? 中国电机工程学报
中国电机工程学报
 
      设为首页      加入收藏
 
          首页 | 中国电机工程学报 | 期刊浏览 | 投稿指南 | 期刊订阅 | 联系我们 | 留 言 板 | English
办 公 区


读 者 区


   相 关 期 刊


期刊浏览
 
中国电机工程学报
2010年 30卷 11期
刊出日期 2010-04-15
热能工程
工程热物理
动力机械与工程
热工自动控制
可再生能源发电
 
热能工程
1 尹娟 翁一武
贫燃催化燃烧燃气轮机的燃烧与系统性能分析
介绍了贫燃催化燃烧燃气轮机系统的流程及特点。应用改进一维塞流数学模型，进行催化燃烧数值模拟，并用试验进行验证，分析催化燃烧的影响因素。在Aspen Plus软件中建立了系统模型，选择3个独立设计变量，即压气机压比、回热器回热度以及透平入口温度，进行系统性能分析。得到的主要结论有：在回热度及透平入口温度一定的情况下，随着压比的增加，燃烧室入口温度降低。为保证甲烷转化率，增加了甲烷浓度，从而降低了系统热效率。合理优选透平入口温度，对系统优化设计至关重要。透平入口温度及压比一定的工况下，回热度越低，系统热效率越低；在回热度一定且小于临界值时，压比越大，对催化燃烧的影响越大。
2010 Vol. 30 (11): 1-7 [摘要] ( 513 ) [HTML 1KB] [PDF 341KB] ( 341 )
8 周志军 周丛丛 许建华 周俊虎 刘茂省 刘建忠 岑可法
低NOx旋流燃烧器一、二次风混合特性分析
在设计的新型低NOx旋流燃烧器中，采用温度示踪法研究一、二次风的混合情况。通过分析冷态煤粉浓度的分布及煤粉高浓度区域面积的大小，得到：中心管扩角越小，二次风混入越晚，冷态高煤粉浓度区域面积越大；一次风率为0.2、一次风速为15 m/s、直流二次风速为25 m/s时冷态高煤粉浓度区域面积较大，有利于降低NOx的生成；内二次风旋流开度减小较外二次风旋流开度减小对冷态高煤粉浓度区域面积的影响大；内旋流强度为1.35、外旋流强度为1.56为最佳的试验工况。
2010 Vol. 30 (11): 8-14 [摘要] ( 399 ) [HTML 1KB] [PDF 321KB] ( 412 )
15 马培勇 唐志国 史卫东 何贤钊 林其钊
外置瑞士卷多孔介质燃烧器贫燃试验
对一种新型外置瑞士卷多孔介质燃烧器的贫燃特性进行了试验研究，对其点火预热启动过程及其不同预混气体浓度、流量等工况参数条件下的温度分布、排放特性进行了测量；分析燃烧器的启动方法以及流量、预混气体浓度等有关工况参数对其燃烧特性的影响规律。结果表明，燃烧器冷启动时甲烷氧化率较低，有大量的CO生成；由于多孔介质的存在，燃烧器整体升温较慢，无局部高温，NOx生成量较小；在相同预混气甲烷浓度条件下稳定燃烧时，此类型燃烧器相对无瑞士卷结构的多孔介质燃烧器，在同一预混气甲烷浓度条件下对流量具有较好的适应性，火焰稳定性好；预混气甲烷浓度越大、驻留时间越长、燃烧温度越高，甲烷氧化率也越大。
2010 Vol. 30 (11): 15-20 [摘要] ( 460 ) [HTML 1KB] [PDF 306KB] ( 283 )
21 刘彬 贺春辉 颜金培 王建豪 倪红亮 沈湘林
CO2作输送介质的煤粉高压密相输送实验研究
利用CO2作输送介质进行了干煤粉加压密相输送实验，研究输送管道中物料的流动状况、总输送差压和补充风流量变化对输送特性的影响以及输送水平管中的阻力特性。研究结果表明，以CO2为输送介质的煤粉密相加压输送系统可以稳定、可控运行；补充风流量增大时，煤粉速率通量逐渐减小，表观气速逐渐增大；在相同的表观气速下，压降随着固气比和煤粉速率通量的增大而升高。此外，得到了CO2作输送介质的水平管压降的回归公式，预测值与实验值符合较好。
2010 Vol. 30 (11): 21-26 [摘要] ( 434 ) [HTML 1KB] [PDF 242KB] ( 343 )
27 高旭东 孙保民 肖海平 尹水娥 王磊 孙红华 周志培
介质阻挡放电脱除NOx反应器的评价方法及运行流量特性分析

将气体放电生成非热平衡等离子体过程从撞击时刻起分为前后2阶段，指出放电反应器的性能优劣主要与撞击前的阶段相关。原因是撞击前是等离子反应器产生高能电子的阶段，而撞击后是非热平衡等离子体发生化学反应的阶段。对NO和N2体系的气体放电过程进行化学反应动力学和电子碰撞动力学分析，指出利用该体系可以得到放电反应器产生高能电子的平均动能，实现反应器性能优劣的评价。进行不同气体流量下，同轴介质阻挡放电脱除氮氧化物的实验研究。研究结果表明，在注入能量密度基本相同的情况下，气体流量的变化对NO的脱除效果影响甚微。对实验中采用的反应器进行了评价计算，结果表明，反应器出口NO浓度为150~ 250 mL/m3的所有试验点的高能电子平均动能均为3~3.5 eV。
2010 Vol. 30 (11): 27-32 [摘要] ( 509 ) [HTML 1KB] [PDF 388KB] ( 335 )
33 潘亚娣 司风琪 徐治皋
电站锅炉受热面灰污剥离模型
基于散体内力的传递特性和沉积颗粒的受力分析，研究了沉积颗粒的剥离机制。根据烟道内飞灰颗粒的惯性输运沉积特性，建立了颗粒与沉积散体间的惯性碰撞剥离模型，并提出了沉积颗粒的临界剥离速度准则。结合灰污沉积模型，获得了受热面灰污增长综合模型。以铜粒子惯性碰撞沉积为对象进行算例分析，模型预测结果与实验数据基本相符。采用该模型完成了某电厂省煤器换热管积灰的计算流体动力学(computation fluid dynamics，CFD)模拟仿真，仿真结果验证了此灰污增长综合模型的有效性。该模型能准确反应实际受热面灰污的分布和增长特征，同时揭示了颗粒速度对灰污增长周期有较大的影响。
2010 Vol. 30 (11): 33-37 [摘要] ( 424 ) [HTML 1KB] [PDF 221KB] ( 301 )
38 童一飞 金晓明
基于广义预测控制的循环流化床锅炉燃烧过程多目标优化控制策略

针对循环流化床锅炉(circulating fluidized bed boiler，CFBB)燃烧过程的非线性、时变、大滞后、多变量耦合等过程特性，提出了一种基于广义预测控制的燃烧过程多目标优化控制策略。在分析循环流化床锅炉燃烧过程动态模型的基础上，构建了2层结构的燃烧优化控制结构，分别实现料床温度与主蒸汽压力的区域动态控制和经济性能指标的稳态优化。仿真研究结果表明，与区域控制方法相比，2层优化控制策略在保证料床温度和主蒸汽压力稳定的前提下，能够有效地将煤耗降低2%左右。
2010 Vol. 30 (11): 38-43 [摘要] ( 434 ) [HTML 1KB] [PDF 295KB] ( 371 )
工程热物理
44 晏恒 张军营 王志亮 赵永椿 郑楚光
模拟烟气中硅灰石矿物碳酸化隔离CO2的实验研究
对模拟非分离烟气条件下硅灰石直接矿物碳酸化进行了实验研究，考察了温度、压力及SO2的加入等对矿物碳酸化吸收CO2效率的影响。实验结果表明：在一定的温度和压力条件下，硅灰石可以对非分离烟气中的CO2进行直接碳酸化隔离，降低现有电厂CO2排放；不含SO2模拟烟气条件下，反应温度从80 ℃提高到200 ℃，硅灰石碳酸化转化率从19.5%增加到30.2%，反应压力从2 MPa提高到6 MPa，硅灰石碳酸化转化率从18.7%增加到28.8%；SO2的存在不利于较高温度下硅灰石矿物碳酸化固定CO2，平均降低5%；在模拟烟气条件下，4 MPa、200 ℃时反应60 min得到最高矿物碳酸化效率为30.2%。
2010 Vol. 30 (11): 44-49 [摘要] ( 421 ) [HTML 1KB] [PDF 240KB] ( 360 )
50 黄庠永 刘加勋 姜秀民
O2/CO2气氛中超细煤粉着火特性
利用热显微镜和摄像系统，研究了气氛、煤粉粒径、氧气流量和氧气浓度对超细煤粉在O2/CO2气氛中的着火特性的影响。试验表明煤粉在N2/O2中比在CO2/O2更容易着火，颗粒粒径在20 mm及以下的煤粉着火温度及过程差别不大，挥发分析出比较平稳，而颗粒粒径较大的煤粉着火温度稍高。在纯氧中，氧气流量在大于一定值(200 mL/min)后对着火影响不大。O2/CO2气氛中氧气浓度对煤粉着火影响较大，随着氧气浓度的降低，煤粉着火方式从均相着火变成非均相着火；且氧气浓度越低，着火越困难。
2010 Vol. 30 (11): 50-55 [摘要] ( 402 ) [HTML 1KB] [PDF 450KB] ( 344 )
56 邱朋华 王文杰 焦广亮 吴少华 秦裕琨
CO对碱金属凝结特性影响的试验研究
整体煤气化联合循环(integrated gasification combined cycle，IGCC)发电技术是洁净煤发电新技术的发展方向之一，但煤气化释放出的碱金属蒸气易在对流废锅中形成污垢，而且会引起燃气轮机叶片的高温腐蚀。该文建立了IGCC系统高温合成气中碱金属凝结特性研究试验台，进行IGCC合成气的碱金属凝结特性试验，研究合成气成分、碱金属盐种类对碱金属蒸气凝结特性的影响，得出以下结论：在还原性气氛下碱金属蒸气的凝结温度在620~720 ℃之间；水蒸气对碱金属蒸气的凝结温度影响不大；随着CO浓度的增加，碱金属蒸气的凝结温度降低；相同的CO浓度下，当Na+、K+的浓度比较小，碱金属盐为氯盐和硫酸盐时的凝结温度要比碱金属盐仅为氯盐时低。
2010 Vol. 30 (11): 56-61 [摘要] ( 510 ) [HTML 1KB] [PDF 393KB] ( 280 )
62 吴碧君 肖萍 马进 刘晓勤
MnOx-WO3/TiO2用于NH3选择性催化还原NOx的性能与抗SO2毒性研究

研究了Mn-W/TiO2用于NH3选择性催化还原NOx体系的催化反应性能，探索了不同温度条件下该催化剂对抗不同SO2浓度的抗毒性能。结果显示WO3能够增加活性酸中心的数量和酸性，是MnOx/TiO2非常有效的助催化剂。在气体体积空速(gaseous hourly space velocity, GHSV)为18 900h-1时100~350 ℃范围内，Mn-W/TiO2催化剂还原NOx的转化率高达80.3%~99.6%，N2选择性达100%~98.7%。当反应气中有0.01%SO2和6%H2O时，120 ℃NOx转化率可维持在98.5%，当SO2浓度超过0.01%时，则需将反应温度升高到250 ℃以上才可消除其干扰，而当SO2浓度高达0.07%时，300 ℃下转化率可长期维持在99%，达到了商用V-W/TiO2催化剂的水平。对于NH3选择性还原NOx体系Mn-W/TiO2显示了极好的催化性能，是目前抗SO2毒性最强的催化剂之一。试验发现，低温条件下，SO2对Mn-W/TiO2催化剂的影响是可逆的，随着反应温度的提高，活性将自然恢复。
2010 Vol. 30 (11): 62-67 [摘要] ( 450 ) [HTML 1KB] [PDF 277KB] ( 366 )
68 牛艳青 谭厚章 王学斌 徐通模 刘正宁 刘洋
辣椒秆灰熔融特性分析
分别对辣椒秆在400、600、815 ℃成灰灰样进行X射线荧光(X-ray fluorescence，XRF)、X射线衍射(X-ray diffraction，XRD)分析、灰熔融烧结及热重(thermogravity，TG)试验。研究发现：不同温度成灰的形貌及元素比例均存在较大差异，成灰过程均未出现熔融结渣。但按煤质熔融特性指标进行理论计算的结果表明各温度成灰均已严重结渣，而灰熔点烧结仪试验发现各成灰温度灰样其变形、软化、半球和流动温度一致，均高于1 100 ℃。对灰样进行TG实验，表明1 100 ℃以后不同温度成灰的组分已一致，各温度成灰灰样含相同的起骨架支撑作用的高温熔融物质。XRF分析数据显示：随着成灰温度从400 ℃升高至600 ℃，灰样内K含量减少8.2%，Cl含量不变；当温度进一步升高至 815 ℃，K含量减少16.6%，而Cl几乎全部析出。XRD分析表明：3个温度下灰样均含石英、铁酸钾、单钾芒硝与方镁石。 400 ℃成灰还含方解石、碳酸钾钙石及钾盐，600 ℃时方解石与碳酸钾钙石消失，碳酸盐分解释放CO2,生成硅化钙，815 ℃成灰钾盐消失生成沸石。辣椒秆灰样的熔融特性主要取决于方镁石、石英、铁酸钾、单钾芒硝、沸石及硅化钙6种物质所生成的起骨架支撑作用的高温共融体。因此，实验中无论灰化温度为多少，其熔融特性均一致，评判辣椒秆生物质灰的真实熔融特性不应遵循煤质指标，而应从其本身所形成的共融物着手。
2010 Vol. 30 (11): 68-72 [摘要] ( 369 ) [HTML 1KB] [PDF 344KB] ( 339 )
73 王关晴 黄曙江 丁宁 罗丹 黄雪峰 刘彦 徐江荣
泡沫陶瓷多孔介质有效导热特性研究
利用稳态平面热源法对泡沫陶瓷多孔介质的有效导热性能进行试验研究。以高空隙率的碳化硅和氧化铝泡沫陶瓷为对象，在分析温度对泡沫陶瓷有效导热系数影响的基础上，给出了多孔介质当量孔径变化对泡沫陶瓷有效导热系数的影响变化规律。指出随着温度的升高，碳化硅和氧化铝泡沫陶瓷有效导热系数均是先略有减小，随后再逐渐增加；在空隙率一定的条件下，随着多孔介质当量孔径孔逐渐减小(孔密度增加)，有效导热系数先是略有减小，随后逐渐增加；与温度影响相比，泡沫陶瓷孔径变化影响相对较小。
2010 Vol. 30 (11): 73-78 [摘要] ( 1451 ) [HTML 1KB] [PDF 401KB] ( 447 )
79 潘杰 杨冬 朱探 董自春 毕勤成
亚临界及近临界压力区低质量流速垂直内螺纹管传热特性试验研究

在低质量流速条件下，对垂直上升内螺纹管内汽水两相流动沸腾传热特性进行了系统的试验研究。试验段采用了材料为SA–213T12的f 32 mm′6.3 mm四头内螺纹管。试验参数范围为压力p=12~21MPa，质量流速G=232~773kg/(m2·s)，内壁热流密度q=132~663 kW/m2。试验得到了不同工况下垂直上升内螺纹管的壁温分布特性，分析了压力、内壁热负荷和质量流速变化对内螺纹管传热特性的影响，探讨了传热恶化的发生机制，并给出了能用于工程实际的传热试验关联式。试验结果表明：在亚临界及近临界压力区，垂直上升内螺纹管会发生第2类传热恶化——干涸(dryout)，而在试验中未观测到第1类传热恶化——膜态沸腾(departure from nucleate boiling，DNB)。压力与内壁热负荷的增大，以及质量流速的减小，均会导致干涸提前发生和干涸后的壁温飞升值增大。与亚临界压力区相比，内螺纹管在近临界压力区的传热特性变差，管壁温度显著升高，发生传热恶化时的临界焓值减小。
2010 Vol. 30 (11): 79-85 [摘要] ( 474 ) [HTML 1KB] [PDF 321KB] ( 374 )
86 叶秋玲 周国兵 程金明 周少祥 程伟良
矩形通道中不同涡流发生器对换热和压降的影响
对矩形通道内布置单排一对直角三角翼、矩形翼等以 及研制的斜截半椭圆、半圆柱面涡流发生器的换热和压降特性进行了对比性实验。实验雷诺数Re在700~26800范围内，所有涡流发生器采用相同的高宽比、斜截倾角、迎流攻角和前沿间距。结果表明，斜截半椭圆柱面强化换热和压降综合性能最好。Re为700、4 000和2′104时，最高局部换热系数分别约比平直流道增加了16.9%，9.3%，11.4%。斜截半椭圆柱面的阻力损失比矩形翼要小得多，Re为2′104时，约比矩形翼低37.9%。经分析，斜截半柱面涡流发生器能够产生端部涡和根部马蹄涡系，具有优越的强化换热效果，且由于其流线型柱面而压降较低。柱面相对柱体加工简单，制作方便。
2010 Vol. 30 (11): 86-91 [摘要] ( 442 ) [HTML 1KB] [PDF 298KB] ( 339 )
92 赵波 杨善让 刘范 胡艳平 曹生现 门洪 徐志明
冷却水污垢热阻预测的支持向量机法动态模拟实验研究

利用天然水通过管壳式模拟换热器来动态模拟冷却水系统的流动传热和污垢形成过程，实验中恒定壁面材料、加工方式和流速、水温等运行参数，突出研究水质参数对污垢形成的影响。文中基于污垢形成机制的初步认识，定性分析了硬度(钙、镁离子)、碱度、pH值、溶解氧、浊度、铁离子浓度等水质因素对污垢形成的影响，将其和时间作为输入量，污垢热阻作为输出变量，建立基于支持向量机的冷却水污垢热阻预测模型，并以另一运行周期数据检验模型预测精度，计及实验系统的不确定度，平均误差为8.874%；与美国管壳式换热器制造商协会(Tubular Heat Exchanger Manufactures Association，TEMA)标准推荐数据相比，本法所得污垢特性内涵更丰富，热阻除其渐近值，还有时变性；可靠性增强，逼真度高；可操作性强。
2010 Vol. 30 (11): 92-97 [摘要] ( 392 ) [HTML 1KB] [PDF 308KB] ( 350 )
98 宋飞虎 汤光华 许传龙 王式民
低光学厚度下差分吸收光谱技术反演算法研究
差分吸收光谱法(differential optical absorption spectroscopy, DOAS)对大气痕量气体浓度可以实现准确、快速和在线测量。在短光程、低烟气浓度的条件下，该文提出了基于有限冲击响应(finite impulse response, FIR)滤波和蚁群算法的改进DOAS算法，以改善SO2低光学厚度造成的信噪比较低这一情况。算法首先采用FIR滤波算法对光谱进行预处理；之后利用蚁群算法来进行全局寻优求解。通过实验加以验证，在常温常压流动状态条件下，对13.2 mg/m3的SO2标准状态气体进行浓度反演。研究结果表明，改进的DOAS算法能较好地消除噪声的影响，提高测量精度，测量误差在10%以内，较传统反演算法有很大提高。
2010 Vol. 30 (11): 98-101 [摘要] ( 404 ) [HTML 1KB] [PDF 248KB] ( 322 )
动力机械与工程
102 任凌志 于德介 彭富强
基于多尺度线调频基稀疏信号分解的广义解调方法及其在滚动轴承故障诊断中的应用

提出了一种基于多尺度线调频基稀疏信号分解的广义解调方法，并将其应用于非平稳转速下的滚动轴承故障诊断。该方法先采用基于多尺度线调频基的稀疏信号分解方法分解频率呈曲线变化的多分量信号，得到瞬时频率和瞬时幅值都具有物理意义的单分量信号及其相位函数，再基于获取的各分量信号的相位函数对原信号进行广义解调处理，从而将非平稳信号转化为平稳信号。当转速变化时，滚动轴承故障特征频率为曲线变化的非平稳信号，对其包络信号进行基于多尺度线调频基的稀疏信号分解，提取包络信号分量，再对包络信号分量进行广义解调，根据广义解调后分量信号频率成分与转频的关系即可判断滚动轴承的故障部位和类型。仿真信号与轴承内外圈故障振动信号分析结果表明，该方法比传统的包络信号分析方法能更有效地提取滚动轴承故障振动信号特征。
2010 Vol. 30 (11): 102-108 [摘要] ( 424 ) [HTML 1KB] [PDF 307KB] ( 360 )
热工自动控制
109 曾德良 杨婷婷 程晓 刘吉臻
数据挖掘方法在实时厂级负荷优化分配中的应用
介绍一种解决实时厂级负荷优化分配问题的方法。通过大量的分析现场数据，认为机组煤耗特性曲线不能进行回归和拟合，而是一些离散点连接而成的曲线。在默认热力学计算准确的条件下，分析了影响机组供电煤耗率的因素，研究了基于信息熵的多因素权重分配方法，结合海量历史数据相对准确地预测出各个工作点下的供电煤耗率，从而建立负荷与供电煤耗率之间的实时离散模型，采用动态规划法求得快速性和经济性约束条件下的全局最优解。该方法在大唐国际盘山电厂得到实际验证，结果证明该方法准确、实用。
2010 Vol. 30 (11): 109-114 [摘要] ( 466 ) [HTML 1KB] [PDF 240KB] ( 367 )
可再生能源发电
115 刘赟 张红 战栋栋 孙磊 庄骏
太阳能接收器密封结构设计与应力场三维数值模拟

在槽式直接产蒸汽(direct steam generation，DSG)太阳能热发电系统中，传统接收器的密封装置存在结构复杂、造价昂贵等问题。为解决这些问题，研制了新型法兰机械密封结构，详细介绍了该密封装置的结构。为分析此密封结构的可靠性，利用有限元分析软件ABAQUS的热–力耦合功能，对工作过程中法兰盖板的温度场和应力场进行了数值模拟。分析结果表明，最大的应力变化出现在法兰盖板中心的热影响区，对盖板表面裂纹有主要的影响，最大应力小于材料的许用应力235 MPa。
2010 Vol. 30 (11): 115-120 [摘要] ( 471 ) [HTML 1KB] [PDF 423KB] ( 383 )
 
 
访问量：
京ICP备05032083号
北京市海淀区清河小营东路15号　100192　电话：010-82812533