,放电极电压的增加使得飞灰颗粒荷电量增加,较强的电场力增强了收尘极板对飞灰颗粒的捕获,提高了收尘效率;在较高的烟气流速下飞灰颗粒所受惯性力增大,克服电场力逃脱收尘极板捕获的能力增强,使得ESP收尘效率降低.

冷却塔填料及非均匀配水协同优化研究

为提升冷却塔的冷却性能,以北方某300 MW机组冷却塔为例,建立冷却塔三维数值计算模型,对比二分区及三分区不均匀填料对出塔水温的影响,确定最优半径分界点,并协同非均匀配水进行优化,分析不同优化方案对出塔内空气流速、塔水温、通风量的影响。结果表明:二分区及三分区非等间距填料下出塔水温分别为31.798℃和31.696℃,冷却性能提升;非等间距填料与非均匀配水的耦合优化显著提高了空气动力和温度场的均匀性;随着内区配水量的增加,水温和通风量均呈现先增加后减少的趋势;最佳内区配水量为50.0%,出塔水温为31.360℃通风量7122.8 kg/s;与26 mm和30 mm等距填料布置相比,协同优化后,出塔水温分别降低了0.768℃和0.830℃,冷却性能显著提升。