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涡轮压缩膨胀机的设计与性能分析
1
作者
田雨
马国远
+2 位作者
刘帅领
许树学
周峰
《制冷学报》
CAS
CSCD
北大核心
2024年第1期18-27,共10页
随着人们环境保护意识的加强,天然工质制冷剂重新受到研究人员的关注。空气是一种安全且对环境绝对友好的天然制冷剂,未来,压缩空气制冷循环有望成为传统蒸气压缩制冷循环的潜在替代品。压缩膨胀机作为压缩空气制冷的核心部件,其工作效...
随着人们环境保护意识的加强,天然工质制冷剂重新受到研究人员的关注。空气是一种安全且对环境绝对友好的天然制冷剂,未来,压缩空气制冷循环有望成为传统蒸气压缩制冷循环的潜在替代品。压缩膨胀机作为压缩空气制冷的核心部件,其工作效率对机组性能有直接影响。为了设计出能够配合膨胀机高效工作的离心压缩机,需要对传统的设计方法进行一些修正。本文将质量、动量、能量守恒与射流尾迹区理论相结合,并将传统的离心压缩机相关参数推广到较低压力的范围中,提出了一种与现有的涡轮膨胀机相匹配的离心压缩机几何参数的设计方法。使用该方法为现有的膨胀机设计了对应的离心压缩机,并利用其他学者分析过的离心压缩机模型对该方法进行验证,利用计算流体力学方法(CFD)对压缩膨胀机变工况下的工作性能及对膨胀功的利用率进行模拟分析。按本方法设计的离心压缩机在设计工况下能够以高于92%的效率利用膨胀机的输出功。在变工况条件下能够以高于88%的效率利用膨胀机的输出功,并且在设计质量流量附近能够顺利运行。
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关键词
空气压缩制冷
压缩膨胀机
离心压缩机设计
膨胀功利用率
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职称材料
压缩空气储能技术研究现状及发展趋势
2
作者
袁照威
杨易凡
《南方能源建设》
2024年第2期146-153,共8页
[目的]压缩空气储能具有储能容量大、安全性高、寿命长、经济环保、建设周期短等优势,是未来和抽水蓄能相媲美的长时储能技术,成为未来储能重点布局的方向。在此背景下,文章通过对压缩空气储能技术现状进行综述,分析不同压缩空气储能技...
[目的]压缩空气储能具有储能容量大、安全性高、寿命长、经济环保、建设周期短等优势,是未来和抽水蓄能相媲美的长时储能技术,成为未来储能重点布局的方向。在此背景下,文章通过对压缩空气储能技术现状进行综述,分析不同压缩空气储能技术的工作原理、面临挑战及解决方案,以期对压缩空气储能技术的发展提供参考。[方法]文章首先对压缩空气储能技术原理进行了介绍;对系统中的压缩机、透平膨胀机和换热器等关键设备进行了阐述,分析了大规模压缩空气储能用的关键设备;并从地面关键工艺技术和地下储气设施两个角度介绍了大规模压缩空气储能系统的常用关键技术、发展现状及工程案例;最后对压缩空气储能技术的未来发展趋势进行了分析。[结果]结果表明:蓄热式压缩空气储能是当前国内的主流技术,且高温储热成为未来压缩空气储能发展方向,也是压缩空气储能提高效率的重要途径。同时,系统关键设备和技术优化、成本降低、应用场景发展等方面尚有一定改进空间。[结论]压缩空气储能作为一种长时储能,对未来构建新型电力系统具有重要的支撑作用。
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关键词
新型电力系统
压缩空气储能
压缩机
透平膨胀机
换热器
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职称材料
固体燃料ATR涡轮/压气机匹配方法研究
被引量:
11
3
作者
刘洋
蒲晓航
+2 位作者
李江
王伟
刘诗昌
《推进技术》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2015年第3期378-384,共7页
为了获得固体燃料空气涡轮火箭发动机(SP-ATR)中涡轮和压气机的匹配工作特性,建立了涡轮和压气机的工作特性模型,根据SP-ATR转速、功率和背压平衡的工作特点,分别基于涡轮和压气机的工作环境先后采用两种不同的方法完成了二者的匹配。...
为了获得固体燃料空气涡轮火箭发动机(SP-ATR)中涡轮和压气机的匹配工作特性,建立了涡轮和压气机的工作特性模型,根据SP-ATR转速、功率和背压平衡的工作特点,分别基于涡轮和压气机的工作环境先后采用两种不同的方法完成了二者的匹配。对比两种匹配方法得出结论:(1)基于涡轮的匹配方法与转速稳定过程一致,可确定特定飞行环境中发动机的转速;(2)基于压气机的匹配方法需要条件更少、适用范围更广,可用于特定转速调控方案下驱涡燃气流量的确定。两种匹配方法的计算结果相对Ax STREAM仿真结果的最大误差为10.75%,两种匹配方法的计算结果相差不超过8%。将建立的匹配方法应用于HARM弹自主爬升飞行过程,得到SP-ATR驱涡燃气流量的定量调控规律。
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关键词
匹配方法
固体燃料空气涡轮火箭
涡轮
压气机
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职称材料
固体燃料空气涡轮火箭发动机方案和技术研究
被引量:
2
4
作者
刘洋
李江
+4 位作者
刘诗昌
杨绪钊
王伟
蒲晓航
祝珊
《推进技术》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2017年第2期249-256,共8页
针对固体燃料空气涡轮火箭发动机(SP-ATR)的工作特点,提出了双燃气发生器的加力工作模式,并根据总体性能要求确定了部件的工作参数。主要采用数值模拟和实验研究相结合的手段,分别针对压气机和涡轮部件开展了气动设计和增压装置集成,获...
针对固体燃料空气涡轮火箭发动机(SP-ATR)的工作特点,提出了双燃气发生器的加力工作模式,并根据总体性能要求确定了部件的工作参数。主要采用数值模拟和实验研究相结合的手段,分别针对压气机和涡轮部件开展了气动设计和增压装置集成,获得了工作特性,并完成了增压系统工作特性的冷流实验验证。开展了考虑涡轮后低温旋流条件下多股气流的高效掺混燃烧研究,通过研究涡轮转速、空气入射角度、补燃室富燃燃气流量和富燃燃气射流位置对燃烧效率的影响,确定了原理样机和关键部件的恰当形式和布局方式。最终开展了原理样机的地面热试实验,验证了双燃气发生器的SPATR发动机的工作原理,热试实验结果表明燃气涡轮增压装置工作可靠,性能满足设计要求,其中压气机压比达到了3.3,转速为82kr/min,补燃室燃烧效率为85.21%。
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关键词
固体燃料空气涡轮火箭发动机
压气机
涡轮
燃气涡轮增压装置
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职称材料
空气涡轮火箭发动机起动过程推进剂供应及尾喷管面积变化规律研究
被引量:
1
5
作者
赵巍
刘蕾
+2 位作者
胡斌
李龙婷
赵庆军
《固体火箭技术》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2021年第2期179-187,共9页
为了认识固体推进剂空气涡轮火箭发动机推进剂供应快慢和尾喷管面积变化对发动机起动过程产生的影响,采用容积法建立了考虑工质变比热及化学平衡的发动机动态模型,通过给定不同的推进剂供应速率、尾喷管喉部面积大小及尾喷管喉部面积随...
为了认识固体推进剂空气涡轮火箭发动机推进剂供应快慢和尾喷管面积变化对发动机起动过程产生的影响,采用容积法建立了考虑工质变比热及化学平衡的发动机动态模型,通过给定不同的推进剂供应速率、尾喷管喉部面积大小及尾喷管喉部面积随转速变化速率,模拟了发动机各工况下的起动过程,对比分析了这些参数对发动机起动时间、共同工作线位置的影响规律。研究发现,增加推进剂供应速率会使发动机起动时间降低,但压气机更接近喘振边界,当尾喷管喉部面积较小时,尾喷管会出现壅塞现象,导致压气机喘振。在此基础上,给出了采用较快推进剂供应速率和尾喷管喉部面积随转速升高而增大相结合的调节方法,使压气机在避免喘振的同时远离堵塞边界,实现了发动机的快速安全起动。
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关键词
空气涡轮火箭发动机
起动过程
压气机喘振
尾喷管喉部面积
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职称材料
大型空分装置中空气透平压缩机的自动安全控制
被引量:
4
6
作者
阮艳
《工业安全与环保》
2005年第5期58-60,共3页
简述大型空分装置的空气透平压缩机的自动控制原则,实施方法,着重介绍其防喘振保护及电机过载保护等方面的自动安全控制,以确保机组安全、可靠运行。
关键词
空气透平压缩机
大型空分装置
安全控制
自动
控制原则
过载保护
喘振保护
机组安全
可靠运行
下载PDF
职称材料
TMXFH1000-3型离心压风机在屯兰选煤厂的应用
被引量:
1
7
作者
杨玉民
《洁净煤技术》
CAS
北大核心
2007年第2期24-25,8,共3页
在煤炭工业界率先应用先进的离心式压风机,自主设计优化配套辅助设施保证了引进设备良好运行,提高了用风设备的工作效率,收到了较大的经济效益。
关键词
离心压风机
选煤厂
冷却水系统
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职称材料
空分系统透平空压机组能耗运行分析
被引量:
3
8
作者
尚恩清
《风机技术》
2011年第1期59-62,共4页
通过对3套空分机组的压缩机组能耗运行的分析,从运行、选项、安装和维护等方面查找空分机组能耗的因素,提出具体节能措施,结果达到综合节能创效的目的。
关键词
透平空压机
能耗
空冷塔
分子筛
制冷量
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职称材料
铁前空压站新增机组的工艺及编程
9
作者
李为
毕如国
《冶金动力》
2017年第8期58-61,64,共5页
在保持现有机组及设备的正常工作情况下,分别于2015和2016年在铁前空压站新增两台透平式空压机组及辅助设施,为新建4~#高炉及其他周边用户提供压缩空气服务。介绍了机组工艺及编程情况。
关键词
离心式透平空气压缩机
干燥机
循环冷却水
通讯
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职称材料
题名
涡轮压缩膨胀机的设计与性能分析
1
作者
田雨
马国远
刘帅领
许树学
周峰
机构
北京工业大学环境与生命学部
出处
《制冷学报》
CAS
CSCD
北大核心
2024年第1期18-27,共10页
基金
北京工业大学“城市碳中和”科技创新基金(049000514122607)
北京工业大学环境与生命学部培育基金(PY202105)项目资助。
文摘
随着人们环境保护意识的加强,天然工质制冷剂重新受到研究人员的关注。空气是一种安全且对环境绝对友好的天然制冷剂,未来,压缩空气制冷循环有望成为传统蒸气压缩制冷循环的潜在替代品。压缩膨胀机作为压缩空气制冷的核心部件,其工作效率对机组性能有直接影响。为了设计出能够配合膨胀机高效工作的离心压缩机,需要对传统的设计方法进行一些修正。本文将质量、动量、能量守恒与射流尾迹区理论相结合,并将传统的离心压缩机相关参数推广到较低压力的范围中,提出了一种与现有的涡轮膨胀机相匹配的离心压缩机几何参数的设计方法。使用该方法为现有的膨胀机设计了对应的离心压缩机,并利用其他学者分析过的离心压缩机模型对该方法进行验证,利用计算流体力学方法(CFD)对压缩膨胀机变工况下的工作性能及对膨胀功的利用率进行模拟分析。按本方法设计的离心压缩机在设计工况下能够以高于92%的效率利用膨胀机的输出功。在变工况条件下能够以高于88%的效率利用膨胀机的输出功,并且在设计质量流量附近能够顺利运行。
关键词
空气压缩制冷
压缩膨胀机
离心压缩机设计
膨胀功利用率
Keywords
air
compression refrigeration
turbo
compressor
centrifugal
compressor
design
expansion power utilization efficiency
分类号
TB611 [一般工业技术—制冷工程]
TB652 [一般工业技术—制冷工程]
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职称材料
题名
压缩空气储能技术研究现状及发展趋势
2
作者
袁照威
杨易凡
机构
中能建数字科技集团有限公司
中国能源建设股份有限公司
出处
《南方能源建设》
2024年第2期146-153,共8页
基金
中国能源建设股份有限公司科技项目(CEEC2021-KJZX-04)
湖北楚韵储能科技有限责任公司(HBCY-CN-FW2022-16)
中国能源建设集团有限公司工程研究院资助项目(CEECEl-KJ-2022-W01)。
文摘
[目的]压缩空气储能具有储能容量大、安全性高、寿命长、经济环保、建设周期短等优势,是未来和抽水蓄能相媲美的长时储能技术,成为未来储能重点布局的方向。在此背景下,文章通过对压缩空气储能技术现状进行综述,分析不同压缩空气储能技术的工作原理、面临挑战及解决方案,以期对压缩空气储能技术的发展提供参考。[方法]文章首先对压缩空气储能技术原理进行了介绍;对系统中的压缩机、透平膨胀机和换热器等关键设备进行了阐述,分析了大规模压缩空气储能用的关键设备;并从地面关键工艺技术和地下储气设施两个角度介绍了大规模压缩空气储能系统的常用关键技术、发展现状及工程案例;最后对压缩空气储能技术的未来发展趋势进行了分析。[结果]结果表明:蓄热式压缩空气储能是当前国内的主流技术,且高温储热成为未来压缩空气储能发展方向,也是压缩空气储能提高效率的重要途径。同时,系统关键设备和技术优化、成本降低、应用场景发展等方面尚有一定改进空间。[结论]压缩空气储能作为一种长时储能,对未来构建新型电力系统具有重要的支撑作用。
关键词
新型电力系统
压缩空气储能
压缩机
透平膨胀机
换热器
Keywords
new power system
compressed
air
energy storage
compressor
turbo
-expander
heat exchanger
分类号
TK01 [动力工程及工程热物理]
X382 [环境科学与工程—环境工程]
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职称材料
题名
固体燃料ATR涡轮/压气机匹配方法研究
被引量:
11
3
作者
刘洋
蒲晓航
李江
王伟
刘诗昌
机构
西北工业大学燃烧热结构与内流场重点实验室
出处
《推进技术》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2015年第3期378-384,共7页
文摘
为了获得固体燃料空气涡轮火箭发动机(SP-ATR)中涡轮和压气机的匹配工作特性,建立了涡轮和压气机的工作特性模型,根据SP-ATR转速、功率和背压平衡的工作特点,分别基于涡轮和压气机的工作环境先后采用两种不同的方法完成了二者的匹配。对比两种匹配方法得出结论:(1)基于涡轮的匹配方法与转速稳定过程一致,可确定特定飞行环境中发动机的转速;(2)基于压气机的匹配方法需要条件更少、适用范围更广,可用于特定转速调控方案下驱涡燃气流量的确定。两种匹配方法的计算结果相对Ax STREAM仿真结果的最大误差为10.75%,两种匹配方法的计算结果相差不超过8%。将建立的匹配方法应用于HARM弹自主爬升飞行过程,得到SP-ATR驱涡燃气流量的定量调控规律。
关键词
匹配方法
固体燃料空气涡轮火箭
涡轮
压气机
Keywords
Matching method
Solid propellant
air
turbo
rocket
Turbine
compressor
分类号
V235.11 [航空宇航科学与技术—航空宇航推进理论与工程]
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职称材料
题名
固体燃料空气涡轮火箭发动机方案和技术研究
被引量:
2
4
作者
刘洋
李江
刘诗昌
杨绪钊
王伟
蒲晓航
祝珊
机构
西北工业大学燃烧流动和热结构国家级重点实验室
北京航天伺服技术研究所
四川航天系统工程所
中国运载火箭技术研究院战术武器事业部
出处
《推进技术》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2017年第2期249-256,共8页
文摘
针对固体燃料空气涡轮火箭发动机(SP-ATR)的工作特点,提出了双燃气发生器的加力工作模式,并根据总体性能要求确定了部件的工作参数。主要采用数值模拟和实验研究相结合的手段,分别针对压气机和涡轮部件开展了气动设计和增压装置集成,获得了工作特性,并完成了增压系统工作特性的冷流实验验证。开展了考虑涡轮后低温旋流条件下多股气流的高效掺混燃烧研究,通过研究涡轮转速、空气入射角度、补燃室富燃燃气流量和富燃燃气射流位置对燃烧效率的影响,确定了原理样机和关键部件的恰当形式和布局方式。最终开展了原理样机的地面热试实验,验证了双燃气发生器的SPATR发动机的工作原理,热试实验结果表明燃气涡轮增压装置工作可靠,性能满足设计要求,其中压气机压比达到了3.3,转速为82kr/min,补燃室燃烧效率为85.21%。
关键词
固体燃料空气涡轮火箭发动机
压气机
涡轮
燃气涡轮增压装置
Keywords
Solid Propellant
air
turbo
Rocket(SP-ATR)
compressor
Turbine
turbo
charger
分类号
V435.12 [航空宇航科学与技术—航空宇航推进理论与工程]
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职称材料
题名
空气涡轮火箭发动机起动过程推进剂供应及尾喷管面积变化规律研究
被引量:
1
5
作者
赵巍
刘蕾
胡斌
李龙婷
赵庆军
机构
中国科学院工程热物理研究所
中国科学院轻型动力创新研究院
中国科学院大学航空宇航学院
出处
《固体火箭技术》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2021年第2期179-187,共9页
基金
国防基础科研基金项目(JCKY2018603C13)。
文摘
为了认识固体推进剂空气涡轮火箭发动机推进剂供应快慢和尾喷管面积变化对发动机起动过程产生的影响,采用容积法建立了考虑工质变比热及化学平衡的发动机动态模型,通过给定不同的推进剂供应速率、尾喷管喉部面积大小及尾喷管喉部面积随转速变化速率,模拟了发动机各工况下的起动过程,对比分析了这些参数对发动机起动时间、共同工作线位置的影响规律。研究发现,增加推进剂供应速率会使发动机起动时间降低,但压气机更接近喘振边界,当尾喷管喉部面积较小时,尾喷管会出现壅塞现象,导致压气机喘振。在此基础上,给出了采用较快推进剂供应速率和尾喷管喉部面积随转速升高而增大相结合的调节方法,使压气机在避免喘振的同时远离堵塞边界,实现了发动机的快速安全起动。
关键词
空气涡轮火箭发动机
起动过程
压气机喘振
尾喷管喉部面积
Keywords
air
turbo
rocket
starting process
compressor
surge
nozzle throat area
分类号
V438 [航空宇航科学与技术—航空宇航推进理论与工程]
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职称材料
题名
大型空分装置中空气透平压缩机的自动安全控制
被引量:
4
6
作者
阮艳
机构
武汉职业技术学院电信系
出处
《工业安全与环保》
2005年第5期58-60,共3页
文摘
简述大型空分装置的空气透平压缩机的自动控制原则,实施方法,着重介绍其防喘振保护及电机过载保护等方面的自动安全控制,以确保机组安全、可靠运行。
关键词
空气透平压缩机
大型空分装置
安全控制
自动
控制原则
过载保护
喘振保护
机组安全
可靠运行
Keywords
air
separation plant
air
turbo
compressor
automatic safety control
分类号
TH45 [机械工程—机械制造及自动化]
TQ116.11 [化学工程—无机化工]
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职称材料
题名
TMXFH1000-3型离心压风机在屯兰选煤厂的应用
被引量:
1
7
作者
杨玉民
机构
山西焦煤西山煤电集团屯兰矿选煤厂
出处
《洁净煤技术》
CAS
北大核心
2007年第2期24-25,8,共3页
文摘
在煤炭工业界率先应用先进的离心式压风机,自主设计优化配套辅助设施保证了引进设备良好运行,提高了用风设备的工作效率,收到了较大的经济效益。
关键词
离心压风机
选煤厂
冷却水系统
Keywords
turbo air compressor
working efficiency
economic benefit
分类号
TD94 [矿业工程—选矿]
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职称材料
题名
空分系统透平空压机组能耗运行分析
被引量:
3
8
作者
尚恩清
机构
山西临汾钢铁公司新兴实业公司
出处
《风机技术》
2011年第1期59-62,共4页
文摘
通过对3套空分机组的压缩机组能耗运行的分析,从运行、选项、安装和维护等方面查找空分机组能耗的因素,提出具体节能措施,结果达到综合节能创效的目的。
关键词
透平空压机
能耗
空冷塔
分子筛
制冷量
Keywords
turbo air compressor
energyconsuming
air
cooling tower
molecular sieve
cooling capacity
分类号
TH452 [机械工程—机械制造及自动化]
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职称材料
题名
铁前空压站新增机组的工艺及编程
9
作者
李为
毕如国
机构
马钢自动化信息技术有限公司
出处
《冶金动力》
2017年第8期58-61,64,共5页
文摘
在保持现有机组及设备的正常工作情况下,分别于2015和2016年在铁前空压站新增两台透平式空压机组及辅助设施,为新建4~#高炉及其他周边用户提供压缩空气服务。介绍了机组工艺及编程情况。
关键词
离心式透平空气压缩机
干燥机
循环冷却水
通讯
Keywords
centrifugal
turbo air compressor
drying machine
circulation cooling water
communication
分类号
TH45 [机械工程—机械制造及自动化]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
涡轮压缩膨胀机的设计与性能分析
田雨
马国远
刘帅领
许树学
周峰
《制冷学报》
CAS
CSCD
北大核心
2024
0
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职称材料
2
压缩空气储能技术研究现状及发展趋势
袁照威
杨易凡
《南方能源建设》
2024
0
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职称材料
3
固体燃料ATR涡轮/压气机匹配方法研究
刘洋
蒲晓航
李江
王伟
刘诗昌
《推进技术》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2015
11
下载PDF
职称材料
4
固体燃料空气涡轮火箭发动机方案和技术研究
刘洋
李江
刘诗昌
杨绪钊
王伟
蒲晓航
祝珊
《推进技术》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2017
2
下载PDF
职称材料
5
空气涡轮火箭发动机起动过程推进剂供应及尾喷管面积变化规律研究
赵巍
刘蕾
胡斌
李龙婷
赵庆军
《固体火箭技术》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2021
1
下载PDF
职称材料
6
大型空分装置中空气透平压缩机的自动安全控制
阮艳
《工业安全与环保》
2005
4
下载PDF
职称材料
7
TMXFH1000-3型离心压风机在屯兰选煤厂的应用
杨玉民
《洁净煤技术》
CAS
北大核心
2007
1
下载PDF
职称材料
8
空分系统透平空压机组能耗运行分析
尚恩清
《风机技术》
2011
3
下载PDF
职称材料
9
铁前空压站新增机组的工艺及编程
李为
毕如国
《冶金动力》
2017
0
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职称材料
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