大型循环流化床锅炉燃烧系统数学模拟

数学模型是研究和发展大型循环流化床锅炉的重要方法.在浙江大学提出的适用于中小型循环流化床锅炉的整体数学模型的基础上,建立了适用于大型循环流化床锅炉的数学模型.模型采用了基于环-核结构的流体动力学模型,并考虑了宽筛分燃料颗粒所经历的破碎、燃烧等过程.模拟了国内一台300MWe循环流化床锅炉,模拟计算结果与锅炉的运行测量值...     

循环床锅炉热态颗粒质量流率测量装置

本文提出一种实用新颖的完全风冷式颗粒质量流率热态测量装置。它在结构上采用了变管径措施，以提高取样烟气在取样管内的流速，减少颗粒在管内的沉积。在方法上采用了风冷却，以避免常规的水冷取样探头造成的冷却过度而使烟气中水蒸气发生凝结，引起颗粒在取样管内吸附。用该装置对国产 ７５ｔ／ｈ循环流化床锅炉稀相区进行了测试，结果合理准确，显示出比常规水冷取样探头的优越性。     

基于分子运动对流换热和热辐射下煤粉颗粒群粒子的加热分析

本文建立了在烟气对流加热和辐射状态下的煤粉颗粒群加热模型,通过数值模拟,模拟研究了不同锅炉炉膛尺寸下不同煤粉粒子粒径的煤粉群粒子加热时间以及粒子温升的关系,对对流换热和辐射换热在着火热源中所占比重进行了分析,模型很好的模拟了粒子的升温,能够较好的反映出煤粉粒子加热升温机理,为煤粉射流微元加热及着火提供了计算方法。     

基于管排组合的热管换热器温度分布的研究

建立了热管废热锅炉的换热器模型,研究了在各种管排组合方案下的分离式热管换热器的工质温度分布、管壁温度分布、烟气温度分布及热回收量等,结果表明,调整管排组合是解决工质温度过高和低温腐蚀问题的一种有效方法.     

循环流化床上部空间燃料燃烧份额和传热

一、引言 循环流化床锅炉,作为第二代流化床燃煤热力装置,得到了国内外能源科学技术界的重视.这种装置的主要特点是:在高效率气-固分离和高倍率固体物料循环的条件下,燃烧与脱硫以及传热过程在整个燃烧室空间(炉瞠)内进行.这与传统的鼓泡流化床装置有显著的不同.探索这种装置在各种可能工况下,炉膛上部燃料的燃烧份额和炉内烟气对炉壁的传热率,以及与当地固体颗粒浓度之间的关系,对于设计和开发工业用循环流化床     

流化床锅炉的燃尽程度

一、前言 本文利用燃烧煤矸石的130(T/h)流化床锅炉的实验数据,分析扬析颗粒的燃尽,以探讨提高流化床锅炉效率的途径。由于飞灰在悬浮段内的停留时间很短,悬浮段的烟气温度又不高,飞灰在悬浮段的燃尽是有限的。一般情况下,飞灰含碳量接近于颗粒从流化床中扬析时的含碳量。     

高挥发份燃料在循环流化床燃烧室中挥发份释放的统计模型

研究高挥发份燃料的挥发份在循环流化床燃烧室（ＣＦＢＣ）中的释放分布对这类燃料在ＣＦＢＣ中的燃烧计算非常重要。本文根据现有的文献和实验结果,认为挥发份在燃烧室中的释放分布可用威布尔（Ｗｅｉｂｕｌｌ）函数来描述。用优化方法求得了不同挥发份成分的分布参数。将得到的分布参数带入ＣＦＢＣ综合模型,计算燃烧室中烟气成分的浓度场,结果较其它分布模型更接近于实验值。     

大型飞灰循环流化床燃烧模型

燃烧效率低、脱硫剂的利用率不高是鼓泡流化床的两大主要缺陷。采用飞灰循环技术能有效地克服鼓泡流化床的上述两大缺陷。“七五”期间,哈工大热能工程教研室与其它单位合作,接受了“新型130T/H流化床锅炉研制”的攻关项目。新研制的锅炉采用了飞灰循环技术。本文建立了一个较为完整的燃烧模型以模拟和预测该锅炉的运行过程。     

用于燃煤锅炉烟气余热回收的顺流烟气喷淋塔的实验与理论研究

吸收式热泵与烟气喷淋塔结合的烟气余热回收系统能有效回收燃煤锅炉烟气余热,而烟气喷淋塔是该系统的重要组成部件。该研究对顺流式烟气喷淋塔进行了实验与理论研究,建立了一维数学模型,模拟计算结果与实验结果的偏差在±5%以内,表明模型较好地反映了烟气喷淋塔内部的热质交换过程,可用于预测喷淋塔的换热效果,指导烟气喷淋塔的设计。该研究还对液气比、液滴粒径、喷淋塔高、烟气流速等关键因素对烟气喷淋塔换热效果的影响进行了分析。     

循环流化床锅炉总体数学模型及其与工业试验比较的研究

本文依据所提出的建模思想建立了能正确描述循环流化床锅炉工作过程的总体数学模型．该数学模型有机集合了锅炉各物理过程和化学过程的模型．为验证所建总体数学模型的合理正确性，运用该模型对一台布置了外置式换热器的75t／h循环流化床锅炉试验运行工况进行数学模拟．模拟计算结果和试验结果在总体上吻合良好．     

大气压下石英毛细管内氩等离子体放电的发射光谱诊断

在长度为20 cm的石英毛细管内利用两个边缘锋利的中空的针型电极之间的氩气放电产生了高电子密度的大气压等离子体。利用发射光谱对所获得的等离子体的几个重要参数进行了诊断。利用计算机谱线拟合法合成了300 nm附近OH(A-X)的(0-0)转动谱带并通过与测量谱线的比较确定了等离子体的气体温度,根据H_β谱线Stark展宽法计算了等离子体的电子密度,采用玻尔兹曼曲线斜率法依据测得的有关氩的发射光谱估算了等离子体的电子温度。研究结果表明,这种石英毛细管内弧光放电等离子体的气体温度约为(1 100±50)K;电子密度数量级在1014 cm-3;电子温度约为(14 515±500)K。     

MgO高温高压特性及相变的第一性原理研究

应用第一性原理密度泛函理论计算了MgO在零温(0K)下和0~200GPa静水压范围内的晶体结构和弹性模量,以及B1、B4和B8相结构的MgO的声速随压力的变化。利用准简谐近似下的Debye模型,通过拟合三阶Birch-Murnaghan物态方程模拟了高温效应并对三个相在高温高压下的相稳定性做了研究。本工作的计算结果与前人的理论和实验结果符合较好,说明第一性原理结合准简谐Debye模型能够比较准确的模拟矿物如MgO在高温高压下的热力学性质。     

MgO高温高压特性及相变的第一性原理研究

应用第一性原理密度泛函理论计算了MgO在零温(0K)下和0~200GPa静水压范围内的晶体结构和弹性模量,以及B1、B4和B8相结构的MgO的声速随压力的变化。利用准简谐近似下的Debye模型,通过拟合三阶Birch-Murnaghan物态方程模拟了高温效应并对三个相在高温高压下的相稳定性做了研究。本工作的计算结果与前人的理论和实验结果符合较好,说明第一性原理结合准简谐Debye模型能够比较准确的模拟矿物如MgO在高温高压下的热力学性质。     

Simulation of the indium profile in InGaAs/GaAs quantum-size heterostructures

A new approach to describe phenomena attendant on the growth of thin InGaAs epitaxial layers by hydride MOCVD in terms of which the boundary gas layer is considered as quasi-liquid is suggested. A numerical model for simulating the concentration profiles of the components in quantum-well heterostructures is developed. It is based on the assumption that a state close to thermodynamic equilibrium exists near the interface. The concentration profiles are simulated by jointly solving equations that describe heterogeneous equilibria and material balance at the interface. The indium profiles in InGaAs/GaAs quantum-size heterostructures are simulated at various parameters of the epitaxy process, such as temperature, initial component ratio in the gas phase, and boundary layer thickness. The results obtained agree well with the available experimental data.     

Numerical analysis of the effects of radiation heat transfer and ionization energy loss on the cavitation Bubble?s dynamics

A numerical scheme for simulating the acoustic and hydrodynamic cavitation was developed. Bubble instantaneous radius was obtained using Gilmore equation which considered the compressibility of the liquid. A uniform temperature was assumed for the inside gas during the collapse. Radiation heat transfer inside the bubble and the heat conduction to the bubble was considered. The numerical code was validated with the experimental data and a good correspondence was observed. The dynamics of hydrofoil cavitation bubble were also investigated. It was concluded that the thermal radiation heat transfer rate strongly depended on the cavitation number, initial bubble radius and hydrofoil angle of attack.     

氧气放电等离子体温度测量研究

为了考察电激励氧碘激光器中放电腔内的宏观气体温度,由两片蚌形铜电极和一根长30 cm内径1.65 cm的耐热玻璃管构成放电腔装置,用一台最高功率500 W,频率13.56 MHz的射频装置对压力1 330Pa的纯氧气体进行了介质阻挡放电研究。利用O2(b,ν=0)的P支发射光谱,分别采用波尔兹曼直线作图法和计算机模拟发射光谱法,测量了氧气射频放电等离子体的宏观气体温度。对于低分辨率光谱,利用高斯拟合进行了分峰处理,利用峰面积表征发光强度,通过波尔兹曼作图法得到了宏观气体温度。利用氦氖激光器测得的光谱仪狭缝函数获得了计算1机模拟发射光谱,以最小二乘法作为判据,通过比较计算机模拟发射光谱和实测光谱获得了宏观气体温度。     

Combustion model of tetra-ol glycidyl azide polymer

Tetra-ol glycidyl azide polymer (GAP) is one of the best candidates for the solid fuel of gas hybrid rocket system because of self-combustibility, better mechanical property and high heat of formation, and comprehensive understanding of combustion phenomena is indispensable for such an application. Combustion model of GAP, which is one-dimensional three-phase mode combustion model, was developed by Beckstead et al. and they applied it to tri-ol GAP successfully. We have applied this model to tetra-ol GAP as an initial attempt, and numerical simulation showed that maximum temperatures in the gas phase exceeded those of experimental results significantly, and calculated burning rates were much higher than strand burner data, thus, modification of the model taking account of combustion incompleteness was found to be necessary. Combustion residues of GAP were investigated, and those were found to be composed of soot (black color), and high viscosity residue (HVR), and yellow powder which was only observed at high pressures. These residues were analyzed by means of SEM and FTIR, and mass balance was also measured. Modifications of combustion model were made taking the residue analysis results into account as Blow Off Mechanism. Simulated final temperature in the gas phase and burning rate are lowered effectively and coincide well with experimental data adjusting kinetic parameters.     

不同气流环境下氟化氘激光对45~#钢靶的辐照效应

通过表面形貌观察、温度场分析,研究了切向空气气流、切向氮气气流、自然对流3种环境下氟化氘(DF)激光对45#钢靶的辐照效应,结果表明:切向空气气流环境下,钢靶烧蚀效果最显著,靶板后表面中心温升最高;切向氮气气流环境下,钢靶有一定的烧蚀,但温升最低;自然对流环境下,烧蚀效果最差。实验结果表明:切向气流可移除部分熔化物,特别在切向空气气流环境下剧烈的氧化反应可促进钢靶温度升高,显著增强激光对钢靶的烧蚀,停止激光辐照后切向气流的冷却效应起主要作用。根据实际物理问题建立了相应的数值计算模型,模拟了不同气流环境下激光对钢靶的辐照效应,其中,利用"生死单元"的方法,模拟了切向空气气流环境下激光对钢靶的烧蚀,并考虑了氧化放热的影响。模拟结果与实验结果基本相符,解释了气流在激光辐照效应中的作用。     

高功率微波单一气体及混合气体击穿特性

综合考虑高功率微波对电子的加速过程以及电子与气体分子的碰撞过程,建立了单一气体与混合气体击穿过程的蒙特卡罗仿真模型,编写了三维蒙特卡罗仿真程序(3D-MCC)。针对单一气体Ar和N2以及混合气体N2/O2展开研究,仿真了气体雪崩击穿电子云形成过程,对比分析了不同气体电子能量分布函数随压强的变化规律。发现了Ar击穿特性受电子能量分布函数影响较大,而N2击穿特性受电子能量分布函数影响较小。通过分析平均电子能量以及电子密度随时间的变化过程,得到了Ar和N2击穿时间,并通过与流体模型计算得到的击穿时间比对分析验证了3D-MCC模型的正确性。在真空腔体内开展了S波段高功率微波大气击穿实验,测量得到了场强为6.38 kV/cm时不同压强下的大气击穿时间。通过在辐射源与真空腔体之间增加聚焦透镜,大大减小了壁效应的影响,并且采用模型仿真得到的大气击穿时间与实验结果吻合较好。     

超短脉冲激光辐照下金属薄膜的热行为

对双温模型的重要热学参量电子热容、电子弛豫时间、电子热导率进行量子化处理，使双温模型能适用于自由电子温度比较高的情况.利用前向差分算法，数值求解了电子-晶格双温双曲两步热传导模型，所得的结果更接近实验值.经过分析得出： 1）薄膜前表面自由电子温度达到最大值的时间约为0.27 ps,得到的损伤阈值与实验值符合较好.2）电子热容对电子温升规律影响非常大.电子热导率对自由电子温升规律也有较大的影响.3）在趋肤层内自由电子温升非常快，不同厚度自由电子温度达到最大值所需的时间延迟不明显.趋肤层以下自由电子温度升高较慢，不同厚度自由电子达到最大值所需的时间延迟明显.