氮气低温除氡技术与极低水平氡测量方法研究

高纯低本底氮气在低本底实验中有重要作用,对氮气的放射性氡本底纯化技术和低本底氡测量方法进行研究非常重要。利用低温物理吸附技术,对氮气中的氡进行纯化,同时建立了静电收集结合低温富集法的氡测量装置, 能够测量氮气中10 μBq/m3的氡本底。利用氡测量装置测量了普通氮气中和纯化氮气中的氡,结果表明,纯化系统可以将氡本底为20 mBq/m3的氮气降低至(25.2±5) μBq/m3,即可将氡本底降低到纯化前的0.125%。研究还发现,纯化能力与氮气中氡本底相关,在氮气中氡本底为几十mBq/m3到几十μBq/m3范围内,随着氡本底的下降,纯化能力也随之下降。主要原因是,随着氮气中氡的分压降低,吸附能力下降。另外,在极低本底下由系统本底及泄露引入的氡污染影响显著增大。     

氦气回收纯化系统的设计与应用

为实现激波风洞试验尾气氦气(氦含量>80%)的回收和循环利用，研制了一套氦气回收与纯化系统。该系统采用三塔真空变压吸附的技术将试验尾气中的氮气等杂质气体去除，得到纯度大于98%的氦气。系统采用开式纯化和闭式纯化相结合的工艺方式，将氦气的回收率提高到97%。系统调试结果表明，研制的氦气回收纯化系统在常温条件下实现了风洞试验尾气的回收、纯化和循环使用，有效地降低了风洞运行和维护成本，同时也节约了氦气资源。     

基于非线性光纤环形镜的少模脉冲幅度调制再生器

随着网络带宽需求的快速增加,波分复用系统的容量已接近非线性香农极限.为了适应未来网络的发展,空分复用技术引起了越来越多的关注.本文首次提出基于少模非线性光纤环形镜(FM-NOLM)的脉冲幅度调制(PAM)全光再生器,描述了其工作原理和具体设计过程.采用COMSOL软件对组成FM-NOLM的硫化物高非线性光纤进行了模式特性仿真.以LP01,LP11,LP21三个光纤模式为例,确定了再生器的参数,计算出每个模式的功率转移函数曲线.仿真分析了该少模PAM-4全光再生器的噪声抑制(NRR)性能,并与单模情形进行了比较.研究表明,1)对于每个空间模式的PAM信号,所有再生电平具有一致的功率转移性能;2)当输入信噪比(SNR)约大于20 dB时,三种模式的噪声抑制比均可超过3 dB,并随着输入信噪比线性增加,其斜率约为1.2;3)在相同输入SNR条件下,三种模式的噪声抑制比相差不大,不超过1.1 dB.为了说明再生器的再生性能,当输入SNR为25 dB时,我们还给出了再生前后PAM-4信号的功率分布直方图.与现有的再生方案相比,本文方案的均匀多电平再生转移性能,使其更适合高频谱效率的长距空分复用系统和任意电平数的PAM信号再生.此外,该方案也能够扩展到波长域,有效提高光通信系统的传输容量.     

整体煤气化联合循环(IGCC)损分布结构研究

整体煤气化联合循环是一种先进的洁净煤发电技术。本文应用#［1316］分析方法,研究IGCC中七个子系统（空分、气化、净化、压气机、燃烧室、透平、余热锅炉及汽机)的#［1316］损失分布,指出系统中最大#［1316］损失过程为煤气化、燃气轮机燃烧和空分过程。同时,揭示了系统随不同空气整体化和氮气回注的规律。这些研究可以指导下一代IGCC系统的改进     

基于临界区传热特性的LNG冷能与空分系统集成与优化

本文提出了一种利用LNG冷能的新型空分流程,利用LNG冷能冷却进入氮压机的下塔顶部氮气并使其节流液化,部分液体作为产品输出,部分液体流入过冷器后进入上塔顶部完成回流,节流产生的高压氮返回LNG冷能换热器补充冷能。本文采用MATLAB编程对该流程进行计算,并考虑冷热流体在临界区比定压热容随温度剧烈变化的特性,分析氮气压缩机入口温度与总压比对系统能耗、LNG冷能利用率的影响。计算结果表明:氮气压缩机入口温度的降低会同时降低氮压机耗功和LNG冷能利用率,系统等效能耗随其先降低后升高;氮气压缩机总压比的升高会增加氮压机耗功与LNG冷能利用率,但系统等效能耗随之降低;将氮气压缩机入口温度选定为准临界温度时冷能利用系统的等效能耗最低,LNG冷能的利用最高效,相较于已有文献研究结果,本研究所设计新流程的单位液体产品能耗与LNG冷能利用率等指标均有大幅度提高。     

氮气工质10厘米ECRIT中和器实验研究

10厘米电子回旋共振离子推力器(ECRIT)可以多类型气体工作,应用于吸气式电推进系统具有可行性,研究氮气工质ECRIT的ECR中和器是研究氮氧工质ECRIT的基础.当传统氙气工质10厘米ECRIT的ECR中和器以氮气为工质工作时,由于氮气分子量较低,离子容易漂移出中和器,引出电子电流减小,已不适合以氮气为工质工作.本文基于10厘米传统ECR中和器,以抑制离子漂移出中和器、提升电子引出性能为目的,实验研究适用于氮气工质工作的双极ECR中和器.结果表明,在气体质量流率0.04 mg/s、输入功率10W的条件下,以氮气为工质工作,引出电子电流134 mA时,传统ECR中和器所需的阳极电压为150 V,而双极ECR中和器仅需50 V的阳极电压,下降了约67%;阳极电压40 V时,传统ECR中和器的功率损耗为1204.82 W/A,而双极ECR中和器的功率损耗为95.23 W/A,约为前者的8.3%.氮气工质双极ECR中和器的离子屏蔽效果显著,电子引出性能得到改善.     

空分系统压缩热回收利用方法比较研究

本文将三种空分压缩热的利用方式加以比较，包括有机朗肯–空分压缩热回收系统(ORC-ACS)，有机朗肯–电驱动式蒸气压缩–空分压缩热回收系统(ORC-VCR-ACS)，以及有机朗肯驱动式–蒸气压缩–空分压缩热系统(ORVC-ACS)。计算结果显示，ORVC-ACS具有最高的节能性和经济性，其节能功率可达1723 k W，折合节约电量15.1 GWh/a，空压机节能率达7.5%。ORC-VCR-ACS次之，其最高节约功率约为1268 k W,ORC-ACS的节能功率最低，其最高节能功率约为783 k W。ORVC-ACS的最高净现值约为9.9千万元，折现回收周期小于3.2年，具有较高的经济效益。ORC-VCR-ACS和ORC-ACS的最高净现值和最大折现回收周期分别约为9.7千万元、3.4年和4.4千万元、4.8年。此外，三个系统每年最多可节约二氧化碳分别为10.8、11.4和4.9百万吨，显示出巨大的环境潜力。     

IGCC空气侧整体综合优化的研究

主要符号表X。。氮气回注系数如空分整体化系数E。；c燃气轮机压气机效率G。l回注氮气流量万燃气轮机透平前温尼。”系统相对效率G。。煤气氮气掺混流量Ea；，c空气专用压缩机效率N。”系统相对功率1前言整体煤气化联合循环（IGCC）系统模拟与优化逐步受到重视，开展了许多相关研究［‘－‘］。但是，现有的方法［‘，‘］一个突出的问题，它是在设定的具体流程方案下的数值分析，这常常导致落入“局部优化掩盖了整体最优”的误区。本文是研究以空分系统为中心的空气侧子系统的整体优化，阐述基本概念，尝试新方法，并结合大型商业化装…     

用于IGCC的燃气轮机技术方案与性能预测

主要符号表T温度G质量流量。压气机压比。压气机进口导叶安装角N功率X。压损系数X。。氮气回注系数X。;,空分整体化系数下标a空气cg煤气0烧天然气时设计工况。氮气as空分装置f燃料O。氧气1Bu8整体煤气化联合循环（IGCC）燃气轮机与常规的燃机有很大的差异［“l。它改烧中低热值的合成煤气,其燃料量比烧高热值的油气时要增大几倍;不同空分方案和采用不同的NZ回注掺混量时,情况就更为复杂。透平工质流量比压气机空气流量相差很多,燃气轮机总是处于复杂的变工况状态。2IGCC中燃气轮机技术方案归纳IGCC中燃气轮机可行的技术方案…     

内冷型膜式液体除湿系统热力学动态特性研究

本文对内冷型膜式液体除湿系统的动态特性开展研究,通过对除湿器、除湿液箱、再生液箱等关键部件的传热传质过程进行数值建模,从而构建整个系统的热力学动态模型。计算结果表明,在夏季高温高湿环境下内冷型膜除湿系统具有良好的除湿降温性能。系统启动初期,除湿液箱和再生液箱的温度急剧变化,并在大概10分钟后达到稳定,说明系统热响应较快。当系统的除湿和再生过程达到相对平衡后,系统的能效比最大。     

IGCC中燃气轮机全工况网络特性

本文基于对ＩＧＣＣ系统的全面分析研究,归纳总结了导致燃气轮机工况变化的主要原因;应用双开口变量（整体空分系数（Ｘａｓ）和氮气回注系数（Ｘｇｎ））和折合系统效率的概念,建立了ＩＧＣＣ中燃气轮机全工况特性简化模型;并通过大量定量计算,得出不同Ｘａｓ和Ｘｇｎ组合条件下,ＩＧＣＣ中燃气轮机全工况网络特性,为确定系统变工况最佳调节规律提供全面信息。     

适应SCR脱硝的回转式空气预热器传热计算模型研究

电厂烟气经SCR,脱硝后,产生黏度大、腐蚀性强的硫酸氢铵,造成空预器堵塞和腐蚀,影响机组运行。针对SCR脱硝后回转式空预器运行环境的改变,在已有传热模型研究的基础上,结合回转式空预器的结构特点,提出了一种可用于SCR脱硝后的空预器传热计算模型.考虑SCR脱硝后烟气成分变化以及温度对物性的影响,可准确计算得到SCR脱硝后回转式空预器内部温度场,为电厂配置SCR脱硝装置后回转式空预器的设计和改造提供理论依据。对两分仓和SCR脱硝前后三分仓回转式空预器实例计算以及和现场实验结果比较,表明本文提出的传热计算模型适用面广、计算精度高。     

热泵再生型转轮除湿空调系统研究

针对常规转轮除湿空调系统再生能耗高、再生排风热损失大的问题,提出了热泵再生型转轮除湿空调系统,该系统能同时回收转轮除湿侧的吸附热及再生侧的排风热。研究热泵再生型转轮除湿空调系统的热力过程,进而建立该系统的■能耗模型。分析室外气象参数对系统性能的影响,随着室外空气温度的升高,系统的■损耗减少,■效率提高;随着室外空气含湿量的提高,系统的■损耗先减少后增加;当室外干球温度低于34.0℃,含湿量低于20.3 g/kg(相对湿度为59.8%)时,系统的送风参数能满足室内舒适性要求。结果表明热泵再生型转轮除湿空调系统较适用高温中湿的室外环境。     

内燃机缸套水低温余热驱动除湿机组实验研究

本文针对内燃机冷热电联供系统缸套水低品位余热无法高效回收利用的难题,利用缸套水低品位余热驱动LiCl溶液吸收式除湿机组,搭建实验平台,改变内燃机输出功率,研究LiCl溶液吸收式除湿机组性能变化情况。内燃机输出功率从18 kW增加到50 kW,内燃机缸套水热负荷增加,再生器的再生能力增强,再生液脱水量△mg从0.84 g/s升高到1.02 g/k,再生液浓度从33.3%升高到34.0%;除湿器的性能增强,送风温度从21.1℃升高到22.5℃,相对湿度从49.49%降低到41.97%,溶液的除湿量从0.69 g/s增加到0.76 g/s。     

放射性次级束流分离器的分离性能北大核心CSCD

放射性次级束流分离器(HFRS)是强流重离子加速器装置(HIAF)上开展放射性次级物理研究的重要装置。HFRS是飞行时间型(PF)碎片分离器,具有大磁刚度、大接受度、大孔径磁铁以及高动量分辨的特点。HFRS采用Bρ-ΔE-Bρ方法纯化弹核碎裂或裂变反应产生的放射性核素,是开展高精度储存环内实验及环外实验研究的重要工具。主要介绍HFRS分离纯化奇异核的能力,采用MOCADI程序模拟单降能器与双降能器下典型弹核碎裂反应和裂变反应中粒子的鉴别和纯化。模拟结果表明:HFRS具有很好的消色散和聚焦特性,对于弹核碎裂反应中轻核的分离采用单降能器系统即可得到很好的纯化效果;而弹核碎裂反应中重核的分离则需采用双降能器系统才可得到很好的纯化效果;对于裂变反应,由于裂变反应的能散较大,则在采用双降能器系统时也仅仅能得到一定的纯化效果。     

氦氮混合气体竖壁冷凝模拟与分析

内纯化器在大型低温系统中不可或缺,目前对于纯化机理的研究仍不彻底,尤其液膜对换热的影响。研究流经竖直冷壁面的氦氮混合气体的冷凝情况,建立气相及液相简化模型,求解流场中的各物理量,得到液膜厚度随工质压力及组分的变化。压力的升高有助于冷凝的发生,增加液膜厚度;随冷凝组分的增多,液膜厚度呈现先增后减的趋势,液膜厚度的变化与实验中换热器总传热系数的变化一致。     

光纤克尔门全光再生器特性分析

讨论了光纤克尔门再生器抑制输入光脉冲的加性噪声和脉冲中心抖动的机制，分析了再生器中各元件的配置对其抑制噪声能力的影响。指出根据通信线路中心的噪声特性，适当选择克尔门中色散位移光纤长度，可以大大抑制通信系统中的噪声，提高系统通信容量。     

LNG冷能空分系统多工况操作的分析

空分装置是高耗能过程,系统所需的温度比LNG温度还低,因此空分装置不仅使LNG冷能得到最佳利用,同时也大大降低了系统能耗。文中针对LNG夜间输气负荷降低、LNG冷量波动影响空分装置连续稳定性操作的问题,通过改变冷能空分装置的操作参数,在变负荷和产品分布等工况下进行系统的分析,揭示空分装置随LNG冷量负荷变化的系统能量的分布和利用率,从而指导空分装置如何在LNG冷能供应波动时,改变装置生产负荷及气液产品量,来维持空分装置连续稳定运行。     

LNG冷能利用的液体空分流程形式比较

通过对利用LNG将空气液化或氮气液化,两种不同的冷量传递方式的模拟计算,比较了利用LNG冷能的液体空分装置的两种流程组织形式的特点,并对装置的安全性进行分析。     

转轮除湿复合式空调系统节能措施研究

通过热力学理论分析常规转轮除湿空调系统,分析影响系统能耗高的主要因素,研究获得节能措施为室内排风回收、再生排风热回收、吸附热回收和预冷处理,并提出相应的节能型转轮除湿空调系统。建立了节能型转轮除湿空调系统的能耗数学模型,在典型实例条件下,计算了系统的能耗,能耗结果表明:与传统转轮除湿空调系统相比,室内排风回收节能17.2%;再生排风显热回收节能31.9%;再生排风全热回收不仅没有节能,反而使系统能耗增加7.7%;吸附热回收节能57.0%;预冷处理节能17.9%;再生排风显热回收与室内排风回收相结合节能43.6%;吸附热回收与室内排风回收相结合的系统能耗最低,节能64.4%;预冷处理与室内排风回收相结合节能32.0%;预冷处理与吸附热回收相结合只能降低系统的再生能耗(约6.7%),总能耗会略有增加(约7.9%)。室内排风回收与预冷处理对降低再生温度有利,研究表明,在典型实例条件下,室内排风回收与预冷处理分别能降低系统再生温度22℃和12℃,两者结合则能将系统再生温度降至66℃。