O_2/N_2气氛下燃气锅炉NO_X释放特性

通过对富氧燃气锅炉热工过程进行数值分析,研究了O_2/N_2氛围下,氧气含量、助燃剂温度、过量O_2系数等对气体燃料氮氧化物排放特性的影响。在O_2/N_2气氛下,随着氧气含量的增加炉内NO的摩尔分数增加,快速型NO以及热力型NO的产生速率也增大,且快速型NO的产生速率大于热力型NO的产生速率;随着入口助燃剂温度的增大,NO_X的排放量增大;随着过量O_2系数从1.1变为1.2时,炉内混合不均匀,导致温度不均匀,NO_X的摩尔分数增加,然后随着过量O_2系数的增加NO_X排放量减小,但在1.6时,氮氧化物突然急剧增加,所以过量氧气系数宜选择为1.2到1.4范围内。     

正庚烷低压预混燃烧火焰中间产物生成特性分析

采用数值模拟的方法研究正庚烷低压预混层流燃烧火焰,分析了正庚烷化学反应路径及燃烧产物,考察了OH,O,H自由基的摩尔分数变化,比较了火焰中同类烷烃、烯烃和炔烃摩尔分数,通过C2H4的敏感性分析探讨了燃烧火焰中烯烃生成和消耗路径。结果表明:随火焰高度的增加,H2O、CO和CO2摩尔分数增大,火焰高度1.3cm以后,CO的摩尔分数开始下降,对应的CO2摩尔分数迅速增加。OH,O,H自由基摩尔分数的最大量级为10-4~10-3,OH,O,H自由基摩尔分数的迅速增大反映燃烧中间产物的消耗反应较剧烈。正庚烷燃烧火焰烯烃生成较多,C2烯烃摩尔分数的峰值分别是同类烷烃和烯烃的32、85倍,C3烯烃的摩尔分数的峰值是同类炔烃7.2倍。     

独特谐振模式下薄膜体声波谐振器的设计

计算了四层复合结构的薄膜体声波谐振器(FBAR)的输入阻抗谱,各层采用的材料分别是Al/AlN/Al/Si,其尺寸为0.8 μm/1.9 μm/0.8 μm/100 μm,得出其有效机电耦合系数k²_eff随谐振模式的分布情况,从而得到最大k²_eff的独特谐振模式在1~2 GHz为第40阶谐振模式。从理论上探讨了各层的尺寸及材料属性对该独特谐振模式及其频移的影响,以及串联谐振品质因数FOM等滤波器设计的主要性能参数在该模式下的分布情况。实验结果表明,工作在独特谐振模式下的FBAR的性能依赖于各层材料尺寸,当压电层厚度从0.2 μm变到4.3 μm时,特殊谐振模式频率从1.2 GHz增加到4.8 GHz;当基底厚度变厚时,有效机电耦合系数从3.2%变到0.8%,串联品质因数从2 000变到700;而电极变厚后,有效机电耦合系数趋于一个稳定值。这些数据在实际设计过程中对滤波器的微调具有参考意义。     

微型燃烧器内掺氢甲烷燃烧特性的数值模拟

为改善甲烷在平板式微型燃烧器内的燃烧特性,对掺氢甲烷的预混合燃烧过程进行二维数值模拟,研究不同掺氢比及不同通道高度下混合燃料的燃烧规律。结果表明,在当量比为0.8的条件下,氢气的掺入具有稳定火焰和提高混合燃料可燃流速的作用;在掺氢比为5%~25%的范围内,随着掺氢比的增大,火焰锋面逐渐前移,掺氢比每增加5%,火焰最高温度平均可升高101 K;反应中OH的摩尔分数将随氢气的增多而升高,但CO2的摩尔分数随掺氢比的增大反而减少,CO2生成率呈现先缓慢升高后急剧下降的趋势。此外,氢气的加入很好地解决了甲烷难以在小于2.5 mm的通道高度内燃烧的缺陷,通道高度从3 mm递减到1 mm,相应的CO2生成率逐渐减少;通道高度为4 mm时,火焰中心温度达到最大的2 260 K,其出口处的CO2摩尔分数低于另外三组通道高度的值。     

CO_2激光深熔焊接光致等离子体吸收及其控制

研究高功率密度 CO2 激光焊接过程中光致等离子体对入射激光的吸收以及侧吹辅助气体对等离子体控制的影响。采用准基模 CO2 激光束在 1 Cr1 8Ni9Ti不锈钢表面进行扫描焊缝 ,通过光谱检测装置检测等离子体辐射谱线强度 ,从而计算等离子体对激光的吸收系数 ;采用侧吹喷嘴分别通CO2 、N2 、Ar、He4种气体压缩等离子体。研究结果表明 ,光致等离子体对入射激光能量的吸收损失高达 2 0 % ;随着侧吹辅助气体流量的增加 ,焊缝呈现3个区间 :当气体压力低于金属蒸汽压力时 ,焊缝为“酒杯”状 ,深宽比很小 ;当辅助气体操作压力稍高于金属蒸汽压力 ,等离子体可被有效控制从而获得最佳焊缝。     

混合工质摩尔配比对LNG绕管式换热器壳侧换热特性的影响

为了明确混合工质摩尔配比对LNG绕管式换热器壳侧换热特性的影响,开展了乙烷/丙烷二元混合工质两相流体在壳侧的换热特性试验研究。其中,乙烷与丙烷摩尔配比分别为10:90、30:70与60:40,干度工况范围为0.2~1.0,质流密度为40~80 kg/(m~2·s),热流密度为6 kW/m~2。试验结果表明:对于乙烷/丙烷二元混合工质,当干度小于0.7时,换热系数随乙烷摩尔分数的增加而减小;在干度大于0.7时,换热系数随乙烷摩尔分数的增加而增大。     

用TG/FTIR/MS联用技术研究草酸钙分解过程中CO和CO_2的共逸出

采用TG/FTIR/MS三联机在线检测CaC_2O_4分解过程中逸出气的红外和质谱信息,并改变试样量及气氛气体的氧浓度进行定性定量分析。发现在惰性气氛下CaC_2O_4的两个分解过程中均存在CO和CO_2共逸出现象。其中与CO共逸出的CO_2,由CO的歧化反应和氧化反应共同贡献;与CO_2共逸出的CO,则是由歧化反应产物C与逸出气CO_2发生碳气化反应而生成。系统内氧气浓度对CO歧化反应和碳气化反应有很大影响,当氧气体积浓度达到38×10-6时,已检测不到这两个反应的存在,此时质谱中O_2(质荷比32)的离子流曲线出现负峰。     

Ti2AlC粉末粒径分布对TiC0.5-Al2O3/Cu复合材料组织及性能的影响

通过不同时间的湿法球磨得到不同粒径分布的Ti₂AlC粉末,再与Cu₂O粉末和铜粉末混合,利用放电等离子烧结技术制备TiC_0.5-Al₂O₃/Cu复合材料,研究了Ti₂AlC粉末粒径分布对其组织和性能的影响。结果表明：随着Ti₂AlC粉末中亚微米级颗粒体积分数由0增加到70.27%,复合材料中增强相颗粒TiC_0.5和Al₂O₃在基体中分散更均匀,但是当亚微米级颗粒体积分数为98.07%时,增强相颗粒出现聚集现象;随着亚微米级颗粒体积分数的增加,复合材料的导电率与相对密度先减小后增大,硬度与屈服强度则先升后降,当亚微米级颗粒体积分数为70.27%时,复合材料综合性能最优异。     

提升管CSVQS环流预汽提器的CFD优化

针对原结构尺寸的环流预汽提器实现中心气升式环流时颗粒分布不均匀,环流效果较差,基于欧拉-欧拉双流体模型,应用CFD软件,对提升管CSVQS的环流预汽提器的结构进行了优化。结果表明,随着径高比D/H的增加,导流筒区与环隙区的固含率呈增加趋势;但若D/H过大,却不利于环流,取D/H=0.65~0.69。与原结构相比,当环隙区面积与导流筒区面积比S1/S2=0.97时,颗粒分布明显均匀,环流效果较好,有利于环流床内的气固充分混合接触,取S1/S2=0.95~0.99。与导流筒径高比和环隙区面积与导流筒区面积比相比,导流筒下端距莲蓬式气体分布器的距离H1对颗粒分布的影响较小,但当H1=120mm时,导流筒区和环隙区的颗粒分布更接近静床层时的颗粒分布,取H1=115~125mm。     

不同开口度下的煤矿水液压安全阀的气蚀特性

针对煤矿水液压安全阀存在的严重气蚀问题,建立双排阀口的CFD模型,分析了不同启动次序和开口度的阀腔气相体积分数和压力分布云图,并得到其影响规律及最佳的阀口开启次序。研究表明:3种开启方式下,开口度为0.8~1.2 mm时气蚀均较为严重;同步开启时,综合抗气蚀效果最差,开口度为0.8~1.2 mm时极易形成涡旋,且对气蚀现象有扩大作用;阀口1,2依次开启时,阀腔内部的气穴气蚀现象也较明显,最大气相体积分数值达98.3%,气穴范围也较大;阀口2,1依次开启时,其阀口1附近尾椎部分高压区域可以补偿压降,从而降低阀芯内部流场最大气相体积分数,且在阀口2开口度为0.8~1.2 mm时,相对其他2种开启方式,最大气相体积分数和面积分别降低了25.7%,18.6%,抗气蚀效果最佳。     

不同绝缘气体下中压开关柜温升特性研究

为探究干燥空气和 N₂ 从温升角度替代 SF₆ 气体的可能性,针对 KYN28-12 型中压开关柜,通过有限元分析法,构建三维温度场 流场的耦合模型,并在 3 种绝缘气体下,研究中压开关柜温升特性。研究结果表明,在 3 种绝缘气体下,具有相似的温度场分布,采用干燥空气和 N₂ 开关柜的温升要高于 SF₆ 气体,高出约 5~9 ℃ ; 3 种气体中流场分布规律也基本一致,但 SF₆ 气体流速较慢,最高 0.12 m / s ,干燥空气和 N_2?的流速类似,最高流速 0.16 m / s 。研究结果认为从温升方面考虑,满足绝缘条件下,干燥空气和 N2 替代 SF₆ 可行,但需要注意较 SF₆ 更高的温升,流场分布特性可为干燥空气和 N₂ 开关柜降低温升研究提供一定的理论依据。     

MoSi2添加量对放电等离子烧结α-Sialon陶瓷性能的影响

以Y₂O₃为烧结助剂,采用放电等离子烧结技术制备了以MoSi₂为第二相的α-Sialon陶瓷,研究了MoSi₂添加量（0～10%,质量分数）对陶瓷微观结构和性能的影响。结果表明：添加MoSi₂后,陶瓷中α-Sialon晶粒从等轴状变为长棒状,且随着MoSi₂添加量的增多,长棒状α-Sialon晶粒显著增多,长径比增大,当MoSi₂质量分数为10%时,晶粒尺寸呈现显著的双峰分布;当MoSi₂质量分数从0增加到10%时,陶瓷的相对密度由99.0%增加到99.7%,硬度由21.12 GPa降低到20.44 GPa,断裂韧度由4.80 MPa·m^1/2增加到6.13 MPa·m^1/2;在干切削镍基高温合金时,添加质量分数10%MoSi₂的陶瓷刀具在达到磨损标准时的切削长度是未添加MoSi₂陶瓷刀具的1.5倍,可见该刀具切削性能优异,其...     

下吸式秸秆气化炉流场分析

为研究下吸式固定床气化炉内多相反应流场的详细信息及工艺参数对气化过程的影响,采用Fluent软件对其进行二维数值模拟,在Lagrangian坐标系下采用随机轨道模型追踪秸秆颗粒运动,基于P1模型模拟气化过程的辐射传热过程。结果表明:空气当量比在0.28～0.30之间时气化效果最佳;空气当量比小于0.28时,由于O_2含量少,会出现挥发分燃烧不完全、炉内温度较低的现象;空气当量比大于0.30时,挥发分与焦炭燃烧完全,但过多的O_2会稀释可燃气体;S/B(水蒸汽/秸秆质量比)小于0.25时,处于水煤气反应速率的增加阶段,CO随S/B值的增加而增加;S/B大于0.25时,由于温度过低,使得水煤气反应的反应速率开始下降,气化炉内CO含量随S/B值的增加呈下降趋势。     

超声分析二元混合气体流量的拟合优化算法

文中从超声波在二元混合气体中传播的物理特性出发,根据理想气体状态方程,解算出二元混合气体成分与声速的函数关系。并以此为基础与气体压力值进行最小二乘曲面拟合,避免系统误差和偶然误差,计算气体的摩尔分数和流量。研制出一款基于单片机的超声波气体流量计,根据测量声速、温度、压力计算出气体摩尔分数和流量。工程应用验证与氧分析仪对比摩尔分数误差小于0.5%,与气流分析仪对比误差小于±0.03 L/min。     

钼加入量对Fe-2Cu-0.8C系烧结合金组织和性能的影响

采用粉末冶金方法制备了Fe-2Cu-xMo-0.8C(x为0.2~1.2,质量分数/%)合金,研究了钼元素加入量对其显微组织和力学性能的影响。结果表明:随着钼加入量的增多,合金的密度、抗拉强度和伸长率均先增大后减小,当钼质量分数为0.8%时达到最大,分别为6.9g·cm-3,318 MPa和3.9%,此时合金具有良好的综合性能;钼可促进合金烧结体的致密化,随钼加入量增多,烧结体的孔隙率减小。     

基于自动化排水集气原理的页岩含气量测试新方法

在岩石含气量测试方法现状调研基础上,详细介绍了自主研制的基于自动化排水集气原理的页岩含气量测试装置,阐述了仪器原理、功能,并采用6种不同气体在快、慢两个不同流速下,研究气体组成及流速对质量流量计法和自动化排水集气法测试精度的影响。结果表明,质量流量计法受气体组分及流速影响显著,尤其当烃类气体组分不确定或含水蒸气时,会出现较大误差,高流速条件下误差可达10%以上。自动化排水集气法计量精度高,误差在1%以内,且对流速变化不敏感,实现了高自动化与高精度。     

液压油黏度与含气率对涡旋泵性能的影响

基于空化模型和动网格技术,建立了含轴向间隙的涡旋泵流体域模型,对其内部流场进行数值模拟,得到不同转角下涡旋泵工作腔内流体的压力、速度、气相体积分数和流量等参数,分析了不同液压油的温度、种类和气相质量分数等对涡旋泵内的压力脉动和空化的影响。结果表明：液压油中气体质量分数从3e^-5增加到1.2e^-4,导致泵的容积效率下降;液压油从32#到68#,动力黏度增加0.0315 Pa·s,涡旋泵的压力峰值增加11.93 MPa,容积效率增加2.7%;从38℃增加到44℃,液压油动力黏度减少0.011 Pa·s,涡旋泵的压力峰值降低5 MPa,容积效率下降1.1%。     

煤热解中痕量乙烯在线激光吸收光谱检测

为了实现煤热解过程中痕量乙烯(C2H4)标识气体的在线识别与检测,结合波长调制与长光程技术,搭建了煤热解乙烯在线激光吸收光谱检测装置。采用中心波长为1 620 nm通信波段DFB激光器作为激光光源,有效光程为15 m的多光程吸收池为样品吸收池,利用SR830进行波长解调,通过二次谐波信号反演得到乙烯浓度。使用高精度流量控制器,利用高纯氮气稀释乙烯配比,制备得到10×10^-6到90×10^-6的标准乙烯样气,其线性拟合的相关系数R²为0.998 9;对浓度为20×10^-6的乙烯进行连续4 000 s的Allan方差分析,实验结果表明,检测极限为121×10^-9。为了研究不同气体氛围下煤热解过程中乙烯浓度的演化规律,控制气体流速为150 mL/min,分别在氮气、空气以及合成空气中对乙烯标识气体的释放过程进行热重分析实验。研究发现,当温度小于500℃时,3种气体环境下乙烯释放量较少且基本一致,当温度在500～700℃时,氮气环境中乙烯释放量要远高于其他两种气体,但空气中乙烯释放的增速...     

大气压等离子体微射流阵列空间均匀性的纹影摄影研究

大气压等离子体微射流阵列具有高电子密度、高效率、可进行无掩膜加工等特点,在材料处理和生物医学等领域有潜在的应用前景。然而由于阵列中相邻微射流间存在强烈相互影响以及射流与环境空气间的相互作用,等离子体微射流阵列存在着空间分布不均匀的问题。研究喷嘴尺寸为300μm的1×3微射流阵列,采用高速纹影摄影技术从流场角度研究工作电压和气体流速对微射流阵列的空间均匀性的影响。研究结果表明,等离子体放电会使得气流的层流长度明显变短,且施加电压越高时,阵列中侧向气流的偏转角越大,通入的气体流速增大时,偏转角随之减小。实验的结果有助于理解微射流阵列中射流间的相互影响机理,对于后续微射流阵列的应用研究具有重要的指导意义。     

水蒸气润滑螺旋槽干气密封性能分析

水蒸气润滑干气密封是一类特殊的干气密封,端面的润滑气体为水蒸气。为了研究水蒸气润滑干气密封的性能,采用无限窄槽理论,并采用RK方程来表达水蒸气的实际气体的行为。对螺旋槽的气膜压力控制方程进行了修正,分析水蒸气润滑干气密封的开启力、气膜刚度、泄漏率、气膜摩擦力矩和热平衡气膜厚度。结果表明:低压时,泄漏率随膜厚增加先减小再增加,中高压时,泄漏率随膜厚增加而增加,实际气体行为对泄漏率的影响较大;摩擦力矩随膜厚增加而减小,实际气体行为对摩擦力矩无影响;当温度为300℃,压力为0.5 MPa时,在常见的工作膜厚范围内,剪切发热速率始终大于膨胀吸热速率,不能获得热量平衡膜厚,压力为2和5 MPa时,实际气体的热量平衡膜厚均小于理想气体,两者相差分别为0.886%和2.932%。