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喷雾干燥烟气脱硫传质传热过程数值模拟

洁净煤技术 2024年第S2期 524-531页

作者：刘保侠马卓群王宗明于振兴国家管网集团压缩机组维检修中心中国石油大学(华东) 中国石化青岛炼油化工有限责任公司

喷雾干燥烟气脱硫技术具有工艺简单、初始投资少等优点，被广泛应用于中小型企业烟气处理，但存在脱硫效率低、烟气入口温度要求高等问题，增加了运行成本，降低了锅炉整体效益。以一小型脱硫塔为研究对象，基于双膜理论，采用CPFD数值... 详细信息

喷雾干燥烟气脱硫技术具有工艺简单、初始投资少等优点，被广泛应用于中小型企业烟气处理，但存在脱硫效率低、烟气入口温度要求高等问题，增加了运行成本，降低了锅炉整体效益。以一小型脱硫塔为研究对象，基于双膜理论，采用CPFD数值模拟方法，建立水蒸发模型和脱硫反应模型，探究了喷雾干燥烟气脱硫传质传热规律。研究表明，钙硫比越大，脱硫效率越高，钙硫比大于2.0时，脱硫效率提高不明显；随液滴直径增加脱硫效率先增加后减小，液滴直径最佳范围在40～60μm;入口烟气温度403～438 K,脱硫效率稳定在76.6%以上，使降低锅炉排烟温度成为可能；恒速干燥阶段发生在脱硫塔上部1/3区域内且持续时间短，不利于提高脱硫效率；提高浆液含水量可延长恒速干燥阶段时间，脱硫效率提升至90.26%。研究结果为提高喷雾干燥脱硫效率、降低脱硫能耗提供参考。

关键词：喷雾干燥脱硫脱硫效率 CPFD 运行参数恒速干燥

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航改型燃气轮机部件蠕变寿命预测模型研究

力学季刊 2024年第2期45卷 376-386页

作者：刘保侠安警坤王宗明国家管网集团压缩机组维检修中心河北廊坊065000 中国石油大学(华东)新能源学院山东青岛266580

航改型燃气轮机因其研制基础好、设计周期短、结构紧凑、燃料适应性强等优点,在海上油气平台、船舶动力及管道输送等领域得到了广泛应用.航改型燃气轮机叶片在高温、高压等苛刻环境下工作时,蠕变是其主要失效方式之一.为确保叶片的运行... 详细信息

航改型燃气轮机因其研制基础好、设计周期短、结构紧凑、燃料适应性强等优点,在海上油气平台、船舶动力及管道输送等领域得到了广泛应用.航改型燃气轮机叶片在高温、高压等苛刻环境下工作时,蠕变是其主要失效方式之一.为确保叶片的运行可靠性,通常选用抗蠕变性能较好的镍基合金作为制造材料.该种材料蠕变第三阶段较为明显,占比较高,当前的蠕变损伤本构方程难以精确表征镍基合金蠕变第三阶段的失效行为.针对上述问题,本文提出了一种可合理描述蠕变第三阶段的损伤本构模型,并得到了不同温度下蠕变实验数据的验证.该模型的提出可为航改型燃气轮机高温部件的寿命精准预测和可靠性设计提供较好的理论基础.

关键词：航改型燃气轮机蠕变寿命预测本构模型

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甲烷掺氢旋流预混燃烧回火特性研究

工程热物理学报 2024年第6期45卷 1570-1578页

作者：储旭丁思宇李嘉斌杨阳赵洪亮朱民王兴建清华大学能源与动力工程系北京100084 国家管网集团北方管道公司压缩机组维检修中心廊坊065000

在节能减排与碳中和大背景下,燃气轮机燃烧室燃料逐渐向富氢方向发展。燃料掺氢后,燃烧过程更容易发生回火现象,需要对掺氢燃烧回火规律进行探究。本文选取了带钝体旋流预混燃烧室开展甲烷掺氢–空气的预混燃烧数值模拟研究,湍流模型采... 详细信息

在节能减排与碳中和大背景下,燃气轮机燃烧室燃料逐渐向富氢方向发展。燃料掺氢后,燃烧过程更容易发生回火现象,需要对掺氢燃烧回火规律进行探究。本文选取了带钝体旋流预混燃烧室开展甲烷掺氢–空气的预混燃烧数值模拟研究,湍流模型采用SST k-ω模型,湍流燃烧模型采用火焰面生成模型(FGM);准确地计算湍流火焰速度对回火现象的预测非常重要,因此对进度变量输运方程中源项的封闭考虑了掺氢对层流火焰传播速度的影响。数值模型与方法得到了实验验证,并进一步探究了当量比、入口平均轴向速度、钝体壁面热边界条件对回火现象的影响。结果表明降低当量比、提高入口平均轴向速度以及增强壁面换热对回火现象具有抑制作用。本文所总结的回火规律对于掺氢燃烧室设计具有指导意义。

关键词：掺氢燃烧 FGM 回火旋流预混燃烧

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新型高效空气冷却燃气轮机系统热力性能分析

动力工程学报 2024年第9期44卷 1473-1481页

作者：陈强王凯琳姜文彬阙晓斌尉涵武文涛中国联合重型燃气轮机技术有限公司北京100016

为改善空气冷却重型燃气轮机热力性能,提出了一种能够高效利用抽气能量的新型空气冷却燃气轮机系统并研究了其热力性能的变化。以传统典型F级燃气轮机不同环境温度下的性能数据作为对比基础,通过数值仿真分析了新型高效空气冷却燃气轮... 详细信息

为改善空气冷却重型燃气轮机热力性能,提出了一种能够高效利用抽气能量的新型空气冷却燃气轮机系统并研究了其热力性能的变化。以传统典型F级燃气轮机不同环境温度下的性能数据作为对比基础,通过数值仿真分析了新型高效空气冷却燃气轮机中冷却系统设计参数变更条件下的系统性能指标变化,计算对比了3种运行模式下的热力性能。结果表明:新型高效空气冷却燃气轮机能够有效降低压气机抽气温度,进而改善燃气轮机热力性能。在夏季工况下,进口温度分别被冷却到30、20、15℃时,燃气轮机功率分别升高了25.92、40.49、48.22 MW,燃气轮机效率分别提升了0.78、1.19、1.40个百分点。

关键词：燃气轮机压气机抽气冷却热力性能进气冷却变工况

基于临界面法的微动疲劳寿命预测工程应用研究

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动力工程学报 2024年第1期44卷 1-6页

作者：邓国坚石伟朝刘阳中国联合重型燃气轮机技术有限公司上海201306

为研究可应用于工程实际的微动疲劳寿命预测方法,通过对压气机材料TC11微动疲劳试样进行微动疲劳寿命预测分析,梳理了基于临界面法的微动疲劳寿命预测方法的基本流程,并将SWT微动损伤参数的预测结果与试验数据进行对比。结果表明:弧度... 详细信息

为研究可应用于工程实际的微动疲劳寿命预测方法,通过对压气机材料TC11微动疲劳试样进行微动疲劳寿命预测分析,梳理了基于临界面法的微动疲劳寿命预测方法的基本流程,并将SWT微动损伤参数的预测结果与试验数据进行对比。结果表明:弧度较小的榫头工作面会使得榫连接模拟件接触区域的SWT临界面参数值降低,有利于提高微动疲劳寿命;基于SWT临界面参数的寿命模型的预测结果与试验值的误差分散带在2倍因子以内,对航空发动机和燃气轮机实际构件的微动疲劳寿命预测具有参考意义。

关键词：寿命预测微动疲劳临界面法 TC11

Mn25Al7钢焊接接头的疲劳性能试验研究

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船舶力学 2024年第7期28卷 1100-1110页

作者：张宇李俊周俊陈威谌伟李晓彬武汉理工大学船海与能源动力工程学院武汉430063 中国舰船研究设计中心武汉430064

Mn25Al7钢是一种新型的轻质高强船用钢,目前针对Mn25Al7钢的疲劳性能尚未开展相关试验研究。本文对Mn25Al7钢的母材、对接焊接接头及T型焊接接头等典型节点进行疲劳试验研究,分别基于名义应力方法和热点应力方法拟合得到典型节点疲劳等... 详细信息

Mn25Al7钢是一种新型的轻质高强船用钢,目前针对Mn25Al7钢的疲劳性能尚未开展相关试验研究。本文对Mn25Al7钢的母材、对接焊接接头及T型焊接接头等典型节点进行疲劳试验研究,分别基于名义应力方法和热点应力方法拟合得到典型节点疲劳等级曲线,并与现有规范的疲劳等级曲线进行对比分析。对三种试样的断口形貌进行观测,分析其裂纹扩展规律和断裂机理。试验结果表明:Mn25Al7钢母材疲劳寿命高于按规范设计的普通钢材;规范低估了母材和磨平焊趾的对接焊缝接头疲劳寿命,但能较好地评估T型焊缝接头的疲劳寿命。通过对比分析三种试件的损伤速率差别,进一步对断口形貌进行了系统分析,发现初始裂纹源和焊接残留物会造成疲劳强度的降低。本研究可为船用高强钢的疲劳寿命预测提供理论依据和试验支撑。

关键词：高强钢疲劳评估焊接接头断口分析疲劳试验

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重型燃气轮机压气机技术发展趋势

动力工程学报 2024年第9期44卷 1317-1327,1360页

作者：余春华阙晓斌吴宏中国联合重型燃气轮机技术有限公司北京100016

重型燃气轮机联合循环效率可超过60%,是一种高效率的热功转换设备。燃气轮机具有的优异调峰能力使其在以新能源为主体的新型电力系统中发挥越来越重要的作用。概述了重型燃气轮机压气机的工作特点、结构特征和主要技术指标,重点介绍了... 详细信息

重型燃气轮机联合循环效率可超过60%,是一种高效率的热功转换设备。燃气轮机具有的优异调峰能力使其在以新能源为主体的新型电力系统中发挥越来越重要的作用。概述了重型燃气轮机压气机的工作特点、结构特征和主要技术指标,重点介绍了国际主流燃机厂商典型型号压气机研制及技术进展。总结了重型燃气轮机压气机设计体系的研究进展,并基于我国重型燃气轮机研制现状,对标先进重型燃气轮机技术发展趋势,提出了通流气动布局优化技术、高性能叶型技术、跨音级叶片全三维设计技术、高度集成设计系统等重点技术发展方向。

关键词：重型燃气轮机压气机设计体系技术发展

基于WPES与MEEMD的船用主机振动研究

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舰船科学技术 2024年第4期46卷 103-108页

作者：吴刚江国栋闫国华陈晓东上海海事大学商船学院上海201306 中国极地研究中心上海201209

为揭示船用长冲程低速柴油机健康状态下的振动特征,采用小波包能量谱(Wavelet Packet Energy Spectrum, WPES)和改进的总体平均经验模态分解(Modified Ensemble Empirical Mode Decomposition, MEEMD)结合的特征提取方法,对典型推进工... 详细信息

为揭示船用长冲程低速柴油机健康状态下的振动特征,采用小波包能量谱(Wavelet Packet Energy Spectrum, WPES)和改进的总体平均经验模态分解(Modified Ensemble Empirical Mode Decomposition, MEEMD)结合的特征提取方法,对典型推进工况下低速机的表面振动信号进行3层小波包分解和重构。通过对能量占比较大的节点采用MEEMD方法进行分解,获得IMF1分量频谱。研究结果表明,在40%以下的较低发动机负荷时,各单次燃烧循环的振动波动较小,振动幅值基本一致。提升至50%以上发动机负荷时,燃烧引起振动波动明显增强。50%工况下,中高频能量占总能量的41.51%,为主要振动源。

关键词：船用低速柴油机小波包能量谱改进的总体平均经验模态分解振动特性状态评估

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船用双燃料发动机排放和经济性能分析

中国航海 2024年第2期47卷 128-133,144页

作者：邓孜锦蔡浩王子赫陈明亮张富忠尹自斌集美大学轮机工程学院福建厦门361021 中船动力镇江有限公司江苏镇江212002

某船用发动机在进气歧管加装燃气喷射系统改造为柴油/压缩天然气(CNG)双燃料发动机。为研究其排放性和经济性,分别在燃油模式、燃油模式+选择性催化还原法(SCR)及双燃料模式开展台架试验。结果表明:双燃料模式下发动机氮氧化合物(NO_(x)... 详细信息

某船用发动机在进气歧管加装燃气喷射系统改造为柴油/压缩天然气(CNG)双燃料发动机。为研究其排放性和经济性,分别在燃油模式、燃油模式+选择性催化还原法(SCR)及双燃料模式开展台架试验。结果表明:双燃料模式下发动机氮氧化合物(NO_(x))排放能达到燃油模式+SCR的排放水平,满足《国际防止船舶造成污染公约》(MARPOL)附则Ⅵ对NO_(x)排放第3阶段(TierⅢ)控制标准,但歧管进气方式导致碳氢化合物(HC)和一氧化碳(CO)排放高,难以满足《船舶发动机排气污染物排放限值及测量方法(中国第一、二阶段)》(GB 15097-2016)。对柴油/CNG双燃料发动机存在较高的HC和CO排放,MARPOL附则Ⅵ未作出限制,存在缺陷,有待修订完善。该发动机燃油模式+SCR及双燃料模式均满足TierⅢ,若其装船的船舶在MARPOL公约附则Ⅵ规定的排放控制区航行,尽管发动机采用燃油模式油耗率更低,但从燃料成本考虑,双燃料模式经济性更好。研究结果期望为船舶营运管理及行业公约、法规的修订提供参考。

关键词：双燃料发动机排放性能经济性能分析与评估