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基于分级气化的燃烧前CO捕集发电系统及性能分析

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动力工程学报 2024年

作者：李济超韩巍马文静叶旖茵金红光中国科学院工程热物理研究所中国科学院大学华北电力大学能源动力与机械工程学院

为实现煤炭高效低碳化发电,提出了一种基于分级气化和化学回热的燃烧前CO2捕集发电系统。该系统将煤气化过程解耦为600℃的热解过程和1400℃的气化过程,利用燃气轮机的排烟余热来驱动热解过程,此外利用合成气的显热驱动热解气重整。将... 详细信息

为实现煤炭高效低碳化发电,提出了一种基于分级气化和化学回热的燃烧前CO2捕集发电系统。该系统将煤气化过程解耦为600℃的热解过程和1400℃的气化过程,利用燃气轮机的排烟余热来驱动热解过程,此外利用合成气的显热驱动热解气重整。将新系统与参比系统进行热力学性能比较,分析了不同关键参数对新系统性能的影响。结果表明:在90%碳捕集率下,新系统的净发电效率、?效率和度电CO2排放量分别为39.97%、38.94%和85.27 g/(kW·h),相较于参考系统,分别提高了2.33个百分点、2.34个百分点和降低了5.27 g/(kW·h);新系统性能提升的主要原因在于其气化过程的不可逆损失大幅减少,为参比系统的62.13%;当气化温度为1 200℃,水碳比为1.4,碳捕集率为80%时,系统净发电效率最高,可达41.3%;随着碳捕集率的增加,净发电效率及度电CO2排放量均降低,其中度电CO2排放量最低可达51.1 g/(kW·h)。

关键词：二氧化碳捕集煤气化 ?效率净发电效率化学回热

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火-储耦合系统深度调峰综合经济性分析

储能科学与技术 2024年

作者：张成凤朱轶林胡东子富征阳徐玉杰沈国清王亮陈海生华北电力大学能源动力与机械工程学院中国科学院工程热物理研究所

火电机组耦合储热技术，可提高机组的热电解耦能力，减少深度调峰对系统安全性和经济性的影响。本文提出了火电机组与填充床储热的耦合系统，在考虑了机组变工况、填充床储/释过程动态时间序列基础上，通过Ebsilon建立了耦合系统变工况... 详细信息

火电机组耦合储热技术，可提高机组的热电解耦能力，减少深度调峰对系统安全性和经济性的影响。本文提出了火电机组与填充床储热的耦合系统，在考虑了机组变工况、填充床储/释过程动态时间序列基础上，通过Ebsilon建立了耦合系统变工况仿真模型；分析深度调峰对耦合系统热力性和碳排放量的影响，通过汽水分离器筒体应力变化分析深调对锅炉寿命损耗的影响，通过转子寿命损耗率曲线分析深调对汽轮机寿命的影响，最终建立耦合系统调度运行经济性模型，开展综合经济性分析。结果表明：火-储耦合系统比自身变工况减小碳排放量7418t/年（仅配置风电）-9216t/年（仅配置光伏）；深度调峰对锅炉寿命损耗的影响大于汽轮机，火-储耦合系统可提高系统运行寿命，深度调峰318次/年，相比于机组自身变工况（30%-20%额定负荷）可提高15.3%；火-储耦合系统深度调峰收益高于火电机组自身变工况，当填充床释热量用于发电或供热时，耦合系统比自身变工况收益分别增加40万/年、72万/年。

关键词：火电机组储热深度调峰综合经济性系统寿命碳排放

选区激光熔化成形TiB_(2)/Al-Si-Mg大尺寸复杂构件

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中国有色金属学报 2024年第4期34卷 1154-1163页

作者：廉清肖亚开孙华赵鑫光尹健吴一王洪泽郑凯特黄洁上海交通大学材料科学与工程学院上海200240 上海卫星工程研究所机械技术工程研究室上海201109 中国商飞上海飞机制造有限公司上海201324

选区激光熔化(SLM)成形大尺寸复杂构件厚度多样、成形高度较高、方向复杂,需要研究构件微观组织均匀性和力学性能稳定性。本文以SLM成形TiB_(2)/Al-Si-Mg复合材料为研究对象,分析复合材料多级微观组织,对比不同成形厚度、高度、方向下... 详细信息

选区激光熔化(SLM)成形大尺寸复杂构件厚度多样、成形高度较高、方向复杂,需要研究构件微观组织均匀性和力学性能稳定性。本文以SLM成形TiB_(2)/Al-Si-Mg复合材料为研究对象,分析复合材料多级微观组织,对比不同成形厚度、高度、方向下复合材料的力学性能。结果表明:复合材料表现出熔池特征结构,细小等轴晶粒组织均匀分布且随机取向,纳米TiB_(2)颗粒在材料内部弥散分布。随成形厚度增加,复合材料伸长率保持稳定,抗拉强度受本征热处理影响略微增大;在不同成形高度下,复合材料抗拉强度和伸长率保持稳定;在不同成形方向下,复合材料抗拉强度保持稳定,伸长率受熔池结构影响在水平方向略高。基于以上结果,成功制备大飞机舱门铰链臂(588 mm×318 mm×470 mm)复杂结构件。

关键词：选区激光熔化 TiB_(2)/Al-Si-Mg复合材料微观组织力学性能复杂构件

采用模糊补偿滑模控制器的空间柔性机械臂振动抑制方法

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振动与冲击 2024年第7期43卷 175-185,204页

作者：尚东阳李小彭尹猛李凡杰周赛男东北大学机械工程与自动化学院沈阳110819 中国科学院深圳先进技术研究院广东深圳518055

空间柔性机械臂可以安装于空间站协助宇航员开展在轨维修、航天器交会对接和太空垃圾捕获等任务。空间柔性机械臂因其细长的结构在运动过程中会出现振动现象,进而影响操作精度和飞行安全。为了减弱空间柔性机械臂的振动,采用模糊补偿滑... 详细信息

空间柔性机械臂可以安装于空间站协助宇航员开展在轨维修、航天器交会对接和太空垃圾捕获等任务。空间柔性机械臂因其细长的结构在运动过程中会出现振动现象,进而影响操作精度和飞行安全。为了减弱空间柔性机械臂的振动,采用模糊补偿滑模控制策略对空间柔性机械臂的旋转运动进行控制。通过提高空间柔性机械臂的转动控制精度间接地减弱振动。首先根据假设模态法描述空间柔性机械臂的变形,使用拉格朗日原理建立了考虑了二维变形的模态和转角耦合的动力学方程。然后,利用模糊规则的万能逼近特性辨识、补偿包括柔性非线性项和外界干扰的动力学模型的不确定成分。接下来,根据李雅普诺夫函数设计模糊补偿滑模控制策略的控制律和自适应律以保证空间柔性机械臂的闭环稳定性。最后,开展了空间柔性机械臂的仿真和物理样机控制试验。试验结果表明,模糊补偿滑模控制策略可以有效地提高空间柔性机械臂的转动控制精度,间接地减弱振动幅值。与传统的滑模控制策略相比,提出的控制策略可以使转角跟踪误差绝对值的平均值下降17.86%,使横向加速度的标准差下降31.91%。

关键词：空间柔性机械臂滑模控制模糊补偿振动抑制

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制种玉米去雄无人机旋切装置设计与试验

农业机械学报 2024年第4期55卷 53-63页

作者：陈立平欧鸿张瑞瑞丁晨琛伊铜川海锦辉广西大学机械工程学院南宁530004 北京市农林科学院智能装备技术研究中心北京100097

针对制种玉米母本植株由地面去雄机械去雄后存在遗漏雄穗及机械化补漏去雄装备缺乏等问题,提出了一种适配四旋翼无人机的旋切装置。基于去雄无人机作业特点与稳定性影响因素,分析了刀具切割雄穗时的受力及其对无人机反扭力矩的影响,并... 详细信息

针对制种玉米母本植株由地面去雄机械去雄后存在遗漏雄穗及机械化补漏去雄装备缺乏等问题,提出了一种适配四旋翼无人机的旋切装置。基于去雄无人机作业特点与稳定性影响因素,分析了刀具切割雄穗时的受力及其对无人机反扭力矩的影响,并轻量化设计了旋切装置总体结构,确定了旋切装置的旋切范围为44~150 mm,可展范围为541~1318 mm,总质量为4.03 kg。通过旋切部件切割建模与仿真,选取了竖直进给切割的旋切方式,并由台架试验得到了旋切装置切割反扭力矩最小时的最优参数组合。在上述基础上将旋切装置与无人机集成开展田间试验。研究表明,当旋切转速3954 r/min、竖直进给速度5.9 mm/s、刀具刃角32°时,旋切装置单位切割力为10.54 MPa,能完全切除雄穗,去雄无人机田间叶片损伤率为14.58%,高度波动率为1.88%,满足制种玉米去雄要求。

关键词：制种玉米去雄无人机进给切割旋切装置

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2.79μm高速转镜调Q Er,Cr:YSGG纳秒窄脉冲激光器

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光学精密工程 2024年第8期32卷 1122-1129页

作者：朱永斌马圣洁程庭清王礼陈月明江海河安徽医科大学生物医学工程学院安徽合肥230032 中国科学院合肥物质科学研究院健康与医学技术研究所安徽合肥230031 中国科学院安徽光学精密机械研究所安徽合肥230031

转镜调Q无插入损耗,是获得窄脉冲、高峰值功率输出激光的直接方式。纳秒脉冲需要使用高速转镜调Q,并精准控制电机转速与氙灯放电延时,以使激光介质上能级粒子数反转最大,获得最大激光能量输出。本文设计了以Arduino mega 2560单片机为... 详细信息

转镜调Q无插入损耗,是获得窄脉冲、高峰值功率输出激光的直接方式。纳秒脉冲需要使用高速转镜调Q,并精准控制电机转速与氙灯放电延时,以使激光介质上能级粒子数反转最大,获得最大激光能量输出。本文设计了以Arduino mega 2560单片机为核心的高速转镜调Q控制系统,通过精确单片机解析串口屏指令控制激光电源的充放电和高速电机启停,同时通过对转镜脉冲信号整合降频控制氙灯放电时刻,实现对延迟时间的精准控制,实现了灯泵Er,Cr:YSGG激光纳秒窄脉冲调Q输出。在5 Hz重复频率下,转镜转速为650 r/s时,获得的最高单脉冲激光能量为45.7 mJ、脉冲宽度为86.2 ns,相应的峰值功率为530.2 kW。

关键词：转镜调Q 固体激光器 Er Cr:YSGG激光 Arduino 氙灯泵浦

偏离<001>取向对镍基单晶高温合金蠕变研究进展

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特种铸造及有色合金 2024年

作者：何家宝王亮邹明科徐福涛孙兰孟杰四川大学机械工程学院中国科学院金属研究所高温合金部

镍基单晶高温合金叶片的主要受力方向为晶体学方向，但叶片实际制备和受力方向一般会偏离一定角度。介绍了偏离晶体学取向不同角度的镍基单晶高温合金蠕变行为的研究进展，综述了蠕变变形以及蠕变寿命等蠕变行为与偏离取向角度的关系。... 详细信息

镍基单晶高温合金叶片的主要受力方向为晶体学方向，但叶片实际制备和受力方向一般会偏离一定角度。介绍了偏离晶体学取向不同角度的镍基单晶高温合金蠕变行为的研究进展，综述了蠕变变形以及蠕变寿命等蠕变行为与偏离取向角度的关系。综合来看，高温条件下，取向偏离角对镍基单晶高温合金蠕变行为的影响较小；中温条件下，较小偏离取向且靠近取向的镍基单晶高温合金蠕变性能比较小偏离取向且靠近方向的更优。

关键词：单晶高温合金取向偏离度蠕变变形蠕变寿命

Gd对Mg-xGd-0.8Mn镁合金组织和耐蚀性能的影响

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稀有金属 2024年第4期48卷 457-466页

作者：聂中奎古东懂杨宗全高攀陶健全彭建重庆大学材料科学与工程学院机械传动国家重点实验室重庆400044 焦作市高招镁合金有限公司河南焦作454950 西南技术工程研究所重庆400039

采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)、电子背散射衍射(EBSD)、腐蚀测试等手段研究了稀土元素Gd对Mg-xGd-0.8Mn(x=0,2,4,6;%,质量分数)合金组织和耐蚀性能的影响。结果表明:Gd对挤压态合金有较强的晶粒... 详细信息

采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)、电子背散射衍射(EBSD)、腐蚀测试等手段研究了稀土元素Gd对Mg-xGd-0.8Mn(x=0,2,4,6;%,质量分数)合金组织和耐蚀性能的影响。结果表明:Gd对挤压态合金有较强的晶粒细化效果,同时可以有效弱化合金的基面织构。随着Gd含量的增加,挤压态Mg-xGd-0.8Mn合金的第二相体积分数不断增加,而第二相平均尺寸则是先减小后增加并趋于恒定。挤压态Mg-xGd-0.8Mn合金的耐腐蚀性能主要取决于晶粒尺寸和第二相尺寸。Gd添加引起的组织细化,促使合金耐腐蚀性能显著增强。然而,当Gd含量为4%时,合金第二相粗大且分布不均匀,导致了剧烈的局部腐蚀,弱化了合金的耐腐蚀性能。当Gd含量为6%时,合金晶粒尺寸最细小,第二相体积分数明显增加,形成了相对均匀致密的腐蚀产物层而继续改善合金的耐腐蚀性能,其中合金腐蚀失重速率和腐蚀析氢速率分别为(1.79±0.26)mg·cm^(-2)·d^(-1)和(1.39±0.18)ml·cm^(-2)·d^(-1)。基于添加Gd的合金化成本及耐蚀性能提升效果考虑,Mg-2Gd-0.8Mn合金应用前景更好。

关键词：镁合金 Gd 晶粒细化第二相耐蚀性能

激光熔化沉积Al_(x)CoCrFeNi系高熵合金的组织与性能

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材料导报 2024年第6期38卷 211-216页

作者：黄留飞王小英孙耀宁陈亮王龙任聪聪杨晓珊王斗李晋锋核电安全监控技术与装备国家重点实验室广东深圳518172 中国工程物理研究院材料研究所四川绵阳621908 新疆大学机械工程学院乌鲁木齐830017

本工作通过激光熔化沉积技术制备了Al_(x)CoCrFeNi(x=0,0.3,0.5)系高熵合金,并研究了Al的添加对激光熔化沉积CoCrFeNi合金的物相结构、组织形貌及性能的影响规律。研究结果表明:Al_(0)与Al_(0.3)高熵合金的微观结构为单相FCC结构固溶体,... 详细信息

本工作通过激光熔化沉积技术制备了Al_(x)CoCrFeNi(x=0,0.3,0.5)系高熵合金,并研究了Al的添加对激光熔化沉积CoCrFeNi合金的物相结构、组织形貌及性能的影响规律。研究结果表明:Al_(0)与Al_(0.3)高熵合金的微观结构为单相FCC结构固溶体,而Al_(0.5)高熵合金的微观结构为在FCC相基底的晶界/枝晶界处析出富集Al、Ni原子的B2相。合金样品的拉伸力学性能表明:Al_(0.5)CoCrFeNi高熵合金的屈服强度达到了原合金的2.66倍(140~372 MPa),抗拉强度达到约716 MPa,延伸率约为40%;电化学极化曲线分析表明,Al_(x)CoCrFeNi系高熵合金在1 mol/L的H_(2)SO_(4)溶液中均具有显著的稳定钝化区,Al添加引起的致钝电流和维钝电流随着Al含量的增加呈现先减小后增大的趋势。

关键词：激光熔化沉积高熵合金组织结构力学性能电化学性能