Producing ultra-high-speed nitrogen jets by arc heating in a low-pressure chamber

Pure nitrogen gas was heated with direct current arc, at input powers from several hundred Watt to over 5 kW, and then injected through a nozzle into a chamber at 1 or 10 Pa pressure, with the purpose of accelerating the gas to very high speed around 7 km/s. Various structures of the arc generator and gas expansion nozzle were examined. Results show that bypass exhausting of the boundary layer before it enters the nozzle divergent section can greatly increase flow speed of the jet, thus it might be possible to use nitrogen as a working gas in high speed gas dynamic test facilities.

双膛竖窑采用低热值煤气煅烧应用实践

立足于石横特钢生产条件,对双膛竖窑应用低热值煤气进行煅烧的影响因素进行分析,制定出合理的煅烧工艺、改进措施以及创新技术,实现了双膛竖窑稳定顺行,达产达效。

改善涡流室柴油机燃烧室结构降低排放研究

系统报道了通过改进燃烧室结构设计降低排放的实验方法和手段。结果表明 ,通过对涡流室柴油机涡流室、主燃室以及通道的形状和大小进行适当的改进 ,可以较好地改善柴油机混合气质量和燃烧过程 ,进而有效地抑制排放污染。

基于CFD及稳流试验的柴油机进/排气系统的性能

以R180单缸卧式水冷涡流室式柴油机进/排气系统为研究对象,采用计算流体动力学(CFD)技术与稳流试验相结合的方法,对涡流室式柴油机进/排气系统的性能展开研究,对进/排气道、空气滤清器和消声器结构进行优化设计,减少流动阻力,提高进气量和减少残余废气量,改善柴油机的性能和降低排放.整机性能试验表明:进/排气系统优化后,速度特性上的充量系数均增大,标定工况下燃油消耗率降低了3.0%,;CO、HC+NOx和PM排放的实测值分别为2.209、4.520和0.561,g/(k W·h),相比原机分别降低了26.7%,、7.0%,和9.3%,.

低排放的直喷式柴油机燃烧室形状的研究

针对６１１０直喷式柴油机进气系统和喷油系统的特点，设计了几种缩口燃烧室，研究了燃烧室形状对高压喷射直喷式柴油机性能和排放的影响规律。试验结果表明：缩口燃烧室有利于实现柴油机的动力性、经济性和排放指标的折衷，特别是创造了氮氧化物排放和微粒排放同时降低的条件；大的底台体积和较长唇部的缩口燃烧室有利于延迟喷油，可以更加有利于氮氧化物和微粒排放的降低；喷油提前角和喷雾锥角决定着燃油在燃烧室内的落点高度，决定着柴油机各项性能指标的好坏，它们需与燃烧室形状优化匹配。

旋流竖井式泄洪洞关键技术问题研究

旋流竖井泄洪洞的关键问题是:(1)涡室进口与竖井连接段跌坎处易产生负压;(2)高尾水位泄洪洞排气难,出口易发生气爆。针对这两个问题,通过试验研究提出消除涡室连接段负压和防止泄洪洞出口气爆的简易工程措施并介绍了涡室、竖井结构尺寸优化研究成果。

燃烧室和喷油器结构对重型柴油机性能与排放的影响

在一台两级增压共轨重型柴油机上,重点研究燃烧室与喷油器结构参数、废气再循环(EGR)参数等因素对燃烧过程、性能和排放特性的影响。数值模拟结果表明,相比原机燃烧室(CR17.5),CR16.8和CR16.2的缸内混合气湍动能增大,油气混合更为均匀。试验结果表明,相比CR17.5和CR16.2,CR16.8能有效提高燃烧反应速率、缩短燃烧持续期而降低有效燃油消耗率(BSFC),CR16.2因压缩比降低过大,BSFC最高。综合数值模拟与试验结果发现,大负荷等EGR率时,CR17.5的NO x和碳烟(soot)生成量最高,但最终的碳烟排放量低于CR16.2。CR16.8缸内湍动能最高,NO x与碳烟之间的折衷关系明显改善。喷油器优化匹配试验结果表明,相比原机直孔喷油器,带倒锥度喷孔且孔径减小的喷油器S4和S5能显著降低碳烟,明显改善NO x与碳烟之间的折衷关系。

室内装修有害气体烘焙排风稀释技术实验研究

烘焙排风稀释技术是利用建筑装饰装修材料中的化学物质在高温下更容易挥发的特性,通过适当提高建材表面温度来加速挥发,同时进行排风稀释缩短挥发性有机化合物等有毒有害气体散发周期,减少建材中有害物质对室内环境造成的污染.通过实验模拟的方法对甲醛、三苯的去除效果进行了研究,得出应用间歇性通风的烘焙排风稀释技术比单一的烘焙排风稀释去除效果好的结论.另外,相对于甲醛,三苯的去除效果更好.烘焙温度越高、烘焙时间越长、通风时间越长,污染物浓度减少率越高.

一种排气式膛压模拟装置

为了在实验室条件下简洁、高效地获得与实际相符的膛压曲线,进而开展典型结构和材料膛压载荷响应特性研究,提出了压力舱内发射药燃烧同时发射药气体由排气件排出的膛压模拟装置。结合发射药燃烧理论和等熵流动模型,建立了排气式膛压模拟过程的数学模型。基于理想气体假设,利用Fluent软件模拟泄压过程质量流量规律,并与理论结果对比,确定了流量系数。分别根据76和155 mm火炮膛压曲线特点及小型化设计原则,对模拟装置性能参数进行了优化设计。优化结果表明,获得的压力曲线的增压速率和降压速率基本满足要求,峰值压力达到300 MPa,压力大于30 MPa历时10 ms以上。验证实验结果表明:压力曲线有良好的重复性,且与理论结果一致,装置工作可靠性高;以排放发射药气体方式模拟膛压曲线是可行的。

新型缸内直喷发动机滚流燃烧室设计与研究

为了获得更加节能、环保和高性能的汽油发动机,设计了一种适用于缸内直喷(GDI)发动机的新型滚流燃烧室,并将这种燃烧室应用于4G15缸内直喷发动机进行了实验研究.该燃烧室通过活塞顶上凸起面的作用,合理地组织了缸内气体流动.计算流体动力学(CFD)仿真分析表明,在不使用垂直向下滚流进气道的情况下,该燃烧室同样可以获得理想的滚流强度.实验结果表明,4G15发动机的稀燃极限可达25～27,其中17～19是效率最高的空燃比区间,该区间的效率较原机提高了10%左右.在理论空燃比的情况下,当废气再循环率(EGR)达到7%时,NOx排放的化学计量可以降低到无EGR情况的20%以下.

柴油机伞帘喷雾燃烧系统的试验研究

在四气门单缸柴油机上研究了伞帘喷雾 ( UCS)燃烧系统性能 .结合喷油过程测试结果和缸内空气运动数值模拟结果 ,综合分析了试验结果 .结果表明 ,与原机相比 ,UCS系统的燃油经济性明显提高 ,烟度、最高燃烧压力、排气温度和 NOx 排放明显降低 .这归因于喷雾碰壁引起的喷雾体积和空气卷吸量增加及燃油的二次雾化 .但在中低负荷工况 ,由于壁面温度低 ,其 CO和 HC排放量明显高于原机 .它在上止点后着火 ;着火时 。

制丝线排潮管路自动清洁系统的设计

为解决制丝线排潮管路存在的排潮风机、排潮管道内部易积垢,难清洁和排潮量不可控等问题,设计了制丝线排潮管路自动清洁系统。采用排潮风门固定开度、排潮风机变频控制的方式对排潮量进行控制,实现筒内负压的闭环控制;根据排潮风机的叶轮结构和运行状态,设计了排潮风机自动清洁装置,利用PLC程序调整排潮风机频率,实现排潮风机的自动清洁控制模式;利用重力分级器的原理,设计了可以将烟尘颗粒从气流中分离出的沉降室,实现对排潮管道的自动清洁。结果表明:改进后筒类设备实现了排潮量自动变频控制,筒内负压保持在(36.5±3.0)Pa,排潮风机频率稳定在(35±5)Hz范围内;排潮风机清洁时间减少132.7 min/次,排潮管道清洗时间减少9.13 h/次;按全年生产260 d计算,5台筒类设备全年可节省费用12万余元。该系统的应用避免了设备的反复拆卸和安装,提高了排潮系统运行的稳定性。

CO_2跨临界循环滚动活塞膨胀机有限元分析

利用弹性力学理论和有限元法,对本实验室开发的CO_2跨临界循环第三代滚动活塞膨胀机进行了分析,结果表明:设计工况下,滑板侧面与排气腔接触处的最大变形量为1.10μm;当滑板与滑板槽之间的单侧间隙为6μm时,二者的摩擦和泄漏综合效果最佳;滚动活塞的最大变形量约为1.78μm;考虑润滑油膜的厚度,滚动活塞的径向间隙保持在4～6μm较合适;偏心轴在主、副轴承之间的变形量大于其两侧的变形量,最大变形量为1.16μm。该文为第三代膨胀机的性能完善、新四代膨胀机的设计与加工提供理论依据。

汽车尾气与大气光化反应中气固态污染物演变规律

利用烟雾箱系统,在不同温湿环境下进行了汽车尾气与大气的光化反应试验,通过检测反应中不同时刻气态固态物浓度,揭示尾气与大气光化反应中不同气固态物的演变规律.结果表明:在尾气与大气的光化反应中,气态物NO及HC主要来自于尾气,NO_2及O_3主要为新生成的产物,而固态物PM2.5主要是二次颗粒物;随着反应时间增加,NO及HC体积分数下降,其下降速率与温湿度分别呈负相关及正相关,而NO_2,O_3体积分数及PM2.5质量浓度先迅速增加,后趋于平稳,且增长速率与湿度正相关;与温度相比,湿度对污染物浓度变化的影响更大;尾气与大气作用生成二次颗粒物的主要时段是最初的1.5 h,且尾气体积分数越高越有利于二次颗粒物的生成,柴油车在大气中形成的二次颗粒物多于汽油车.

高压喷射的高速直喷柴油机混合气形成及燃烧过程

为了有效组织燃烧室内气流特性,改进了车用缩口直喷高速柴油机燃烧室结构,并在此基础上基于CFD商用软件FIRE对匹配不同轨压的喷雾特性时燃烧室内气液混合流的速度场、浓度场和温度场的动态分布特性进行了仿真计算分析。研究了高速直喷柴油机的混合气形成规律,并通过试验研究了这种混合气形成特性对燃烧过程及排放特性的影响。结果表明:通过对缩口直喷燃烧室内气流特性和轨压的优化匹配,可以有效地控制燃烧过程的滞燃期、预混合燃烧比例和扩散燃烧过程,从而控制高温燃烧持续期,在保证经济性的前提下,可以有效地降低NOx和烟度排放。

燃烧室-喷管工作频率计算方法的研究

烟雾机是森林病虫害防治中的主要设备之一，燃烧室－喷管是烟雾机的主要部分。笔者对燃烧室－喷管工作频率的理论计算方法进行细致的分析与推导，并结合实际进行了试验验证。

JCCI发动机预混合着火与燃烧过程的模拟

结合实机试验数据,运用AVL FIRE程序分析了射流控制压缩着火燃烧方式的着火过程及废气再循环(EGR)率和柴汽油掺混比例对燃烧过程的影响.结果表明:主燃烧室内的柴油预混合气被从点火室内喷出的燃烧产物迅速引燃,实现了柴油预混合燃烧着火相位的主动控制;主燃烧室内的柴油预混合气具有预混合多点自燃和低温燃烧的特点;随着EGR率的增加,主燃烧室内着火时刻略有延迟,NOx排放下降;随着汽油比例的增加,放热减缓,火焰传播越来越显著,NOx排放下降.

涡流室式柴油机性能的改进和排放的降低

本文系统全面地分析了国内涡流室式柴油机的性能和排放方面的发展现状 ,并介绍了进一步的研究成果和提高其性能。

氡室废气处理系统研究

对于氡室废气的处理,常利用活性炭吸附来降低氡室排放废气的氡浓度,但活性炭的吸附能力有限,当氡室废气浓度较高时会对氡室周围环境造成放射性污染。如果让氡废气在氡室内自然衰变,会因为氡较长的半衰期而耗费时间,造成氡室标定周期长,降低了氡室的利用率。因此提出一种氡室废气处理方案,经过理论分析和实验验证。结果显示,该系统不仅能解决氡室废气排放过程中存在的污染问题,降低对活性炭的依赖;同时能在短时间内降低氡室内氡废气的浓度,缩短废气排放的时长。整个系统的低负压状态也确保了氡室在运行过程中的安全性,因此该氡室废气处理系统实现了预期目标。

土工离心机稳定运行时机室的自然排风效应研究

土工离心机运行时会产生热量,热量引起机室内温度升高,会影响土工模型试验的效果,因此需要分析和控制机室温度.在顶板或侧壁开有通风口的土工离心机,由于运行时存在空气压力差和流速沿通风口方向的分量,机室内空气会自动由通风口排出,影响机室温度.基于一套土工离心机的实测转速、功率和机室温度数据,结合机室温度的理论公式,计算、分析了自然排风量及其效应和特征,给出了相应的结果 .比较不考虑与考虑自然排风量时的理论结果及实测结果,指出:自然排风量随转速增大而增大;自然排风对机室温度具有很强的影响;等效排风速度与通风口处空气旋转线速度之比基本不变,可作为自然排风的一个特征量.这些研究和结果为土工离心机机室温度的准确预估和通风设计提供了概念指导和理论依据.