再燃区水煤浆脱硝反应特性的试验研究

为了解水煤浆的再燃脱硝特性，于固定床反应器上，模拟再燃区反应环境，利用组成为O2=4％，CO2=16％，NOx=400mL/m^3，平衡气Ar的模拟烟气，在反应温度900-1200℃，过量空气系数在0．7～1．1的范围内，研究了水煤浆的再燃脱硝表现和影响因素。试验发现，水煤浆的再燃脱硝能力是煤粉和水综合作用的结果；其脱硝效果与成浆煤种相关，随再燃区过量空气系数的增加而减弱，与再燃区温度成正比，与成浆煤粉粒径和煤浆浓度成反比。试验获得的最高水煤浆脱硝率为64％。优良的脱硝特性揭示水煤浆是一种优质的再燃燃料，具有广阔的再燃应用前景。

水煤浆再燃降低锅炉NO_x排放的实验研究

为明确锅炉采用水煤浆再燃技术时的整体NOx控制效果和影响因素,利用神华煤,在0.25MW沉降炉上,分别以煤粉和水煤浆为再燃燃料,进行了再燃NOx控制实验。结果显示,水煤浆再燃时的脱硝效果优于煤粉;一定范围内,较高的再燃比有利于锅炉整体再燃脱硝;锅炉主燃区宜采用氧化性氛围,此时该处的过量空气系数与脱硝效果呈现二次曲线关系;水煤浆再燃脱硝率与再燃区过量空气系数成反比。实验证实,水煤浆是一种较优的再燃燃料,可被广泛应用,以实现对工业炉NOx排放的有效控制。

基于锅炉低NO_x再燃技术中再燃燃料选择的讨论

再燃是一种清洁燃烧技术,可以实现锅炉低NOx排放。着重阐述了再燃技术基础及其反应机理,以及天然气、煤粉和煤浆等不同再燃燃料对锅炉NOx排放的控制效果和各自特点。不同燃料的再燃特性和运行成本有一定差异,根据燃料特点和使用经济性来选择再燃燃料,可以满足现有锅炉污染控制的经济要求和环境要求。

煤粉分级燃烧对炉内燃烧过程影响的试验研究

为了考察炉内燃烧过程的变化特性,研究了2.11 MW四角喷燃煤粉炉的煤粉分级燃烧效果.试验采用的锅炉燃料分级百分比为20%,二级燃烧区过量空气系数取0.95.一级燃烧区和燃尽区过量空气系数取1.10.结果表明,与未进行分级燃烧的基础工况相比,煤粉分级燃烧试验炉二级燃烧区和炉膛出口温度增高,锅炉NOx排放体积比降低45%.CO、CO2和SO2在应用分级燃烧后的炉内变化复杂,但其排放体积比未发生较大改变,甚至略有下降.分级燃烧使锅炉固体不完全燃烧损失(SICL)有一定程度增加,该煤粉分级燃烧是一种清洁燃烧技术.

煤粉再燃对锅炉CO及N_2O排放控制的试验研究

结合CO和N2 O的生成及分解机理,利用2 11WM燃煤半工业炉进行了煤粉再燃试验,研究了煤粉再燃技术对锅炉CO和N2 O排放的控制效果.试验发现,随再燃比的增加和再燃区过量空气系数的减少,CO和N2 O的脱除效果增强;过高或过低的一级燃烧区过量空气系数均不利于CO的脱除;N2 O的脱除随一级燃烧区过量空气系数的增大而增大.煤粉炉应用煤粉再燃技术可以实现CO和N2 O的同时脱除,因而可开发该技术在燃煤锅炉中的多种污染物联合控制能力.

煤粉再燃的半工业炉试验

从系统NOX还原效果,主燃区,再燃区和燃尽区内NOX的分解几方面对煤粉再燃效果进行半工业炉试验研究。虽然主燃区NOX生成量与主燃区过量空气系数成正比,系统NOX还原率却在主燃区过量空气系数=1.10时呈现最大值;再燃区还原性气氛有利于NOX的还原,但富氧氛围也可以实现一定NOX分解,燃尽区内煤粉异相还原占主要地位。以基础工况和再燃工况下的锅炉尾部NOX排放量的差值来计算系统NOX还原率可以更好地体现锅炉系统的再燃脱硝能力。

伴随超空泡产生的高速细长体入水实验研究

介绍了几种不同工况下高速细长体入水过程的实验研究工作.用高速摄影仪实时记录了细长体高速入水时与自由液面之间的瞬态相互冲击作用,清晰地观察了细长体高速入水后诱导生成的水中空泡流的形态及其演化过程.具体分析了几种工况下高速细长体入水瞬间自由面的波动特性和细长体入水后运动的不稳定性.从实时记录的照片中,测量出相邻2帧图片之间的细长体的位移差之后,计算出细长体在入水过程中以及在水中的瞬时速度.通过分析物体速度的变化趋势,了解了超空泡流动的复杂过程.

水下超音速气体射流胀鼓和回击的关联性研究

阐述了水下超音速气体射流的实验研究结果.用高速摄影仪实时记录了水下超音速气体射流喷射的状态,清晰地演示了射流气体在上中游流域的演化过程.具体分析了水下高速气体射流的动态不稳定性形貌,并从实时记录的射流照片中统计测量出了胀鼓和回击随机频率.结果发现,胀鼓频率越大,回击频率越大;胀鼓频率随着喷嘴的驻室压力与出口背压的比值增大而增大.通过胀鼓与回击事件前后实验数据的对比分析表明其二者之间存在相关性:胀鼓和回击均由射流内部压力振荡引发并且存在一定的随机性;胀鼓是回击前的能量积聚一个前征和表现,当胀鼓的振荡即能量积聚到一定程度后,引发回击.

激波与可运动颗粒群相互作用反射与透射机理实验研究

对水平圆柱形激波管内可压缩性气体与颗粒群的相互作用进行了实验研究与理论分析。利用由压力传感器、信号放大器、示波器和计算机组成的压力测量系统对激波与颗粒群作用时的动态压力进行了测量。发现激波管内发生的是一个复杂的过程,包括激波与颗粒群作用时伴随了激波和膨胀波的反射与透射现象、激波和膨胀波与接触面的干涉、以及激波从激波管端壁的反射等现象。当颗粒装载比α=1时,透射激波被直径为6mm的颗粒群衍射并且有膨胀波紧随其后,因此由透射激波引起的第一个压力峰急剧下降。颗粒装载比和颗粒直径影响透射激波的衍射和衰减。

水下超声速气体射流初期流场特性的实验研究

实验研究三维水下超声速气体射流,重点分析气体射流初期气泡运动演化过程,对射流初期数值模拟结果做相关辅证.同时引进非圆整度概念,定量分析水下气体射流初期气泡运动及形态变化的某些规律,得到一些实验分析结果,为工程实践提供了有用的参考数据.

一次风扩口角对旋流燃烧器影响的数值模拟

为了改进燃烧器设计,提出了一次风扩口角度改变对同轴旋流燃烧器影响的数值模拟方法.该方法采用重整化群RNGκ-ε双方程湍流模型,针对燃烧器出口区域冷态流场进行数值模拟,通过比较旋流燃烧器不同一次风扩口角度情况下,回流区尺寸的变化和流场分布规律.结果表明,旋转射流轴向速度受一次风扩口角变化影响不大,其切向速度在旋流外围服从拟等势旋涡规律和在旋流中心服从刚体旋转规律;随一次风扩口角度的增大,回流区径向尺寸绝对增大,轴向尺寸先增加后减小;一次风扩口角度的增大,引起径向压力梯度的增大,从而形成了多次回流区域的存在.

不同密度梯度的多层流体界面上的Richtmyer-Meshkov不稳定性研究

在气-液界面Richtmyer-Meshkov(R-M)不稳定性研究的基础上,利用不同流体间密度的差异,构造了空气-硅油-水、空气-酒精-硅油两种流体粘度方向迥异的气-液-液三相界面,实验中以氮气作为高压驱动气体,在不同激波马赫数下对这两种界面R-M不稳定性后期尖钉与气泡区发展进行了测量与统计,通过对实验数据的分析,得出了相关规律,并用这些规律与已有的单层气-液界面R-M不稳定性研究成果作比较,得出了异同点。同时,还研究了两种三相界面在R-M不稳定发展中的差异。实验结果表明:当流体的粘度梯度方向(从小到大的方向)与激波方向一致时,界面失稳更加明显,湍流混合更为显著。

烟煤添加氮还原剂再燃脱除NO的实验研究

在淮南烟煤中浸渍添加尿素和NH_4(SO_3)_2,研究再燃燃料氮含量对再燃脱硝效果的影响．煤粉再燃实验在石英固定床反应器上进行,温度范围为800～1200℃．使烟气中O_2的体积分数为2．5%～3．5%,CO_2的体积分数为17%～18%,NO的体积分数为460×10^(-6)左右,其余为氩气,模拟再燃区入口烟气．研究发现,再燃煤粉中添加的氮还原剂,以及再燃区的工况条件都对再燃脱硝率有很大影响．添加氮还原剂后,再燃脱硝的效果都有所提高,脱硝率最高能达56%．添加剂的增效随温度的上升而下降,而随着添加剂量的升高和烟气中氧含量的降低,脱硝效果升高．

细长体倾斜入水时的非平衡态超空泡气液两相流研究

采用高速摄影技术观察高速细长体倾斜入水后超空泡气液两相流形态发展变化过程并对其结果进行研究。分析48mm长的细长体在50m/s左右的入水速度工况下,分别以几种不同入射角度进入水中后相关的流体动力学特性过程。实验结果表明,当细长体倾斜入水时,其与水自由面接触产生的力矩改变了细长体的初始运动方向,使其偏转并产生有多重褶皱的非规则空泡体,细长体尾部也更容易在入水时与产生的空泡边界接触而打断超空泡,致使部分超空泡留在近自由面处。根据速度拟合曲线,验证了细长体倾斜入水情况下依旧有超空泡减阻作用。

物体高速出水实验装置研制及流场可视化

研制进行高速物体出水实验的实验设备。阐述水下高速物体出水时,物体、超空泡和尾迹与自由液面相互作用的实验研究结果。试验整个物体在水下高速运行直到完全出水的过程;演示空泡在水下形成及在自由液面附近溃灭的过程,并采用高速摄影仪记录下来。通过照片和数据分析,结果表明:当物体运动速度达到40 m/s左右,是从空化气泡发展成超空泡的临界速度;当速度小于40 m/s时,会出现局部空化,并且速度减弱时呈现振荡趋势;大于此速度,速度减弱时则呈线性;物尖露出水面前一刻的瞬时速度为出水前的谷底值;物体完全出水时,在自由面附近形成了有向上运动趋势的气液混合现象。

冷却孔复合角和排列方式综合作用对平板气膜冷却效果的影响

研究复合角和排列方式综合作用对平板气膜冷却效果的影响。采用数值模拟的方法,保持射流圆孔尺寸、间距及倾斜角不变,分别对四种孔阵的平板气膜冷却进行了流动和传热的分析。利用Realizable k-ε湍流模型,标准壁面函数边界处理和SIMPLE算法,分析速度、涡量、冷却效率,对比冷却孔复合角和排列方式综合作用对平板气膜冷却效果的影响。结果显示:复合角和叉排同时存在时可改善平板展向上的冷却效果,而在平板流向上对冷却效果的影响不明显。结合吹风比得出较优的孔排方式。

水下超声速气体向上喷射时的动量射流特性研究

针对水下垂直向上喷射的气体射流在潜射导弹破水发射装置(WPML)中的应用,对其气体射流的基础理论及关键技术进行了实验研究。实验得出气体射流时动量射流段的射流直径是以近线性速率增大的结论,并分析了动量射流长度与斯特鲁哈数之间的某种相关性。结果指出,随着射流出口速度的增加,可以减小斯特鲁哈数,射流的周期不稳定性明显减弱,得到稳定且长度较长的射流,对WPML的设计和应用具有参考作用。

不同喷嘴结构下高压脉冲水射流的数值模拟

为进一步优化喷嘴结构,应用流体仿真软件Fluent对喷嘴中高压气体驱动的水柱进行数值模拟。在数值模拟方法中应用SST k-ω湍流模型与VOF模型,研究了直喷嘴、锥形渐扩喷嘴和锥形渐缩喷嘴结构下的管内外气/液分布与水射流的流体力学特性。模拟结果表明:直喷嘴水射流在初期有最高的射流速度,且在模拟计算域内平均速度最高;锥形渐扩喷嘴水射流射流速度最小、喷射距离最短,在初期射流横向扩散宽度最大;锥形渐缩喷嘴水射流在初期横向扩散宽度最小,在射流后期水射流速度最高、横向扩张宽度最大。该研究通过数值模拟给出了锥形渐缩及锥形渐扩喷嘴结构下高压脉冲水射流的流体力学行为,为后续进一步分析不同喷嘴结构下的高压脉冲水射流提供了参考。

泵及其系统失压特性研究与计算

通过试验表明 ,在突然停泵和突然关闭泵出口阀两种失压工况下 ,系统中流量和压头出现振荡 ,水流出现正、反向交替流动 ,同时伴有空穴的产生、发展和溃灭 ,使全系统进入瞬变工况。阀突然关闭造成的泵出口管路高压 ,使泵出口压头呈现先突然升高再快速下降的振荡曲线 ,它反映出系统失压对泵组运行的影响是明显的。用固定波速无气体释放模型和变波速有气体释放模型对管系中的瞬变工况进行了计算。压头计算结果与试验结果较接近 ,而计算的空穴变化规律只在初始阶段较为符合。

不同孔型对气膜冷却效果影响的数值模拟

为了解气膜冷却技术中孔型作用的影响,采用数值模拟方法,在主流速度20m/s,湍流度6%,主、射流温分别为333K和293K的条件下,考察无复合角、流向角为35°时的圆柱孔、收缩-扩散孔和反涡孔进行平板气膜冷却的冷却效果。其中,圆孔孔径12.7mm,长径比3.5,与集气室连接面形式同于其余孔型。模拟过程中,湍流Real-izable k-ε方程,标准壁面函数处理边界,SIMPLEC算法实现压力、速度耦合。结果表明:由于反涡射流抑制了肾型涡的形成并减弱了肾型涡的强度,反涡孔的冷却效果和覆盖区域优于其他两孔型。