进口雷诺数和湿空气含湿量对冲击冷却流动和传热特性的影响

为进一步探索湿化燃气轮机透平循环的叶片前缘冷却情况,分析了进口雷诺数和湿空气含湿量对冲击冷却流动和传热特性的影响。建立了带有进气室、单排圆形冲击孔和冲击冷却腔的冲击冷却模型,利用ANSYS CFX软件数值研究了进口雷诺数和湿空气含湿量对冲击冷却流动和传热特性的影响,总结了湿空气冲击冷却的流动和传热规律。在此基础上,对努塞尔数与冲击孔雷诺数和湿空气普朗特数进行关联式拟合,得到了湿空气冲击冷却的传热关联式。研究结果表明:冲击冷却的冷却性能随着进口雷诺数和含湿量的增大而提高;冲击射流冲击至靶面后沿着壁面向四周流动,并在冲击腔内形成复杂的流动涡结构;增大进口雷诺数能够显著增大冷气的涡量,提高换热靶面的换热强度;相同进口雷诺数下,干空气冷却和湿空气冷却换热靶面努塞尔数分布规律一致,但数值上湿空气冷却的略高于干空气冷却的,并且二者差异随着进口雷诺数的增大而增大;冷却工质的质量流量随着含湿量的增大而减小,换热靶面努塞尔数随着含湿量的增大而增大;拟合的传热关联式与数值计算的结果吻合较好,能够较好地预测湿空气冲击冷却的换热系数。     

溶液调湿空调冬季加湿特性实验

目的研究溶液调湿空调冬季加湿特性,改善空调系统冬季加湿性能.方法搭建溶液调湿空调系统,在冬季工况下进行实验测试,分析溶液入口参数、空气入口参数对调湿式空调加湿性能的影响规律;采用加湿量和加湿效率评价指标对其加湿性能进行评价分析.结果加湿效率和加湿量随着溶液流量和进口空气温度含湿量的增加而增加;加湿效率和加湿量随着空气含湿量和进口溶液质量分数增加而下降;进口空气流量的增加使得加湿量增加而加湿效率减少.结论适当增加溶液流量和进口空气温度含湿量可以改善溶液调湿空调冬季加湿性能.     

冬季工况下入口参数对再生器性能的影响

由于缺少再生器在冬季工况下的性能数据,再生器的设计、运行等都无法根据冬季工况进行.为此,文中搭建了冬季工况下再生器入口空气和溶液参数对再生器性能影响的实验台,得出再生溶液为LiCl溶液时入口空气和溶液参数对再生器出口空气及溶液参数的影响规律如下:出口空气温度、出口溶液温度及出口空气含湿量随入口溶液温度和入口空气温度的升高、入口溶液质量流量以及入口空气含湿量的增大而提高,随入口空气质量流量的增大而降低;增大入口溶液中LiCl的质量分数会使出口空气温度和出口溶液温度升高,而使出口空气含湿量减少.文中还建立了再生量和再生效率的关联式,该关联式可用于冬季工况下再生器的设计、运行及性能研究.     

焓湿图的解读与应用

焓湿图是将湿空气各种参数之间的关系用图线表示。一般是按当地大气压下绘制,从图上可查知温度、相对湿度、含湿量、露点温度、湿球温度、水蒸气含量及分压力、空气的焓值等空气状态参数。为了解空气状态及对空气进行处理（空气调节）提供依据。图上亦可反映出空气的处理过程。第一部分首先解读焓一湿图上的等参数线：等焓线,等含湿量线,等温线,等相对湿度线,热湿比线等要点。在弄懂了焓湿图的基础上,从湿空气的加热过程、湿空气的冷却过程、湿空气的去湿处理、湿空气的加湿处理这四个方面去解析焓湿图的应用。     

吹风比和湿空气含湿量对平板气膜冷却流动与传热特性的影响

为进一步分析出湿空气作为冷却工质时气膜冷却相对于干空气气膜冷却的差异，分别通过实验与数值方法，探究了吹风比和湿空气含湿量对平板气膜冷却的影响。在实验研究中，采用红外热像仪测量靶面温度，对比分析了不同含湿量与吹风比下平板气膜冷却性能变化规律，从而得到气膜冷却效率关于吹风比与含湿量的变化关系。在数值研究中，建立了具有单个气膜孔、周期性边界条件的气膜冷却模型，利用ANSYS CFX软件数值分析了高温高压条件下的不同吹风比，不同湿空气含湿量条件下的流动与传热特性。结果表明：在实验条件下，当吹风比为0.7时，靶面冷却效率随含湿量的增加而增加；当含湿量为188.9 g/kg时，湿空气相对于干空气的靶面平均冷却效率增加量最高，约为4.8%。数值分析结果和实验吻合较好。进一步的数值分析表明，当吹风比为0.7时，气膜冷却效果最好，且吹风比处于0.3～0.7之间时，靶面的气膜冷却效果均随着含湿量的增加而增加，当吹风比大于0.7时的规律则相反。基于实验结果与数值结果拟合出靶面平均气膜冷却效率关于吹风比和含湿量的关联式，实验值和数值结果与关联式的相对误差均小于±2%。     

湿度对矩形窄通道内细颗粒热泳沉积的影响

通过建立考虑空气含湿量影响的矩形窄通道模型,利用Fortran软件编程及Fluent软件模拟,研究了矩形窄通道内细颗粒的热泳沉积情况,提出了一种利用Fluent软件计算矩形窄通道内热泳沉积率的方法,并与Fortran编程的计算结果进行比较.结果表明,随着空气含湿量增大,热泳沉积率增加;在空气含湿量相同的条件下,热泳沉积率随着颗粒直径减小而增大,随着管道内压力增加而减少,随着温度梯度增大而增加;此外,不同粒子的热物性不同,导致其热泳沉积率不同;所提出的计算方法虽能够反映热泳沉积率随空气含湿量、颗粒直径和压力变化的规律,但其计算结果偏小,可采取增大管道内空气含湿量及减小管道内压力的措施来提高细颗粒的热泳沉积率.     

天然气掺氢发动机性能与排放试验

为了分析天然气掺氢燃料对发动机动力性、经济性和排放性的影响,在一台电控单缸天然气发动机上开展了体积掺氢比分别为15%、20%和25%的天然气掺氢燃料的试验和过量空气系数对发动机性能的影响试验.结果表明,在特定发动机工况下,随着掺氢比的增加,缸内最高压力随之增加;NOx排放量增大,而HC、CO排放量降低;有效燃气消耗率降低.试验结果也表明稀燃可以改善发动机的排放性能.     

冬季工况下溶液再生器性能的实验研究

针对溶液再生器冬季工况下的性能数据缺少问题,搭建了冬季工况下再生器性能实验台,实验研究了再生溶液为LiCl溶液时空气入口温度、空气入口含湿量、空气流量以及溶液入口温度、溶液入口浓度、溶液流量对再生器性能的影响,采用再生量和再生效率为评价再生器性能的指标.结果表明:在本实验的工况范围内,增大溶液流量,能够提高再生量和再生...     

石墨密封垫片的循环压缩回弹性能

通过试验研究了核级石墨密封垫片的循环压缩回弹性能。在常温下对垫片开展了加载速率分别为0. 25 MPa/s、0. 5 MPa/s及1 MPa/s的循环加载试验。在加载速率固定为0. 5 MPa/s时,对比研究了垫片在100℃及300℃下的循环加载性能,得到了不同工况下的应力-变形曲线,并计算出垫片在各工况下不同循环内的最大压缩量、压缩率及压缩模量。研究结果表明,在常温下,垫片的压缩模量随加卸载速率的增大而增大;在0. 5 MPa/s的加卸载速率下,垫片的压缩模量随温度升高而增大;而在每一种工况下,垫片的压缩模量均随试验循环次数的增加而减小,最大压缩量均随循环次数增加而增加,出现明显的塑性应变累积现象。     

逆流太阳能溶液集热/再生器再生效率实验分析

对1 m×2 m×0.35 m逆流太阳能溶液集热/再生器进行实验研究,分析了影响太阳能溶液集热/再生器再生效率的各种影响因素.实验研究发现,常温溶液再生存在明显两段式分布,溶液再生效率随空气流量的增加先增后减,存在最大值;溶液再生效率随溶液流量增加而递减.加热溶液综合再生效率升高;而加热再生用空气其综合再生效率下降.采用含湿量为20 g/kg再生用湿空气的再生效率比用含湿量为10 g/kg的再生用湿空气的再生效率小0.16.随着太阳辐射强度的提高,溶液再生效率也相应增加.因此,逆流太阳能溶液集热/再生器应在空气较干燥、太阳辐射强度较高时运行,并选取适合的空气流量.     

环境温度对E级燃气-蒸汽联合循环机组全工况影响

研究对象为PG9171E型燃气轮机为顶循环的联合循环机组,构建了燃气-蒸汽联合循环系统变工况模型.通过改变环境温度及相应边界条件,分析了环境温度对联合循环机组全工况性能及调峰能力的影响情况.结果表明:以性能保证工况作为基准工况,降低大气温度,以冬季工况为代表,其全工况性能优于基准工况,效率比基准工况提高幅度为1.69%~3.75%,其出功增加幅度为11.48%~11.57%;提高大气温度,以夏季工况为代表,其全工况性能劣于基准工况,效率降低幅度为2.56%~5.08%,其出功降低幅度为10.44%~10.58%;对于机组的调峰能力,随着环境温度的升高,机组的调峰能力在降低,-20℃时联合循环机组最大、最小发电负荷分别为47.63,242.62 MW;40℃时最大、最小发电负荷分别为39.14,172.12 MW,全年温度范围内调峰幅度为132~194 MW.      

降低燃机进气温度对燃气轮机出力的影响

众所月知,燃气轮机是一种以空气为工质、内燃,连续回转的、叶轮式热能动力机械。提高燃气轮机的出力和热效卒有两种方法,一种方法是提高燃烧初温,另一种方法是降低燃机进气温度。对于提高燃烧初温,关键取决于提高一、二级动静叶片的耐高温性能,而对于降低燃机进气温度的方法则不受耐热金属材料技术发展的限制,对于任何型号的嫉机均适用。本文着重叙述的是燃机进气温度对燃气轮机出力的影响。     

SOFC/MGT混合发电系统变工况控制模式及性能分析

以220kW的SOFC/MGT混合发电系统为研究对象,建立了相应的数学模型,分析了不同控制模式对混合发电系统变工况性能的影响.结果表明:对于220kW的SOFC/MGT混合发电系统,在单独SOFC燃料控制模式(Case 1)下,系统的稳定负荷必须大于70%;在变转速控制模式(Case 2)下,系统的稳定负荷必须大于77%;而在定转速恒定电池温度的控制模式(Case3)下,系统最低负荷可以低到59%.在相同负荷条件下,Case 2对应的系统效率最高,Case 1对应的系统效率最低.为保证混合发电系统的高效率,并扩大混合发电系统的运行范围,提出了一种新的控制模式,可以使得混合发电系统最低负荷达到45%,而系统效率始终保持在56.4%以上.     

A comparative study on thermo-economic performance between subcritical and transcritical Organic Rankine Cycles under different heat source temperatures

In this paper, the net power output, exergy efficiency and levelized energy cost of system were selected as performance indicators for assessing Organic Rankine Cycle （ORC）. Firstly, the turbine inlet temperature and pressure meeting the requirement of pinch point temperature difference of evaporator in transcritical ORC （trans-ORC） were determined based on performance opti- mization. Subsequently, the thermo-economic performance of a subcritical ORC （sub-ORC） using R601 as working fluid and a trans-ORC using R134a as working fluid were compared under different heat source temperatures and a fixed outlet temperature of flue gas. Results show that for trans-ORC, when the pinch point temperature difference of evaporator lies between the inlet and outlet of evaporator, a lower inlet pressure of turbine is favorable; when the pinch point temperature difference of evaporator is located at the outlet of evaporator, there exists an optimal inlet pressure of turbine. Either for sub-ORC or trans-ORC, the net power output increases and levelized energy cost decreases with the increase in heat source temperature. For sub-ORC, exergy efficiency of system increases monotonously with heat source temperature, while for trans-ORC, exergy efficiency of system grows up firstly and then reduces （or keeps constant） with the increasing of heat source tem- perature. Moreover, for net power output and exergy efficiency of system, there exist a range of heat source temperatures making trans-ORC better than sub-ORC, and the heat source temperature region extends with the increase in pinch point temperature difference of evapo- rator. For levelized energy cost of system, the sub-ORC is always superior to trans-ORC.     

航空发动机试车台空气雾化加湿系统设计与研究

航空发动机检验试车时,进口空气湿度会影响对发动机性能的准确评判。针对某航空发动机试车台,开展了空气雾化加湿系统设计与研究。采用基于欧拉法的气液两相流动计算方法研究了液滴喷出后的运动过程和传质过程,分析了液滴参数对空气湿度的影响。计算结果表明：液滴直径直接影响了空气的加湿湿度,饱和水蒸气加湿流量条件下,空气温度与液滴最大允许直径成抛物线关系;低温环境时,可以通过喷射过盈的水流量增大空气湿度。根据分析结果,完成了航空发动机试车台雾化喷嘴选型和喷雾段设计,通过开启不同数量的喷嘴可以满足不同温度下进口空气的加湿需求。     

采用蒸汽冷却的各种燃气轮机循环性能分析

蒸汽冷却以其优异的传热性能有可能成为新一代的冷却技术,以提高燃气轮机的循环性能．以空气冷却为参照,对采用蒸汽冷却的各种燃机循环性能进行了计算分析．对透平膨胀过程中的传热和作功过程进行简化,建立了叶片冷却的计算模型;采用该模型对简单循环、ＳＴＩＧ和ＩＳＴＩＧ等循环方式中分别采用蒸汽和空气冷却时的性能进行了对比研究,并对在各种循环中蒸汽冷却的应用潜力进行了分析     

燃气轮机进气冷却基于气象条件的经济分析

以济南地区为例,基于气象资料对西门子SGT5—2000E型燃气轮机的蒸发式冷却和吸收式制冷方案进行对比分析,根据投资回收期、净现值等技术经济指标对进气冷却系统进行综合评价。结果发现:燃气轮机的蒸发式冷却系统受气温和相对湿度的影响明显,在考虑运行成本的前提下,喷雾蒸发式冷却系统适用于高温且相对湿度低、水源充足地区,而溴化锂吸收式制冷系统虽不受气象条件限制,但运行成本较高。     

叶片数对SCPPVC空气涡轮机气动性能影响的试验研究

立式集热板太阳能热气流发电系统(SCPPVC)空气涡轮机叶片数与其气动性能密切相关,利用Wilson设计方法,对该系统涡轮机叶片进行了初步设计,利用3D打印技术完成了叶片制样,简介了风洞方法。据此,试验研究了叶片数对SCPPVC系统空气涡轮机气动性能的影响。结果表明:以功率和风能利用系数为指标,涡轮机最佳叶片数以7片为宜;涡轮机输出功率与入口风速增加呈指数变化趋势,与涡轮机前后压差增大呈近似成线性关系。