EFFECT OF OXYGEN CONTENTS ON OXYGEN POTENTIALS OF H_2O-H_2 AND H_2O-H_2-INERTS GAS MIXTURES

By taking the effect of oxygen contents into account,a new set of formulae which represents the oxygen potentials of H_2O-H_2 and H_2O-H_2-inerts gas mixtures has been derived.Classi- cal representation is only a particular case of it.Some of the variables affecting equilibrium atmosphere when trace oxygen is present and optimum preparation of the gas mixtures to min- imize errors have been discussed.The reliability of some of previous equilibrium experiments under the oxygen potentials controlled by H_2O-H_2 or H_2O-H_2-inerts gas mixtures has also been criticized.

高温H_(2)O-H_(2)系统透平设计

针对高温镁水制氢过程中产生的高温水蒸汽-氢气(H_(2)O-H_(2))二元混合气体,为实现余热回收,提高能源利用效率,提出一种适用于高温下H_(2)O-H_(2)二元混合气体的透平设计。采用响应曲面法与计算流体动力学耦合的优化设计方法(RSM-CFD方法),设计出适用于高温H_(2)O-H_(2)混合工质的单级汽轮机叶栅结构。并应用计算流体动力学软件(CFX)对该单级汽轮机叶栅结构进行三维气动性能分析,结果表明:高温H_(2)O-H_(2)混合透平内功率为1500 W,等熵效率达到70%,该混合工质透平气动性能优良,可满足设计要求。该设计方法对其他混合工质透平设计具有一定的指导作用。

Fe-C-Si合金固态脱碳过程氧化层演变规律

结合钢铁行业综合低碳减排研究现状,提出了电炉+固态脱碳制备硅钢的工艺构想。由于在固态脱碳过程中钢表面会形成氧化层,试验以1 mm Fe-Si-C(Si 1.5%~3.5%;C 0.18%~0.48%(质量分数))合金为研究对象,在H_(2)O-H_(2)气氛下开展固态脱碳研究,以此来揭示脱碳过程中表面氧化的规律。利用FactSage热力学软件绘制H_(2)O-H_(2)气氛下Fe-C-Si氧化热力学平衡相图,明确了各温度、气氛条件下Fe、Si选择性氧化的热力学规律。在1423 K温度下开展固态脱碳试验,结果表明,脱碳效果良好,脱碳后碳质量分数可达到0.02%以下;气氛pH_(2)O/pH_(2)小于0.31时(pH_(2)O、pH_(2)分别为水蒸气和氢气的分压),固态脱碳后Fe-C-Si合金表面氧化物主要为SiO2,气氛pH_(2)O/pH_(2)达到0.34时,脱碳后Fe-C-Si合金表面氧化物主要由SiO2和Fe2SiO42种氧化物组成,随着气氛氧化性的增强,表面氧化物由SiO2转变为Fe2SiO4,这与热力学分析结果一致。试验利用扫描电子显微镜对脱碳后氧化层形貌、厚度进行观察分析,结果表明,在1423 K下,pH_(2)O/pH_(2)=0.31时3.5%Si合金薄带氧化层内氧化物为细小球状SiO2,pH_(2)O/pH_(2)=0.56时氧化层内SiO2尺寸增大,且在氧化层与基体之间形成了一条明显的深色条状带;1.5%Si硅钢固态脱碳后所形成的氧化层内高度弥散分布着粒度细小的球状SiO2,在氧化层与基体之间并没有形成可作为分界线的条状SiO2带。研究氧化层生长动力学发现,1423 K下Fe-1.5%Si-C硅钢氧化层生长速率最大,1363 K下Fe-3.5%Si-C硅钢氧化层生长速率最小,这主要是因为脱碳过程形成了一种“蜂窝状”的氧化层结构,并不断向基体内部生长。