燃料电池/燃气轮机混合动力系统中的燃气轮机运行特性分析

对燃料电池/燃气轮机混合动力系统中的燃气轮机在系统设计点和部分工况下的运行特性进行了分析。对系统部分负荷工况,分析了四种不同运行方式下燃气轮机的特性。结果表明,与单独运行相比,在混合动力系统中燃气轮机的运行特性会发生明显的变化。在系统设计点,由于压气机和透平间较多部件的存在导致压损增大使燃气轮机的输出功下降。部分工况下,燃气轮机的运行特性对混合动力系统的特性有较大的影响。     

燃料电池_燃气轮机混合动力系统中催化燃烧室特性分析

对熔融碳酸盐燃料电池/微型燃气轮机(MCFC/MGT)混合动力系统中的催化燃烧室进行了实验和理论分析,确定了燃烧室入口温度、燃料浓度对燃料转化率的影响,在非设计工况下运行时催化燃烧室入口条件会发生变化,应用数学模型分析了各主要因素对催化燃烧室运行特性的影响。结果表明,计算结果与实验结果的最大误差在4%以内。在混合动力系统的运行范围内催化燃烧室入口温度高于770K时燃料转化率达99%以上,而入口流速和燃料浓度的变化对转化率的影响不明显。     

环境条件对离心式喷嘴雾化性能的影响

以离心式压力雾化喷嘴为研究对象，对不同环境条件下喷嘴雾化特性的影响进行了数值模拟研究，获得了不同环境压力和环境温度对油膜厚度和雾化锥角等雾化特性参数的影响规律。利用FLUENT软件，在喷油压力4.0 MPa、燃油温度100 ℃的条件下，对环境压力由0.1 MPa升至3.0 MPa、环境温度由-50 ℃升至400 ℃过程中的燃油雾化特性进行了数值计算。结果表明，当环境压力一定时，环境温度增加，气体密度减小，燃油蒸发作用加剧，气相燃油比例增大，雾化效果增强；当环境温度一定时，环境压力增加，气体密度增大，油膜厚度增大，液相燃油比例增大，不利于燃油雾化。     

垃圾填埋气微型燃气轮机低排放燃烧室燃烧性能实验

为研究一种采用中心分级贫燃预混技术的低排放垃圾填埋气微型燃气轮机燃烧室,采用单头部燃烧室,以2种垃圾填埋气LFG1、LFG2和天然气为燃料,进行了燃烧性能实验。考察了3种燃料的点火特性以及在发动机全负荷状态下,不同主燃级喷口位置、值班级与主燃级燃料分配比例(燃料分配比)对燃烧室污染物排放、燃烧效率的影响。结果表明:在所选空气流量0.15～0.50 kg/s范围内,天然气的点火燃空比为0.000 65～0.002 50,2种垃圾填埋气的点火燃空比为0.004 04～0.006 20,均符合低污染燃烧室的设计标准;随着燃料分配比在0.2～0.5变化,3种燃料存在不同的燃料分配比,使得燃烧效率更高,污染物排放水平更低;选用燃料分配比0.3与0.4的工况下,主燃级喷口位置由旋流器前调整为旋流器中间位置后,提高了LFG2与天然气的燃烧效率,但增加了LFG1与天然气的污染物排放。     

一种新型分布式供能系统的研究

本文在介绍了生物质能的利用方式以及分布式供能系统的基础上,介绍了一种以生物质能为原料的可再生能源的分布式供能方式,详细介绍了系统中各设备的运行情况,并分析了这种分布式供能系统的经济效益和社会效益。     

熔融碳酸盐燃料电池/燃气轮机混合动力系统启动停机过程特性分析

对增压型熔融碳酸盐燃料电池/微型燃气轮机混合动力系统(molten carbonate fuel cell/micro-gas turbine,MCFC/MGT)在启动停机过程中的运行特性进行分析。为使混合动力系统顺利启动和停机,对启动和停机过程中引起部件破坏的因素进行分析,并提出相应的保护措施。对应用了保护措施后的混合动力系统的启动停机特性进行计算。结果表明,应用所提出的系统启动和停机策略,系统可以有较好的运行特性,同时也发现由于燃料电池自身的特性,这种混合动力系统不适合频繁的启动停机。     

微型燃气轮机燃烧室性能试验测试

设计了一种以天然气为燃料的微型燃气轮机燃烧室,并对燃烧室的燃烧性能进行了试验测试。所设计的燃烧室为单级旋流器+主燃孔的折流式单管燃烧室,采用L型燃气导管实现气流在燃烧室内的180°转角;燃料喷嘴为多孔式,2排孔的喷射角度分别为120°和90°;通过掺混孔和燃气导管冷却孔相互配合的方式来满足燃烧室出口温度场的要求。测试结果表明:在设计点燃烧室的冷、热态压力恢复系数分别为0.955、0.940;点火燃空比为0.005～0.007,具有较好的点火特性;对贫油熄火特性影响较大的因素是燃烧室入口温度,当大气温度由-30℃升至30℃时,贫油熄火燃空比由0.0026降低至0.0023;排放及燃烧效率未能达到要求,尤其是CO排放较高,体积分数达到300×10~(–6);燃烧室出口温度分布的热点指标低于0.15,满足要求,但空气流量分配不合理导致火焰筒局部温度过高。     

中心分级燃烧室旋流角变化对燃烧特性的影响

实验研究了一种中心分级燃烧室值班级旋流角变化对燃烧性能的影响。采用了单头部单管式燃烧室,值班级一级旋流器旋流数分别为0. 63、0. 72和0. 93,实验研究了采用不同旋流数时燃烧室的点火、慢车贫油熄火、污染物排放和燃烧效率等燃烧特性。实验结果表明:旋流数变化对燃烧室的点火、慢车贫油熄火、污染物排放及燃烧效率等有很大影响;旋流数及一级旋流器和二级旋流器的旋流数差值增加后燃烧室的点火和慢车贫油熄火特性得到改善。一级旋流器旋流数的增加会导致污染物排放的增加及燃烧效率的下降。     

低热值燃料对微型燃气轮机运行特性的影响

生物质气具有热值低、可燃成分不同的特点,这种特点导致生物质气在微型燃气轮机上的应用存在问题.为天然气设计的微型燃气轮机应用低热值燃料时,会导致工质流量和热力学特性的变化,从而导致燃气轮机运行特性的变化.为将这种低热值燃料应用于微型燃气轮机,提出了几种对微型燃气轮机进行调整和改进的方法,使微型燃气轮机能适应这种低热值的燃料.应用数学模型,计算出了在应用这些方法后对微型燃气轮机运行特性的影响.结果表明,应用低热值燃料后微型燃气轮机的运行特性会发生明显的改变,在调节和改进方法中对压气机和透平进行改进以适应新的流量匹配是最适合的方法.除匹配外,还提出了一些应用低热值燃料有待解决的问题.     

基于VOF-DPM模型的离心喷嘴中的燃油流动及雾化特征研究

针对燃油在离心喷嘴中的内部流动及其外部雾化过程,采用VOF-DPM模型对其进行了数值模拟研究。分析了压力对喷嘴出口处空气芯大小和液膜厚度的影响,得到了液膜破碎长度和雾化锥角等雾化特性,应用实验测试结果对数值模拟进行了验证,并与流体体积函数法(VOF)和离散相追踪法(DPM)进行了对比。结果表明：VOF-DPM模型可以真实反映离心喷嘴的内部流动和外部雾化特性,研究发现了与实际雾化过程符合的液膜破碎存在孔洞破碎和边缘破碎两种形式;捕捉到了在液膜表面的波动及气动力共同作用下液膜失稳破碎形成液滴的过程;燃油流动及雾化特性随着压力增加发生变化,喷嘴内空气芯直径增大,出口处液膜厚度减小,液膜的破碎长度下降。