LP-EGR和电增压协同技术对汽油机性能的影响

在一款采用废气涡轮增压的直喷汽油机上,进行了电动增压器和低压废气再循环(Low pressure exhaust gas recirculation,LP-EGR)技术组合对发动机经济性、NO_(x)排放特性以及动力性、EGR率瞬态响应特性影响的试验研究。结果表明:电增压工作时,低速外特性EGR率可达到25%,使得1250~2000 r/min外特性的燃烧相位提前,油耗相对于电增压不工作时下降8.5%~10%,同时NO_(x)排放显著降低;而在部分负荷工况下,电增压的泵吸作用使得最大EGR率大于30%,取得了油耗和NO_(x)排放同时改善的综合效果,且最高油耗下降率可达10.8%;此外电增压工作时,1500 r/min下负荷从0.2 MPa增大到1.5 MPa的瞬态响应时间缩短2/3;当发动机定转速加大负荷运行时,电增压工作时进气歧管目标EGR率的建立时间可缩短1.3 s,有效优化了发动机加速过程的运转控制参数。

农林保水剂效果评价及其环境风险探讨

从我国“七五”计划旱农科研项目以来,农林保水剂作为抗旱保水产品受到关注。《农林保水剂》(NY 886)农业行业标准2004年颁布,2010、2016和2022年3次修改,但至今缺乏相关配套的田间试验效果评价体系,极大影响其推广应用。本文结合国内外30多年来的相关研发与应用文献分析,针对农林保水剂应用对土壤保水、作物用水、作物产量及其环境影响等效果进行综述研究,结果表明:(1)保水剂适用于改善土壤蓄水保水性能,对旱作地区作物抗旱保苗、节水增产和水分利用效率(WUE)提高有积极影响,尤其是在砂质土壤上。(2)提出农林保水剂效果评价指标,主要包括土壤贮水量、作物耗水量、作物产量及其WUE等指标,以适用于农林保水剂产品的田间试验效果评价。(3)根据农林保水剂对作物产量增减不一和增产与收益不统一等现象,提出农林保水剂应用需要制定相应的技术规程,明确作物适宜的保水剂类型及其施用方式和用量。(4)农林保水剂产品(以聚丙烯酰胺(PAM)和聚丙烯酸(PAA)型材料为主)的环境安全性主要涉及残留单体(丙烯酰胺(AM)和丙烯酸(AA))的生物毒性,以及材料的降解性等。市场上部分PAM和PAA相关产品分别存在残留AM和AA单体含量超标风险,超标率约占22%—100%。研究指出生物质类等天然聚合物类材料是农林保水剂发展方向。研究结果对农林保水剂效果评价标准的制定提供参考。建议相关部门对于PAM和PAA型农林保水剂产品加强残留单体检测及其残留单体的环境安全阈值的研究,并对产品的生物降解性指标与土壤生态环境的安全性的关联性进行探讨,以期为农林保水剂产品的环境安全性提供保障。

多胞体汽车后防撞吸能器耗能机制研究与结构优化设计

为有效提升后防撞系统耐撞性能以满足碰撞冲击载荷作用下的车辆被动安全需求,研发了6种正多边形镶嵌的多胞体薄壁吸能器。基于简化超折叠单元理论分析了截面参数和肋板连接方式对薄壁吸能器的能量耗散途径与影响机制;采用ABAQUS数值仿真探究了各种吸能器吸能特性,同时揭示了正八边形截面、肋板对边连接的薄壁吸能器吸能特性优异;依托拉丁超立方试验方法和基于Kriging代理模型的NSGA-II遗传算法进行多目标优化,确定了吸能器内薄壁管截面尺寸、管壁和肋板厚度分别为18.073 mm、1.669 mm、1.924 mm。结果分析表明,参数优化后的正八边形多胞体吸能器压溃吸能过程平稳可靠,能够为后防撞系统吸能器的结构设计提供参考。

CO_(2)捕捉技术在船舶减碳中的应用分析及展望

船舶碳捕集技术成为当前减少船舶碳排放的重要解决方案之一。针对短期内减少船舶尾气CO_(2)排放的问题,本文系统梳理了CO_(2)捕捉技术及其在船岸的应用和发展;通过对比分析法得出不同方式的CO_(2)捕捉技术的成熟度及优缺点,并在此基础上深入分析了目前CO_(2)捕捉技术在船舶应用中存在的捕捉效率不高、运行成本较高、政策标准不完善等方面的问题;提出了未来船舶尾气碳捕捉技术发展方向及建议,为商船碳捕集技术的更深入研究和推广应用提供更多思路和参考依据。

用于捕集CO_(2)的相变吸收剂与乙醇胺吸收剂性能对比

目的解决传统吸收剂捕集二氧化碳(CO_(2))存在的再生能耗和经济成本较高等问题,研发新型相变吸收剂。方法对4种相变吸收剂体系:DETA-1-propanol、MMEA-DEG、DEEA-MEA和DEEA-AEEA的性能进行了对比研究,以传统吸收剂质量分数为30%的乙醇胺(MEA)溶液作为参考基准,进行吸收、解吸、发泡、腐蚀、循环吸收-解吸实验研究以及再生能耗和成本估算。结果DETA-1-propanol体系的富相体积占总体积的66%,最大吸收负荷为3.34 mol/kg,与MEA吸收剂相比提高了54.6%。溶剂成本为11500元/t,相比MEA吸收剂增加了35.5%,再生显热(以每1 t CO_(2)计)为0.28 GJ/t,再生潜热为1.1 GJ/t,与MEA吸收剂相比分别降低了73.3%和12.0%。结论DETA-1-propanol吸收剂体系具有较高的吸收、解吸性能和较高的循环稳定性,以及较低的再生能耗和溶剂成本。

基于压缩式热泵的CO_(2)-MDEA/PZ碳捕集工艺优化

当前化学法CO_(2)捕集系统的高投资、高吸收液再生能耗和高运行费用成为限制其大规模应用的主要障碍。为了回收解吸塔塔顶蒸汽中的潜热与显热,促进解吸反应的进行,利用Aspen plus软件建立基于压缩式热泵技术的有机胺法捕集CO_(2)流程模拟模型,主要探究了解吸塔塔底压力、进解吸塔富液温度、有机工质气化率以及工艺流程对CO_(2)再生过程的影响。结果表明:有机工质R123制热系数较R141b和R245fa高,其性能系数(COP)高达2.35,而排气温度较R141b和R245fa更低。压缩式热泵采用R123为循环工艺介质,热泵回收的热量用于加热贫富液换热器后的热富液以降低吸收液再生能耗。综合考虑解吸系统的再生能耗、工质循环量和解吸效果,通过12级位置注入15%的富液比合适。热泵回收余热工艺的投资回收期为0.82 a,具有较高的经济价值。

高/低压EGR系统对柴油机性能的影响

为提高柴油机性能、降低排放和油耗,分析高、低压废气再循环(exhaust gas recirculation,EGR)系统的优缺点,对装配高/低压EGR系统的某2.0 L柴油机进行台架及整车试验,研究高/低压EGR系统对柴油机性能的影响。结果表明:同时匹配高/低压EGR系统并合理分配其应用可有效降低柴油机油耗及排放,相比仅匹配高压EGR系统的柴油机,高/低压EGR联合应用的柴油机油耗降低3.1%,NO_(x)排放降低3.0%,颗粒物排放降低22.2%;低压EGR可减少流经进气歧管的废气量,改善进气歧管结焦问题;在低温环境下应用EGR系统时进气系统存在结冰风险,需基于环境温度修正关闭高/低压EGR系统,避免出现因结冰导致的发动机损坏。

低共熔溶剂捕集烟气CO_(2)模拟研究

开发新型吸收剂是碳捕集的重要研究方向。低共熔溶剂(DES)是由两种或多种化合物通过氢键结合的混合物,被视为一种具有潜力的绿色溶剂。以氯化胆碱/尿素(ChCl/urea)(摩尔比1∶2)、氯化胆碱/甘油(ChCl/Gly)(1∶2)和氯化胆碱/乙二醇(ChCl/EG)(1∶2)作为吸收剂,基于Aspen Plus建立DES的热力学模型,回归汽液相平衡等物性相关参数,使用COAMO-SAC模型预测N_(2)、O_(2)在DES中的溶解度并构建CO_(2)捕集工艺流程,研究吸收压力、吸收温度、塔板数以及CO_(2)浓度对捕集系统的影响。结果表明,CO_(2)捕集率为90%、CO_(2)纯度为90%的前提下,ChCl/urea(1∶2)、ChCl/Gly(1∶2)、ChCl/EG(1∶2)的再生能耗比胺溶液捕集系统分别降低35.17%、35.00%、15.28%。综合考虑3种DES的再生能耗、吸收剂需求量和吸收剂损失量,ChCl/Gly(1∶2)最具应用前景。相关研究可为DES工业捕集CO_(2)的可行性提供一定参考。

液体二氧化碳装置运行中存在问题与优化对策

液体二氧化碳装置以低温甲醇洗装置排放的高纯度二氧化碳尾气为原料气,通过脱除原料气中的水、硫化氢、羰基硫、氨气、甲醇等一些轻组分,把二氧化碳提纯到99.9%以上,气体经压缩、净化、液化,达到国家食品添加剂的标准后再制得高纯食品级液体二氧化碳。分析该装置运行中残气排放引发现场可燃气体及有毒有害气体报警仪报警、吸收剂粉化及压缩机低负荷运行时能耗损失等问题,挖掘节能降耗措施,优化生产运行参数,确保装置经济、安全、稳定运行。

基于MEA/烟气CO_(2)捕集系统的工艺模拟和吸收塔高度对模拟的影响分析

目的对MEA/烟气CO_(2)捕集系统进行工艺模拟计算,研究分析理论塔板数和填料高度对模拟计算的影响。方法采用Aspen HYSYS软件,对吸收塔采用不同填料高度和不同理论塔板数分别在溶液循环量为30 m^(3)/h和40 m^(3)/h时进行模拟计算,对CO_(2)捕集率、再生能耗等结果进行对比分析。结果当吸收塔理论塔板数为20或25时,CO_(2)捕集率模拟值偏低。当吸收塔理论塔板数为20时,再生能耗为采用252Y规整填料(填料高度10 m)吸收塔的1.61~1.87倍,为采用50 mm鲍尔环填料吸收塔(填料高度15 m)的1.53~1.78倍。当吸收塔理论塔板数为25时,再生能耗为采用252Y规整填料(填料高度10 m)吸收塔的1.31~1.38倍,为采用50 mm鲍尔环填料(填料高度15 m)吸收塔的1.24~1.32倍。对于30%(w)的MEA/烟气吸收体系,252Y规整填料高度的临界值为10 m,50 mm鲍尔环填料高度的临界值为15 m;模拟再生能耗为4.10~4.31 GJ/t CO_(2)。结论当吸收塔理论塔板数为20或25时,再生能耗模拟计算值偏高,Aspen HYSYS软件在能耗模拟方面适应性较差。采用Aspen HYSYS模拟计算时,建议先对吸收塔结构参数定义后再进行系统模拟,可得到相对准确的模拟计算结果。

低压废气再循环对阿特金森汽油机性能影响的试验研究

基于一台带有低压废气再循环(LP-EGR)系统的2.0 L自然吸气阿特金森(Atkinson)汽油机开展了不同废气再循环(EGR)率以及EGR与可变气门正时(VVT)耦合对发动机性能影响的试验研究。结果表明:LP-EGR可以抑制爆震,降低泵气损失,提高汽油机热效率,并减少NO_(x)排放;在该发动机最高热效率点,设置27%的EGR率可使有效燃油消耗率改善7.4%;在中负荷工况点,随着EGR率的提高,燃烧稳定性逐渐变差,有效燃油消耗率先变好后变差;在外特性工况点,通入再循环废气导致充气效率下降,动力性下降。此外,研究发现,VVT与EGR对阿特金森汽油机燃油消耗率的影响存在耦合效应。

新型相变有机胺吸收捕集CO_(2)技术研究进展

CO_(2)捕集、利用与封存(CCUS)技术是实现碳减排的关键技术之一,有机胺吸收技术是目前研究最广泛、最成熟的CO_(2)捕集技术,已有少数工业应用案例。吸收剂是吸收技术的核心,吸收剂的研发创新是该领域的热点方向。相比于单一相的有机胺吸收剂,相变吸收剂在吸收CO_(2)后产生相变行为,仅需对富相进行再生,可大幅减少再生体积,降低再生能耗。本文介绍了传统混合胺相变吸收体系的典型工艺、吸收机理和吸收剂研究进展,分析了吸收剂吸收CO_(2)后富相黏度高、富相体积占比大及其导致的再生能耗增加的问题。本文系统梳理了为解决上述问题而研发的四种新型的相变吸收体系,分别为空间位阻胺混合型相变吸收剂、物理溶剂混合型相变吸收剂、醇胺混合型相变吸收剂、催化剂-有机胺复合型相变吸收剂,对各类新型相变吸收体系的设计构建原理及性能强化机制进行了分析。最后,基于对研究进展的深入分析,提出了相变吸收剂的未来研究方向。

新型吸收剂捕集燃气电厂烟气中二氧化碳的中试研究

化学吸收法碳捕集技术是当前最具大规模工业化应用前景的烟气二氧化碳捕集技术,但存在能耗高的问题,开发低能耗碳捕集吸收剂可有效降低捕集过程对发电效率下降造成影响。结合燃气电厂烟气二氧化碳分压低的特点,通过实验室吸收解析试验和理化性质测试筛选出一种具备工业应用潜力的吸收剂(DTC01)。该吸收剂的解析速率较30%乙醇胺水溶液(monoethanolamine,MEA)高出近1倍。为了验证其在工业应用的表现和经济性,在华北地区某天然气电厂二氧化碳捕集中试装置上开展长周期运行实验。实验结果表明,在该中试装置上DTC01吸收剂长期运行时二氧化碳捕集率不低于90%,再生能耗为3.59MJ/kg,比MEA最低能耗值降低近20%,电耗降低近9%。受中试装置吸收塔填料层高度的限制,DTC01在中试装置上运行无法达到理论二氧化碳负荷的最高值,导致其再生能耗比实验室测试结果高,可进一步通过工艺优化提高其在工业应用的表现和经济效益。

完全匹配层吸收边界条件研究

为了提高人为截断边界的吸收效率,提出了一种完全匹配层边界吸收衰减因子——正、余弦型吸收衰减因子。采用声波波动方程,并应用统一格式的高阶交错网格有限差分法来构建正演递推算子实现声波全波场正演计算(边界处差分阶数依次递减)。以单层均匀介质模型为例,研究不同吸收层厚度与介质速度和声波模拟主频的关系。数值试算结果表明,不同吸收层厚度所消耗的时间按一定的函数关系变化,边界吸收层厚度与速度和最大频率之间无明确的对应关系,边界吸收层厚度所占节点数不小于6个时就可以得到较好的边界吸收效果。以Marmousi模型为例研究了完全匹配层边界吸收衰减因子在复杂地质模型中的边界吸收效果,与解析解的对比可知,该边界吸收衰减因子能在复杂地质模型中取得满意的边界吸收效果。

基于低功耗的BIST测试生成结构优化设计

针对内建自测试(Built-In Self-Test,BIST)技术的伪随机测试生成具有测试时间过长,测试功耗过高的缺点,严重影响测试效率等问题,提出一种低功耗测试生成方案,该方案是基于线性反馈移位寄存器(LFSR)设计的一种低功耗测试序列生成结构——LP-TPG(Low Power Test Pattern Generator),由于CMOS电路的测试功耗主要由电路节点的翻转引起,所以对LFSR结构进行改进,在相邻向量间插入向量,这样在保证原序列随机特性的情况下,减少被测电路输入端的跳变,以ISCAS'85基准电路作为验证对象,组合电路并发故障仿真工具fsim,可得到平均功耗和峰值功耗的降低,从而达到降低功耗的效果。验证结果表明,该设计在保证故障覆盖率的同时,有效地降低了测试功耗,缩短了测试序列的长度,具有一定的实用性。

MEA/DEA化学法捕集电厂烟气CO_2系统再生能耗分析

基于胜利电厂4万t/a烟气CO2捕集和纯化系统的设计与运行情况,推导出化学法CO2捕集工艺系统再生能耗的计算公式,分别探讨了吸收装置性能、吸收剂性质和贫富液换热器性能对再生能耗的影响,比较了MEA与DEA两种吸收液的再生能耗随吸收液浓度、可再生度以及贫富液换热器性能的变化规律。分析结果表明:在一定质量浓度极限内,提高吸收剂溶液的浓度可以降低再生能耗;通过对吸收剂进行适当配比,也可以有效降低再生能耗;提高富液的再生度可以降低再生能耗;提高贫富液换热器的性能在一定程度上可以降低再生能耗,但是投资成本也相应增加,应在投资成本和再生能耗之间选择一个优化的贫富液换热器的性能值。

烟气CO_2吸收分离工艺再生能耗的分析与模拟

对烟气CO2膜吸收工艺系统的再生能耗Qstr进行了详细分析,并推导出计算通式,它是一个关于膜吸收装置性能因子、吸收液性质因子和热交换器性能因子的函数。当膜吸收装置性能因子确定时,通过再生能耗的计算通式对降低Qstr进行了探讨。结果表明:在一定质量浓度极限φmax内,提高吸收剂溶液的质量浓度φ,可以有效降低Qstr;通过对混合吸收剂进行适当配比,也可以有效降低Qstr;提高吸收剂富液的再生程度ξ可以降低Qstr,但ξ过高又会造成Qstr的重新升高;提高贫、富液热交换器性能在一定程度上可以降低Qstr,但会增加投资成本;应在投资成本和Qstr之间选择一个优化的热交换器性能值。

柔性基底立式储罐减震耗能研究

对立式储罐进行了减震耗能研究 .提出了一种新的储罐抗震模型 ,即圆柱储罐壁与构成基底的柔性膜(非金属材料 )相联结 ,形成立式储罐 ,罐周边采用具有水平减震的装置 .建立了控制体系的简化力学分析模型 ,并给出了运动分析方程 .对采用橡胶垫的 5 0 0 0 0m3 立方浮顶罐进行了ElCentro波地震动数值仿真计算 ,取隔震基频为 2rad/s ,阻尼比为 0 .3时 ,其基底剪力降低 85 .78% ,动水压力降低 6 0 .99% .动水压力和基底剪力的降低 ,减少了储罐地震动作用下的轴向应力和环向应力 ,提高了储罐抗震能力 .研究表明 ,新结构体系对减少储罐地震动响应是有效的 ,是一种能够降低成本 。

不同施肥量对甘蓝吸收水分与养分的影响

研究了甘蓝耗水量、干物质累积量、每升水干物质产出率在不同土壤水势与不同施肥量双重因素作用下的变化规律。在同一水势范围内 ,甘蓝叶、根机体养分中的N含量随施N量的加大有增高的趋势 ,而P2 O5、K2 O含量则有减少的趋势 ;甘蓝N、P、K的吸收量 ,以适量施肥(30 0kgN/hm2 )的最高、不施肥的较少、过量施肥 (12 0 0kgN/hm2 )的最少 ;养分含量中的N/P、N/K值都是随施N量的增加而提高 ,致使养分吸收失衡 ,抑制了正常生长。

基于序列二次规划算法的发动机性能寻优控制

提出用非线性序列二次规划(SQP,Sequen tial Q uadratic P rogramm ing)算法解决发动机性能寻优控制问题。分析了线性规划(LP,L inear P rogramm ing)算法用于发动机性能寻优的固有缺陷以及SQP算法的优点。给出了SQP算法与LP算法用于最大推力模式和最小油耗模式仿真结果对比曲线。数字仿真实验的结果表明,SQP算法具有比LP算法更好的优化效果,在工程实际中有很大的应用潜力。