基于RGB三波段消光法和单帧单曝光图像法的汽轮机湿蒸汽测量实验研究

为了揭示汽轮机内湿蒸汽两相流动机理,提出了基于RGB三波段消光法和单帧单曝光图像法(SFSEI)的湿蒸汽测量探针系统,并采用2 100nm和960nm聚苯乙烯标准颗粒以及粒径范围为50~400μm的标准圆图像标定板对探针系统测量准确性进行了实验验证.利用该探针对某330 MW汽轮机在277 MW定压运行时末级后湿蒸汽进行了测量.结果表明:沿叶高方向,一次水滴的粒径分布在0.7~0.9μm,湿度在6%~9%,二次水滴的最大速度可达225.7m/s,最大粒径约200μm,并且二次水滴的速度、粒径和运动方向角随叶高变化不同;该探针系统可实现汽轮机湿蒸汽参数的有效测量,为湿蒸汽研究提供依据.     

带加速段的卧式旋风分离器的数值模拟及工业应用

带加速段的卧式旋风分离器具有体积小、结构简单、造价低、分离效率高等优点,为了解其工作机理,应用Fluent软件,采用雷诺应力模型模拟气相流动、离散相模型模拟颗粒运动轨迹,同时计算并给出了加速段出口速度为25.46 m/s时,粒径为1μm、5μm、10μm和30μm的颗粒运动轨迹,结果表明该分离器对细小颗粒具有一定的分离效率,与实验吻合良好。最后应用Fluent软件对实际应用的卧式旋风分离器进行了数值模拟,在不考虑物料循环的条件下,该分离器分离效率为85.8%,分离效率较高。     

燃煤锅炉PM10排放及元素分布特性的实验研究

应用低压撞击器对某300 MW燃煤锅炉除尘器前后的飞灰颗粒进行采样,对飞灰颗粒的质量粒径分布、除尘器对不同粒径颗粒的除尘效率和元素Si、Al、Fe、Ca、Mg、S、Cu、Pb、Zn、Mn的分布富集规律进行了研究,结果表明该电站除尘器前后PM_(10)质量粒径分布及元素质量分布均呈双峰分布,其峰值分别在0．1μm和2．36～3．95μm附近．除尘器对不同粒径颗粒的收集效率差别很大,对粒径大于10μm颗粒的收集效率约为100%,而对亚微米颗粒的收集效率在62%～83%之间．元素Mg、S、Cu、Zn和Pb在小粒径的飞灰颗粒上有明显富集趋势,特别是元素Cu、Zn和Pb,其相对富集系数达30～40,Si、Al和Ca的富集系数与粒径成正比变化,而Fe和Mn的富集系数与粒径没有规律性变化．     

PIVS方法测雾滴粒径的影响因素及其实验验证

在分析讨论PIVS(particle imageve locimetry and sizing)方法测量喷雾场粒子粒径的影响因素的基础上，通过建立基于标准粒子的粒子场实验模拟装置，对PIVS系统粒径测量结果进行了验证。结果表明：现有系统只适用于对大粒子(如平均粒径大干115μm)粒径的精确测量，要实现对小粒子(如粒径小于50μm)粒径的测量，仍需改善其成像系统的性能。     

长光程消光在线测量油雾过滤器的过滤效率

为测量油雾过滤器的过滤效率,提出一种长光程低体积分数颗粒消光测量方法,根据过滤前、后的油雾颗粒粒径和体积分数评估油雾过滤器的过滤效率.设计了油雾发生器模拟装置以及测量区域光路多次折返装置,以在线测量油雾颗粒的粒径和体积分数.经标定,测量区域光程为2 000mm.使用消光光谱技术反演计算得到油雾颗粒的粒径分布和体积分数.实验测得过滤后的油雾颗粒平均粒径D32=0.28μm,体积分数φ=1.5×10-8,并推算出该油雾过滤器的过滤效率为93.15%.结果表明:长光程消光法测量装置适用于测量细微颗粒(如油雾颗粒)的粒径和体积分数,可以用于高效过滤器性能检测和评估.     

绝缘子表面积污规律的数值模拟研究

为了研究输电线路悬挂绝缘子表面的积污规律,本文以XWP2-160型绝缘子为研究对象,利用计算流体力学方法,对大气中的污染物颗粒在绝缘子周边的运动和沉积进行数值模拟,分析了风速、质量浓度、颗粒粒径对绝缘子表面积污速率和区域的影响。研究结果表明,模拟结果与实验结果具有较好的一致性,所建立的数学模型能够较好地反映绝缘子表面的积污规律;绝缘子表面积污密度随风速的增加而增加并且增速逐渐增大,上表面与下表面积污密度的比值随风速的增加逐渐减小;绝缘子表面积污密度与质量浓度呈线性增加关系;不同粒径的颗粒在绝缘子表面的沉积区域呈现出不同的规律;绝缘子上表面,0~20μm颗粒的沉积数目几乎不受粒径影响,大于20μm颗粒的沉积数目随着粒径的增加而增加并且增速逐渐增大;绝缘子下表面,0~20μm颗粒的沉积数目随粒径增加迅速下降,20~50μm颗粒沉积数目回升,50~100μm颗粒沉积数目下降,一直100μm时接近于零。     

燃煤锅炉排烟粉尘浓度在线检测研究

本文论述一种测量气固两相流中固体颗粒的质量浓度及平均尺寸的光散射原理和方法。利用激光被颗粒群散射在前向两个小角上的散射光强之比求得颗粒群的平均粒径，从散射光强与透射光强之比求得颗粒群的质量浓度。该测试系统测量平均粒径和质量浓度的范围分别为１μｍ～４０μｍ和２０ｍｇ／ｍ３～１５００ｍｇ／ｍ３。该方法经过校正和标定，可以开发成为一种实用的测量技术     

基于取样-光脉动法的电站锅炉煤粉细度在线测量方法研究

针对电站锅炉稳定浓度工况下煤粉粒径分布测量需求,设计了取样装置,对高浓度气固两相流颗粒进行取样,并稀释形成稀疏气固两相流,同时基于单一颗粒光脉动法粒径测量原理统计分析获得颗粒粒径及分布,将该方法应用于电站锅炉煤粉细度参数测量,实时获得煤粉细度R_(75)、R_(90)和R_(200)等参数,并与筛分法进行对比,R_(75)相对偏差为13.2%。此外,改变制粉系统运行工况,该方法能够快速获得细度变化情况,为电站锅炉运行优化调整提供重要数据支撑。     

颗粒粒径对流态化两相流动影响的数值计算研究

固体颗粒直径对流态化两相流动的状态有着显著的影响。利用FLUNT作为数值计算工具采用欧拉双流体模型对微米级别细颗粒的气固流态化两相流动进行数值模拟分析,研究颗粒粒径参考Geldart的颗粒分类选取500、50、5μm以及0.4μm颗粒粒径进行流化床内流态化流动的数值模拟。数值计算结果揭示出了不同颗粒直径下的流态化特点,为细颗粒的流态化研究提供了一些参考。     

水平直管道中气体一颗粒两相流实验研究

使用多普勒激光测速仪测量了水平直管道中气体一颗粒两相流动的流场。实验中，采用三维粒子动态分析仪（Particle Dynamics Analyzer）测量了粒径在0-100μm玻璃微珠的时均速度和脉动速度分布，颗粒相的体积分数在10^-4～10^-5之间。实验结果表明，即使在粒径范围为100μm以下的颗粒，其在气相流场中的存在仍然会引起湍流流场结构的改变，实验还观察到气体一颗粒两相流动的湍流强度会随粒径的减小而增加。而且其脉动速度的分布将会在壁面附近出现脉动和随机分布的特征。     

燃煤过程中亚微米颗粒生成及影响因素的研究

通过沉降炉燃煤实验,讨论了燃煤过程中亚微米颗粒的形成机理,研究了炉膛温度、煤粉粒径及氧浓度对亚微米颗粒生成的影响.实验选择平顶山烟煤、六盘水烟煤和合山烟煤,每种煤的煤粉粒径范围分别是100～200 μm、63～100 μm和小于63μm.煤粉在不同条件下燃烧后,用13级低压撞击器按不同粒径收集可吸入颗粒物进行研究.结果表明:粒径小于0.377 μm的颗粒是通过气化-凝结机理形成,而粒径大于0.377μm的颗粒是通过矿物质的破碎、聚结机理形成;随着炉膛温度的升高、煤粉粒径的降低及氧浓度的提高,亚微米颗粒生成量会有不同程度的增加;炉膛温度是最主要的影响因素,煤粉粒径及气氛次之.     

数字显微全息在线测量脱硫烟气雾滴粒径及浓度

利用数字显微全息(DMH)测量技术开展了烟气雾滴浓度在线测量研究,设计搭建了基于超声雾化的雾滴发生系统和DMH测量系统,并利用DMH测量系统对超声雾化液滴场进行了测量.结果 表明:DMH测量系统的测量误差约为4.5％,准确度较好;在10％、30％和50％的雾化量下,雾滴粒径的概率峰值所对应的粒径分别为2.49 μm、2.58 μm和2.56μm,三者基本一致;随着雾化量的增大,雾滴质量浓度的概率分布曲线逐渐呈正态分布.     

轻型柴油车尾气烟羽中颗粒数量与粒径分布

测量了轻型柴油车在高怠速和低怠速运转的条件下，其尾气烟羽中粒径范围在15nm到30μm的颗粒数量和粒径的分布。利用SMPS和APS测量装置测量尾气烟羽中心线和环境背景条件下的颗粒排放。测量结果表明，测试的柴油车在高怠速运转的条件下会排放出更多的颗粒。然而，在两种怠速条件下，总的颗粒数量浓度由于沉降的作用会随着远离排气管的距离而减少。测量结果还表明，柴油车排放的颗粒主要是粒径小于700nm的颗粒，这些细颗粒比粗颗粒更易长期悬浮于大气中，从而引发局部的颗粒物污染问题。     

污秽颗粒在太阳能光伏组件表面的沉积机理及组件积灰特性数值模拟

基于颗粒力学行为及表面能对其沉积影响的分析,探究了颗粒沉积机理并提出了其沉积条件;建立了光伏组件积灰数值模型,通过相同条件下试验与模拟结果的对比验证了该模拟方法的合理性。在此基础上,模拟分析了粒径、风速和安装倾角对组件表面积灰量的影响。结果表明：相同条件下,10μm颗粒的积灰量最大,且当安装倾角大于30°时,积灰量与粒径呈负相关变化;粒径为30μm时,积灰量随安装倾角的增大近似呈线性减少,且当安装倾角由15°增大至60°时,可使风速为7 m/s时的积灰量减少约2.3 g/m²,其降低率约为52.4%;随着风速的增大,积灰量近似呈“V”形变化;污秽粒径不大于30μm且年平均风速约3 m/s的地区可能更适合建设光伏电站,且适当增大安装倾角有助于降低积灰量。     

卧式循环流化床锅炉压降和颗粒体积分数分布

为了研究卧式循环流化床(Horizontal Circulating Fluidized Bed,HCFB)内的气固流动特性,在带漩涡分离器的HCFB冷态试验台上,以颗粒粒径为87μm、170μm和211μm的玻璃珠为试验物料,采用压差传感器和光纤测量仪研究了颗粒粒径和表观气速对床内压降和颗粒体积分数分布的影响.结果表明:炉膛压降主要发生在主燃室,占总压降的90%左右,副燃室和燃尽室的压降很小;主燃室沿程压降和轴向颗粒体积分数均呈指数分布,横向颗粒体积分数呈"环-核"分布;副燃室的颗粒体积分数呈严重偏向的左稀右浓分布,而燃尽室的颗粒体积分数始终很低;随着颗粒粒径的增大,表观气速需分别至少达到1.25m/s、1.50m/s和2.00m/s时才能获得循环流态化状态.     

颗粒粒径分布光散射反演问题的一种随机算法

颗粒粒径分布的光散射测量是燃烧光学诊断研究中一个非常重要的内容。本文根据粒子在Ｍａｒｋｏｖ链上的游动模型提出一种从光散射数据反演颗粒粒径分布的随机算法,对粒径分布进行了数值模拟。计算的结果表明该算法抗噪能力强,允许噪信比可达２０％;算法对颗粒粒径分布参数不敏感,可适合于极窄、极宽和各种颗粒粒径分布形式;该算法编程简单,易于计算机实现,可望用于颗粒粒径分布光散射在线测量的反演计算。     

多层管排入口结构对旋风分离器性能影响分析

为改善旋风分离器的性能,利用ANSYS软件对传统型分离器与新型分离器(在分离器入口装配多层管排结构)进行了对比模拟。结果显示:多层管排结构对分离器入口部分气体质量流量、颗粒相分布、分离器压降、分级效率(50%分割粒径)均有影响,当入口速度为10 m/s时从入口内侧通过的颗粒数相比于传统分离器减小了8.4%,而大部分颗粒被气体携带从入口的中部、外部进入分离器,这部分颗粒进入分离器后很容易被捕捉;虽然压力损失相比于传统型分离器升高5%,但50%切割粒径从2.6μm减小到2.1μm,大大改善了分离器对细小颗粒的捕捉能力。     

高压喷射系统的磨损研究

高压喷射系统磨损的临界颗粒尺寸已被确定。通过评估从0－5μm到10－20μm各种双切割的试验粉末来测定引起高压喷射系统发生故障的颗粒尺寸。除了0－5μm的试验粉末,其余有颗粒尺寸均可使高压喷射系统发生故障。这些评估结果的分析显示,引起重要磨损的临界颗粒尺寸为6－7μm,每次评估产生一个磨损曲线公式,根据该公式,用户可由从过滤器流出的燃油中每ml所含5,10,15μm颗粒数目多少来判定其对燃油系统是否有害根据发动机的工作条件,可得出一个评估燃油过滤器性能的方法即磨损粉末的方法,该方法可以用来评估在高压喷射系统中使用的过滤器的性能以及该系统所受的相关磨损。     

催化剂颗粒粒径对烟气轮机流场影响的模拟研究

使用FLUENT 17.2软件对催化剂不同颗粒粒径下烟气轮机流场特性进行了模拟研究,分析了不同颗粒粒径对高温烟气流场、催化剂运动轨迹以及动叶冲蚀的影响。研究工况：颗粒粒径分别为0.5,1.0,1.5和2.0μm,高温烟气的入口温度为670℃,烟气轮机转子转速为6 263 r/min,高温烟气流量为2 067.92 m³/min。研究结果表明：在所研究的颗粒粒径水平下,颗粒粒径的改变不会对高温烟气流场以及颗粒运动轨迹造成明显的影响;动叶叶片被冲蚀的位置以前缘和尾缘为主,前缘被冲蚀的可能性大于尾缘;动叶叶片被冲蚀的可能性随着颗粒粒径的增加而上升。     

高压喷射系统的磨损研究

高压喷射系统磨损的临界颗粒尺寸已被确定。通过评估从0～5μm到10～20μm各种双切割的试验粉末来测定引起高压喷射系统发生故障的颗粒尺寸。除了0～5μm的试验粉末，其余所有颗粒尺寸均可使高压喷射系统发生故障。这些评估结果的分析显示，引起重要磨损的临界颗粒尺寸为6～7μm。每次评估产生一个磨损曲线公式，根据该公式，用户可由从过滤器流出的燃油中每ml所含5，10，15μm颗粒数目多少来判定其对燃油系统是否有害。根据发动机的工作条件，可得出一个评估燃油过滤器性能的方法即磨损粉末的方法，该方法可以用来评估在高压喷射系统中使用的过滤器的性能以及该系统所受的相关磨损。