余热利用式燃气轮机循环热力学分析

燃气轮机循环能用于回收钢厂生产过程中熔渣所产生的余热资源,为了研究余热利用式燃气轮机循环的性能,建立了该循环的经典热力学模型,分析了余热回收温度对循环功率和热回收效率的影响,并以循环功率最大为优化目标,对循环的功率进行了优化,给出了最大功率、最大热回收效率及相应的最佳空气质量流率和最佳压比等经典热力学优化结果。     

基于遗传算法的斯特林驱动式增压泵优化

对自主设计研究的反渗透海水淡化动力装置的驱动装置即β型自由活塞斯特林发动机进行优化。研究发现,影响斯特林发动机功率的因素主要有扫气容积比、温度比、无益容积比和活塞相位角。利用遗传算法全局寻优特点,寻找这四个参数的最佳匹配值,以得到最大功率输出。通过对优化前后的压力-容积图以及数值的对比,发现优化后的斯特林发动机输出功明显提高。     

α型斯特林自由活塞反渗透海水淡化增压系统设计研究

主要提出了反渗透海水淡化系统的新型动力装置,将自由活塞斯特林发动机与往复式柱塞泵耦合,构成自由活塞斯特林增压泵,为反渗透海水淡化系统提供动力。首先,通过分析该发动机的结构和运行机理,建立自由活塞斯特林增压泵质量-液压力-阻尼系统;其次,利用实用等温模型分析法对斯特林发动机进行热力学建模,利用流体力学对液压腔压力变化建模,以及利用牛顿定律对系统活塞动力学建模;最后,借助MATLAB软件对系统建模进行求解分析,求出新型增压泵的输出功率和流量。结果证明该增压系统的设计符合反渗透海水淡化系统的需求,并可正常运行。     

回收内燃机余热的布雷顿循环分析

对回收内燃机余热的布雷顿循环进行了分析,导出了循环比功、循环效率和各个部件损失的表达式,分析了余热温度、循环压比和换热器有效度对循环比功、效率的影响,得到了该循环的效率特性和输出比功特性,确定了损失最大的位置。结果表明,循环比功和效率随着换热器有效度和余热温度的增加而增加,分别存在最佳循环压比使循环效率和循环比功达到最大值。研究为余热回收型燃气轮机性能的改进提供方向。     

活塞轴向综合误差对斯特林热机循环影响分析

基于施密特循环理论分析方法,以功率25 kW、转速1500 r/min的斜盘式太阳能斯特林热机为例,考虑各个工质循环单元中最小循环压力不变及各种热损失的情况下,利用Matlab软件计算分析了斜盘传动机构中活塞轴向综合误差对斯特林热机循环性能的影响.分析结果表明：该误差对斯特林热机的最大循环压力、基本功率、输出轴扭矩和示功循环效率等性能产生了一定的影响,对斯特林整机运行造成不同程度的不平衡性.     

一类复杂燃气轮机循环的热力学研究

对一类复杂的燃气轮机循环进行了热力学分析和研究,导出了循环输出功、热效率、熵产和火用效率的解析式;通过数值算例,分别讨论了各个性能目标与中冷压比和总压比的关系,并对中冷压比进行了优化;分析了回热度、循环温比、压气机和涡轮机内效率、中间冷却终点温度等循环参数,对性能目标的影响,所得结果对实际燃气轮机装置的参数选择和优化设计具有一定的参考作用。     

内燃机主轴承摩擦功率损失的影响因素

研究了影响主轴承摩擦功率损失的影响因素,包括轴承表面粗糙度、润滑油温度、曲轴转速、轴颈间隙和供油提前角,同时分析各影响因素对内燃机主轴承的影响。分析所用物理模型为直列六缸内燃机,其数学模型主要依据有限差分法与欧拉法求解雷诺方程,润滑油膜接触通过在时域内压力平衡迭代计算。对内燃机曲轴主轴承摩擦功率损失影响因素进行了探讨,计算结果表明,在内燃机零部件设计阶段应充分考虑轴承间隙以及表面粗糙度对摩擦功率损失的影响。     

开式燃气轮机中冷循环热力学优化

调整质量流率(或沿通流路径压力损失)和中间压比的分配可以优化开式燃气轮机中冷循环的热力学性能。分析表明,分别存在最佳的燃料流率(或沿通流路径压力损失)和中间压比使循环输出功率最大,最大功率输出对总压比有附加的最大值。给定质量流率和动力装置尺寸的情况下,通过合理分配压气机入口和透平出口之间的流通面积,循环输出功率和效率可以再次得到优化。     

船用压缩机工作循环主要参数的确定

河运与海运船队中,补充了大量的柴油船,在它们的动力装置中,活塞式内燃机佔有很重在的地位。大多数船用内燃机都用压缩空气启动。船用压缩机产量的不断扩大,要求特别注意其结构的选择。 设计现代船用压缩机的趋向是:增加转数和减少压缩级数。 压缩级数的减少,使得每级中的压力比上升,从而导致输气量下降、驱动功率增大以及空气的压出温度升高。 船用压缩机的工作既然是短暂而定期的,那末,输气量有某些下降,驱动功率有某些升高并无实际意义。因此,限制船用压缩机中压力比升高的主要因素是空气的压出温度。压出温度应当低于润滑油的炭化温度。     

线性唯象传热条件下给定周期的内可逆热机最大功率输出时最优构型

对线性唯象传热条件下给定循环周期的内可逆热机最优构型进行研究,利用最优控制理论得出最大功率输出时热机的最优构型为六分支结构,其中包括两个等温分支和四个最大功率分支,而没有绝热分支.给出各分支过程的时间和热源及工质温度,求出最大功率输出和相应效率.通过计算可知随着高温热源温度的减小,最大功率分支过程时间减小,最大功率输出、所需输入能量和循环效率都减小.随着汽缸容积变化率的减小,最大功率分支过程时间增加,最大功率输出减小,所需输入能量增加,循环效率减小.随着热导率的减少,最大功率分支过程时间减小,最大功率输出和所需输入能量减小,循环效率增加.将所得结果与牛顿传热规律下的结果比较可知两种传热规律下的循环最优构型均由两个等温分支和四个最大功率分支组成,且均不包括绝热分支.两种传热规律下的两个等温分支的温度不同,四个最大功率分支的过程路径也不同.两种最优构型对应的各分支过程时间不相同,最大功率输出、所需输入能量和循环效率均不相同.     

Enhancement of combined cycle performance using transpiration cooling of gas turbine blades with steam

Gas/steam combined cycle is synergetic combination of Brayton cycle based topping cycle and Rankine cycle based bottoming cycle, which have capability of operating independently too. Combined cycle performance depends on the constituent cycles and it can be reasonably improved by enhancing gas cycle performance using gas turbine blade cooling. Amongst different cooling techniques the transpiration cooling offers effective utilization of coolant as compared to film cooling because of better shrouding of blade surface as the coolant is discharged from entire blade surface. The present work deals with evaluation of performance enhancement of combined cycle by using steam transpiration cooling of gas turbine blades. The combined cycle performance parameters e.g. overall efficiency and specific power output etc. have been compared for air transpiration cooling and steam transpiration cooling. The results revealed that for the specified conditions the steam is superior coolant in comparison to air and the combined cycle performance can be enhanced by applying transpiration cooling in gas turbine blades with steam as coolant. With a turbine inlet temperature of 1800 K and compressor pressure ratio of 23, the combined cycle efficiency with steam transpiration cooling of gas turbine blades is higher by 1.94 percent approximately as compared to the efficiency of combined cycle with air transpiration cooling of gas turbine blades.     

L波段雷达功率放大器设计和优化

设计一种L波段雷达功率放大器.对功率放大器的输出功率、脉冲顶降、热设计等关键参数进行了理论分析,结合电路输出功率的仿真结果对功率放大器的工作效率以及输出功率的带内波动进行评估.研究了脉冲顶降对输出信号的品质影响,探讨了功率放大器热设计的半定量的制约问题.给出系统主要参量的优化设计方法,完成了L波段雷达功率放大器的样机制...     

热光伏热电联产装置性能分析

热光伏是将高温热辐射体的能量通过半导体PN结直接转换成电能,有较高的能量输出密度及理论效率。在传统的热光伏系统只输出电能的基础上,加上热量回收装置,回收高温燃烧产物的余热和用于冷却光伏电池的冷却水的热量,组成了热电联产装置。通过数值模拟得到了燃烧室外壁面平均温度(1679K)、出口的排烟温度(1560K);利用数学计算方法分别计算出热光伏产生的电效率(14.07%)、回收余热的热效率(51.70%);最后得到了整体热电联产装置的总效率(65.77%)。     

微型热电发电器的性能测试分析

按照微型热电发电器输出功率的理论模型，对内阻、塞贝克系数和热导率等热电性能参数在不同温度范围内进行了测量和拟合。实验测试了不同电偶臂对数、电偶臂高度以及不同冷热端温度时微型热电发电器的最大输出功率，结果表明：一定范围内的最大输出功率随电偶臂高度的减小而增大，对电偶臂高度面积的比值进行适当选取，可使最大输出功率达到最优值；一定范围内的最大输出功率随电偶臂对数的增多而增大；温差和平均温度达到一定值时，最大输出功率可得到最优。根据测试分析结果，研制了微小型热电转换装置。     

并联混合动力电动汽车的模糊能量管理策略

为进一步优化并联的经济性，增强其能量管理策略的鲁棒性，针对高混合率，分析了常用的发动机最优曲线能量管理策略的不足，提出了以功率差、电池组荷电状态和电机转速为输入，以决定电机功率的比例系数为输出的模糊逻辑功率分配策略，在线计算电机所应承担的功率，达到了优化发动机工作点、电机效率和电池组荷电状态平衡的目的。通过整车循环工况前向仿真验证了该模糊策略对车辆经济性和工况适应性的改善。     

Influence of steam injection and hot gas bypass on the performance and operation of a combined heat and power system using a recuperative cycle gas turbine

The influence of steam injection and hot gas bypass on the performance and operation of a combined heat and power (CHP) system using a recuperative cycle gas turbine was investigated. A full off-design analysis was used to investigate not only the change in performance but also the variation in engine operation caused by steam injection. The performance improvement capability and operating limitations of full steam injection was examined. Selected operations (partial steam injection and underfiring) that secure minimum compressor surge margin were comparatively analyzed. Partial steam injection was found to be a better option than underfiring in all thermodynamic aspects. Under ISO condition, power and efficiency improvements in the partial injection targeted at a 10% surge margin are 27% and 7.4%, respectively. This study also investigated the increase in steam generation brought by the bypass of turbine exhaust gas around the recuperator. This bypass provided high operational flexibility by varying the capacity of thermal energy supply in both the pure CHP operation and the steam-injected operation. In particular, in the steam-injected operation, the capacity of thermal energy supply can be largely increased by the said bypass, while producing a greater power output than the pure CHP system.     

考虑压降的开式布雷顿CHP装置性能优化

考虑工质在流动过程中的压降不可逆性,建立开式简单布雷顿热电联产装置的有限时间热力学模型。以可用能率、火用输出率、利润率、第一定律效率和火用效率为目标研究装置的性能。通过Matlab数值计算,在无燃料消耗和装置尺寸约束下,优化了压气机进口相对压降,得到了最优可用能率、火用输出率和利润率,进一步优化压比,得到了最大火用输出率和利润率;在有约束条件下,优化压气机进口相对压降,得到了最优第一定律效率和火用效率,同时得到了各部件最佳的流通面积分配,进一步优化压比,得到了最大第一定律效率和火用效率。研究设计参数对装置最优性能的影响,发现分别存在最佳的供热温度使火用输出率、利润率和火用效率取得双重最大值。通过比较发现按最大火用输出率设计能使装置具有较大的可用能率和较低的压比,按最大利润率设计能使装置具有较大的第一定律效率和火用效率以及较低的燃料和空气消耗。     

Dynamic response of the temperature and stress fields in an I.C. engine piston

A numerical method is presented for calculating the dynamic response of temperature and thermal stress fields in I.C. engine parts. This method can be used for prevention of thermal failures in I.C. engines, such as thermal shock due to transient changes in load conditions, failure due to excessive thermal stresses, or deformations and metal fatigue. The program calculates the thermodynamic cycle, temperature and stress fields. A marine application was considered in this work and the change in b.m.e.p. and speed of the engine followed the propeller law. The results indicate that a sudden, even small change in power output above the nominal power may cause seizure of the piston due to excessive thermal expansion.