2019年第34卷第12期文章目次

翟昊 , 李娟 , 朱章钰

2019, 34(12):1.

[摘要](1041) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](275)

摘要:
随着微尺度应用需求日益增长，纳米流体与微通道分别作为强化传热流动介质与强化传热结构获得学者们的广泛关注。主要概述了纳米流体的制备方法与稳定性，以纳米颗粒及基液类型、纳米颗粒的浓度、粒径以及强化传热机理为类别，综述了纳米流体在不同结构微通道中传热与流动性能的研究进展。通过分析已发表的研究成果，总结了纳米流体在微通道换热中的研究难点，提出了研究纳米流体在微通道中流动与传热特性的主要方向。

2 基于热经济学结构理论的燃气-蒸汽联合循环负熵分析

王树成 , 付忠广 , 秦梅 , 许乐

2019, 34(12):9.

[摘要](308) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](244)

摘要:
采用热经济学结构理论建立SGT5-4000F型燃气—蒸汽联合循环的生产结构图，根据“燃料—成本”概念阐述系统各个组件之间的生产关系。从机理上分析设备在三个典型工况下的负熵消耗及火用损产生的原因，采用比负熵、比火用损、火用损率等热经济学指标对系统进行评价。研究表明：燃烧室和余热锅炉在运行中存在较大的不可逆因素，使负熵消耗量较大，分别占系统全部负熵消耗的42.37%和41.81%，而余热锅炉和凝结水泵的火用损率较大；提升天然气的预热温度可以减少燃烧室的负熵消耗，提升系统整体的循环效率。

3 中心分级燃烧室旋流角变化对燃烧特性的影响

刘爱虢 , 李昱泽 , 朱涛 , 刘凯

2019, 34(12):16.

[摘要](834) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](214)

摘要:
实验研究了一种中心分级燃烧室值班级旋流角变化对燃烧性能的影响。采用了单头部单管式燃烧室，值班级一级旋流器旋流数分别为0.63、0.72和0.93，实验研究了采用不同旋流数时燃烧室的点火、慢车贫油熄火、污染物排放和燃烧效率等燃烧特性。实验结果表明：旋流数变化对燃烧室的点火、慢车贫油熄火、污染物排放及燃烧效率等有很大影响；旋流数及一级旋流器和二级旋流器的旋流数差值增加后燃烧室的点火和慢车贫油熄火特性得到改善。一级旋流器旋流数的增加会导致污染物排放的增加及燃烧效率的下降。

4 畸变条件下特定流道翼刀对静叶流场影响的数值研究

黄龙盛 , 孙鹏 , 徐林峰

2019, 34(12):24.

[摘要](219) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](206)

摘要:
为研究在进口畸变条件下，特定流道翼刀对畸变流道流动状况和角区分离的改善作用，以大连海事大学船用小型燃气轮机重点实验室扇形叶栅为研究对象，使用流体仿真软件ANSYS CFX，在静叶栅进口马赫数约0.6的条件下，对15%、25%、35%、45%、55%和65%节距位置布置的6种翼刀方案进行数值模拟。计算结果表明：畸变进口条件会造成叶栅流动损失增加，翼刀的加入能够减小受畸变影响流道的流动损失，靠近流道压力面侧安放翼刀对流道内流动损失减小效果最为明显，在靠近流道吸力面侧加入翼刀时可以利用衍生出的翼刀涡，对角区分离进行改善；特定流道翼刀可使整体流道的流动状况得到改善，整体流道流动损失减小，其中最佳方案可以使整体流道损失减小约4.98%。

5 燃气轮机机理-数据混合建模方法研究

李景轩 , 周登极 , 肖旺 , 张会生

2019, 34(12):33.

[摘要](981) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](215)

摘要:
提出了机理模型和基于神经网络的数据驱动模型相结合的燃机混合模型结构，利用燃机实际运行数据，通过数据驱动方法修正由于特性线偏差导致的机理模型仿真误差。以天然气长输管道压气站的某型双轴燃气轮机为研究对象，设计了3种机理-数据混合模型结构。通过对比3种混合模型与机理模型的性能仿真结果，说明与燃机机理模型相比，混合模型精度相对更高。同时基于燃机整体并联补偿的混合模型结构对截面参数的仿真精度最高，各参数的平均相对误差基本在1.5%以内，其中压气机出口和动力透平出口温度的相对误差小于0.5%。由于数据驱动方法可以针对特定燃机利用运行数据训练出特定的补偿网络，对于不同的机组所设计的混合结构模型都能具有较高的准确性，为提高燃机模型精度提供了参考手段。

6 舰船大功率轴流压气机气动设计研究

任兰学 , 李冬 , 王琦 , 闻雪友

2019, 34(12):40.

[摘要](759) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](241)

摘要:
基于建立的舰船大功率多级轴流压气机气动设计体系，开展了舰船用某型大功率燃气轮机压气机设计研究，完成了6级轴流压气机的气动设计。进行了一维反问题设计、一维特性计算分析、S2反问题计算、叶片造型以及三维CFD计算分析。各级载荷分布从前面级到后面级逐渐降低，叶展方向按照等压比分配以避免径向掺混损失过大，S2设计并没有严格遵循传统的设计规律（等环量、等反动度等），而是基于一维设计方案通过不断调整优化获得的。根据CDA的特点，开发了可用于工程应用的叶片造型程序，可实现不同中弧线、不同厚度分布调节，能够实现叶片弯、掠等功能。三维数值模拟结果表明，考虑动叶叶顶具有0.5 mm间隙的情况下，6级压气机设计点效率达到89.75%，设计转速下的喘振裕度为22.5%，同时具有较好的变工况性能。

7 基于半干法脱硫的300 MW CFB锅炉的SO3排放特性研究

燕辰凯

2019, 34(12):48.

[摘要](681) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](301)

摘要:
某300 MW循环流化床（CFB）锅炉采用炉内喷钙、SNCR、预电除尘器和烟气循环流化床半干法脱硫的烟气净化路线，满足最新的超低排放要求。以该300 MW CFB锅炉为对象，分别对不同工况下不同烟道位置的SO3浓度进行监测分析。结果表明：原始SO3浓度随锅炉负荷升高而降低，负荷升高促进了预电除尘器对SO3的捕集，但不利于半干法脱硫装置对SO3的脱除；炉内脱硫减少了原始SO3的形成，但提高了飞灰的比电阻，降低了预电除尘器的SO3脱除效率；SO3的形成和脱除基本不受煤种的影响，不同工况下半干法脱硫装置对SO3的脱除率达到了95%以上，与预电除尘器相结合，可脱除锅炉燃烧产生的95%~97% SO3；采用烟气循环流化床半干法脱硫的技术路线，最终SO3排放浓度低于1.2 mg/m3，完全消除了“蓝烟”现象。

8 利用火焰推举距离判定燃煤锅炉低负荷稳燃性能的研究

穆延非 , 史绍平 , 段正 , 殷威

2019, 34(12):54.

[摘要](296) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](204)

摘要:
为研究低负荷工况下锅炉的稳燃能力，定义了火焰推举距离，即以900 ℃的温度作为火焰边界，以火焰边界与燃烧器出口之间的距离作为火焰推举距离。采用ANSYS Fluent模拟软件对某电厂350 MW前后墙对冲锅炉内的燃烧状况进行模拟，并根据试验确定了该锅炉的最低发电负荷为24.8%时，火焰推举距离的极限值为3.15 m。进一步分析了煤种、煤粉粒径、一次风量、二次风量、二次风温度、再循环烟气量和燃烧器燃烧方式等因素对火焰推举距离的影响，研究表明：减小煤粉粒径、减少一次风量、关闭再循环烟气量和燃烧器对冲燃烧方式，这四种因素能显著地减小火焰推举距离。最后综合这四个有利因素，将煤粉粒径减小至5.6×10-5 m，通过磨煤机和燃烧器的阀门调节把一次风量降低至60%的风量，关闭再循环烟气挡板，采用上层燃烧器冲燃烧方式，能够将该锅炉的发电负荷降低至7.39%的最低负荷，并保持安全稳定运行。

9 基于火积耗散热阻的新型板式省煤器传热分析

徐迅 , 吴俐俊

2019, 34(12):62.

[摘要](124) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](180)

摘要:
建立了新型板式省煤器的传热模型，计算了新型板式省煤器的火积耗散热阻以及空气侧压降，分析了新型板式省煤器结构参数及空气流速变化时，火积耗散热阻及空气侧压降的变化情况。研究结果表明：增大长轴可以减小火积耗散热阻，有利于提高板式省煤器的传热性能，并且空气侧压降变化幅度不大；增大短轴可以减小火积耗散热阻，有利于提高板式省煤器的传热性能，但空气侧压降增大；减小板束间距可以减小火积耗散热阻，有利于提高板式省煤器的传热性能，但空气侧压降增大，尤其是在板束间距小于20 mm时，继续减小板束间距会造成空气侧压降急剧增大；增大空气进口流速可以减小火积耗散热阻，有利于提高板式省煤器的传热性能，但空气侧压降增大，对换热器的磨损也会增加。

10 液化石油气层流燃烧火焰特性分析

胡晓红 , 仝庆华 , 宋佳星 , 赵鑫磊

2019, 34(12):68.

[摘要](887) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](182)

摘要:
应用实验测试的方法对常温常压下不同配比的液化石油气/空气的燃烧特性进行研究，获得了水平管内火焰传播速度、火焰中心温度、火焰高度等随着液化气体积分数的变化规律。结果表明：火焰传播速度随着液化石油气体积分数的增大先增大后减小，最大值出现在体积分数为2.78%处，即当量比为0.98；不同燃烧方式火焰中心温度沿高度方向变化规律不同，扩散火焰的温度分布均匀；半预混火焰温度沿高度方向先上升后下降；全预混火焰中心温度随火焰高度的增加而下降；火焰高度随着液化石油气体积分数变化而变化，在当量比小于1时，火焰高度随着液化石油气体积分数的减小而降低，当接近化学当量比时达到最低；当量比大于1后，随着液化石油气体积分数减小，火焰高度增加。

11 R290微细通道流动沸腾摩擦压降特性研究

冯光东 , 柳建华 , 王皓宇 , 何宽

2019, 34(12):73.

[摘要](438) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](202)

摘要:
研究R290在管径为3、2和1 mm的水平不锈钢微细通道内，质量流率为73～505 kg/(m2·s)、热流密度为12.74～66.05 kW/m2、饱和温度为-10～25 ℃、干度为0～1的范围内的摩擦压降特性，分析R290流动沸腾过程中的摩擦压降变化。结果表明：换热管径尺度微型化使相同条件下的管内压降剧烈上升，质量流率对压降的影响最显著；热流密度的增加对压降的影响很小，几乎为零；R290不同饱和温度物性的改变是造成其不同温度时压降特性差异的主要原因，随着饱和温度的升高，摩擦压降变小；压降随着干度的变化在某个干度存在极值。

12 高封闭方腔自然对流换热特性数值模拟研究

任嘉友 , 王子云 , 齐润生 , 吴玉玲

2019, 34(12):79.

[摘要](663) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](176)

摘要:
采用ANSYS Fluent 17.0中的标准k-ε湍流模型对高度、深度及宽度比为28.7∶〖KG-2mm〗6.8∶〖KG-2mm〗1，瑞利数分别为0.86×106、1.10×106和1.43×106的高方腔内的空气自然对流传热进行分析研究，结果显示：温度场及速度场在几何上呈现出良好的中心对称结构；随着瑞利数增大，自然对流增强，努塞尔数增大；在冷、热壁面附近区域，温度梯度大，热量传递以导热为主，越靠近中心区域，对流传热占总的传热比例增加；方腔顶部区域，冷板侧的传热相对更强，而在贴近底板区域，热板侧的传热相对更强。分析结果经过与实验结果对比，具有很好的一致性，模拟结果和方法可作为该类问题模拟分析的参考。

13 降膜直接接触余热回收性能研究

张硕 , 闵春华 , 何静 , 齐承英

2019, 34(12):86.

[摘要](678) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](187)

摘要:
提出一种降膜直接接触式烟气余热回收方案。在喷淋区布置多块竖直降膜板，低温喷淋水在上方喷下来，在降膜板上形成液膜，在重力的作用下向下流动。饱和湿空气向上流动，与液膜直接接触，实现热质交换。采用数值模拟的方法研究喷淋水的流量、湿空气的流速、湿空气的温度和降膜板的高度等对余热回收效果的影响。结果表明：增加喷淋水流量和降膜板高度或降低湿空气流速和进口温度有利于提高换热效率和冷凝率。搭建了降膜直接接触余热回收实验台，并与空喷淋塔进行了比较。在实验范围内，与空喷淋塔相比，降膜直接接触余热回收使换热效率提高20.0%～23.2%，模拟与实验数据的最大误差为3.1%，证明模拟结果可靠。

14 圆形基管位置对于H型椭圆管翅片管束传热和流动特性影响

白曾凯 , 李永光

2019, 34(12):93.

[摘要](175) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](176)

摘要:
基于FLUENT软件，采用RNG k-ε湍流模型对H型椭圆翅片管束的传热与流动进行数值模拟，分析圆形基管位置对H型椭圆翅片管束的传热和流动的影响。结果表明：圆形基管位置往后移，翅片管束Nu减小，圆形基管处于第一排时，管束传热明显优于后三排位置,其Nu相较于第四排B4型翅片管束的Nu高16%，全椭圆基管A型翅片管束的Nu高15%。圆形基管位置后移，翅片管束f越小，但差别较小。在综合热力性能方面，圆形基管处于第一排时，管束表现最优。

15 一种振荡热管换热器热性能的研究

高旭娜 , 袁建刚 , 丁琪 , 吴薇

2019, 34(12):99.

[摘要](418) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](191)

摘要:
设计了一种振荡热管换热器，将其内插于太阳能集热器中，应用于蓄能型内插热管式太阳能热水系统，根据太阳辐射强度切换工作模型，可实现对太阳能的分季节最大化利用。搭建了蓄能型振荡热管换热器性能试验台，对充灌工质分别为R134a、乙醇/水、丙酮/水的振荡热管换热器在不同加热功率下启动时间、水侧温升和热阻等性能进行研究。结果表明：无论振荡热管换热器内充灌哪种工质，热管的启动时间都随着加热功率的增大而减小；相似环境温度下，充灌不同工质的振荡热管换热器的热阻都随着加热功率的增大而减小；在相同的环境温度下，充灌不同工质的振荡热管换热器的循环水温都会随着加热功率的增大而升高，充灌R134a的振荡热管换热器的循环水温增幅最大。

16 柴油-麻疯树生物柴油单液滴蒸发特性试验

姜根柱 , 任贵龙 , 王勋 , 罗会利

2019, 34(12):109.

[摘要](140) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](178)

摘要:
为探明柴油-麻疯树生物柴油混合燃料的蒸发过程与机理，达到生物柴油多是与柴油混合用于柴油机缸内稳定燃烧的目的，通过碱性酯交换方法制备生物柴油，并采用热电偶挂滴技术，研究不同掺混比例麻疯树油在环境温度623 K和873 K下的蒸发特性。结果表明：低温下，柴油的液滴寿命为3.663 s/mm2，随着麻疯树生物柴油的掺混比例的增大，液滴有较长的蒸发寿命，JME100（纯麻疯树生物柴油）的液滴寿命约为JME10（柴油中混10%的麻疯树生物柴油）液滴寿命的2.3倍；高温下，寿命最短的柴油液滴和寿命最长JME100液滴的寿命分别为1.818 s/mm2和JME100的3.61 s/mm2，相比于623 K环境温度明显缩短；同样，混合液滴平均蒸发率k会随着温度的提高而显著增大。

17 蓄能型空气式太阳能集热器热效率研究

罗权权 , 李保国 , 朱传辉 , 苏树强

2019, 34(12):116.

[摘要](301) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](174)

摘要:
针对以水为传热介质真空管太阳能集热器存在的低温冻裂、过高温炸裂和使用间断性等问题，将太阳能集热器的真空管进行改进设计，并在其中设置相变蓄能棒，采用空气为传热介质，研制了一种新型空气式太阳能集热器。实验测试表明：在平均辐照强度为727 W/m2条件下，可延长供热3 h，并随着辐照强度增加供热时间延长；无相变材料的真空管太阳能集热器平均集热效率为36%，相变蓄能棒平均等效集热效率为60%，新型蓄能型空气式太阳能集热器综合集热效率为96%；与传统以水为介质的内插式真空管太阳能集热器平均集热效率为58%相比，该新型集热器集热效率有显著提高。

18 尾缘双穿孔对翼型性能影响研究

马扬 , 杨爱玲 , 陈二云

2019, 34(12):122.

[摘要](677) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](177)

摘要:
相关研究表明多孔尾缘在降低翼型噪声的同时，对其气动性能也有一定影响，且穿孔几何尺寸和位置是影响尾缘翼型噪声与气动特性的重要参数。针对NACA65019翼型，在来流雷诺数Re=2×105条件下，采用计算流体力学方法研究具有不同穿孔孔径和位置的尾缘双穿孔翼型绕流特征和噪声特性，并通过部分实验验证模拟的可靠性。研究结果表明：尾缘双穿孔翼型在小攻角下，升阻比较原翼型有较明显的提升，当来流攻角大于12 °后，升阻比开始小于原翼型；在一定来流攻角范围内，尾缘双穿孔翼型可延迟吸力面分离，降低吸力面边界层厚度；边界层厚度的降幅与穿孔孔径、穿孔位置密切相关，最大可达28.8%。根据相关声学理论模型，分析了穿孔孔径及位置对尾缘双穿孔翼型噪声特性的影响，经数值研究表明：α=6°时，在100~7 kHz频率范围，不同的尾缘双穿孔翼型相较于原翼型噪声降低最高可达10.7 dB；d=1.0 mm和Xc/c=0.82翼型效果最佳。

19 10 MW生物质气化耦合超临界燃煤锅炉系统火用平衡分析

于鹏峰 , 肖申 , 葛志伟 , 杨涛

2019, 34(12):131.

[摘要](548) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](165)

摘要:
为有效评价生物质气化耦合燃煤锅炉系统能量转换过程，分析该系统的节能潜力，以某10 MW循环流化床生物质气化炉耦合大型超临界燃煤机组为例，建立了该耦合系统的火用分析控制体模型，利用Aspen plus平台对该系统实际运行过程进行火用平衡分析。结果表明：当前运行工况下，生物质气化过程火用损失是耦合系统最大的火用损失，达到42.28%，其次是可燃气体在燃煤锅炉内的燃烧及传热过程，为25.32%。因此系统运行过程中应采取优化运行措施，减小气化过程火用损失，同时气化炉应尽量与高参数的大型机组耦合运行，可燃气体选取在燃煤锅炉合适位置输入，以保证充分燃烧。

20 典型秸秆类生物质灰的特性研究

许洁 , 李帅丹 , 刘帅君

2019, 34(12):137.

[摘要](772) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](195)

摘要:
生物质灰的特性对气化炉的参数设定及平稳运行有着重大的影响。以青岛周边的玉米秸秆为研究对象，结合XRD、XRF检测手段，对400~800 ℃下的灰样特性进行研究。结果表明：灰成分存在形式、灰分中矿物质转化以及灰的结渣程度与温度之间有明显的关联。玉米秸秆灰主要由K、Si、Cl等元素组成。随着温度的升高，K元素以KCl的形式逐渐变转化为KAlCl2O、KAlSO4等化合物。Si元素主要以SiO2的形式与碱金属元素形成了NaAl2Si5O14、K2Si2O5、K2O·Al2SO3·SiO2等低共熔的化合物。高温下KCl可形成团聚粘性颗粒，且灰中的硅酸盐熔融也可形成团聚颗粒沉积，这可能导致结渣严重。

21 基于生物质气化耦合发电的气化特性实践研究

肖申 , 于鹏峰 , 葛志伟 , 刘三举

2019, 34(12):142.

[摘要](209) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](202)

摘要:
在10 MW级生物质气化耦合燃煤发电工程项目上，考察了当量比、添加蒸汽、掺混秸秆对稻壳气化特性的影响。在当前的实验条件下，随着当量比在0.14~0.20的范围内增加时，CO、H2和CH4的体积分数均随之减少，燃气热值和气化效率也随当量比的增大而降低；添加适量蒸汽可以促进CO、H2和CH4及燃气热值的提高，气化效率则随蒸汽量的增加而升高；当秸秆掺混比例逐渐增加时，CO、H2和CH4的体积分数和燃气热值出现了不同程度的下降，气化效率也不断降低。

22 10 MW生物质气化耦合燃煤机组发电装置性能试验研究

唐秀能 , 陈广伟 , 黄建平 , 廖永浩

2019, 34(12):149.

[摘要](223) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](177)

摘要:
某电厂生物质气化耦合燃煤机组发电项目于2018年9月8日完成72 h满负荷试运，项目主体是循环流化床气化耦合系统及附属设备，为评价该耦合系统的综合性能，进行了额定负荷下的产气率、气化效率、热效率及对燃煤机组煤耗影响等性能试验。试验结果表明：额定负荷下，生物质气化耦合系统以50%稻壳+50%秸秆作为原料时，燃料量为8.61 t/h，产气率为2.09 m3/kg，气化效率为70.53%，热效率为87.65%；以100%稻壳作为原料时，燃料量为8.57 t/h，产气率为2.15 m3/kg，气化效率为70.04%，热效率为88.12%；气化耦合系统在75%～110%负荷范围内可稳定运行；气化耦合系统额定负荷、燃煤机组维持600 MW负荷的情况下，投运气化耦合系统后，减少标煤量3 291 kg/h；气化耦合系统额定负荷、燃煤机组维持500 MW负荷的情况下，投运气化耦合系统后，减少标煤量3 122 kg/h。

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