中低温烟气换热器气侧积灰、磨损及腐蚀的研究 被引量：40

1

作者 何雅玲 汤松臻 +2 位作者 王飞龙 赵钦新 陶文铨 《科学通报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第17期1858-1876,共19页

工业烟气具有含灰量大、含黏性物质及含腐蚀性气体多的特点,易造成烟气换热器换热表面积灰、磨损和腐蚀等一系列严重问题,是余热回收领域目前亟待解决的研究课题.本文对中低温余热回收所用的管排式烟气换热器的积灰、磨损及腐蚀特性等... 工业烟气具有含灰量大、含黏性物质及含腐蚀性气体多的特点,易造成烟气换热器换热表面积灰、磨损和腐蚀等一系列严重问题,是余热回收领域目前亟待解决的研究课题.本文对中低温余热回收所用的管排式烟气换热器的积灰、磨损及腐蚀特性等方面的研究进行了总结和回顾,分析了换热器换热表面积灰、磨损及腐蚀的形成原因及影响因素,同时介绍了近年来作者团队在换热表面飞灰颗粒沉积、磨损及腐蚀特性方面开展的有关研究结果.首先,对现有的和前期作者团队建立的颗粒碰撞沉积模型进行了简要回顾,并以前期团队开展的工作为例,具体介绍了管排式烟气换热器的积灰特性及其影响因素,并给出了能有效减轻积灰的椭圆管换热器设计;接着,介绍了气固两相绕流换热管的流动和磨损特性,以及烟气参数对磨损特性的影响规律;随后,介绍了一种预测换热器表面酸蒸气凝结的耦合计算方法,说明了运行参数和几何参数对换热器局部腐蚀特性的影响规律,并给出了相应条件下的H型翅片管换热器的酸传质计算关联式;同时,介绍了团队前期提出的在线检测和实验室低温腐蚀装置,说明了不同材料的抗腐蚀特性及换热面积灰与酸的耦合作用机理.最后,对中低温烟气换热器积灰、磨损及腐蚀特性的研究前景进行了展望. 展开更多

关键词 工业余热 烟气换热器 积灰特性 磨损特性 腐蚀特性

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典型烟气余热换热器气侧积灰特性 被引量：13

2

作者 王飞龙 何雅玲 +1 位作者 汤松臻 童自翔 《科学通报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第12期1292-1301,共10页

针对工业烟气中含尘量大,容易造成烟气换热器表面积灰的问题,对比研究了两种典型烟气余热换热器气侧的积灰特性.首先对比了两种翅片管换热器的流动特性,并结合离散相模型(DPM)模拟了飞灰颗粒的运动、碰撞和沉积过程;其次,针对模拟时间... 针对工业烟气中含尘量大,容易造成烟气换热器表面积灰的问题,对比研究了两种典型烟气余热换热器气侧的积灰特性.首先对比了两种翅片管换热器的流动特性,并结合离散相模型(DPM)模拟了飞灰颗粒的运动、碰撞和沉积过程;其次,针对模拟时间步长相对于实际时间较短的问题,提出了通过时间放大因子将数值模拟结果与时间换算到实际时间尺度的方法;然后,具体研究了实际时间尺度下两种H型翅片管表面的积灰特性,分析了入口速度和颗粒粒径的影响.结果显示,飞灰颗粒主要沉积于H型翅片管前侧的流动滞止区和管后的尾涡区;双H翅片管的积灰特性稍优于单H型翅片管;渐进污垢热阻随着入口速度和颗粒粒径的增大而迅速减小. 展开更多

关键词 工业余热 H型翅片管 流动特性 积灰特性 污垢热阻

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KNO_(3)熔盐复合相变材料储热性能调控机理研究

3

作者 余银生 陶于兵 +1 位作者 周俊杰 汤松臻 《工程热物理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期1106-1113,共8页

本文将热物理性能优异的SWCNT掺杂到KNO_(3)熔盐相变材料中,构建KNO_(3)-SWCNT熔盐复合相变材料的微观物理模型,对KNO_(3)-SWCNT熔盐复合相变材料的储热性能进行分子动力学模拟研究,计算得到了熔盐复合相变材料的微观结构参数和储热性... 本文将热物理性能优异的SWCNT掺杂到KNO_(3)熔盐相变材料中,构建KNO_(3)-SWCNT熔盐复合相变材料的微观物理模型,对KNO_(3)-SWCNT熔盐复合相变材料的储热性能进行分子动力学模拟研究,计算得到了熔盐复合相变材料的微观结构参数和储热性能参数,并采用SWCNT表面电荷修饰的方法调控熔盐复合相变材料的储热性能,并揭示了储热性能调控的微观机理。研究发现,随着SWCNT质量分数fm的增加,熔盐复合相变材料的导热系数增大,而黏度、熔化焓、熔点均降低;随温度的升高,导热系数与黏度均降低;当fm从0增加到4.43%和8.48%时,平均导热系数增强了2.26%和28.01%,熔化焓分别降低32.31%和45.19%,SWCNT表面正电修饰可以改变熔盐复合相变材料的微观结构,增强原子之间的相互作用势能,可对熔盐相变材料的储热性能有效地进行调控,熔盐复合相变材料的导热系数平均增加了21.21%。 展开更多

关键词 熔盐相变材料 微观结构 储热性能 调控机理

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烟气余热回收换热器积灰抑制技术研究及参数优化 被引量：6

4

作者 汤松臻 王飞龙 +1 位作者 童自翔 何雅玲 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第9期19-25,共7页

为了探讨能够减轻积灰的烟气余热回收换热器结构布置,提出了在换热管后加附属圆柱的方式,对6排管顺排布置换热器的流动传热及积灰特性进行了数值研究;其次,采用正交试验法分析了附属圆柱的各因素组合方式对换热器积灰及流动换热性能的影... 为了探讨能够减轻积灰的烟气余热回收换热器结构布置,提出了在换热管后加附属圆柱的方式,对6排管顺排布置换热器的流动传热及积灰特性进行了数值研究;其次,采用正交试验法分析了附属圆柱的各因素组合方式对换热器积灰及流动换热性能的影响,获得了影响积灰及换热性能的主次要因素;最终得出能够有效降低颗粒沉积率的较优组合结构参数。结果表明:对于沉积率指标,附属圆柱直径是最敏感的因素,附属圆柱与换热管间距次之,附属圆柱安装角影响最小,而影响换热性能的最敏感因素为附属圆柱安装角;综合考虑颗粒沉积率与换热性能,选择的最优方案是附属圆柱直径为6mm、圆柱与换热管间距为4mm、附属圆柱安装角为40°;将颗粒沉积率作为优化目标,按照正交设计的最优组合管束与光管管束相比,其颗粒沉积率降低约55.1%,能够实现工业烟气余热的高效回收利用。 展开更多

关键词 工业余热 烟气换热器 抑制积灰 正交设计

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汽车转向盘注塑模具冷却过程三维模拟

5

作者 周俊杰 王娟 汤松臻 《低温与超导》 CAS 北大核心 2024年第7期83-88,共6页

本文通过研究塑料在国内外汽车工业中的应用现状,结合CAE技术在注塑成型中的应用,利用Comsol软件对汽车转向盘注塑模具的冷却过程进行三维模拟,对比分析不同冷却水流率、不同冷却通道表面粗糙度及不同模具材料的情况下聚氨酯塑件的平均... 本文通过研究塑料在国内外汽车工业中的应用现状,结合CAE技术在注塑成型中的应用,利用Comsol软件对汽车转向盘注塑模具的冷却过程进行三维模拟,对比分析不同冷却水流率、不同冷却通道表面粗糙度及不同模具材料的情况下聚氨酯塑件的平均温度随冷却时间的变化情况,结果表明:当钢模具和聚氨酯塑件的初始温度为473.15 K,冷却水流率为10 m^(3)/min,通道表面粗糙度为0.046 mm时,冷却2 min后,塑件最热与最冷部分温差为44 K,冷却10 min后,模具块中心位置温度约307 K。在同样的冷却水流率及管道表面粗糙度下,采用铝材比采用钢材的平均温度下降更快,冷却效果更好。通过降低模具温度,降低最终产品的扭曲和和裂缝风险。 展开更多

关键词 汽车转向盘 注塑模具 冷却 数值模拟 影响因素

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质子交换膜电解槽蛇形流道数值模拟

6

作者 周俊杰 牛万源 +1 位作者 汤松臻 石焯云 《低温与超导》 CAS 北大核心 2024年第5期56-62,共7页

阴阳极流道作为质子交换膜电解槽(PEMEC)中的重要结构,对电解槽传热传质和电解性能均起到关键作用,本文在COMSOL中建立了蛇形流道PEMEC,并选用平行流道作为对比,分析了两种流道结构对PEMEC电解性能和传热传质性能的影响。研究表明,流道... 阴阳极流道作为质子交换膜电解槽(PEMEC)中的重要结构,对电解槽传热传质和电解性能均起到关键作用,本文在COMSOL中建立了蛇形流道PEMEC,并选用平行流道作为对比,分析了两种流道结构对PEMEC电解性能和传热传质性能的影响。研究表明,流道结构对PEM电解槽的极化性能影响较小,但从液态水摩尔分数可以侧面发现,蛇形流道电解性能低于平行流道,但蛇形流道的散热能力远高于平行流道,在2.4 V时蛇形流道的电解槽比平行流道质子交换膜的最高温度下降73.3%,提高了质子交换膜的使用寿命与安全性,为后续PEM电解槽流道选择和优化提供了指导方向。 展开更多

关键词 电解制氢 PEMEC 流道结构 COMSOL

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基于激光诱导击穿光谱的燃烧学实验教学探索

7

作者 李智聪 娄春 +3 位作者 李言钦 曹海亮 周俊杰 汤松臻 《实验室研究与探索》 CAS 北大核心 2024年第7期153-157,258,共6页

基于激光诱导击穿光谱技术开展了燃烧学实验教学探索,构建“激光诱导击穿光谱-层流反扩散火焰”实验教学系统,设计了具体实验操作方法与步骤,并针对激光诱导等离子体的基本参数和层流反扩散火焰的原子比分布开展了实验测量和分析。通过... 基于激光诱导击穿光谱技术开展了燃烧学实验教学探索,构建“激光诱导击穿光谱-层流反扩散火焰”实验教学系统,设计了具体实验操作方法与步骤,并针对激光诱导等离子体的基本参数和层流反扩散火焰的原子比分布开展了实验测量和分析。通过实验教学探索,促进了学生对燃烧学理论知识的更全面理解,提升了学生在跨学科环境中融会贯通的能力。 展开更多

关键词 燃烧科学 光学实验测量 激光诱导击穿光谱 激光诱导等离子体 层流反扩散火焰

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垃圾焚烧炉低温腐蚀机理的分子动力学模拟

8

作者 汤松臻 韩奎 周俊杰 《郑州大学学报（工学版）》 CAS 北大核心 2023年第4期48-53,共6页

针对垃圾焚烧系统中换热器表面低温腐蚀的问题,通过分子动力学的研究方法模拟了硫酸分子在镍金属涂层表面的腐蚀过程,建立了腐蚀过程模型,对比了不同涂层的腐蚀速率。研究表明:H_(2)SO_(4)分子在镍金属涂层表面先解离出2个氢氧根离子,... 针对垃圾焚烧系统中换热器表面低温腐蚀的问题,通过分子动力学的研究方法模拟了硫酸分子在镍金属涂层表面的腐蚀过程,建立了腐蚀过程模型,对比了不同涂层的腐蚀速率。研究表明:H_(2)SO_(4)分子在镍金属涂层表面先解离出2个氢氧根离子,分解出的O—H离子与O—S—O离子分别被Ni金属表面捕获,其中仅O—H离子中的O与Ni原子形成键链;对比氧化铝、镍金属和镍铬合金3种涂层,镍铬合金对结低温腐蚀的抑制效果最好,镍金属涂层抑制效果最差,即选用抗氧化性强的涂层材料可有效减少垃圾焚烧系统受热面表面低温腐蚀的现象。 展开更多

关键词 垃圾焚烧 低温腐蚀 硫酸 分子动力学 涂层

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基于第一性原理的芯片材料GaN光电性质研究

9

作者 董文宇 周俊杰 +1 位作者 汤松臻 李志强 《工程热物理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第8期2195-2199,共5页

LED照明系统能够利用太阳能电池作为电力来源。本文对LED芯片材料GaN的光电性质进行了研究,这对提高LED的发光性能具有指导意义,并为后续Al,In共掺杂GaN的相关研究提供了参考依据。构建了理想GaN的计算模型并使用第一性原理计算方法研... LED照明系统能够利用太阳能电池作为电力来源。本文对LED芯片材料GaN的光电性质进行了研究,这对提高LED的发光性能具有指导意义,并为后续Al,In共掺杂GaN的相关研究提供了参考依据。构建了理想GaN的计算模型并使用第一性原理计算方法研究了理想GaN材料的电子结构和光学性质。计算结果表明:理想GaN符合直接带隙半导体特征,其带隙值为1.706 e V,且电子的分布还会影响GaN的光吸收特性。随着光吸收系数的增大,光衰减的速率就会变大,对应着光吸收能量增大。 展开更多

关键词 LED 光电性能 太阳能电池 第一性原理

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基于Simscape的汽车制冷系统建模及仿真 被引量：4

10

作者 李珊珊 田禾青 +3 位作者 周俊杰 汤松臻 韩少宇 张东伟 《低温与超导》 CAS 北大核心 2021年第9期61-65,共5页

随着汽车工业的快速发展,汽车制冷系统的性能要求越来越高,基于Simulink/Simscape构建压缩机、冷凝器、膨胀阀、蒸发器等关键模块,对汽车制冷系统进行物理建模仿真,分析了环境温度、压缩机转速对汽车制冷系统COP指标的影响。结果表明:... 随着汽车工业的快速发展,汽车制冷系统的性能要求越来越高,基于Simulink/Simscape构建压缩机、冷凝器、膨胀阀、蒸发器等关键模块,对汽车制冷系统进行物理建模仿真,分析了环境温度、压缩机转速对汽车制冷系统COP指标的影响。结果表明:随着冷凝器进风温度升高,压缩机功耗增加,而制冷系统制冷量和COP指标均降低;随着压缩机转速的升高,压缩机功耗和制冷系统制冷量也随之升高。当压缩机转速为3000 rpm时,系统具有最高的COP指标。采用的物理建模方法来实现系统建模仿真,为循环系统的性能分析及提升提供了借鉴。 展开更多

关键词 汽车制冷系统 Simulink/Simscape 物理建模 系统仿真

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基于Adams的风机机械动力学分析 被引量：2

11

作者 周俊杰 高天真 汤松臻 《计算机辅助工程》 2013年第A01期307-311,共5页

介绍风机组成和工作原理,建立风机三维模型,用Adams对风机机构进行动态仿真分析,得到关键运动部件的运动规律曲线和动力学分析曲线,结果表明Adams对复杂机构的仿真准确可靠.得到叶片与基轴之间的速度、角速度和力矩分析曲线,零部件间冲... 介绍风机组成和工作原理,建立风机三维模型,用Adams对风机机构进行动态仿真分析,得到关键运动部件的运动规律曲线和动力学分析曲线,结果表明Adams对复杂机构的仿真准确可靠.得到叶片与基轴之间的速度、角速度和力矩分析曲线,零部件间冲击和扰动产生的动力学响应,为风机减振降噪的优化设计提供参考. 展开更多

关键词 风电机组 仿真 优化 ADAMS

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CFD项目驱动《计算流体力学与传热学》课程教学改革探究 被引量：1

12

作者 汤松臻 周俊杰 《科技创新导报》 2022年第11期188-191,195,共5页

本文分析了《计算流体动力学与传热学》课程教学中存在的问题,发现学生缺乏对此课程的学习兴趣、学生缺乏对数值计算基础理论的掌握、学生的成绩评价方式较为单一等,然后,从搭建远程CFD仿真平台、开发《计算流体力学与传热学》教学项目... 本文分析了《计算流体动力学与传热学》课程教学中存在的问题,发现学生缺乏对此课程的学习兴趣、学生缺乏对数值计算基础理论的掌握、学生的成绩评价方式较为单一等,然后,从搭建远程CFD仿真平台、开发《计算流体力学与传热学》教学项目、改革考核方式3方面进行教学改革,并以“相变蓄热特性数值计算”专题为例,介绍了CFD项目驱动实践教学的具体方法,有助于高等学校工科能源动力类和化工类等专业应用型人才的仿真能力和创新思维的培养。 展开更多

关键词 计算流体动力学与传热学 CFD项目驱动 教学模式 改革

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基于GUI的合成氨综合能耗计算软件 被引量：1

13

作者 高天真 汤松臻 +3 位作者 刘园园 刘广鑫 李镇威 杨静怡 《河南科技》 2013年第5X期188-188,192,共2页

针对氨合成的能源消耗计算问题,利用MATLAB实现合成氨综合能耗计算软件,重点计算合成氨工艺过程中的物料衡算,把物料衡算过程划分为物料计算,氨分离器气液平衡计算,冷分离器气液平衡计算三个计算模块,依据相应的数学关系式进行编程,编... 针对氨合成的能源消耗计算问题,利用MATLAB实现合成氨综合能耗计算软件,重点计算合成氨工艺过程中的物料衡算,把物料衡算过程划分为物料计算,氨分离器气液平衡计算,冷分离器气液平衡计算三个计算模块,依据相应的数学关系式进行编程,编程结果显示出的GUI界面给用户提供直接想要的各种数据,操作简捷方便,同时也便于对显示结果进行定性与定量分析,通过对相关输入数据清空,可循环利用,以达到更好的利用能源的目的。 展开更多

关键词 合成氨 能耗计算 MATLAB GUI

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超临界汽轮机叶片的热-流-固耦合数值模拟研究

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作者 汤松臻 王向阳 +1 位作者 周俊杰 耿毫伟 《河南电力》 2022年第S02期24-29,共6页

本文基于热流固耦合数值方法,建立了国产600MW超超临界汽轮机叶片模型,研究了叶片的等熵效率以及在不同叶高位置的表面压力、表面温度和马赫数的分布情况,同时对静叶片和动叶片的应力和变形情况进行了研究。结果表明:等熵效率在静叶出... 本文基于热流固耦合数值方法,建立了国产600MW超超临界汽轮机叶片模型,研究了叶片的等熵效率以及在不同叶高位置的表面压力、表面温度和马赫数的分布情况,同时对静叶片和动叶片的应力和变形情况进行了研究。结果表明:等熵效率在静叶出口和动叶的前缘较低,分别为80%和78%左右;叶片的马赫数在不同叶高处均小于0.3;静叶的总变形和径向变形分布呈现出相似的变化趋势;而动叶的周向变形分布和总变形是相似的;静叶片的高应力出现在叶片吸力面侧靠近中部前缘,动叶片的高应力出现在叶片前缘靠近叶根,其最大应力值分别为774MPa和339MPa。 展开更多

关键词 汽轮机叶片 热流固耦合 等熵效率 强度分析 变形分析

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蜂巢式烟气换热器积灰特性及其参数化研究 被引量：2

15

作者 汤松臻 王飞龙 +2 位作者 赵钦新 何雅玲 于洋 《工程热物理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第9期2156-2161,共6页

本文针对工业烟气不洁净的特点及常见换热器污垢热阻与清灰效果相互制约的问题,提出了一种高效、低阻及清灰效果好的蜂巢式烟气换热器。首先,基于所建立的积灰预测模型,获得了蜂巢式换热表面的积灰分布及形貌;接着,基于搭建的换热元件... 本文针对工业烟气不洁净的特点及常见换热器污垢热阻与清灰效果相互制约的问题,提出了一种高效、低阻及清灰效果好的蜂巢式烟气换热器。首先,基于所建立的积灰预测模型,获得了蜂巢式换热表面的积灰分布及形貌;接着,基于搭建的换热元件积灰特性在线测试平台,实验研究了蜂巢式换热表面的积灰和换热特性。结果表明,本文建立的积灰预测方法能够很好地预测蜂巢式换热表面的积灰及换热特性;最后,分析了横向节距和纵向节距对蜂巢式换热器积灰特性及积灰后换热和阻力特性的影响规律,拟合了积灰状态下污垢热阻渐近值的关联式,所有数据点的相对偏差不超过4%,有助于蜂巢布置换热器的工程应用。 展开更多

关键词 蜂巢布置 积灰特性 污垢热阻 数值分析 实验验证

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超大拓展表面三维微肋管换热器的对流换热及抗积灰特性研究 被引量：2

16

作者 王飞龙 李明佳 +1 位作者 汤松臻 于洋 《工程热物理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第2期411-419,共9页

工业烟气含尘的特点易导致换热器积灰,进而制约烟气余热的高效回收。本文针对一种具有超大拓展表面的三维微肋管换热器的对流换热与积灰特性进行了研究。首先,对比研究了光管与三维微肋管的对流换热特性;接着,基于所建立的积灰数值模型... 工业烟气含尘的特点易导致换热器积灰,进而制约烟气余热的高效回收。本文针对一种具有超大拓展表面的三维微肋管换热器的对流换热与积灰特性进行了研究。首先,对比研究了光管与三维微肋管的对流换热特性;接着,基于所建立的积灰数值模型,探究了三维微肋管的积灰特性,并揭示了烟气流速与飞灰粒径对其积灰特性的影响规律。结果表明,相对于传统光管,三维微肋管的换热面积可增大约2.9倍;换热性能平均能提高16%;积灰后渐进污垢热阻最大能减小70%;同时,清灰周期更长,运行经济性更佳。综合而言,三维微肋管相比传统光管,在增强换热的同时,还能有效减轻积灰,因此可作为高效的抗积灰传热元件,应用于含尘烟气的余热回收场合。 展开更多

关键词 含尘烟气余热利用 三维微肋管 换热特性 积灰特性

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Matlab在计算管式反应器最优温度分布中的应用

17

作者 马泽照 汤松臻 绳冉冉 《科技传播》 2013年第21期201-201,206,共2页

本文以一柱塞流管式反应器为例,根据庞特里阿金极大值原理,利用Matlab软件进行模拟进算,得出最优温度分布和最终组成。

关键词 管式反应器 最优温度 庞特里阿金极大值原理

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搅拌器内流场数值模拟

18

作者 汤松臻 高天真 +3 位作者 刘园园 李梦雅 王自强 张梦雪 《创新科技》 2013年第7期96-97,共2页

本文选用多重参考系法对搅拌桨进行模拟。采用标准k——ε模型进行求解的方法,并对搅拌桨流场进行流固耦合分析,得出搅拌桨叶片的压力分布和流场的浓度分布;叶根部位为叶片危险截面,容易发生疲劳断裂;叶尖部位振动问题显著。

关键词 搅拌器 流固耦合 多重参考系法

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独立焦化干熄炉效率分析与改良措施

19

作者 李火银 王振亚 汤松臻 《中国冶金》 CAS 北大核心 2021年第12期67-72,106,共7页

立足于独立焦化厂的干熄焦余热发电系统,为提高余热回收质量,采用热平衡分析法与[火用]平衡分析法对干熄炉系统的余热回收效率进行了计算与分析。干熄炉系统实际工况下的热效率与[火用]效率分别为79.59%和84.81%,低于设计工况的81.75%和... 立足于独立焦化厂的干熄焦余热发电系统,为提高余热回收质量,采用热平衡分析法与[火用]平衡分析法对干熄炉系统的余热回收效率进行了计算与分析。干熄炉系统实际工况下的热效率与[火用]效率分别为79.59%和84.81%,低于设计工况的81.75%和89.06%。实际工况下干熄炉内部换热[火用]损失为9.88%,高于设计工况下的5.46%。分析表明焦炭烧损率是影响干熄炉系统[火用]效率的主要因素,干熄炉内部换[火用]损失降低了干熄炉余热回收效率。优化循环气体的成分、含量和流速是提高干熄炉系统能量回收效率的主要措施。 展开更多

关键词 独立焦化 干熄炉 余热回收 热效率 [火用]效率 热平衡 [火用]平衡

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质子交换膜燃料电池概述 被引量：5

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作者 吴冰 汤松臻 《科技与企业》 2013年第20期315-315,共1页

介绍了燃料电池的发展、工作原理和特点,叙述了质子交换膜燃料电池(PEMFC)的国内外研究进展和应用现状,分析了燃料电池存在的问题,总结了燃料电池发电技术在新能源和电力行业中的应用现状,并对质子交换膜燃料电池的发展前景进行了展望。

关键词 质子交换膜 燃料电池 综述

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