改进型氢氧联合循环及其性能初步分析

1前言氢能既具备矿石燃料的优点，又符合长远能源发展的要求，被称为21世纪的能源。氢能发电是氢能利用的一个重要方面，近年来出现了各种氢能发电方案。文献山提出了氢氧联合循环（包括混合式和面式）；此外还有高温蒸汽朗肯循环，氢氧燃烧，加热氦（或二氧化碳）的闭式透平K’］；对燃用液氢的系统也有论述＊’］。本文在已有工作的基础上，综合了混合式和面式氢氧联合循环的一些特点，提出了氢氧联合循环的改进型式。本文将着重讨论这种改进循环的性能，并与混合式多级再热氢氧联合循环加以比较，对氢氧联合循环的进一步发展作一初步尝…     

新型氢氧——燃煤联合循环系统热力学性能分析

本文在传统燃煤发电机组和氢氧联合循环的基础上,提出一种新型的氢氧-燃煤联合循环系统。该系统把超超临界燃煤机组与氢氧联合循环相耦合,实现了氢能和燃煤的高效利用,丰富了两种燃料的利用形式。本文使用EBSILON对该系统进行了初步模拟,研究结果表明,该系统在蒸汽初压为25.6 MPa,最高温度为1300℃时,发电效率可达到49.74%,并可通过提高循环最高温度和燃气透平膨胀比达到更高的发电效率。     

基于化学链燃烧的氢氧联合循环

提出一种新颖的基于化学链的氢氧联合动力循环系统,该系统利用透平余热提供化学链中天然气和Fe3O4反应热,将余热转换为高品位化学能。系统综合了化学链零能耗分离CO2和氢氧联合循环高效率的优点。与化学链燃烧联合循环相比,该循环取消了余热锅炉和底循环,系统内能量品位匹配更加合理。根据图像分析方法,阐明了化学链氢氧联合循环中损...     

超快速反应动力学

十年前,《今日物理》发表了一期有关激光化学方面的文章,其中一篇强调了时间尺度在化学反应中的重要性以及用超短脉冲引发化学反应的可能性.十年来新的激光技术的出现以及气相分子束实验,揭示了基本化学反应各步骤.这些实验所揭示出的化学动力学过程的细节正是本篇文章的主题. 一般地从反应物到生成物的化学过程为 (1),(2)两式指出,有两种获得过渡态的办法:(1)过渡态产生于两个反应物间的碰撞,或称双分子反应2(2)过渡态是当一个稳定的分子获得了足够的能量,在碰撞的后半部分形成的生成物,因而也叫半碰撞反应或单分子反应.为了更好地了解化学…     

蒸汽侧循环给水加热系统的综合优化

1前言联合循环中蒸汽侧循环给水加热系统的综合优化是总系统整体优化必不可少的重要环节。虽然也有一些相关的研究，但至今仍很不充分，对给水加热系统的设计多凭经验进行，依赖于设计者的直觉而缺乏科学的依据。另外，对不同的蒸汽循环系统，其给水加热系统差异很大；而增压流化床燃煤联合循环PFBC—CC［‘］中给水加热系统比较复杂，为多加热源，不仅要合理抽汽加热，还要充分利用燃机的排气余热。再者，PFBC—CC是以蒸汽侧循环为主的联合循环，蒸汽侧循环给水加热系统的优化对整个系统性能的改善有更大的意义。本文以复杂的PFBC—…     

质子交换膜燃料电池阴极电化学反应路径分析

质子交换膜燃料电池阴极电化学反应对其性能有至关重要的影响。论文基于二电子反应机理,模拟了质子交换膜燃料电池阴极氧和质子电化学反应路径,分析了电化学反应过程中各个步骤能量变化规律和氢氧键形成机制。研究发现,氧分子还原过程中,4个质子逐个接近氧分子,形成氢氧键,最终生成2个水分子;第一个质子采用和氧分子氢氧键102°夹角的方向接近其中一个氧原子,形成第一个氢氧键;当第二个质子和另一个氧原子构成氢氧键时,需要很大的活化能,这是氧还原反应的控制步骤,生成中间产物过氧化氢。研究结果为理解质子交换膜燃料电池电化学反应原理,推动质子交换膜燃料电池的应用具有重要意义。     

固体炸药爆轰的一种考虑热学非平衡的反应流动模型

基于固体炸药爆轰过程中化学反应混合区内的固相反应物与气相生成物处于力学平衡状态及热学非平衡状态的事实,提出一种考虑热学非平衡效应的反应流动模型来描述固体炸药的爆轰流动现象.该爆轰流动模型的主要特点是,在反应混合物Euler方程和固相反应物质量守恒方程的基础上,通过附加一套关于固相反应物的组分物理量的流动控制方程来表达固相反应物与气相生成物之间的热学非平衡效应.根据反应混合区内固相反应物与气相生成物这两种化学组分保持各自内能守恒的混合规则,并借助它们具有压力相等的性质以及满足体积分数总和为1的条件,推导获得的附加方程有：固相反应物的内能演化方程、体积分数演化方程及反应混合物的压力演化方程.这样,建立的爆轰模型包括：反应混合物的质量守恒方程、动量守恒方程、总能量守恒方程、压力演化方程,以及固相反应物的质量守恒方程、内能演化方程、体积分数演化方程.对所获得的爆轰模型方程组采用一个时空二阶精度的有限体积法进行数值求解,典型爆轰问题算例结果表明本文提出的固体炸药爆轰模型是合理的.     

新型双燃料重整联合循环发电系统

本文提出了一种新型双燃料重整联合循环发电系统。该系统通过重整反应实现了煤和天然气的综合利用,煤的燃烧过程为天然气/水蒸汽重整反应提供了高温反应热,通过双燃料重整煤的部分化学能间接转化到合成气中,然后合成气进入联合循环燃烧作功。研究结果表明双燃料联合循环的供电效率为49.4%-53.2%,煤的折合供电效率为42.4%-44.6%,与IGCC(动力部分相同时为44%-46%)相比供电效率降低1-2个百分点,但是投资大约降低30%。本文的研究开拓性地为煤的清洁高效利用提供了新途径。     

工质变比热条件下内燃机循环普适特性

用有限时间热力学的方法分析空气标准不可逆内燃机循环,导出了考虑工质变比热情况下,存在摩擦及传热损失时,由两个加热过程、两个放热过程和两个绝热过程组成的普适的空气标准不可逆内燃机循环的功率与压缩比、效率与压缩比以及功率和效率的最佳特性关系,同时由数值计算分析了工质变比热和循环过程对循环性能的影响特点,比较了工质恒、变比热时循环性能差异。所得结果包含了不可逆往复式Diesel、Otto、Brayton、Atkinson、Dual和Miller 循环的性能特性。     

焦油裂解循环灰的催化失活研究

在固定床反应器实验台上以焦油的两种主要组份苯和甲苯为对象,实验研究了焦油裂解过程中一种循环灰的催化失活特性,测定了该种循环灰条件下的失活系数,探讨了循环灰的失活机理．实验结果表明,裂解过程中随着积碳量的增加,裂解反应速率下降,裂解产物中碳析出量增加     

高温下黑索金（RDX）热分解动力学模拟

应用分子动力学模拟方法研究了黑索金(RDX)在纯高温下的分解机理, 研究结果表明RDX初始分解机理主要为N-N键的断裂形成NO2分子, 然后发生H原子转移反应形成H2O, HONO, HO和NO分子; 通过对RDX热分解反应物和生成物的研究结果表明N2和H2O分子是RDX分解过程中最稳定的生成物, NO2, HNO3, NO, NO3和HONO分子为RDX热分解过程中的中间产物; 在高温4500K, CO, CO2和OH分子出现的频率逐渐提高, 表明这几种分子在高温下更容易形成.     

氢氧爆轰波在激波管中的成长机制研究

 针对气相爆轰波成长机制研究,采用压力传感器和高速摄影技术,测试了氢氧混合气体在点火后的火焰波、前驱冲击波以及爆轰波的成长变化过程,计算了冲击波过程参数和气体状态参数,分析了火焰加速机制。实验结果表明,APX-RS型高速摄影系统可用于拍摄气相爆轰波的成长历程;氢氧爆轰波的产生是由于湍流火焰和冲击波的相互正反馈作用,导致反应区内多处发生局部爆炸,爆炸波与冲击波相互耦合,最终成长为定常爆轰波。     

高温下黑索金（RDX）热分解动力学模拟

应用分子动力学模拟方法研究了黑索金(RDX)在纯高温下的分解机理, 研究结果表明RDX初始分解机理主要为N-N键的断裂形成NO2分子, 然后发生H原子转移反应形成H2O, HONO, HO和NO分子; 通过对RDX热分解反应物和生成物的研究结果表明N2和H2O分子是RDX分解过程中最稳定的生成物, NO2, HNO3, NO, NO3和HONO分子为RDX热分解过程中的中间产物; 在高温4500K, CO, CO2和OH分子出现的频率逐渐提高, 表明这几种分子在高温下更容易形成.     

注蒸汽燃气轮机循环与燃气-蒸汽轮机联合循环热力性能的比较

一、前言 燃气-蒸汽轮机联合循环(简称联合循环)在现有的技术水平上可使热效率达到40—50％以上。在注蒸汽燃气轮机循坏(简称注蒸汽循环)中,燃气轮机的排气通入补燃或不补燃的余热锅炉,锅炉产生的蒸汽回注到燃气轮机的燃烧室或其它适当部位,同燃气混合加热、膨胀做功,再进入余热锅炉。这一种循环方式也能达到很高的热效率,并可降低NO_x的排放,有利于环境保护。近来它们都有扩大应用的趋势。本文     

爆轰波在弯管内传播过程数值分析

应用基元反应模型和频散可控耗散格式(DCD)对氢氧爆轰波在弯管内的传播过程进行了数值模拟.计算中氢氧混合物化学反应采用了8种组分20个反应方程式.在处理化学反应引起的刚性问题时采用了时间算子分裂的方法.计算结果表明,在弯管小曲率半径壁面附近,由于膨胀稀疏作用,爆轰波强度减弱,在局部出现前导激波与放热反应区的解藕以及二次起爆现象;在弯管大曲率半径壁面上爆轰波在马赫反射和正规反射之间相互转变,使爆轰波加强.弯管内的爆轰现象与弯管曲率半径有关.     

自然循环加热段内摩擦阻力及对流传热的实验研究

以常压去离子水为工质,对自然循环工况下上升加热段内单相水的摩擦阻力及对流传热特性进行了实验研究.结果表明,自然循环工况下加热段内由浮升力引起的自由流动对摩擦阻力及对流传热特性有重要影响,自然循环与强制循环二种工况下加热段内的摩阻系数及对流换热系数存在明显差别;并且,自然循环工况下加热段内的摩擦阻力存在滞后现象.通过实验提出了计算自然循环工况下加热段内单相水的摩阻系数及对流换热系数的经验关系式.     

啤酒巴氏灭菌过程的传热分析

本文将啤酒的巴氏灭菌过程作为由十一个换热区段组成的换热器网络进行传热分析,针对网络连接特征将过程分解为相互联系的四个加热冷却循环和三个加热循环。对于不同循环分别建立了传热分析数学模型,并将区段间联系作为约束条件对循环进行了编程求解。计算结果反映了灭菌过程啤酒的温度变化状况,将其与实测生产过程数据相比较,两者吻合。说明本文建立的数学模型及计算方法正确,可作为调节和控制生产过程的科学依据。     

微孔中反应流体黏性指进混合过程的数值研究

基于国家数值风洞LBM模块和自编程序，本文在孔隙尺度下对微孔中两种可混溶溶液的黏性指进反应混合过程进行了数值研究。针对两种溶液之间的化学反应以及产物的析出，本文重点研究化学反应速率、固态生成物的成核速率以及聚集速率对黏性指进的影响。研究发现：反应会明显改变黏性指进的界面浓度分布，一方面随着反应速率的增加，指进界面处各组分的变化越来越明显；另一方面由于受到扩散作用的限制，当反应速率增大到一定值后，各组分的平均浓度不再发生变化；产物的生成量与反应速率成正相关，与成核速率和聚集速率成负相关；析出的固相组分的浓度与成核速率和聚集速率成正相关；混合长度主要和反应速率相关，成核速率以及聚集速度的改变对混合长度基本没有影响。     

用单色谱仪技术研究苯快速反应中碳生成的微观机理

利用单色谱仪、压力传感器和示波器等组成的单色谱瞬态测试系统研究了苯的快速反应光谱及点火特性.由于苯在冲击波的作用下极易发生高温分解,介绍了一种在入射激波条件下确定含能材料冲击点火延迟时间和防止提前触发的新方法。运用反应动力学程序模拟出主要生成物(C2)浓度随时间的变化关系,结合谱仪记录的该生成物随时间变化的信号曲线,对两条曲线的起跳点,最大波峰进行比较.模拟结果与测定的出现时间符合得较好,证明该单色谱瞬态测试系统能够较好的研究冲击发射光谱的时间分辨特性.把光谱实验和化学反应动力学相结合分析了苯在快速反应过程中碳的生成机理。     

新型液体火箭发动机燃烧不稳定性研究

应用CFD方法对新型液体火箭发动机燃烧过程进行全尺寸数值模拟。首次有针对性地系统得出了混合比、液氧喷雾初始尺寸分布、缩进区液氧蒸发质量对氢氧火箭发动机燃烧振荡的影响规律,评估了1轮毂3径向喷嘴隔板抑制燃烧振荡的效果,并对氢氧、液氧/甲烷两种火箭发动机的燃烧不稳定性特征进行了对比分析。结果表明:存在某一特定的混合比、喷雾液滴直径、缩进区液氧蒸发质量敏感区间,易导致不稳定燃烧;喷嘴轮毂隔板可很好地抑制燃烧振荡;氢氧、液氧/甲烷燃烧分别以高频和低频压力振荡为主。