2017年第32卷第6期文章目次

晁亮亮 , 刘青荣 , 阮应君

2017, 32(6).

[摘要](702) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](64)

摘要:
建立了分布式能源系统模型并以内部收益率为评价指标建立了经济评价模型，以上海、广州和北京三地的现有上网电价、购电价格和天然气价格为准，分析了补贴政策对三个城市分布式能源系统内部收益率的影响，结果发现现有条件下三地系统的投资回报均不佳。而后在不考虑补贴政策的条件下，为取得较好的投资回报，分析了系统在不同购电价格下的合理的上网电价和天然气价格区间，该结果可用于指导三个地区分布式能源系统上网电价和天然气价格政策制定。研究发现，相比较而言，广州投资建设天然气分布式能源系统更具潜力。而在三个城市现有的购电价格下，针对本文研究的系统，天然气价格不超过2.8元/m3，上网电价不低于0.8元/（kW·h）时，系统才会有一定的投资回报

2 电站锅炉烟气余热利用研究综述

廖高良 , 李杨 , 周元祥

2017, 32(6):1-6.

[摘要](562) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](59)

摘要:
电站锅炉的排烟温度一般设计在120~140 ℃，其携带出的热量损失占电站输入热量的3%~8%。合理设计烟气余热回收装置、充分利用电站锅炉排烟余热是提高电站效率的重要途径。本文介绍了烟气余热利用装置在电站系统中的应用，对烟气余热利用装置的布置形式和利用方式进行了阐述，综述了常规和新型烟气余热利用技术的现状和研究进展，并对其热力学原理以及研究方法进行了分析。结合吸收式溴化锂热泵技术，为进一步回收烟气余热的“量”与“质”提供新的方向。

3 重力热管单线内螺纹分布强化换热实验研究

杜斌 , 董华 , 张敬奎 , 林欢

2017, 32(6):12-16.

[摘要](214) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](64)

摘要:
采用实验方法，研究了不同的内螺纹分布和油浴温度等因素对热管换热特性的影响。实验选用的热管材料为紫铜，外径16 mm，壁厚3 mm，长度为200 mm，传热工质为水，充液率为20%。实验结果表明：在同一油浴温度下，内螺纹重力管的启动特性要优于光滑重力热管。对比不同油浴温度下，布置内螺纹能够有效地降低热管的工作温度。实验选型的内螺纹仅布置在蒸发段不会提高热管的换热系数，而在绝热段和冷凝段布置内螺纹则能够使换热系数显著提升，且随油浴温度的增加，换热系数线性增加。

4 振动状态下水平管内气液两相流流型转变的实验研究

周云龙 , 赵盘 , 杨宁

2017, 32(6):17-22.

[摘要](253) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](62)

摘要:
对振动状态下水平管内气液两相流流型进行了实验研究，分析了不同振动频率、振动幅度对流型转变的影响。研究发现:随着振动频率或振动幅度的提高，在液相折算速度相同的情况下，环状流的形成需要更高的气相折算速度，而在气相折算流速相同时，泡状流的形成需要更高的液相流量；振动频率或幅度的提高使各个流型的走势分布发生变化，整体看是以弹状-波状流为中心向外有不同程度的扩张；振动频率与振动幅度两者对流型转变的影响基本相同。

5 航改燃气轮机的湿空气透平循环改型方案研究

陈金伟 , 梁茂宗 , 黄地 , 张会生

2017, 32(6):23-29.

[摘要](214) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](80)

摘要:
航改燃气轮机具有压比高、效率高、可靠性高和结构紧凑等特点，它将航空发动机先进技术有效地应用于工业领域。以某型三轴航改燃气轮机为研究对象，对其不同的HAT循环改型方案进行了研究。建立了一种基于饱和曲线和工作线的饱和器模型，该模型避免使用难以准确获得的传热传质系数，利用饱和器实验数据对该模型进行了验证，结果表明：建立的饱和器模型具有较高的准确性，其中出口空气温度最大误差小于0.8%，出口湿度最大误差小于1.9%。此外，设计并仿真了3种不同结构形式的HAT循环方案，仿真结果表明：原始的压气机和透平特性不适合于改型后的HAT循环，它限制了HAT循环的效率和燃气轮机的输出功率（简称出功）。针对这一问题，提出了改进透平特性方案，该方案有效地解决了水蒸气的加入带来部件不匹配问题。在此基础上分析了3个HAT方案设计点的性能，结果表明方案2即在简单循环基础上加入了饱和器、经济器、回热器和中冷器是最佳的改型方案。

6 冲角和孔排间距对端壁气膜冷却效率的影响

张玲 , 谢恒龙 , 刘琳琳 , 高胜强

2017, 32(6):30-36.

[摘要](213) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](53)

摘要:
燃气轮机在变工况运转时透平叶栅和级的特性对燃机总体性能影响极大，而叶栅端壁气膜冷却效率是关键因素。为了提高端壁气膜冷却效率，通过优化气膜孔间距排列的方法，在叶栅端壁20%、50%、90%轴向弦长处和距前缘-10%轴向弦长端壁处布置单排带复合角度的圆柱形气膜冷却孔,运用CFD（计算流体动力学）方法对冲角（10°、0°、-10°）在不同吹风比（1、1.5、2）条件下端壁气膜冷却效率进行对比分析。结果表明：采用气膜孔非等距排列方式能有效缓解因横向压力梯度变化引起的马蹄涡在压力侧的阻隔作用，压力侧冷却效率较高；高吹风比的冷却射流会出现抛射冷却，能有效抑制冷却射流脱离壁面，壁面平均冷却效率提高；主流正冲角有利于提高端壁吸力侧气膜冷却效率，压力侧变化不大。

7 叶轮机械内部二次流计算分析方法

高海洋 , 傅文广 , 孙鹏 , 张舒

2017, 32(6):37-43.

[摘要](293) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](65)

摘要:
为了研究叶轮机械内部复杂的旋涡结构，提出了一种新的二次流计算方法。叶轮机械内部复杂的旋涡结构通过二次流矢量描绘出来，并与Q 准则进行对比。另外，对本文提出的二次流计算方法进行了扇形试验研究。结果表明：利用本文计算方法所获得的二次流分布与Q 准则具有良好的对应关系，识别旋涡结构的位置时两者判断是一致的。所以，可以较好地描绘出叶轮机械内部的旋涡结构。

8 导流板结构对扇形叶栅试验件周期性影响的模拟研究

滕礼志 , 孙鹏 , 傅文广 , 钟兢军

2017, 32(6):44-51.

[摘要](401) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](58)

摘要:
为了指导导叶-静叶结构的扇形叶栅试验，设计周期性好的叶栅试验件，本研究采用数值模拟的方法，研究试验件两侧导流挡板结构尺寸对扇形叶栅周期性的影响。通过对比改型试验件模型与原始试验件模型中径处导叶/静叶出口气流角、马赫数的周向分布规律和S1流面流场结构，分析两侧导流挡板结构对试验件周期性的影响，初步确定改型模型3为试验件模型。在此基础上详细分析了模型3的导叶/静叶流场结构。研究结果表明：本研究提出的挡板截断模型能够较好的改善扇形叶栅试验件的周期性，其中模型3将可测流道从4个增加到7个，可满足扇形叶栅风洞试验对试验件周期性的要求。

9 交错叶片式双吸泵流动特性分析

黃霄霖洁 , 赖喜德 , 廖姣 , 张兴

2017, 32(6):52-56.

[摘要](318) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](60)

摘要:
为探究交错叶片式双吸泵的内部流动特性，本文基于CFD性能预测方法，在0.19Q 0~1.54Q 0不同流量工况下对某型号交错叶片式双吸泵全流道进行了数值模拟，并研究了泵外特性变化规律，分析泵压力、流速、流线和湍动能分布情况。结果表明：交错叶片式双吸泵效率高，额定工况下效率达到86.2%，高效区范围广，在额定流量工况附近，效率保持在80%以上；泵内部流动稳定，无明显漩涡与回流；在小流量工况下，泵内部流动变得紊乱，在叶轮流道间、叶轮与压水室交界处和隔舌附近存在明显脱流与漩涡，湍动能耗散严重，导致泵效率急剧下降。通过本文研究能对这类双吸泵的高效使用提供一定指导，并为该泵的进一步优化提供一定的参考。

10 在线乳化燃油燃烧烟气排放特性的试验研究

张淑荣 , 孙业山 , 王明涛 , 刘启一

2017, 32(6):57-61.

[摘要](239) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](60)

摘要:
为进一步控制燃油设备的排放污染，采用自制的在线乳化燃油燃烧系统，对不同含水量和过量空气系数共15个工况下的乳化油进行了燃烧试验，并进行定量分析。试验结果表明：乳化燃油含水率和过量空气系数对烟气污染物排放量有很大影响。随着乳化油含水量的增多，NO浓度不断降低；含水量达到5%时，SO2 浓度最低；含水率达到10%时，烟尘浓度最低；含水量达到20%时，NO2 浓度最低，H2 浓度达到最高，同时排烟温度达到最高；CO、CO2 浓度随含水量不同变化不大。过量空气系数越大，总体上烟气污染物浓度越低，而排烟温度反而越高。综合各试验工况，当含水率为20%，过量空气系数为1.3时，为最佳排烟工况，NOx 浓度较乳化前降低31%，SO2 降低28%，烟尘浓度降低了57%。

11 热水锅炉锅水汽化研究现状及数值模拟分析

韩守鹏 , 李宇翔 , 王迪 , 徐洪涛

2017, 32(6):62-67.

[摘要](256) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](68)

摘要:
本文对热水锅炉锅水汽化原因及目前的研究现状进行了文献综述。利用CFD（计算流体力学）技术，对QXL-14-1.0/115/70-AⅡ型管架式锅炉内部水循环系统进行模拟分析，并与额定设计运行参数进行了对比验证。研究发现：在正常运行状态（工况一）和回水流量降低60%（工况二）的情况下，模拟得到的热水锅炉管道内部温度场和速度场与锅炉设计额定参数基本一致；工况一中锅筒尾部第一根侧墙水冷壁和前墙水冷壁温度较高；工况二中侧墙水冷壁中上部温度较高，此处容易发生超温汽化；工况二中由于水流量下降，容易在侧墙水冷壁上部形成超温汽化现象，且锅炉管道和锅筒内积聚了大量水蒸气，使热水锅炉的正常使用功能遭到严重破坏。

12 燃料分配对燃烧室内压力脉动及NOx 生成的影响

石黎 , 付忠广 , 王瑞欣 , 宋家胜

2017, 32(6):68-76.

[摘要](541) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](69)

摘要:
采用大涡模拟的方法研究了燃料分配对燃气轮机燃烧室内压力脉动及NOx生成的影响规律。分析表明：增大值班燃料比使得压力脉动幅值明显降低，脉动频率也有所下降，其降幅则随值班燃料比的增加而减小。这说明，较高值班燃料比条件下，继续增大值班燃料比对燃烧不稳定性的进一步抑制作用减弱。增大值班燃料比使得预混段内温度升高，燃烧反应速率加快，高温区向上游移动，燃烧室内NOx摩尔分数增大，其增幅随值班燃料比的增加而增大。这说明，较高值班燃料比条件下，继续增大值班燃料比导致NOx生成速率进一步增大，不利于控制NOx排放。

13 矩形通道中低肋涡流发生器抑垢效果分析研究

徐志明 , 吴翰 , 刘坐东 , 王景涛

2017, 32(6):77-83.

[摘要](240) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](64)

摘要:
为了研究矩形通道内低肋涡流发生器抑垢效果特性，本文选用粒径为50 nm的MgO颗粒进行实验分析。通过安装低肋涡流发生器前后污垢热阻随时间的变化对比，改变低肋涡流发生器的高度、排列间距以及前后排列布置方式，对低肋涡流发生器的抑垢效果进行研究分析。实验结果表明：低肋涡流发生器以较小的压力损失作为代价，换取了较好的抑垢效果；低肋涡流发生器越高，抑垢效果越好；减小涡流发生器的间距，能够有效的抑制污垢沉积；前排列布置有更好的抑垢效果。

14 液态碳氢燃料高压低温粘度测量实验研究

曹冬冬 , 郭亚军 , 冯松 , 刘朝晖

2017, 32(6):84-89.

[摘要](419) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](58)

摘要:
在Hagen-Poiseuille定律的基础上，利用双毛细管法，设计了一套适用于液态碳氢燃料高压低温粘度测量实验系统，测量压力：0.1~10 MPa，温度测量范围：233.35~313.75K，扩展相对不确定度为：2.10%~5.08%（置信因子k=2）。实验在利用纯物质正己烷和质量比1:1正庚烷-正辛烷二元混合物对测量系统可靠性进行验证的基础上，测试了两种碳氢燃料A、B压力0.7、1.5、3和6 MPa，温度：233.55~313.65 K下的粘度值，结果表明：在相同压力下，两种燃料的粘度值随温度的增加而减小；在233.55~273.25 K附近，两种燃料粘度值随温度的变化率要大于273.25~313.65 K，表明低温区碳氢燃料A、B粘度受温度的影响比高温区大，且温度越低温度的影响程度越大；在233.55~273.25 K低温区范围内，燃料A粘度值受温度的影响程度要小于燃料B。实验中还发现，当温度接近231.25 K时，燃料B在毛细管中瞬间凝固，系统压力急剧升高，而燃料A在此温度下依然处于液态。在相同温度下，两种燃料的粘度值随着压力的增加稍有增大。此套高压低温粘度测量系统简单可靠，测量精度高，能够实现液态碳氢燃料高压低温粘度的在线测量。

15 颗粒对混流式水轮机内流场及外特性的影响

廖姣 , 赖喜德 , 张兴 , 张文明

2017, 32(6):90-94.

[摘要](192) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](63)

摘要:
为了研究颗粒对混流式水轮机内部流场和外特性的影响，采用单相和固液两相流模型对某电站的高水头混流式水轮机进行全流道非定常数值模拟，分析水轮机运行在典型工况（小流量工况、额定工况、大流量工况）时的外特性和压力脉动特性。结果表明：颗粒的存在会不同程度降低水轮机效率，平均降低1%左右。在监测点P1（转轮与活动导叶的交界面）处，颗粒的存在不同程度增加了此处的压力脉动，小流量工况下增加幅度最大；监测点P5（尾水管）处，小流量工况下颗粒的存在增加了此处的低频压力脉动，大流量下颗粒的存在略微削弱了此处的压力脉动幅值。

16 火电厂脱硫系统运行优化控制模型研究

刘敏 , 周然 , 郑川江 , 陈聪

2017, 32(6):95-99.

[摘要](448) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](52)

摘要:
脱硫系统的投用运行，是火电厂二氧化硫减排的重要举措。针对脱硫系统运行过程存在的不确定性与复杂性，基于ILP（区间线性规划）和MIP（混合整数规划）方法，研究开发了一个OOC（运行优化控制）模型，实现脱硫系统运行的经济性和可靠性。开发的OOC模型不仅能够处理表示为离散区间数的不确定性，而且能够反映系统复杂性；同时，模型能够对吸收塔浆液再循环泵组和吸收塔浆液pH的选择进行动态分析。OOC模型应用到一个假设的脱硫系统运行案例问题中，模型结果分析表明：基于原烟气二氧化硫浓度和烟气体积流量以及最低的脱硫效率，权衡吸收塔浆液再循环泵组电能耗费和石灰石粉耗费，选择合适的吸收塔浆液再循环泵组和吸收塔浆液pH，确定脱硫系统运行的总费用，从而实现脱硫系统运行的经济性和可靠性。

17 水平轴风力机组风场全局优化策略研究

王渊博 , 李春 , 缪维跑 , 郝文星

2017, 32(6):100-106.

[摘要](237) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](57)

摘要:
为优化风场布置，减小上游风力机尾迹影响，以实现风场全局优化，基于致动线方法，利用OpenFOAM(多物理场运行与操作开源软件)对风力机组风场进行了15种风轮俯仰工况及9种错排布置的数值模拟，比较各优化策略下的风场总输出功率，并结合流场细微结构参数分布，分析不同优化方法对风场全局影响的流动机理。结果表明：尾迹对风场下游风力机影响严重。两种数值模拟优化方法均可实现风场全局优化，其中风轮俯仰优化策略可使风场总输出功率最大提高34.5%；风力机组错排布置可提高68.5%。此外，风场上游风力机功率在风轮俯仰时下降明显，风力机组错排时几乎无变化。

18 随机型Werierstrass-Mandelbrot函数在风速模拟中的应用

阚威 , 李春

2017, 32(6):107-112.

[摘要](228) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](64)

摘要:
仿真程度高且简洁实用的风模型，对于风力机系统的气动与结构设计、风场布置与发电功率预测等十分重要。实际风速时间序列普遍具有自相似性，传统的谐波叠加法生成风速不具有自相似特征。基于随机型Weierstrass-Mandelbrot函数，通过其功率谱与Kaimal脉动风速功率谱建立联系，生成具有自相似分形特性的风速时间序列。将该方法生成风速与谐波叠加法生成风速从功率谱、概率密度函数及均值、极值、标准差等统计参数方面进行比较。结果表明：相比于谐波叠加法，随机型W-M函数能有效仿真具有自相似分形特性的风速时间序列。

19 石化低温余热热泵机组向低压蒸汽系统供汽的技术探讨

李泽龙 , 李悦原

2017, 32(6):113-117.

[摘要](290) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](59)

摘要:
石化企业工艺装置内存在大量低温余热（80～150 ℃），这些低温余热经过空气冷却器（简称空冷器）、循环水冷却器尚未得到利用，就散失于大气中。采用第二类吸收式热泵机组低温余热回收技术，回收两套烷基苯装置的低温余热可发生0.35 MPa的低压饱和蒸汽，再通过在导热油加热炉对流段设置蒸汽过热盘管将饱和蒸汽加热成过热蒸汽，输入低压蒸汽管网，可连续供各低压蒸汽用户使用。石化低温余热热泵机组低压蒸汽系统供汽技术充分利用石化装置低温余热资源，具有蒸汽成本低、运行平稳、机组启动快、负荷调节灵活的特点，对于节能减排任务艰巨的石化行业，值得推广。

20 锅炉热效率试验不确定度计算及敏感性分析

王建江 , 孜克亚尔 , 李涛 , 魏博

2017, 32(6):118-122.

[摘要](588) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](61)

摘要:
以某660 MW和330 MW机组锅炉为研究对象，采用ASME试验规程计算锅炉热效率及其不确定度。分析660 MW和330 MW机组锅炉热效率的精度不确定度、偏差极限及整体不确定度，并在精度指标归一化后分析各参数所占比重，以及影响锅炉热效率不确定度精度指标敏感的参数。结果表明：660 MW、330 MW机组锅炉热效率不确定度分别为0.42%、0.52%，锅炉实际蒸发量、大气环境温、湿度和烟气温度对锅炉热效率不确定度精度指标更敏感。

21 大流量抽汽工况下汽轮机运行方式综合优化策略

俞金树

2017, 32(6):123-128.

[摘要](474) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](62)

摘要:
针对混合阀方式运行的东汽（东方汽轮机有限公司，“简称东汽”）超临界600 MW机组，提出了一种在大流量抽汽工况下的进汽方式综合优化策略。首先，针对机组低负荷三阀节流问题，将机组高调门进汽方式改为正常顺序阀模式；然后，针对机组以负荷为自变量的滑压运行曲线的弊端，设计了考虑抽汽量和抽汽位置的三维滑压运行方案；最后，给出了机组DEH阀门管理中没有切换功能条件下的配汽规律实现策略，形成了多抽汽参数进行实时修正的三维滑压曲线的二维DCS实现策略。实际应用效果验证了该综合优化策略的有效性及推广价值。

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