PEMFC系统引射器设计及仿真研究

针对燃料电池汽车的运行特点,对氢气循环引射器进行了结构设计,利用Fluent软件对所设计的引射器进行了全工况模拟,确定了对引射器效率影响较大的变量。通过改变工作流体流量,并经过多次模拟后发现,为了使氢气引射器在怠速工况下不失效,引射器前端工作流体压力p_p要≥1.05 MPa。分析了工作流体质量流量G_p、喷嘴喉部直径d_(p*)和工作流体压力p_p对引射性能的影响,发现G_p对引射器的引射性能影响最大,并给出了G_p的取值范围。研究建议引射器设计时G_p在0.21~0.23 g·s~(-1)范围内最佳。     

机械过冷CO2引射制冷系统性能研究

利用R134a机械过冷系统对CO2引射制冷系统（ERS）气体冷却器出口工质进行冷却,实验研究了在不同过冷度、排气压力及蒸发温度下机械过冷CO2引射制冷系统（MSERS）的性能,并与ERS系统性能进行了对比分析。结果表明,MSERS系统的COP随着过冷度及排气压力的变化存在最大值,最佳过冷度约为16℃,而最佳排气压力约为8.5Mpa;随着蒸发温度升高,MSERS系统的引射比及COP均增大,且引射比随蒸发温度增大的速度在低蒸发温度工况下比较小。MSERS与ERS系统性能的对比表明,在实验蒸发温度范围内MSERS系统的COP大于ERS系统,且在低蒸发温度工况下MSERS系统COP的改善幅度更大;在蒸发温度小于1℃的工况条件下MSERS系统的引射比比ERS系统的引射比提高了约2.5%～6.0%;在不同的一级节流阀前温度工况下,MSERS系统制冷量比ERS系统提高了约27.2%～35.5%,COP增大了约6.2%～17.6%。     

同轴度对引射器性能影响的数值分析

船用燃气轮机需要安装引射器来降低红外特征,受限于机舱尺寸,引射器的主喷管和混合管往往不能同轴线布置。为了研究主喷管和混合管在非同轴线布置下对引射器的影响,本文以某燃气轮机上带有冷却孔的引射器为研究对象,采用数值模拟的方法研究了主喷管相对混合管轴线偏离±30%,±50%,±70%时引射器的性能,并且对比了冷却孔在开闭状态下的性能。结果表明：当冷却孔关闭时,主喷管向负方向偏移时压力损失系数最大提高4.3%,向正方向偏移时压力损失系数最大提高2.5%;当冷却孔开启时,偏移方向对压力损失系数没有明显影响,且引射器内部的燃气总温降低100~150 K。     

引射器二次流入口结构对引射性能的影响

作为五部委联合发布八项核心技术之一,氢气循环系统技术路线逐渐从氢气循环泵转向引射器。然而,采用引射器技术路线的典型问题之一就是难以全功率覆盖,需要更为精细的引射器优化设计。主要研究二次流入口结构参数对引射性能的影响,基于Ansys-Fluent软件,采用混合湿氢气介质,体积分数分别为氢气81%、水蒸气11%、氮气8%,建立引射器三维物理模型及其数值计算模型,数值分析不同二次流结构参数对引射性能影响。计算结果表明：不同的二次流入口结构对引射性能影响较小,其机理为二次流结构制约着混合段的流动混合,导致混合程度不同,进而影响引射性能。上述结果能为高效、全功率覆盖车用燃料电池系统引射器的设计提供理论依据。     

燃煤电厂与醇胺法碳捕集系统耦合方案的改进及经济性分析

针对碳捕集系统再生能耗高的问题,以我国600 MW超临界燃煤机组为研究对象,分析了机组8段抽汽的品位,引入可以提高低压蒸汽压力的专用设备--汽汽引射器,提出了碳捕集系统与燃煤发电机组的耦合方案,建立了发电机组的经济性指标,研究了碳税价格和碳售出价格对发电机组发电成本的影响。研究结果表明：当碳捕集率取85%、MEA吸收剂质量分数取30%时,二氧化碳捕集单位再生能耗为3.84 GJ/(t CO2);耦合机组发电成本随碳税价格的升高而有所升高,随着碳售出价格的升高而降低;参考机组的发电成本随碳税价格的升高而明显升高,不随碳售出价格的变化而变化;当系统操作参数一定时,耦合发电系统全厂热效率为37.05%,与非耦合系统的热效率43.14%相比,降低了6.09%,发电标准煤耗升高了0.047 g/(kW·h),发电成本增加了0.171元/(kW·h)。     

空气引射对斯特林发动机火焰特征及燃烧温度的影响

为了研究空气引射对斯特林发动机常压燃烧特性的影响,在可视化试验台上进行了不同工况下的燃烧试验,并利用高速摄影机拍摄了燃烧室内的火焰图像,利用热电偶测量了燃烧室内的燃烧温度.结果表明,无空气引射时,燃烧火焰较长,张角较小,波动较大,高温区集中在燃烧室轴线附近;加入适量引射空气,火焰缩短,张角增大,稳定性提高,高温区外扩,位置向喷嘴靠近,燃烧温度升高;过量引射空气使火焰失稳,温度场紊乱,高温区分散,燃烧温度下降.     

一种流量可调的燃料电池用引射器的数值分析

针对质子交换膜燃料电池(proton exchange membrane fuel cell,PEMFC)高低负荷工况对氢气量的不同需求,提出一种新型引射器,采用计算流体动力学(computational fluid dynamics,CFD)方法对该引射器进行仿真分析,研究不同混合室收敛角对引射器性能的影响。仿真结果表明,在高低两种工况下,引射器的引射系数均随混合室收敛角的增大先增大后减小,最佳的混合室收敛角为9°～15°。选取混合室收敛角12°内的引射器进行内部流场分析,通过速度场及压力场的分布,研究高低负荷工况下引射器对回流氢气的作用规律。     

径流式转子对气波引射器性能的影响研究

气波引射器是一种新型的高效动态引射装置。为了验证径流式转子结构的可行性与高效性,分别建立两种不同结构类型的转子气波引射器物理模型,利用计算流体动力学(CFD)技术分别对其性能展开分析,并在相同结构与工况条件下,对比二者在引气和增压性能上的差异。结果表明：同等条件下,由于径流式转子能有效利用离心力推动气体流动,增强激波强度,其引射率与等熵效率约比轴流式转子高10%～20%,证明径流式转子的可行性。在此基础上通过改变设备转速进行模拟,得到在膨胀比为1.5,压缩比分别为1.1,1.2和1.2条件下,设备转速n为2 757 r/min时性能达到最优。     

斯特林发动机小空间燃气引射特性仿真研究

采用FLUENT软件对应用于斯特林发动机小空间燃烧室的不同类型的引射器的引射特性进行了计算研究.研究结果表明:在一次流体总质量流量和喷嘴总流通面积相同的条件下,多孔式喷嘴引射器的速度、温度及浓度分布均匀性明显优于中心、环形式喷嘴引射器,喷孔数量越多均匀性越好;多孔式喷嘴引射器的引射系数明显大于中心、环形式喷嘴引射器,喷孔数量越多引射系数越大.     

低压人工煤气储气罐的引射利用

提出一种改造费用低、效果好的低压人工煤气储气罐改造利用技术，并研究超音速天然气引射器的设计与分析方法。可充分利用现有设施，解决西气东输中沿途城市的天然气转换问题。