大功率车用柴油机燃用航空煤油的燃烧仿真研究

建立了大功率车用柴油机燃用柴油和航空煤油的缸内燃烧模型。该模型利用喷雾试验结果对KH-RT破碎子模型进行了标定,同时耦合了燃油的化学反应动力学机理,具有较高的仿真精度。计算结果表明:相比柴油,柴油机燃用航空煤油喷雾破碎过程中雾化质量提高;燃烧过程中缸内滞燃期缩短,放热率峰值下降,缸内机械负荷及热负荷均得到缓解;柴油机燃用航空煤油在标定工况点相比燃用柴油功率下降5.8%,油耗率相当。     

基于可变压缩比技术大功率低热值气体燃料发动机性能优化

为充分利用低热值气体燃料以缓解能源危机带来的压力,改善大功率低热值气体燃料发动机的燃烧过程和热效率,建立了大功率低热值气体燃料发动机的热力学循环仿真模型。研究了可变压缩比对发动机各负荷下性能和燃烧过程的影响规律,并对各工况下的压缩比进行数值优化。结果表明:大功率低热值气体燃料发动机应用可变压缩比技术,可以使发动机适应不同成分和理化性质的低热值燃料。部分负荷工况下,可以使发动机压缩比大幅提高,提高部分负荷下混合气压缩效果,改善了发动机的燃烧过程。应用可变压缩比技术,在中等负荷工况下热效率改善效果在4%~8%左右,小负荷较高转速下,热效率改善效果接近10%。可变压缩比改善了大功率低热值气体燃料发动机的热效率,为充分利用低热值气体燃料奠定了理论基础。     

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%。     

太阳能热化学研究进展

 主要从热化学水解制氢、太阳能-天然气重整制合成燃料、太阳能、煤气化制合成气,以及利用太阳能裂解其他含碳燃料和控制CO2排放等方面,简要评述了太阳能热化学燃料转化技术的发展现状及难点及发展趋势。概述了将聚集的太阳能热能向化学燃料的热化学转换过程的最新发展动态。这个转变实现了太阳能的储存,同时使得太阳能可以从太阳能丰富的地区运输到太阳能缺乏但人口密集的地区。     

等离子体气动激励改善低速叶栅性能数值仿真

针对低速条件下等离子体气动激励抑制压气机叶栅吸力面流动分离进行研究.将表面介质阻挡放电等离子体气动激励对流场的作用等效为体积力和热的作用,并考虑等离子体温升对流体热物理性质的影响,建立了等离子体气动激励的数学模型.通过求解电势和电荷方程得到等离子体气动激励诱导的体积力和热功率密度分布函数,通过实验数据拟合得到物性参数函数,分别作为方程源项和系数加入到Navier-Stokes方程中求解.应用模型研究了等离子体激励在不同来流速度、攻角和激励强度下对压气机叶栅性能的影响.数值仿真结果表明:在马赫数为0.05、攻角为2°的情况下,施加等离子体激励后,分离点由65.09％弦长处后移到79.4％弦长,气流转折角增加0.8°,最大总压损失系数减小了7.4％,尾迹宽度减小了12％.来流速度增大激励效果会减弱,来流攻角的改变对激励效果有影响,激励强度增大对流动分离的抑制效果有明显改善.     

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。     

直接甲醇燃料电池的阳极进料系统及控制策略

直接甲醇燃料电池(direct methanol fuel cells,DMFC)的甲醇燃料的利用关系到系统的能量密度,是其微型化亟待解决的问题。为了提高甲醇利用率和提高系统的能量密度,必须采用必要的进料系统和控制策略。该文从主动和被动两类系统总结了面向直接甲醇燃料电池的关键系统组件和相关的控制策略,从系统工程的角度加以分析,总结了DMFC用甲醇传感器和系统控制的设计开发思想,并指出电池型化学传感器将是DMFC用甲醇传感器的主要开发方向,系统需采用脉冲式进料和混合动力方式以适应不同模式的负载。自呼吸电堆需采用基于化学势为推动力的被动式进料方式。采用空载自升温模式有助于缩短启动时间。     

木薯燃料乙醇生命周期能源效率评价

利用生命周期评价理论，建立了木薯燃料乙醇生命周期能源效率评价模型．以总体能源消耗、化石燃料消耗、石油消耗、净能源产出和能源综合利用率为评价指标，对木薯燃料乙醇进行了生命周期能源效率评价．结果表明：与汽油相比，木薯燃料乙醇生命周期整体能源消耗增加22%，化石燃料消耗降低54%，石油消耗降低96％，净能源产出偏低45％，能源综合利用率偏低8％．木薯燃料乙醇是潜力巨大的绿色燃料．     

A thermally self-sustained micro solid-oxide fuel-cell stack with high power density

High energy efficiency and energy density, together with rapid refuelling capability, render fuel cells highly attractive for portable power generation. Accordingly, polymer-electrolyte direct-methanol fuel cells are of increasing interest as possible alternatives to Li ion batteries. However, such fuel cells face several design challenges and cannot operate with hydrocarbon fuels of higher energy density. Solid-oxide fuel cells (SOFCs) enable direct use of higher hydrocarbons, but have not been seriously considered for portable applications because of thermal management difficulties at small scales, slow start-up and poor thermal cyclability. Here we demonstrate a thermally self-sustaining micro-SOFC stack with high power output and rapid start-up by using single chamber operation on propane fuel. The catalytic oxidation reactions supply sufficient thermal energy to maintain the fuel cells at 500-600 degrees C. A power output of approximately 350 mW (at 1.0 V) was obtained from a device with a total cathode area of only 1.42 cm2.     

水下爆炸载荷作用下浮体模型变形机理研究

为揭示舰船底板在水下爆炸载荷下的变形机理,设计水面浮体模型,进行实验研究和理论分析. 考虑近距离爆炸球面波效应,得到了模型获得的冲击波能量. 将聚偏氟乙烯计测得的壁压时程作为浮体模型的输入载荷,并计及模型浮力的变化,得到了模型的最大动能. 考虑膜力拉伸应变和弯曲应变的耦合效应,使用拟合的底板挠曲面函数,得到了模型底板的塑性变形能. 将模型的动能与塑性变形能之和除以冲击波能与气泡能之和,得到了模型的能量利用率. 结果表明:能量利用率随量纲一的数Φ的增加先增加后减小,当Φ在50～90时,浮体模型对水下爆炸能量的利用率达到最高,达到20%～30%.      

玉米芯生物质灰的物理化学特性

采用X射线荧光光谱、X射线衍射、扫描电镜、粒度分析等实验方法研究了不同灰化温度(600℃和815℃)下制得的玉米芯灰的理化特性.利用马弗炉灼烧实验考察了灰化温度和保温时间对灰分量的影响,并通过扫描电镜-能谱联用技术对生物质气化站现场采集的玉米芯灰的灰成分和灰形态进行了分析.研究发现,灰化温度对灰粒度、灰分量、灰成分、灰形态和物相变化均有明显影响,但对积灰结渣特性影响不明显;灰的主要组成元素为钾和氯,玉米芯热解气化排放钾的主要形式是氯化钾;灰表面的形态各异,600℃灰化时形成絮状的大颗粒,815℃时灰表面发生软化熔融,絮状物减少.该研究可为生物质燃料经热化学转化后的燃气净化及生物质灰的综合利用提供指导.     

上海市汽车燃油消耗因素的系统动力学研究

汽车燃油产生的尾气是造成空气污染的重要因素,有效控制汽车燃油消耗,可以降低空气污染水平.采用系统动力学的方法和Vensim仿真软件,并基于2004—2014年上海市城市交通的相关数据,构建出上海市汽车燃油消耗的系统动力学模型,利用控制变量法对道路管理水平、汽车限购政策触发条件以及报废率分别进行模拟仿真.分析仿真的结果后发现道路的管理水平与汽车燃油消耗成反比,把汽车限购政策的触发条件设置在230~250万辆之间,汽车报废率维持在5.6%~5.8%,其产生的节能减排效果最为明显.最后基于现阶段上海市节能减排的要求,制定出上、中、下3套降低汽车燃油消耗的方案,为决策者的决策提供理论上的支持.     

SOFC/Micro-GT混合循环系统性能分析

基于总能系统概念讨论固体氧化物燃料电池/微型燃气轮机(SOFC/Micro-GT)间接混合发电系统及其特点,建立SOFC电池堆及系统的物理、数学模型,对700kW级混合系统的稳态全负荷运行工况进行分析,结果表明混合系统净发电效率可达68.3%,加上回收的余热,系统整体热效率可达82.9%。该文还探讨了燃料利用率、平均电流密度、电池温度、压力及蒸汽/碳比等主要参数对系统性能的影响规律,为SOFC/Mciro-GT混合发电系统的设计、优化提供参考依据。     

温度对NOx生成影响的数值模拟

煤粉的高效、低污染燃烧一直都是国际社会共同关注的焦点问题。采用非预混燃烧模型,模拟煤粉在炉膛内燃烧过程氮氧化物（NOx）的生成,分析比较了燃烧温度对热力型NOx和燃料型NOx的生成速率、炉内的组分以及煤粉颗粒在炉膛中的停留时间等的影响,并对NOx控制技术研究进行了分析与归纳,并得出结论。随着燃烧温度增高,热力型NOx成指数关系增长,燃料型NOx的生成速率是降低的,还原速率是升高的。     

行星混联混合动力汽车节油因素分析

为分析行星混联系统的节油因素,建立了基于系统能量流动的理论油耗模型和节油量、节油率模型.在此基础上基于超级电容和行星混联系统的特点,探究发动机平均燃油消耗率、两电机效率、传动系机械效率在影响节油率方面的耦合关系,从解耦的角度定量分析各因素分别优化时对节油率直接或间接的影响及影响原理.明确了行星混联系统节油的根本途径和各因素对节油的贡献大小,提高混合动力汽车经济性优化的效率.      

国内某钢铁厂360m~2烧结机余热回收发电项目设计

在钢铁生产过程中,烧结工序能耗差不多占整个企业能耗的10%,是仅次于炼铁的第二大耗能工序,而烧结工序中有50%左右的热能被烧结主抽烟气和冷却机废气带走,其中烧结机主抽烟道烟气余热占烧结工序能耗的13%～23%左右。这部分余热利用潜力是很大的,理论和工程实践证明,完全可以在保证烧结正常生产的前提下,根据废气温度级别,利用梯级取热的方法将热量重新分配,提高废气余热品位和利用价值,是企业创造经济效益,实施节能减排策略,发展循环经济的重要方式。     

球床高温气冷堆闭式循环特性

从提高天然铀利用率和改进废物管理方面考虑,研究球床高温气冷堆乏燃料中铀钚的再利用和不同闭式燃料循环的特性。在250MW热功率球床模块式高温气冷堆示范电站铀钚循环的乏燃料中提取铀和钚为核燃料,设计了PuO2和混合氧化物(MOX)燃料元件,将新设计的燃料元件重新装入与示范电站有同样结构和尺寸的堆芯,分别形成纯钚燃料循环和MOX燃料循环。还研究了基于轻水堆级钚的燃料循环。采用了高温气冷堆物理设计程序VSOP,研究了高温气冷堆不同闭式循环的燃料利用和超铀元素焚烧特性。不同闭式循环钚消耗率分别为50%、46%和71%,天然铀的电利用率分别提高了6%、8%和20%。结果表明:高温气冷堆闭式燃料循环能有效焚烧钚同位素,适度提高天然铀的利用率。     

高压操作的理论和实践

高压操作不仅能有效提高冶炼强度,而且能有效降低焦比,炉顶压力每提高0.1kg/cm~2,燃耗降低1～2％,炉容愈大,炉顶压力应愈高,高炉强化程度愈高,愈需要实行高压操作,高压强化的实质在于增加气体的密度以增加其质量流量,它可用高压特性曲线来描述,高压节能归结为抑制了直接还原,发展了间接还原,改善了顺行和煤气利用,但随着炉顶压力水平提高,燃耗降低幅度减小。     

微生物燃料电池中碳基阳极材料和表面修饰碳基阳极材料研究进展

 随着能源匮乏和水污染问题的加剧,迫切需要寻找新的能源开发和利用技术。微生物燃料电池(MFCs)作为一种新兴的高效生物质能利用方式,可以将有机废水中的化学能直接转化为电能,具有去污和产能双重功能。产电微生物附着的阳极对MFCs 性能具有重要影响。碳基材料成本低、导电性高且生物相容性好,被广泛用于MFCs 的阳极材料。分别从传统碳材料、三维多孔碳基材料、化学法表面处理改性、碳纳米材料修饰和导电聚合物修饰等方面综述了MFCs 碳基阳极材料的最新研究成果,探讨了三维多孔结构和表面修饰促进MFCs 产电性能的微观本质,并对碳基阳极材料的应用前景进行分析和展望。     

燃料电池汽车的氢耗分析模型与应用

为便于定量分析燃料电池汽车的氢耗影响因素和整车氢耗潜力,文中基于燃料电池汽车行驶时内部的能量流动关系,首先定义平均综合传动效率并提出理论氢耗计算分析模型.通过对氢耗的多种影响因素进行分析,进一步得到理论氢耗增量模型.最后基于advi-sor自带的燃料电池汽车模型,通过理论和仿真分析量化了滚动阻力系数、传动系机械效率、电机效率、燃料电池效率对整车经济性的影响.此外,基于各影响因素未来可能达到的极限状态,通过仿真得氢耗潜力为0.6 kg/100 km.不同因素的量化分析和氢耗潜力的确定不仅对燃料电池汽车动力系统前期研发有重要指导意义,而且在实车开发期间可为部件选择和参数标定提供优化方向.