煤粉燃烧中NO_x的预测:模型开发及Fluent实现

开发了新的煤粉燃烧NO_x预测模型,模型考虑了热力型,快速型和燃料型NO_x的生成以及已生成NO_x的异相,均相还原。通过不同煤种的大量热解实验建立了燃料N在挥发分,焦炭中分配比例的经验公式。为解决欠氧还原区NO_x均相还原的定量描述问题,提出以CO,H_2浓度来间接表征气相碳氢化合物含量的方法。利用Fluent提供的用户自定义函数(UDF)接口,加入焦炭与CO_2,H_2O的气化反应,准确计算CO,H_2在燃烧全过程的衍化规律。编写程序将NO_x模型以UDF的形式嵌入Fluent中,实现新的NO_x模型与先进湍流,辐射换热模型的耦合计算。与原有模型相比,新的NO_x预测模型可以自适应不同燃烧条件(常规燃烧,空气分级燃烧)下NO_x迥异的生成与还原特点,从而有助于评判不同结构设计,运行条件对NO_x排放的影响。     

低载荷工业机器人的虚拟设计

根据实际运行情况,利用三维造型软件,在虚拟状态下设计了一个能应用于弧焊、装配、上下料、包装、物料搬运等低载荷场合的工业机器人主体模型,同时使用有限元分析软件对低载荷工业机器人关键零部件的强度和刚度进行校核。软件求解得到的应力、变形分析结果,验证了该工业机器人关键部件的性能符合设计要求。     

600MW富氧燃烧系统过程建模及优化

用Aspen Plus软件对O2/CO2燃烧气氛下600 MW燃煤电厂全过程进行建模分析和优化,对空分系统、烟气处理系统进行功耗分析,并对空分系统、锅炉热力发电系统和烟气处理系统三大系统耦合优化分析。结果表明,当对600MW传统电厂改造成富氧燃烧时,空分系统占电厂总电耗58.54%,烟气处理系统占总电耗26.97%,电厂的供电效率由原来的37.69%降低到25.62%;当对富氧燃烧进行综合优化后,空分系统电耗可以降低22.6%,烟气处理系统略增1.3%,电厂的供电效率可以提高3.11%,最佳供氧浓度为98%。     

生物质气化燃气耦合煤粉低氮燃烧的CFD数值模拟

针对生物质气化耦合煤粉低氮燃烧发电技术,考虑该技术包括煤粉和生物质气化燃气两类燃料特点,开发基于ED湍流燃烧模型的CFD数值模拟框架,建立了新型焦炭燃烧与气化模型和气相组分燃烧模型,进一步讨论了煤焦燃烧气化模型中离散项与连续相之间的质量、组分、动量和热量的耦合方法。在此基础上,通过编写UDF将新模型添加到商业CFD计算软件Fluent平台上,并对模型进行了验证。然后将所开发的模型和数值方法应用于600MW超临界对冲火焰锅炉的生物质气化耦合煤粉低氮燃烧的数值模拟,计算结果表明,新的模型可以非常合理的计算旋流燃烧器区域及炉膛前后墙、侧墙上的温度及浓度分布。文中所开发的CFD数值模拟框架、焦炭燃烧气化模型和气相组分燃烧模型以及数值实现方法,可以用于生物质气化耦合煤粉低氮燃烧发电技术的设计与优化。     

煤粉燃烧中NO_x的预测:参数数据库及CFD实践

在前期工作中开发了新的煤粉燃烧NO_x预测模型,使用CO,H2浓度表征碳氢化合物含量来刻画NO_x的均相还原,编写程序以UDF的形式将NO_x模型、包含气化反应的焦炭燃烧模型嵌入Fluent中,实现新的NO_x模型与先进湍流、辐射换热模型的耦合计算。在此基础上,进一步改造完善沉降炉、一维炉实验平台,开展不同煤种、不同工况下的燃烧实验,获得高质量的实验数据。使用新的NO_x预测模型对各工况进行模拟、对比,建立适用于不同煤种的模型参数数据库。最后将新的NO_x模型及参数数据库应用于四角切圆锅炉、对冲火焰锅炉以及W火焰锅炉的CFD计算中。结果表明新的NO_x模型可以合理预测不同煤种、不同炉型、不同运行条件下NO_x的生成与还原,这就为锅炉、燃烧器的低NO_x设计、改造与优化奠定了基础。     

燃料电池低温储存、启动热平衡建模与分析

质子交换膜燃料电池发动机低温冷启动性能是制约燃料电池发动机广泛应用的重要指标,合理的停机保温设计和启动策略能极大提高低温冷启动成功率、加快启动速度、减小膜电极损伤、延长燃料电池使用寿命。采用传热学原理,结合燃料电池物性参数,建立了燃料电池系统启停过程动态热平衡计算模型,并基于该模型对燃料电池在不同降温速度、不同低温储存温度和不同保温设计下的启动能耗等进行计算和对比分析研究。研究计算表明,所归纳的模型、计算方法和结果,可为工程应用提供降温时间、降温速度、保温所需厚度的数据参考,并指导选择燃料电池的低温储存环境,计算并使用合适的保温材料厚度,降低低温环境对燃料电池伤害、保障低温顺利启动、减小低温储存和启动能耗。     

质子交换膜燃料电池整车辅助散热系统设计建模及分析

建立车载质子交换膜燃料电池（PEMFC）辅助散热系统数学模型，进行某客车PEMFC发动机辅助散热系统的管路连接方式设计，对管路流阻、冷却液流量及其温升进行分析并开展试验对数学模型进行验证。结果表明：数学模型准确可靠且可用于设计和优选PEMFC辅助散热系统的管路连接方案，相同总冷却液流量下（空压机控制器-空压机本体）||（降压DCDC-升压DCDC）||（氢泵控制器）的三路并联方案的总流阻较（氢泵控制器-空压机控制器-空压机本体）||（降压DCDC-升压DCDC）的两路并联方案降低40.7%，各分支管路的冷却液流量均满足部件散热要求，冷却液温升满足整车散热要求。