- 韩冰川;陈永东;吴晓红;于改革;张秋双;邹宏伟;程沛;宋嘉梁;吕岩岩;
针对我国液氢加氢站热管理系统及核心换热装备相关研究不足,国外现有液氢站运行能耗偏高,难以实现大流率、低能耗运行等问题,探讨了液氢加氢站的基础运行特征,梳理了国内外热管理系统的典型工艺路线,分析了液氢加氢站热管理系统、换热装备相关的技术研究现状,并比较了不同液氢加氢站热管理系统技术特点;提出了一种新型的集汽化调温、混合接触与冷媒释冷功能三位一体的热管理系统,分析了高效热管理装备技术特征,并针对总加氢量2 000 kg/d,最大加注速度7.2 kg/min的整站设计目标进行分析。研究表明:通过热管理系统及换热装备的有序用能,可至少回收38%的液氢冷能,同时减少汽化器热负荷和占地面积;通过对氢闪蒸气(BOG)的多效冷能利用,可以实现燃料电池工况下整站峰值电耗≤100 kW。相关研究可为液氢加氢站的发展和应用提供理论和技术支撑。
2025年02期 v.53;No.632 23-32页 [查看摘要][在线阅读][下载 1951K]
[下载次数:19 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:4 ] - 廉文韬;吴小华;杨鲁伟;侯超;宁旭丹;
针对乙醇-水采用常规机械蒸汽再压缩(MVR)精馏技术无法达到节能精馏需求,兼顾精馏系统的安全性和经济性,开发了一种外部工质分割式MVR热泵精馏系统;构建了液相采用NRTL方程、气相采用RK方程的NRTL-RK组合模型,用于拟合物系的热力学性质;借助Aspen Plus软件,对常规精馏、常规MVR热泵精馏、直接压缩式MVR热泵精馏和外部工质分割式MVR热泵精馏等4种系统进行了模拟研究,对比分析了系统热力学性能、安全性等。结果表明,系统引入水作为循环工质,通过压缩水蒸气而非乙醇蒸汽,提高了系统的安全性。采用分割式结构,上精馏塔温差仅为3.54 ℃,有效减少了压缩机进出口温差;NRTL-RK组合模型的分析结果与试验数据对比表明,所构建的NRTL-RK组合模型可精确拟合乙醇-水物系的热力特性;所设计开发的外部工质分割式MVR热泵精馏系统,较常规乙醇精馏系统,可节约能源72.15%,可节约运行费用70.87%。该系统已在实际生产中得到成功应用,节能效果显著。研究结果可为乙醇精馏生产过程中的节能改造提供参考。
2025年02期 v.53;No.632 33-40+101页 [查看摘要][在线阅读][下载 1070K]
[下载次数:15 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:1 ] - 侯博文;方珍龙;
为了提升高湍流状态下亥姆赫兹式自振射流的工作能力,采用大涡模拟对由UDF动网格驱动的超声聚焦振动边界的自激振荡腔室内部的两相剪切流进行了数值仿真,并通过对比出口压力的模拟值与试验值,验证了模型的可靠性。对比分析有、无外加超声振动激励和不同激励频率对射流流动的自激频率、速度特征和空化能力的影响。从能量转化角度揭示了腔室内部剪切特性增强的原因,对、有无激励下腔室内气相的分布和射流结构的各区间射流性能进行分析,阐明了超声激励下周期性涡结构的发展过程。结果表明,相比于普通射流,当超声激励为25 kHz时,自振频率提高了3.14倍,且主频和振荡幅值更加突出,但频域性能提升致使射流速度受到最大1.89%的抑制;伴随激励频率的上升,速度受抑制趋势并不显著;超声激励的存在促进了腔室内涡结构能量传递与反馈,加剧了腔室内剪切效应,使射流出口流道(0.5≤y/r_2≤0.81)范围内气相含量跃升,大幅度增强了自激振荡空化射流的能力。研究结果可为亥姆赫兹式自振射流的应用提供理论依据。
2025年02期 v.53;No.632 41-49页 [查看摘要][在线阅读][下载 1521K]
[下载次数:9 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:1 ] - 赵奇峰;刘德民;赵林;王钊宁;
为研究低比转速离心泵空化初生时内流场情况及诱发压力脉动现象,并确定合理的临界空化判定指标,开展了空化性能模型试验和基于RNG k-ε湍流模型及Rayleigh-Plesset空化模型的稳态及瞬态仿真模拟,效率和扬程误差均在3%以内。分别在未空化和不同空化程度工况下进行了性能、流场、脉动分析,结果表明,空化致效率下降1%工况下,叶轮内流态整体稳定,由局部空泡输运及溃灭造成湍流耗散并诱发低频压力脉动;空化致扬程下降3%工况下,叶轮内流态紊乱、形成漩涡,能量损失较大,并诱发宽频带压力脉动,易造成泵体振动及噪声危害。在进行该类型离心泵设计时,建议将临界汽蚀余量设为效率下降1%时的装置汽蚀余量及以上,以确保泵的稳定运行。研究结果可为低比转速离心泵的优化设计提供参考。
2025年02期 v.53;No.632 50-57页 [查看摘要][在线阅读][下载 1875K]
[下载次数:37 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:2 ] - 黄瑶瑶;李灵至;蔡慧;蔡文剑;尹招琴;
针对现有智能风阀流量检测模型无法准确描述阀片角度和风流量之间关系的问题,基于伯努利方程分析阀片角度与流量系数之间的函数关系,由于风阀阀片的转动会不可避免地改变管道内的气流分布,阀片角度的改变将影响流量系数,进而在流量检测模型中加入阀片角度补偿,利用回归分析形成一种新的风阀流量检测模型,根据平均皮托管测得的压差和对应的风阀阀片角度即可计算得到风阀流量值。并提出一种参数获取方法,根据风阀的流量范围设定风机频率范围,利用最小二乘法拟合得到参量值,进行模型验证,若流量检测误差小于10%,则参量设定准确。基于智能风流量校准平台分别对直径为100,150 mm的圆形风阀和尺寸为200 mm×120 mm的方形风阀共3种型号的智能风阀进行试验验证,结果表明,基于新的流量检测模型,3种不同型号的智能风阀的最大流量检测误差分别是10%,6.1%和6.6%,在阀片角度为0° ~ 70°的范围内,改变输入风量仍可以实现准确的流量检测,有效解决了现存的流量检测问题,证明了新构建的流量检测模型具有较好的可行性和普适性。流量检测的准确度将直接影响智能风阀的运行效果和流量控制的精确度,新模型的构建为变风量系统的精准控制和性能提升提供了技术支撑。
2025年02期 v.53;No.632 58-64页 [查看摘要][在线阅读][下载 1482K]
[下载次数:14 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:1 ] - 谷伟;丛培德;李博;马玖辰;
为研究地热水渗流过程对于中深井地埋管的传热特性的影响,建立了井孔内外的非稳态传热模型,采用有限体积法(FVM)对井内外不同区域的瞬态温度进行计算,并与现场试验结果进行对比,以验证所提出的模型和算法的准确性。结果表明,与无地热水渗流工况相比,当热储层厚度为400 m,渗流速度为10×10~(-7) m/s,地埋管的进、出水温差ΔT及平均能效系数■分别提高了5.5 ℃和16.22%;当渗流速度为10×10~(-7) m/s,热储层厚度由50 m增加至600 m时,供热期平均单位埋深换热量■上升81.92%;热储层厚度为600 m时,间歇期地层温度恢复率达到99.43%;地热水渗流速度和热储层厚度的增加显著提升了中深井地埋管的换热性能和地层温度恢复率。研究结果对中深井地埋管在复杂地质条件下的系统高效运行及实际工程应用提供了理论支撑。
2025年02期 v.53;No.632 65-73页 [查看摘要][在线阅读][下载 1867K]
[下载次数:10 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:1 ]