化石燃料化学能释放的新认识

基于能的品位概念研究了化学能间接释放过程中化学能和物理能的能量品位关系,提出了化学能梯级利用的新机理.进一步研究了以甲烷为燃料的化学能间接释放过程,揭示了化学能梯级利用现象,并对循环中化学能释放过程进行了热力性能分析.结果表明甲烷化学能间接释放方法能更加有效地利用化学能,与直接释放方法相比,化学能释放过程所获得的热流(火用)增加2%-3%.得到的结果为燃料化学能间接释放过程提供了新认识,并为集成新的热力系统提供了理论依据.     

基于化学回热的沼气冷热电联供系统

为了实现沼气化学能和物理能综合梯级利用,提出一种基于化学回热的沼气冷热电联供系统。新系统引入重整器,利用透平高温排气驱动沼气重整,生成具有更高化学能的合成气,以提升沼气燃烧前热值。利用Aspen plus软件进行仿真模拟,模拟结果表明:通过沼气重整可使沼气转化为化学能更高的合成气,同时可回收大量低温潜热用于沼气池保温。在设计点工况下,新系统效率较参比系统提升了21.88%～31.25%。通过参数分析可知,水蒸气与沼气摩尔比（水碳比）对系统性能影响较大,当水碳比从0.5提升到4.8时,甲烷转换率从0.12增大至0.48,提高了余热回收利用。燃气轮机输入热值的提高使得新系统发电量从13.37%提升到55.55%,最终使得系统的效率从9.68%增大至41.94%。     

热力循环及总能系统学科发展战略思考

热力循环与总能系统是本世纪能源与环境科学的主要议题之一，也是在国家中长期科技规划中位于优先领域的需要关注的重点。本文分析了该学科的地位和作用，指出了学科交叉的发展特点，提出了学科发展方向：能的梯级利用与热力循环创新、能量释放的新机理、中低温能源转换利用与正逆耦合循环、多能源综合互补系统、控制污染排放的新途径。本文提出的热力循环与总能系统发展战略旨在开辟节约能源、能源与环境协调发展的新方向。     

建筑冷热电联产系统研究

建筑冷热电联产是建立在能源的梯级利用概念基础上,将制冷供热(采暖和供热水)及发电过程一体化的多联产总能系统,不仅可以大大提高能源利用效率和能源系统的安全性,还有利环境保护和降低投资成本.本文对建筑冷热电联产系统进行了深入分析.实验表明,建筑冷热电联产系统提高了综合能源利用率、减少了大气污染.     

分布式供能及其系统集成

分布式供能系统直接面向用户,满足用户冷、热、电等多种能源需求,具有高效、环保、可靠、经济等特点。分布式供能系统与电网等集中式供能系统的互补是未来可持续能源利用技术的发展方向。分布式供能系统的关键技术包括微型、小型动力技术,中低温余热转换和利用技术,以及系统集成技术,是实现系统大幅度节能最有效的手段。本文提出了分布式供能系统集成应当遵循能的综合梯级利用,能源、资源和环境的综合互补,以及全工况系统集成等原则。     

内燃机独立供能系统的性能实验

基于能量综合梯级利用理论提出了一种全新的能量供给系统形式——内燃机独立供能系统.介绍了系统的工作原理和特点.建造了实验样机,介绍了实验样机的系统组成.利用实验样机进行了详细的发动机性能实验、余热回收利用实验和内燃机独立供能系统总体特性实验.研究结果表明:所选用发动机具有较好的性能,能够满足内燃机独立供能系统的使用要求;设置的余热回收利用系统能够有效地回收发动机工作过程中产生的余热,随着发动机转速的提高,余热回收量增加,但余热利用率下降;系统总体性能较好,有较高的COP和COPz,系统的一次能源利用率大部分都在1以上,说明系统具有优越的变工况运行性能和较高的能源综合利用效率.     

城市轨道交通与土地利用的耦合协调度评价——以上海市为例

以上海市为样本区域,运用系统论的方法,构建了反映城市轨道交通系统和土地利用系统发展水平的指标体系;在利用功效函数对轨道交通系统和土地利用系统的综合发展水平进行测算的基础上,构建了耦合协调度模型,并从时序角度通过综合发展指数和耦合协调度分析了上海市轨道交通-土地利用系统的协调性.结果表明:2000—2010年上海市轨道交通系统和土地利用系统综合发展水平稳步提高,两系统耦合互动效应明显.同时,轨道交通-土地利用系统的时序变动具有明显的波动性和阶段性.2000—2004年为失调阶段,轨道交通系统与土地利用系统协同效应不明显;2005—2006年为濒临阶段,两者协同效应开始显现;2007—2010年为协调阶段,两者互动效应逐步增强,但总体上两系统协调等级仍较低.     

考虑冷热电三联供系统耦合特性的区域综合能源系统运行优化

为了加快实现双碳目标,提高能源利用效率、减少碳排放量,本文通过选取关键供能设备 冷热电三联供系统 （combined cooling heating and power system,CCHP）构建综合能源系统模型,并利用改进的二代非支配排序遗传算法（non-dominated sorting genetic algorithm-II,NSGA-Ⅱ）研究了引入该设备后园区整体运行方式和运作效率的改变。结果表明：CCHP 设备可通过其强耦合特性实现供能侧设备的多能互补和能量梯级利用;可见通过引入 CCHP 过后,可大大提高综合能源系统的运行效率,在减少运行成本的同时相对控制碳排放量的释放,提高系统总体效益。     

沼气热电联产耦合吸收式热泵的系统性能

为解决大中型沼气工程供能不足的问题,以兰州某80 kW沼气热电联产工程为例,构建了一套耦合双效溴化锂吸收式热泵系统.运用Aspen Plus软件建立了双效溴化锂吸收式热泵模型,并对热电联产余热利用方式进行了优化.结果表明:耦合系统实现能量综合梯级利用,同时保证寒冷季节维持发酵温度35℃,与原系统相比增加供能4 390.92 MJ/d,系统综合效率0.99,与燃煤锅炉供能方式相比,每年可节约标煤12.45 t,节省费用14 900元,减少二氧化碳排放31.12 t;其他季节增加制冷量2 662.92 MJ/d,节约电费36 500元,系统综合效率0.8,该耦合系统可使发酵系统在不同季节均保持恒温厌氧发酵,保证稳定运行.     

基于均匀设计制备铁尾矿高强结构材料

 铁尾矿高强结构材料中,胶凝材料通常采用梯级粉磨的方式进行制备。为了优化梯级粉磨方案,通过均匀设计方法研究了梯级粉磨中各阶段粉磨效果对材料力学性能的影响。利用SPSS 软件中逐步回归分析方法建立了以强度为目标函数的回归方程,用Matlab 软件中的优化技术求出了铁尾矿制备高强结构材料的优化粉磨方案。结果表明：将梯级粉磨各阶段粉磨时间确定为21、67 和57 min,比表面积分别达到285、485 和550 m²/kg,制备出的高强结构材料测得抗压强度可达75.28 MPa。优化梯级粉磨方案的过程说明胶凝材料的制备过程中“微磨球效应”发挥了积极的作用。     

中国大陆岩石圈结构篱笆图及其说明—10条GGT地球物理资料

利用中国陆地10条GGT地球物理资料编制中国岩石圈篱笆图,并加以说明。通过对地球物理特征和地质学分析,认为以大兴安岭－太行山－武陵山重力梯级带和青藏高原周边重力梯级带为界,可把中国陆地划分3个岩石圈构造单元。中国陆壳既有三分结构也存在二分结构;对地壳中存在的低速带、高导带和天然地震带进行了划分。以大兴安岭－太行山－武陵山重力梯级带为界,两侧盆地具有不同的地球物理特征,这些特征与构造运动、均衡调整过程有关。莫霍面几乎遍布全国,它具有内部结构。下部地壳底部存在的地球物理异常与莫霍面有关,也可能与岩石圈地幔的变化有关。     

现代电弧炉炼钢热装铁水技术的再认识

根据天津钢管电弧炉炼钢热装铁水的工艺实践指出:热装铁水技术不但可以提高经济效益,而且还能扩大电弧炉熔炼钢种范围;对传统电弧炉和利用化学能炼钢的氧气转炉的熔池形状进行比较可知,利用电能和化学能相结合的现代电弧炉熔池形状设计深度应介于传统电弧炉和氧气转炉之间;对热装铁水的成本变化和热装铁水效益全面比较,结合热装铁水带来的负面影响,综合确定了现代电弧炉采用热装铁水的比例;铁水热装最佳方式是从炉后侧开口兑入铁水;铁水温度≥1200℃;铁水中硅质量分数≤1.0%,最好≤0.5%.     

广州旅游产业与城市基础设施协调发展研究

借助系统科学理论,分析了旅游产业系统与城市基础设施系统发展之间的耦合协调关系,构建了两系统的耦舍评价模型和指标体系;对广州市2001--2010年旅游产业系统与城市基础设施系统之间耦合协调发展关系做了实证分析;并利用RIS分析模型预测了广州旅游产业系统、城市基础设施系统综合发展水平以及两者之间耦合协调关系的未来发展趋势．结果发现：①广州市旅游产业与城市基础设施的总体发展水平处于上升阶段;②耦合协调关系实现了从2001--2005年失调阶段到2006----2010年协调阶段的转变;③广州市旅游产业和城市基础设施的综合发展水平以及两者之间的耦合协调度在未来将持续上升．     

基于能值理论的钢铁工业园区可持续性评价

将能值分析理论与方法引入钢铁工业系统,在对钢铁工业园区的能流、物流、货币流进行定量分析和评价的基础上,通过建立基于系统结构、功能、生态效率、经济效率和可持续发展指数的能值综合评价体系,定量分析钢铁工业园区的结构功能特征、生态经济效益和可持续发展能力,为生态工业园建设、制定正确的系统管理调控措施和发展策略提供理论依据.以中国某钢铁工业园区为案例进行能值分析,研究结果表明,该园区采取物质循环、能量梯级利用产业链后各项指标都优于传统生产链.     

基于SFMEA和三角模糊软集的电池系统风险评估

针对以锂离子动力电池为代表的典型复杂机电系统设计阶段的可靠性提升和潜在失效模式风险评估等问题,提出了将SFMEA和三角模糊软集融合分析的锂离子动力电池系统设计阶段风险评估方法.在对锂离子动力电池系统层次划分的基础上,引入评估专家群对潜在失效模式开展独立分析,利用专家风险评估矩阵收集初评数据与三角模糊软集进行模糊化和信息融合计算,计算结果利用梯级平均综合方法清晰化处理,通过故障模式融合参数分解与权重分配,得出风险评估结果,并进行风险的评分和排序.结果表明:融合三角模糊软集进行风险评估的SFMEA在系统设计初期将风险模式与评估结果的量化与评分,能够在系统级设计方面提高设计的稳健性,降低系统失效的风险;该方法在锂离子动力电池系统设计风险评估阶段的适用性良好.     

燃气轮机总能系统热力学分析

通过对典型燃气轮机总能系统热力学分析,认为(火用)效率是各类燃气轮机总能系统具有可比性的热力学完善性指标,通过(火用)分析可查明(火用)损失分布。文中指出提高(火用)效率的主要途径是提高燃气透平进气温度,它是影响总能系统(火用)效率的主要因素,而余热的利用方式对其影响不大。从热能综合利用的角度来看,总能系统宜兼有高的热利率与(火用)效率,因此,对总能系统进行能分析仍属必要。     

大温跨两级压缩补气增焓热泵循环性能研究

针对公共场所现有电加热热水器能源利用效率过低的问题,从提高能源效率和一机两用的角度,提出了一种可产生冷热饮用水的补气增焓高温热泵热水器(HPWH)系统,即由准二级空气源压缩循环提供中温和高温热水,由单级空气源压缩制冷循环制取低温冷水,实现了高温热泵的能量梯级利用和饮用水的梯级产生.构建组成系统各部件的热力学模型,基于能量分析的方法,探讨了不同因素对系统性能的影响,并与传统电加热热水器进行了性能对比.研究结果表明:准二级压缩技术和能量梯级利用可显著改善高温热泵循环的制热性能.环境温度25℃、冷凝温度105℃、蒸发温度5℃时,HPWH系统制取开水的制热性能达到2.88,其能耗较传统电加热热水器降低至少219％,其制取冷水性能系数达到1.47.     

生物质气化的冷热电联供系统分析

以生物质气化为前提条件,结合某用能建筑的冷热电负荷,以内燃机和排烟再燃型溴化锂吸收式冷温水机组组成的冷热电联供系统为分析对象,对用能建筑的联供系统进行了能量分析,得出了一次能源利用率、一次能源节约率、效率和经济成本.生物质气化冷热电联供系统可实现生物质能源的梯级利用,为生物质能源的综合利用提供了一定的参考.     

闪电先导传输过程中通道温度的变化

依据无狭缝高速摄谱仪获得的闪电梯级先导和直窜先导发展阶段的光谱,分析了先导传输过程中通道温度随时间的演化和沿通道高度的变化特征.结果表明:先导头端温度略高于后端温度,主要与头端集聚的电荷量相对较多有关;另外,梯级先导通道出现节点的位置上温度有明显升高,亮度也增强;直窜先导通道温度比梯级先导通道的温度高,但低于回击通道的温度,且沿着直窜先导通道的发展方向,通道温度略呈升高趋势.     

光电化学(PEC)制氢中太阳能转换效率的评价方式之比较

相对于人口的迅猛发展,能源危机日趋严重.太阳能光电化学(PEC)水解制氢是开发利用新能源的一个选项,是将太阳能直接转换成化学能领域中的研究热点之一.这里,系统归纳了文献中出现的关于PEC水解制氢过程中太阳能转换效率的评价方式,并加以对比,阐述了其中的优缺点,提出了如何恰当地选择评价参数以求能更好地估算PEC水解制氢过程中太阳能转换效率的建议.这项工作将为太阳能到化学能的转化和利用研究提供有益帮助.