2018年第33卷第3期文章目次

尚政伟 , 杨国华 , 况敏 , 郑伟涛

2018, 33(3).

[摘要](250) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](56)

摘要:
针对现有船舶废气洗涤装置共存的开式系统海水脱硫效果不佳、闭式系统碱液消耗量大的问题提出了梯级洗涤技术，并在试验系统上测试了海水/海水梯级洗涤和海水/碱液梯级洗涤两种模式下的废气脱硫效果。结果表明：海水/海水梯级洗涤脱硫效率与海水碱度密切相关，采用高碱度海水脱硫时梯级洗涤法可以满足硫排放控制要求，但海水碱度低时则无法满足要求；海水/碱液梯级洗涤效果优于海水/海水梯级洗涤。当主洗涤段采用碱度为810 μmol/L、液气比为5 L/m3的海水洗涤SO2浓度为2 000 mg/m3的废气时，副洗涤段使用pH值为12.2的碱液且液气比为1 L/m3即可达到97.2%以上的脱硫效率，且碱液的pH值越高，洗涤效果越好。综合脱硫需求、泵耗和防腐需求，建议碱液pH值宜选11~13。

2 跨临界CO2热泵系统性能研究

汪坤海 , 关欣 , 闫金州 , 邢琳

2018, 33(3):1-7.

[摘要](269) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](60)

摘要:
跨临界CO2热泵热水系统及其主要部件的数学模型并进行了模拟,利用自行搭建的跨临界CO2热泵实验台进行了相关的实验研究。分析比较了气冷器的出口水温、气冷器的制热量与系统COPh值(跨临界CO2热泵系统)的仿真值与实验值，结果表明实验值与仿真值较为吻合，建立的系统模型准确性较高。利用仿真与实验的手段，研究了不同的冷却水流量和冷却水温度对跨临界CO2热泵系统的性能影响。研究结果表明：系统运行时外部参数冷却水温度和流量及蒸发温度的变化将引起系统性能参数（制热量Q、系统COPh值）变化，尤其是气冷器进口水温对系统性能的影响最大，为了保证气冷器中CO2工质实现跨临界循环，降低气冷器进口水温是关键因素。

3 空气源热泵系统压缩机吸气带液问题的研究

虞中旸 , 陶乐仁 , 袁朝阳 , 潘杰 , 白俊华 , 张丽 , 王武杰

2018, 33(3):8-14.

[摘要](286) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](65)

摘要:
以空气源热泵热水机组为实验研究对象，通过改变电子膨胀阀开度，研究压缩机吸气状态对系统性能的影响，研究结果表明：(1) 在加热前期（水箱平均温度20~30 ℃），膨胀阀开度越大，系统COP（能效比）越大；在加热后期（水箱平均温度40~55 ℃），膨胀阀开度越大，系统COP越小；(2) 压缩机吸气带液可以有效改善冷凝器的换热性能，提高总换热系数，但在加热后期，压缩机大量吸气带液时，制冷剂质量流量降低造成的影响更大，因此系统制热量先上升后下降；(3) 以压缩机吸气过热度为控制对象调节电子膨胀阀，使压缩机处于少量吸气带液状态，可以有效提高系统COP。

4 多级气动液压泵供液的有机朗肯循环性能分析

吴腾马 , 柳建华 , 徐小进 , 刘旗

2018, 33(3):23-29.

[摘要](332) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](67)

摘要:
针对有机朗肯循环(Organic Rankine Cycle，ORC)中电动工质泵耗功占膨胀机输出功比例较大的问题。提出一种多级气动液压泵，该泵利用蒸发器内产生的蒸汽为动力，给ORC系统供液。以R245fa为工质，分析了气动液压泵与电动泵的ORC系统受蒸发温度的影响情况对比、不同级的气动液压泵的性能随蒸发温度的影响、ORC系统性能受泵效率的影响对比。结果表明，采用多级气动液压泵后，ORC系统的净输出功率等于膨胀机的输出功率；系统效率得到改善，且随着泵级数的增加而更为明显；泵效率随蒸发温度的升高而减小，但随泵级数的增加而提高。在蒸发温度为145 ℃、冷凝温度为35 ℃时，电动泵供液的ORC系统净输出功率为25.8 kW，系统效率为0.106，而采用4级气动液压泵的ORC系统净输出功率为33.2 kW，系统效率为0.12。

5 波动热源下ORC发电系统的动态运行特性

曹泷 , 张鸣 , 刘秀龙 , 徐进良

2018, 33(3):30-36.

[摘要](319) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](42)

摘要:
ORC（有机朗肯循环）是实现中低温热源热功转换的关键技术。以R245fa为工质，采用单螺杆膨胀机，在120 ℃不稳定热源下实验研究了ORC发电系统在变负载下的动态运行特性及系统主要运行参数随波动热源的变化。实验结果表明：增大负载容量，维持膨胀机做功状态所需工质流量增加，膨胀机入口压力变大，单位工质吸热量变小，膨胀机入口温度及过热度降低。但由于系统整体吸热量变大，系统冷凝压力及冷却水入口温度就增加。系统的发电功率与效率也随负载的提升而不断增大，最大分别为4.61 kW与5.76%。受热源温度正弦波动的作用，系统主要运行参数出现不同程度的波动，冷凝压力的变化是造成系统不稳定的主要原因。

6 涡轴发动机试车台进气流场不均匀整治技术研究

杨飞 , 邹植伟 , 贾宗芸 , 何鹏

2018, 33(3):37-42.

[摘要](266) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](55)

摘要:
为了使发动机涡轮前温度能在冬天试验时达到型号规范中规定的要求，涡轴试车台采用进气加温装置来实现发动机进气加温需求，但加温装置在使用时存在温差大、压力损失严重的现象，发动机进口气流出现了温度畸变，降低了发动机喘振裕度。针对此情况，提出涡轴发动机试车台进气流场不均匀整治技术，采用数值仿真方法优化进气加温结构设计，通过试验对出口压力温度进行验证，试验结果表明：该整治技术不但能将发动机进气温差控制在2.2 ℃以内，还可以有效弥补压力损失，满足型号试验要求，获得了高质量发动机进气品质。

7 单筒形氢氧燃烧室结构设计及运行参数优化研究

高佳佳 , 朱跃 , 魏小林 , 陈广伟

2018, 33(3):43-49.

[摘要](442) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](56)

摘要:
随着高含量氢气合成气及扩散火焰燃烧技术在燃气轮机工业应用的发展，氢气燃烧室技术研究越来越多。针对新型氢氧燃机热力循环系统，设计单筒形氢氧燃烧室，通过CFD（计算流体力学）对其内燃烧、流动及温度场分布特点进行对比研究，优化其结构及运行参数。结果表明：平面旋流器角度为45°时，燃烧室内流场及温度场达到最佳状态；采用循环水冷的对流换热系数为2 000 W/(m2·K）时，燃烧室壁面的最高温度均在750 K以下；当入射掺混速度vj达到60 m/s时，燃烧室出口温度场径向不均匀度平均值RTDF≈9.0%，最大不均匀度OTDF≈23.6%，可满足运行要求。

8 双级反向旋流器气量分配对燃烧室性能的影响

姜磊 , 孔文俊

2018, 33(3):50-56.

[摘要](250) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](47)

摘要:
双级反向旋流器气量分配的不同将影响旋流强度和回流区大小，进而改变燃料/空气混合均匀度，最终影响燃烧室NO〖HT5”〗x排放和贫熄特性。为确定最佳的空气分配方案，针对某种新型设有文丘里管式预混合段的双级轴向反旋旋流器，实验研究了两级旋流器气量分配对燃烧室氮氧化物排放、热态流场以及贫熄特性的影响。实验结果表明：最优气量分配方案为内旋空气流量比外旋空气流量等于1/0.67的方案。相对于此比值等于1/1.38的基准方案，最优方案在高功率和低功率情况下，可分别降低NO〖HT5”〗x排放9.4%和18.5%，NO〖HT5”〗x排放量分别为39.5和33.4 mg/m3；此外，最优方案的熄火边界最宽，在本文研究范围内其熄火当量比几乎低至零。

9 管道中旋流喷嘴雾化流场的速度分布特性

高涌东 , 汪建兴 , 王海民 , 饶玲

2018, 33(3):57-63.

[摘要](291) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](61)

摘要:
离心式旋流雾化喷嘴内流场的速度分布决定了喷嘴的雾化性能。利用VOF两相流模型和RNG k-ε湍流模型对管道中减温水通过旋流喷嘴雾化并与过热蒸汽混合的整个流动过程进行了三维数值模拟，获得了喷嘴雾化场的流动过程，着重分析了内外流场的速度分布特性。研究表明：流体通过离心式旋流喷嘴的切向孔后变成旋转流体，从喷嘴出口螺旋喷出后，迅速由液柱变为沿一定的锥角扩散的液膜，液膜逐渐雾化为液滴；在喷嘴内部的旋转流体，其合速度与切向速度沿径向，都是先增加后减小；随着流通截面发生改变，其速度的变化主要发生在轴向分量上，切向速度的变化比较小；流体从旋流喷嘴喷出雾化，会在喷嘴出口中心轴线附近形成回流区；当管道中的流体具有一定的流速时，还会在喷嘴前壁边缘附近形成回流区。

10 贫预混预蒸发燃烧室振荡燃烧特性的实验研究

孙培锋 , 葛冰 , 袁逸人 , 臧述升

2018, 33(3):64-71.

[摘要](276) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](62)

摘要:
针对燃用航空煤油的贫预混预蒸发模型燃烧室的振荡燃烧特性开展了实验研究。实验表明：在相同的燃烧室入口空气燃料混合物流速下，随着当量比的增加，燃烧室振荡燃烧的振荡主频从132 Hz增加到144 Hz，但燃烧室的均方根脉动压力幅值却从1 464 Pa下降到342 Pa。在当量比不变情况下，入流空气燃料混合物流速较低时，容易引发振荡燃烧现象，而当入流空气燃料混合物流速较高时，则燃烧会变得稳定。分析了整个燃烧实验装置的前4阶轴向声学模态频率，发现实验中所激励出的振荡燃烧主频和第二阶轴向声学模态频率吻合的很好。

11 分离式省煤器内水相变传热的数值研究

付杰 , 虞斌

2018, 33(3):72-79.

[摘要](215) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](46)

摘要:
为研究分离式省煤器内循环工质的相变过程，使用Ansys Fluent中的mixture（混合流）模型对汽液两相流进行数值模拟。通过Lee′s蒸发冷凝模型对分离式省煤器的传热传质过程进行了迭代计算，获得了瞬态的气相图和温度场。在相变系统的加热过程中，可观察到蒸发段的液池内气泡的形成、合并、生长和上浮的全过程和在冷凝段壁面上凝结成液膜，并汇集返回蒸发段的全过程，计算得到的壁面温度与工程现场测量值相吻合，验证了模型的正确性。研究了热流密度、相变段内径、相变段长度比、充液量和冷凝段参数对相变系统总传热系数的定性关系，研究表明：在蒸发段管径30 mm、冷凝段温度320 K、热冷段长度比为1、热流密度800 W/m2情况下，充液率在0.2~0.8时分离式省煤器内循环系统可以稳定运行，充液率为0.4时，传热系数达到最大。研究结果为分离式相变换热系统的研究设计提供了参考。

12 SCR催化剂表面NH3和NO吸附实验与机理研究

王桂林 , 周连升 , 张宇 , 赵越 , 刘经华 , 周延藤 , 马素霞 , 张嘉杰

2018, 33(3):80-87.

[摘要](800) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](45)

摘要:
选择性催化还原（SCR）技术被广泛应用于大型燃煤机组烟气氮氧化物脱除中，脱硝效率达到90%以上。烟气温度下降会导致SCR系统的催化剂受损，在停机之前会停止向SCR系统喷氨，导致此期间的NOx排放超标。采集并计算了某电厂停炉过程中排放NO的数据，实验发现NO排放量在此过程中仍会有不同幅度的降低。运用密度泛函理论（DFT）基于V2O5团簇模型研究了NO和NH3在催化剂不同吸附位上的吸附机理。研究结果表明：NO不会稳定吸附在催化剂的表面；NH3既能吸附在钒基表面的Lewis酸性位，又可吸附在Brnsted酸性位，而且更稳定。由此可知，停机后由于吸附在催化剂表面的NH3与烟气中的NO反应，使得出口处的NO量降低。

13 ZSM-5负载Ce-Co催化氧化NO的机理研究

杜蒙蒙 , 温正城 , 康普滋 , 李源

2018, 33(3):93-99.

[摘要](602) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](49)

摘要:
利用量子化学对ZSM5负载Ce-Co催化氧化NO进行详细地机理研究。采用UB3LYP//SDD方法计算得到相关反应的反应物、过渡态、中间体及产物，分析反应路径，计算获得活化能。结果表明：相比NO直接氧化(135.5 kJ/mol)， ZSM5负载Co催化氧化NO的反应活化能(80.60 kJ/mol)显著降低，说明ZSM5-Co对NO氧化具有明显的催化效果；ZSM5-Ce-Co催化氧化NO活化能(31.71 kJ/mol)明显低于ZSM5-Co催化(80.60 kJ/mol)，说明在ZSM5-Co中掺杂Ce可进一步降低反应活化能，提高催化效率。研究表明，NO催化氧化不仅取决于催化剂的过渡金属(Co)，也与催化剂活性中心(Ce)高度相关。

14 基于SIMATIC S7-300 PLC的核电厂保护系统设计

郎嘉琪 , 谢远来 , 宋士花 , 陶玲

2018, 33(3):105-112.

[摘要](400) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](54)

摘要:
核电厂保护系统对维护核电厂正常运行有着重要作用。本研究提出了基于SIMATIC S7-300 PLC（可编程自动控制器）的核电厂保护系统方案，详细介绍了保护系统的工作原理、结构、设计及该系统的应急设计和运行期间的故障检测。对于该系统的关键技术进行具体分析，其中针对核反应堆的检测温度存在非线性，采用模糊PID控制算法处理系统内的温度信号，实现了稳态调节,最后运用仿真软件对系统进行模拟测试。仿真结果表明：该核电厂保护系统在处理信号时具有循环周期短、处理速度高和指令集功能强大的特点，可以为核电厂24 h稳定安全运行提供保障。

15 城市污泥耦合锯末共热解特性及动力学分析

杨凯 , 丁志江 , 肖立春 , 李强

2018, 33(3):112-118.

[摘要](573) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](66)

摘要:
为实现城市污水污泥与锯末共热解的工业应用，利用热重分析仪对污泥耦合锯末共热解过程进行了实验与理论研究，揭示了锯末添加比例、升温速率对污泥热解特性的影响，并基于CoatsRedfern法，结合20种常见固体热解机理函数确定了污泥耦合锯末共热解过程最优热解动力学模型。结果表明：锯末相比污泥具有更低的表观活化能，最大失重速率是污泥的4倍；锯末的添加使得热重分析（TG)曲线向下偏移，最大失重速率明显增大，挥发份析出特性变强；随着升温速率的增大，固态残渣增加，最大失重速率减小，不利于热解反应的进行；按7∶〖KG-2mm〗3比例混合的污泥锯末耦合热解微分热重分析（DTG）曲线峰前(230~350 ℃)表观活化能为38.81 kJ/mol，最优动力学模型为D5-3D扩散模型；峰后(350~500 ℃)表观活化能为29.93 kJ/mol，最优动力学模型为C2-化学反应模型。

16 多工况下漂浮式风力机张力腿平台时域响应及系泊强度分析

余万 , 丁勤卫 , 李春 , 叶舟

2018, 33(3):119-127.

[摘要](254) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](58)

摘要:
为研究漂浮式风力机张力腿平台在风、浪、海流载荷联合作用下的时域响应及系泊受力特征，建立漂浮式风力机及张力腿平台模型，采用有限元方法，对比分析无风、额定、最大及极限工况下张力腿平台运动响应及系泊受力。4种工况作用下，极限停机工况时漂浮式平台运动响应最大，最大作业工况其次，额定作业工况再次，无风作业工况最小；但在最大工况时系泊作用力最大。结果表明：运动响应主要集中在纵荡，垂荡和纵摇方向；作业工况越恶劣，漂浮式平台运动响应越大；系泊张力在最大作业工况时最大，但小于系泊断裂极限。

17 基于电池寿命损耗的火电一体化调频系统容量配置

钱虹 , 张连垚 , 陈琪琪

2018, 33(3):128-132.

[摘要](254) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](55)

摘要:
电池储能系统具有快速、精确的功率响应能力，为传统火电机组配置适当容量的储能系统，不仅能够帮助电厂更好的跟踪自动发电控制指令，而且可以帮助电网更高效地完成AGC （自动发电控制指令）控制目标。以锂离子电池为基础，采用对机组补偿的控制策略，在保证AGC补偿收益最大情况下，基于储能电池寿命方程，建立储能系统寿命损耗成本最小的目标函数，然后对机组运行过程中实际需求的容量进行分析，综合得出最优的配置容量。对某发电厂实际运行的数据进行算例分析，进一步验证了所提方法可以有效提升机组的调频效果。

18 循环流化床锅炉物料浓度分布的影响因素分析

李国胜 , 潘燕龙 , 刘众元 , 马素霞

2018, 33(3):133-137.

[摘要](262) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](65)

摘要:
循环流化床(CFB)锅炉炉膛物料浓度分布直接影响炉膛内的传热特性和锅炉负荷。基于CFB锅炉炉膛内气固两相流动特性，建立了密相区以上区域的物料浓度数学计算模型。以1台1 060 t/h CFB锅炉为研究对象，数值计算分析不同煤种、给煤粒度分布、流化风速、分离器效率及床压降对炉膛物料浓度分布的影响，计算分析结果表明，CFB锅炉运行中，针对不同煤质，可以通过优化给煤粒度分布和床压降来调节炉膛上部的物料浓度分布，低挥发分煤种的给煤粒度分布中细颗粒的比例要大一些。分离器性能越好，床质量越好，在相同的流化风速和床压降下，炉膛出口处物料浓度随d50、d99的减小而增大。

19 基于kmeans聚类与BP神经网络算法的办公建筑逐时电负荷预测

刘倩颖 , 阮应君 , 时翔 , 李铮伟

2018, 33(3):138-144.

[摘要](312) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](63)

摘要:
基于青岛某办公建筑2015年全年逐时总用电能耗及空调用电能耗数据，利用kmeans聚类算法对其进行聚类，将全年能耗水平分为四大类。利用求平均值法得到每一类典型设备使用率曲线。将典型曲线的数据、日前两周数据以及气象数据一同作为BP神经网络的输入，预测未来24小时的建筑总用电和空调用电，该方法比单用日前两周数据及气象数据进行负荷预测能获得更低的相对误差、均方根误差、平均绝对百分误差。 BP负荷预测相对误差在5%以内，而kmeans-BP负荷预测算法控制在±2.5%以内；BP预测得到的均方根误差和平均绝对百分误差范围分别在4.6~9.0之间、2.3%~4.4%之间，kmeans-BP将该误差缩小到3.1、2.0%以内，对于负荷预测精度要求上是阶跃性的突破。

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