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超薄汽车防护玻璃结构优化及仿真设计

超薄汽车防护玻璃结构优化及仿真设计

作者：程文煜浙江大学

学位级别：硕士

防护玻璃是一种具备防御和抵抗各种攻击或破坏功能的特种玻璃,广泛应用于政治、军事、国防、经济等领域。防护玻璃主要有四种类型：单层钢化玻璃、夹层玻璃、贴膜玻璃和防护玻璃。本文研究的超薄汽车防护玻璃是一种应用广泛的防护玻璃,... 详细信息

防护玻璃是一种具备防御和抵抗各种攻击或破坏功能的特种玻璃,广泛应用于政治、军事、国防、经济等领域。防护玻璃主要有四种类型：单层钢化玻璃、夹层玻璃、贴膜玻璃和防护玻璃。本文研究的超薄汽车防护玻璃是一种应用广泛的防护玻璃,由无机玻璃、聚氨酯（PU）、聚碳酸酯（PC）三层结构组合而成。这种防护玻璃由于有机材料含量高,比重较低,并且在同等厚度或同等重量的情况下,防护能力优于夹层玻璃;经受冲击时,只要不被穿透就不会有飞溅的碎片产生。相比于国际上的知名企业,我国的汽车防护玻璃大多由4层及以上的材料复合而成,厚度一般在5mm之上。国内在超薄汽车防护玻璃方面的相关技术研究较少,大部分集中于对工艺的改良和材料的改性。分析各层材料对防护玻璃整体机械性能的影响,发展具有防砸、高透光率、易安装维护的实用型、轻薄型防护玻璃十分必要。但是由于制备超薄玻璃不仅对生产工艺要求极高,并且也伴随着高昂的制造成本,使得目前对超薄防护玻璃整体的机械性能研究过少,无法形成系统的设计数据库,难以达到指导防护玻璃结构设计以及优化的要求。基于此,本文通过实验结合有限元仿真,建立含有产品材料参数、复合结构组合方式等因素的宏观模型,从理论上预测结构、材质对产品抗冲击性能的影响,从而降低实验成本、优化产品设计,指导超薄防护汽车玻璃的制备及性能优化。本文通过研究钢化玻璃的机械性能,提出了它的本构方程,并利用有限元软件对参数进行验算,利用热压法制备出厚度不同、层合材料不同的防护玻璃;通过搭建大型防护玻璃的冲击实验架,测试出各防护玻璃的防护性能;最后利用软件AnsysWorkbench模拟冲击试验过程,将模拟数据和试验结果进行对比,优化参数设置,从而完善设计的数据库,达到预测超薄防护玻璃抗冲击性能、指导产品生产的要求。研究内容如下：1.超薄汽车防护玻璃面板材料性能研究。面板材料钢化玻璃选用的本构模型为Johnson-Holmquist模型,它是一种累积损伤失效模型,能准确的反映材料遭受冲击过程中的动力学响应。该模型包含17个需要确定的参数。其中通过准静态压缩试验和动态压缩试验可以确定应变速率的影响。拉伸劈裂实验能间接地确定最大静水拉伸压力。通过分析文献中的数据,可以推导出钢化玻璃的HEL值和EOS状态方程。其他的常数通过计算机的拟合、迭代得出或者沿用原始的参数设计。JH-2参数验证。利用AnsysWorkbench模拟钢化玻璃的SHPB测试和防护玻璃冲击实验。在模拟的SHPB测试中,将本实验的JH2参数计算所得到的杆件中的压缩波波形与实际实验结果相比较。同时,计算原始JH2参数和退火玻璃的JH2参数所得到的压缩波波形作为对照组。在模拟的冲击实验中,比较模拟和实际实验的玻璃破碎形貌。2.超薄汽车防护玻璃抗冲击性能实验研究。按照国标GA844-2009的规定,设计安装冲击架进行冲击试验,测试不同厚度和不同组成的防护玻璃抗冲击性能。为了优化结构设计,设计两种不同的组合：第一组为68J的三次冲击。第二组为120J的大铁球的六次冲击。且每一组实验中存在两种组成的防护玻璃：一种为钢化玻璃（TG）+PU+PC的结构,另一种为普通玻璃（G）+PU+PC。的结构。防护玻璃抗冲击性能的衡量标准为：核心破碎面积、PC凸起高度、穿透与否以及冲击件的反弹高度。3.超薄汽车防护玻璃抗冲击性能仿真优化。模拟分析组成为TG+PU+PC的6组不同厚度的防护玻璃。首先确定冲击模型的初始条件,包括几何模型,冲击次数和防护玻璃的机械性能。然后设置好相关的冲击参数进行仿真分析。将得到的模拟结果与试验结果进行对比,如果结果不匹配,则修改参数重新计算。通过反复的调整参数,使得模拟和实际实验的结果相互匹配,从而结束计算。

关键词：超薄汽车防护玻璃 SHPB测试抗冲击性能测试 Ansys Workbench

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活性焦烟气脱硫系统的分析与计算

活性焦烟气脱硫系统的分析与计算

作者：程文煜华北电力大学

学位级别：硕士

SO排放所带来的环境污染危害巨大,因此,研究一种降低其排放的脱硫技术具有重要的意义。活性焦烟气脱硫是一种先进的烟气脱硫技术,该技术脱硫效率高、不消耗水、没有废物排放,而且脱硫后可解吸得到高浓度的SO气体,可用来生产硫酸等产品,... 详细信息

SO排放所带来的环境污染危害巨大,因此,研究一种降低其排放的脱硫技术具有重要的意义。活性焦烟气脱硫是一种先进的烟气脱硫技术,该技术脱硫效率高、不消耗水、没有废物排放,而且脱硫后可解吸得到高浓度的SO气体,可用来生产硫酸等产品,因此在我国有良好的发展前景。本文总结了活性焦烟气脱硫技术在国内外的研究进展,分析了SO在活性焦表面上被吸附的过程以及活性焦再生原理,并对比了活性焦固定床脱硫系统和移动床脱硫系统的优势和弊端,以所设计的移动床脱硫系统为例,对其组成部分进行了详细的介绍。基于线性吸附等温线方程,并采用浓度分布的近似解,得到了便于应用的穿透曲线的计算方法。并以某活性焦固定床为例,计算了其理想和实际穿透时间,计算发现实际穿透时间远远小于理想穿透时间,有必要在活性焦固定床设计时予以计算分析,并选用合适的穿透时间,根据实际穿透时间进一步计算出其穿透曲线及床层利用率。同时分析了SO入口浓度、烟气流速因素对固定床穿透曲线的影响,发现较高的SO入口浓度和烟气流速,有利于加快活性焦的吸附过程,所得结论可以为活性焦固定床的设计操作提供参考。设计了与200Nm3/h烟气处理量的活性焦移动床吸附塔相配套的解吸塔。对加热段和冷却段进行了设计计算,并对传热面积和管程压降进行了计算,均在设计允许范围之内。这些设计参数可以为解吸塔工程设计放大提供一定的参考。

关键词：活性焦脱硫吸附穿透曲线固定床移动床解吸塔

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炭基催化法脱硫脱硝再生系统设计及运行研究

环保科技 2023年第2期29卷 18-22页

作者：王石爽许芸程文煜国电电力发展股份有限公司大连开发区热电厂辽宁大连116600 国家能源集团科学技术研究院有限公司清洁高效燃煤发电与污染控制国家重点实验室南京210023

炭基催化法多污染物协同脱除技术在钢铁、发电、化工等行业具有广阔的应用前景。从炭基催化剂的再生原理、再生工艺等方面,阐述了再生气的生成过程及成分特点;分析了再生气对再生塔本体及再生气输送系统造成的不利影响。从再生塔本体的... 详细信息

炭基催化法多污染物协同脱除技术在钢铁、发电、化工等行业具有广阔的应用前景。从炭基催化剂的再生原理、再生工艺等方面,阐述了再生气的生成过程及成分特点;分析了再生气对再生塔本体及再生气输送系统造成的不利影响。从再生塔本体的设计、制造、安装及运行,管路输送系统的选型、冷凝酸的收集处理和预洗涤装置的布置等方面提出了再生系统的工艺优化措施,为保障炭基催化法脱硫脱硝再生系统的稳定运行提供参考。

关键词：炭基催化剂脱硫脱硝再生气酸腐蚀

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炭基催化剂低温烟气脱硝技术的研究

动力工程学报 2016年第10期36卷 816-821页

作者：李波海云龙邢德山程文煜阎维平华北电力大学能源动力与机械工程学院河北保定071003 国电科学技术研究院南京210000

在实验室环境下对活性焦进行了脱硝性能测试及本征动力学研究，分析了氧体积分数、水分、氮氨比对活性焦脱硝效率的影响，对活性焦脱硝技术的机理进行了探索．结果表明：脱硝效率随着氧体积分数的增大而提高，当氧体积分数增大到8％时... 详细信息

在实验室环境下对活性焦进行了脱硝性能测试及本征动力学研究，分析了氧体积分数、水分、氮氨比对活性焦脱硝效率的影响，对活性焦脱硝技术的机理进行了探索．结果表明：脱硝效率随着氧体积分数的增大而提高，当氧体积分数增大到8％时，脱硝效率达到较高值，随后再增大氧体积分数，脱硝效率基本不再提高；水的存在对活性焦脱硝具有抑制作用；提高氨气的量并不能很好地提高活性焦脱硝效率，反而会造成二次污染，氨氮比的最佳范围为1．1～1．2．

关键词：活性焦脱硝模型本征动力学

燃煤电站炭基催化法再生热源方案的经济性分析

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动力工程学报 2021年第7期41卷 558-564,571页

作者：程文煜刘梦宁邢德山许芸许浩杰国电环境保护研究院有限公司南京210000 国电科学技术研究院有限公司清洁高效燃煤发电与污染控制国家重点实验室南京210000 东南大学经济管理学院南京210000 国电电力发展股份有限公司北京100000

以某350 MW超临界机组为例,提出抽取再热蒸汽作为炭基催化剂再生热源的方案,并将换热后的高温蒸汽优先替代除氧器抽汽(方案1)或给水泵汽轮机抽汽(方案2)进行经济性分析。结果表明:100%热耗保证(THA)负荷下,2种方案下汽轮机的绝对内效率... 详细信息

以某350 MW超临界机组为例,提出抽取再热蒸汽作为炭基催化剂再生热源的方案,并将换热后的高温蒸汽优先替代除氧器抽汽(方案1)或给水泵汽轮机抽汽(方案2)进行经济性分析。结果表明:100%热耗保证(THA)负荷下,2种方案下汽轮机的绝对内效率分别降低2.5%和1.8%,发电标准煤耗分别增加16.6 g/(kW·h)和11.9 g/(kW·h);75%THA负荷下,2种方案下汽轮机的绝对内效率分别下降4%和2.5%,发电标准煤耗分别增加13.4 g/(kW·h)和17 g/(kW·h);根据机组特点,较高负荷年运行时长占比大的机组可选择方案2,较低负荷年运行时长占比大的机组可选择方案1。

关键词：燃煤电站炭基催化剂脱硫脱硝热源再生

660MW超超临界机组活性焦解析热源选取方案研究

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热能动力工程 2020年第2期35卷 194-200页

作者：何道远邢德山阎维平程文煜华北电力大学能源动力与机械工程学院河北保定071003 国电科学技术研究院有限公司江苏南京210000

活性焦烟气净化技术是一种多污染物一体化脱除技术,活性焦再生是其中的关键步骤之一,采用热力解析能量消耗较大,而在燃煤电站采用较低品位的热源——烟气以及中低压蒸汽,是一种值得探讨的方法。以某660 MW超超临界机组为例,提出从二级... 详细信息

活性焦烟气净化技术是一种多污染物一体化脱除技术,活性焦再生是其中的关键步骤之一,采用热力解析能量消耗较大,而在燃煤电站采用较低品位的热源——烟气以及中低压蒸汽,是一种值得探讨的方法。以某660 MW超超临界机组为例,提出从二级省煤器前抽烟气并在低负荷时辅以4号抽汽的蒸汽(方案1)以及从后烟道低温过热器前抽烟气(方案2)两种方案分别作为活性焦解析热源,计算结果表明:100%负荷时两种方案对省煤器出口水温无影响,排烟温度分别下降3.7和2℃,供电标准煤耗分别增加3.34和3.64 g/(kW·h);50%负荷时省煤器出口水温分别下降6.2和3.4℃,排烟温度下降2.1和1.6℃,供电标准煤耗分别增加10.32和8.13 g/(kW·h)。可根据机组特点,高负荷运行时长占比大的机组可选择方案1、低负荷运行时长占比大的机组可选择方案2作为解析热源。

关键词：活性焦脱硫脱硝热源再生燃煤电站

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相变凝聚器对湿式电除尘器烟气均流效果分析

环保科技 2019年第3期25卷 1-5页

作者：许芸程文煜张振国电科学技术研究院有限公司清洁高效燃煤发电与污染控制国家重点实验室南京210033 国电环境保护研究院有限公司南京210033 华北电力大学能源动力与机械工程学院河北保定071000

湿式电除尘器入口处烟气流速的均匀性是影响其除尘效率的主要因素之一。基于多孔介质模型,对湿式电除尘器内部进行冷态流场数值模拟,并与试验测量结果对比;将无整流结构工况下的湿式电除尘器内部的模拟结果与仅添加格栅工况下的模拟结... 详细信息

湿式电除尘器入口处烟气流速的均匀性是影响其除尘效率的主要因素之一。基于多孔介质模型,对湿式电除尘器内部进行冷态流场数值模拟,并与试验测量结果对比;将无整流结构工况下的湿式电除尘器内部的模拟结果与仅添加格栅工况下的模拟结果对比;然后在整流格栅下方添加相变凝聚器后进行模拟,并与试验测量结果对比。结果表明:将湿式电除尘器简化为多孔介质模型合理;湿式电除尘器仅添加格栅,可使除尘器入口烟气流速分布趋于均匀,但并不能达到设计要求;同时添加格栅和相变凝聚器时,复合净化装置本体流场速度平均值为2.425m/s,相对偏差率为0.143,达到烟气流场气流均布系数≤0.2的设计要求,且与理论数值模拟结果吻合。

关键词：流场湿式电除尘器(WESP) 性能相变凝聚器(PTC)

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离心风机比转速曲线选型研究及软件开发

电力科学与工程 2019年第10期35卷 67-72页

作者：张振阎维平邢德山程文煜华北电力大学能源动力与机械工程学院河北保定071003 清洁高效燃煤发电与污染控制国家重点实验室(国电科学技术研究院有限公司) 江苏南京210000

针对目前风机选型软件使用有因次选型模型和无因次风机选型模型存在的问题,基于风机相似定律,构建了一种离心风机选型优化模型。即用户给定设计参数:流量、全压、风机转速等,依据比转速公式及所选模型风机转速,可得到该模型风机在此比... 详细信息

针对目前风机选型软件使用有因次选型模型和无因次风机选型模型存在的问题,基于风机相似定律,构建了一种离心风机选型优化模型。即用户给定设计参数:流量、全压、风机转速等,依据比转速公式及所选模型风机转速,可得到该模型风机在此比转速下的比转速曲线。通过求比转速曲线与所有模型风机性能曲线的交点,可得到各个模型风机在交点工况下运行时的效率和压力裕量。然后选出效率最高且压力裕量合适的模型风机型号。最后可将此模型风机的几何尺寸按比例放大或缩小得到满足用户设计要求的实际风机的几何尺寸,进而快速高效的实现风机选型。

关键词：离心风机选型相似定律软件开发比转速曲线

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燃煤电站炭基催化法脱硫脱硝工艺参数分析

环境工程 2019年第4期37卷 112-116,11页

作者：程文煜邢德山薛建明樊腾飞谷建功何道远国电科学技术研究院有限公司清洁高效燃煤发电与污染控制国家重点实验室南京210000 国电环境保护研究院有限公司南京210000 华北电力大学河北保定071000

在自主设计建设的炭基催化剂脱硫脱硝试验平台上,通过单一变量试验,分别研究了ρ(SO_2)、φ(O_2)、φ(水蒸气)、床层温度、空速、ρ(NO)、氨氮比等工艺参数对炭基催化剂脱硫脱硝性能的影响,分析得到了适合燃煤电站炭基催化法脱硫脱硝技... 详细信息

在自主设计建设的炭基催化剂脱硫脱硝试验平台上,通过单一变量试验,分别研究了ρ(SO_2)、φ(O_2)、φ(水蒸气)、床层温度、空速、ρ(NO)、氨氮比等工艺参数对炭基催化剂脱硫脱硝性能的影响,分析得到了适合燃煤电站炭基催化法脱硫脱硝技术的工艺参数。较优的脱硫工艺参数为:ρ(O_2)为3%～4%,φ(水蒸气)为12%,床层温度为80～120℃,空速为400～2200 h-1,此时脱硫效率达到98%以上;较优的脱硝工艺参数为:φ(O_2)为3%～4%,φ(水蒸气)为5%,床层温度为110～130℃,空速为1000 h-1,氨氮比>1,此时脱硝效率达到70%以上;在电厂烟气的温度及φ(O_2)条件下,炭基催化剂有较高的脱硫脱硝效率,为其在电力行业的应用提供参考。

关键词：炭基催化剂脱硫脱硝工艺参数燃煤电站