一种可起到值班火焰作用的介质阻挡放电装置

为了增强燃烧的稳定性,提出了利用介质阻挡放电等离子体装置来实现值班火焰的思路。通过布置在燃烧器出口扩张段上的等离子体激励器产生等离子体,并在燃烧过程中一直保持等离子体激励器处于工作状态,这样产生的等离子体可以起到类似值班火焰的作用——稳定燃烧、防止熄火。该装置具有结构简单紧凑、功耗低、激励参数可以在线调节且不影响燃烧器结构设计等优点。基于实验研究考察了该装置对旋流扩散燃烧中不稳定抬升火焰的作用效果。火焰结构的观测通过平面激光诱导荧光测试系统来实现。实验中观测到随等离子体激励功率增大,火焰高度逐步降低向喷嘴出口位置靠近,且反应更趋紧凑,这初步验证了该装置可以稳定燃烧、防止熄火,表明通过介质阻挡放电等离子体装置来实现值班火焰的设计思路可行。     

CH_4/O_2/He混合气体作大气压介质阻挡放电处理后其燃烧特性的改变

低温等离子体助燃技术在提高燃烧效率和拓展燃烧极限方面表现出良好的应用前景。为此,利用大气压介质阻挡放电对CH4/O2/He混合气体进行处理,对低温等离子体增强燃料燃烧的特性开展了研究。建立了介质阻挡放电助燃装置,对预混燃烧火焰图像进行采集并从中提取火焰燃烧锋面,采用本生灯法对等离子体作用下预混火焰传播速度进行测量,并与等离子体关闭时火焰传播速度进行比较分析,以此评价等离子体增强燃烧的效果。结果表明:在不同当量比(Ф)工况下,无论有无等离子体作用,随着Ф增加,火焰传播速度均先增加后减小,Ф=1时达到最大值;对CH4/O2/He混合气体进行等离子体放电处理后,其火焰传播速度在不同当量比作用下都有所增强,在当量比为0.85~1.15的范围内,燃烧速度增加17%~35%,因此可以认为等离子体对预混甲烷燃烧有显著强化作用。     

介质阻挡放电等离子体增强引擎燃烧技术的初步研究

非平衡等离子体技术在增强引擎燃烧效率,降低废气排放方面有着巨大的应用潜力,而介质阻挡放电是获得较大体积和较均匀分布非平衡等离子体一种有效方式。为此,详细论述了非平衡等离子体对燃料或助燃气活化作用的基本原理。基于管管结构介质阻挡放电的特点,提出了增强引擎燃烧效率的非平衡等离子体发生器主体结构方案,从理论上阐明了设计方案的可行性。以此方案设计了等离子体发生器,并开展了丙烷燃烧实验,结果表明非平衡等离子体在很大程度上能够改善有机燃料的燃烧状况,使之燃烧得更加充分,有效地验证了非平衡等离子体增强燃烧技术应用于提高引擎燃烧效率的可行性。     

介质阻挡放电边缘电场对甲烷燃烧强化的影响

燃烧强化是介质阻挡放电的一种新应用,是加速燃烧的化学动力学过程,从而提高燃料的点火性能、燃烧速度和稳定性等燃烧特性的一种新技术。为此,利用一种同轴介质阻挡放电结构对甲烷进行放电,然后将处理后的甲烷与空气混合、燃烧,研究放电对火焰形态的影响。实验现象表明经处理后燃料的燃烧火焰的整体位置向下移动,出现回火现象,通常认为这是由火焰的燃烧传播速度增加所引起的。但该文认为这种回火现象是由介质阻挡放电电极的边缘电场效应所引起的。边缘电场加速燃料等离子体与空气的混合过程,并最终引起回火。该文采用添加绝缘导管的方法考察边缘电场对燃料气体混合过程的影响,证实了带电粒子在边缘电场的作用下会改善燃料气体的混合过程。     

含氨煤气再燃脱硝反应的化学动力学模拟

煤气再燃有望成为一种有效的低污染燃烧方式得到广泛的使用。该文利用化学动力学模型对2种典型含氨煤气的脱硝反应特性进行了模拟研究。计算结果发现,再燃停留时间的延长可以显著提高再燃脱硝的效果,再燃停留时间应该大于1s才能取得较好的脱硝效果。同时,再燃温度越高,反应越迅速,脱硝效果越好。再燃区过量空气系数的降低对脱硝也有好处。煤气中的氨成分对煤气脱硝有一定的促进效果,而且随着反应温度的降低和再燃比例的增加,促进效果增强。含烃煤气与非烃煤气的再燃特性有很显著的差异,进行低NOx燃烧方式设计的时候应特别注意。     

燃烧器材料的热物理性质对微尺度催化燃烧的影响

催化燃烧可增强微型燃烧器的工作稳定性。对石英玻璃、刚玉陶瓷、紫铜3种不同材料制作的微尺度催化燃烧器,在0.12～0.36L/min、当量比浓度下进行实验比较。利用贵金属Pt为催化剂,石棉为催化剂载体,氢气/空气预混气体为燃料。实验结果显示,催化燃烧器具有很高燃烧稳定性。使用数值模拟观察燃烧器内部燃烧过程。模拟结果显示石英玻璃和刚玉陶瓷燃烧器存在明显的热点,其在0.12L/min时分别达到约1475K和1427K,而紫铜燃烧器内部的温度较低,一般不超过1200K,且分布均匀。对燃烧器散热分析发现,导热率较低的材料反而散热较高,如石英玻璃燃烧器散热在0.12L/min时高于紫铜燃烧器2.61W。由于不同燃烧器中的反应模式不同,石英玻璃和刚玉陶瓷中主要为气相反应,紫铜燃烧器中主要为两相反应,因此产生上述现象。     

煤粉锅炉微波等离子点火研究

微波等离子燃烧是一种非接触、化学改性提高活化能、降低着火温度、提高燃烧稳定性的燃烧技术。利用合适的微波谐振腔结构、微波频率和脉冲电源,使之产生相对稳定的等离子体可用于煤粉锅炉点火。探讨了利用谐振腔对风粉混合物直接等离子化后实现预混着火和通过不同谐振频率及脉冲对燃料进行等离子化直接点火燃烧的可能性和方法。     

大气压空气中尖-尖间隙60kHz高压放电实验研究

大气压低温放电等离子体在点火和辅助燃烧方面有着广泛的应用前景。为此,基于60kHz的高频高压电源,利用尖-尖电极的极不均匀场结构,在空气中获得了稳定的大气压辉光放电,通过测量电压电流并拍摄放电图像,分析了放电过程,并计算得到了电极压降和位移电流。间隙击穿前,间隙距离不变时位移电流随着施加电压而呈线性变化;间隙击穿后,电源输出电压不变时间隙放电电压随着间隙距离而呈线性变化。结果表明放电过程经历3种放电模式(电晕放电、火花放电、辉光放电),放电稳定性随着气体体积流量的增大而减小,在气体体积流量<3L/min时,可以实现稳定辉光放电。相关结果可为等离子体点火和辅助燃烧提供参考。     

分级富氧燃烧控制NO_x的一维模型和试验研究

为研究富氧燃烧过程中的NOx生成与控制,在一维沉降炉上进行了煤的分级富氧燃烧试验,并利用Matlab和Cantera软件建立了一维沉降炉反应模型并进行分析。试验温度1 100~1 200℃,给粉量21.1~32.3 g/h。试验和模拟结果表明:富氧燃烧时不采用烟气再循环的方法时NOx生成量也可比空气下燃烧时低。在未分级条件下,富氧燃烧时的NOx排放量是空气工况的77%。通过推迟二次风后移、缩小一次风风率等手段延长一次风在还原区的停留时间,可降低富氧燃烧时的NOx生成量。高浓度CO2和焦炭的气化反应有助于强化还原区的还原性气氛,促进NO在焦炭表面的还原,促进焦炭N向N2的转化,抑制焦炭NOx的生成。一维模型模拟结果与试验吻合。     

等离子体射流点火器点火特性的实验研究

为获得直流电弧等离子体射流点火器的点火特性,在实验燃烧段中进行了丙烷/空气混合气的点火实验,并与常规电火花点火器进行了对比。研究了2种点火方式下可燃混合气的点火过程,燃烧温度随时间的变化,点火延迟时间随可燃混合气余气系数的变化。实验结果表明:等离子体射流点火时,可燃混合气的燃烧温度上升速率大于电火花点火的,但2种点火方式下的稳定燃烧温度均为1 053K;等离子体射流点火延迟时间小于电火花点火的。     

汽轮发电机水路堵塞时定子流体场和温度场的数值仿真

水冷汽轮发电机冷却水路的堵塞是其常见的故障,水路系统堵塞的检测手段之一是监测其温度的变化。由于水氢氢汽轮发电机采用氢气冷却定子铁芯和转子部分,采用水冷却定子绕组,使得其冷却系统比较复杂,并且流体流动状态直接影响到温度的变化。为了得到较好的温度仿真结果,将流体场与温度场进行耦合,建立了汽轮发电机定子三维流体场与温度场的耦合数学模型。在通过计算汽轮发电机二维电磁场从而获得定子铁芯损耗分布的基础上;利用有限体积法耦合计算了定子的三维流体场和温度场。采用所建立的数学模型,计算了定子线棒空心导线在不同堵塞故障下定子的三维流体场和温度场,总结了定子温度的变化规律:与正常运行相比较,空心导线堵塞时,定子最高温度点的位置由上层线棒的出水口处转移到了被堵塞的线棒;被堵塞的空心导线即使增加1根,也会使得其所在的线棒温度有较大的增加,但是定子铁芯齿部、轭部以及正常线棒的温度增加很少。     

共箱封闭母线多物理场耦合分析

共箱封闭母线由于拥有较为复杂的发热与散热结构,故其温升的计算一直是研究与设计的重点。借助有限元法,通过建立有限元模型首先分析得到了双层导体共箱封闭母线在稳态中的工频电磁场及焦耳热分布。随后利用间接耦合法,将焦耳热作为热源带入到流场-热场耦合模型,计算得到了热场与流场,进而得出共箱封闭母线中导体与外壳的主要散热方式为辐射散热,为控制母线温升应加强母线的辐射散热能力。     

航空电源系统用高速实心式永磁同步电机设计

针对多电飞机航空电源系统日益增长的用电需求,设计了一台额定功率为75 kW、额定转速为65 000 r/min的高速实心式永磁同步电机。此类高速电机运行速度快、损耗密度大,其设计受到多物理场的共同约束。通过有限元仿真,从电磁场、机械场和温度场三个角度对电机性能、转子强度和冷却系统进行了设计,并通过试验验证了设计的合理性。分析结果为多电飞机电源系统电机产品提供了参考依据。     

一种新型矿用电机—复合转子异步电机谐波电磁场的三维分析

对一种新型矿用电机－复合转子异步电机中定子高次谐波磁势在有限长转子中所产生的涡流磁场进行三维分析。结论是，谐波磁场的三维特性比基波磁场明显减弱，谐波磁场的次数越高，磁场趋趋于二维分布，在各次谐波磁场中，齿谐波磁场较强，有时甚至强于任何其它高次谐波，因此设法削弱齿谐波磁场是降低谐波转矩和附加损耗，提高电机效率的有效方法。     

高压工频电场警示仪的研究

环评测试表明,在高压线路下和变电站内部分区域,电场强度超过国家标准5kV/m规定的最大值.为了便于电力工作人员及时准确的获得作业场所的电场信息,本文以C8051F020单片机为核心开发研制了高压工频电场警示装置.现场测试表明,该装置不仅可以对电场强度进行测量,当环境的电场强度超过规定值时,其声光报警系统可以自动告警,能满足电力系统对电场环境监测的需要.     

Measurement of small variations of atmospheric electrical field signals in fair weather

The variations in atmospheric electrical field signals in fair weather were observed both at Aobayama in Sendai and at Tsukidate in the Miyagi Prefecture. The measurements were made using a slow antenna type electrical field meter composed of a metal plate electrode and a CR integrator. They were recorded using a portable pen-recorder. A field meter of this type is suitable for measuring relatively rapid variations. The observations were made in a period of a few minutes in fair breezy weather. The data collected using a bare metal electrode were compared with those using an insulated electrode in order to detect an air-earth current. Examination of the dependence of the amplitude of the variation to the electrode size and height showed that the atmospheric electrical field is affected by these parameters. Observation of signals at two different positions gave the time delay between positions. This indicated that the electrical field perturbation was about several hundred meters. The well known atmospheric circulation with a period of a few minutes suggests that the observed variations in the electrical field signals were caused by electrical charges moving together with the atmospheric circulation. © 1998 Scripta Technica, Electr Eng Jpn, 125(4): 34–42, 1998     

交流输电线路工频电场和磁场在人体里感应电流的估算方法

交流输电线路的工频电场和磁场会在人体感应出电流,该电流在人体引起的生物效应,如果感应电流超过某个限度就可能对健康有影响。这里给出估算该感应电流的简单方法,以判断在一定场强下人体感应电流是否超过基本限值。     

珠海发电厂2号发电机失磁运行原因分析

发电机失磁运行是一种较严重的故障现象。文中分析了珠海发电厂 # 2发电机励磁开关误跳闸及发电机失磁运行的原因 ,指出发电机及励磁设备的保护控制在设计和安装调试方面所暴露的问题 ,并提出改进措施。     

物理场在燃煤烟气脱硫脱硝工艺中的应用

综述了高、中、低能量物理场在燃煤烟气脱硫脱硝工艺中的应用。高能量物理场(如高能辐射化学法、微波诱导等离子体法、微波放电法、微波加热法等)通常直接改变脱硫脱硝反应机理;中、低能量物理场包括静电喷射器法、荷电干式喷射器法、磁固定床法、磁流化床法、低温磁性铁基SCR脱硝技术、微波诱导催化还原脱硫脱硝技术等通常改变脱硫脱硝反应的物理过程。烟气脱硫、脱硝效率随物理过程的改进而提高。     

湖北汉川电厂锅炉受热面泄漏整治

电站锅炉受热面的泄漏,严重影响锅炉的安全运行。通过对汉川电厂300MW锅炉进行模化试验和现场试验研究,提出燃烧器“反切”改造,加装导流板、阻流板及防磨板等改造措施,使锅炉运行的可靠性大大提高,取得了很好的经济效益。