检索结果-内蒙古大学图书馆

天然气工业 2022年第4期42卷 130-138页

作者：张富珍胥蕊娜姜培学清华大学能源与动力工程系二氧化碳资源化利用与减排技术北京市重点实验室·清华大学热科学与动力工程教育部重点实验室·清华大学

以CO_(2)为工质的增强型地热发电系统(CO_(2)-EGS)拓展了CO_(2)封存汇的种类,同时其从干热岩中获得的热量还可补充因捕集、输运和封存消耗的能量,有效提高了项目的经济性。但多大程度上可填补CO_(2)捕集及输运的能耗是该技术规模化应用... 详细信息

以CO_(2)为工质的增强型地热发电系统(CO_(2)-EGS)拓展了CO_(2)封存汇的种类,同时其从干热岩中获得的热量还可补充因捕集、输运和封存消耗的能量,有效提高了项目的经济性。但多大程度上可填补CO_(2)捕集及输运的能耗是该技术规模化应用与发展过程中亟需解决的关键问题之一。为此,通过对CO_(2)捕集电站与地热发电全链系统的解构和耦合,在降低了全链系统某些参数的敏感性基础上,编制了全链优化软件。然后以某超临界燃煤电站为参考电站(热效率设为42.30%,净功为590.8 MW),对4种捕集方法(燃烧后捕集、加压富氧燃烧、化学链燃烧、分级气化)对应的全链系统进行了能流分析。结果表明:①对于中等温度的热储,化学链燃烧和分级气化法与CO_(2)-EGS结合后,全链系统的净输出可超过无CO_(2)捕集的参考电站,即CO_(2)-EGS的输出功可以弥补因捕集和输运造成的能量损失;②对于高温热储,CO_(2)-EGS的净输出可补偿加压富氧、化学链和分级气化法捕集和输运能耗。最后,基于全链能量梯级利用理念,结合CO_(2)膨胀发电的特点,提出了热量反哺的全链能量优化利用方法。结论认为:①全链能耗的主要差异体现在捕集过程,具体数值可达到数量级的差别;②压缩和输运及CO_(2)-EGS的单位能耗差异因捕集气的组分差异导致,数值上相差不大;③热量反哺理念显示了基于全链系统的能量优化利用优势,使系统的能量分配得到了优化,燃烧后捕集和分级气化两种捕集方案的指标得以提高。

关键词： CCUS 干热岩 CO_(2)-EGS 热量反哺全链能量优化燃烧后捕集加压富氧化学链分级气化

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支撑“双碳”目标的未来流体机械技术

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清华大学学报（自然科学版） 2022年第4期62卷 678-692页

作者：罗先武叶维祥宋雪漪耿晨清华大学能源与动力工程系二氧化碳减排与资源化利用技术北京市重点实验室北京100084 清华大学水沙科学与水利水电工程国家重点实验室北京100084

流体机械是量大面广的设备,每年作为发电设备为我国生产的绿色洁净能源超过社会用电总量的16%,同时作为动力设备消耗近三成社会用电总量,因而需要发展先进、高效的流体机械技术,通过增强水电与抽水蓄能机组的宽域稳定运行能力来促进风... 详细信息

流体机械是量大面广的设备,每年作为发电设备为我国生产的绿色洁净能源超过社会用电总量的16%,同时作为动力设备消耗近三成社会用电总量,因而需要发展先进、高效的流体机械技术,通过增强水电与抽水蓄能机组的宽域稳定运行能力来促进风电、光伏等间歇性可再生能源快速增长,通过设计优化与智能调控来提升流体机械系统的节能水平,有效支撑我国顺利实现“双碳”战略目标。该文针对我国社会发展中与流体机械相关的重大需求,从生态友好的高效水力发电技术,安全与稳定的抽水蓄能技术,绿色环保的泵、风机与风力机技术,以及流体机械设计优化与智慧化运行技术等方面论述了流体机械及工程学科的技术发展方向及面临的挑战,总结了流体机械目前的热点研究及其进展,为未来流体机械关键技术研发提供参考。

关键词：流体机械设计优化稳定运行智能调控

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高超声速飞行器发动机热防护与发电一体化系统

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航空动力学报 2021年第1期36卷 1-7页

作者：姜培学张富珍胥蕊娜祝银海清华大学能源与动力工程系二氧化碳资源化利用与减排技术北京市重点实验室北京100084 清华大学能源与动力工程系热科学与动力工程教育部重点实验室北京100084

在对高超声速飞行器的热防护和机载设备电能需求的综合考虑下,立足发动机能量管理优化,结合CO_(2)的物性特点,提出了以超临界CO_(2)为循环工质的高效热防护与高温发电一体化系统。此一体化方案可以在实现发动机热防护的同时,提供电能、... 详细信息

在对高超声速飞行器的热防护和机载设备电能需求的综合考虑下,立足发动机能量管理优化,结合CO_(2)的物性特点,提出了以超临界CO_(2)为循环工质的高效热防护与高温发电一体化系统。此一体化方案可以在实现发动机热防护的同时,提供电能、并减少冷却用燃油流量。基于燃油为该一体化系统的唯一热沉,通过理论分析和计算,提出了两个一体化系统,通过对一体化系统的优化分析,给出了提高一体化系统性能的措施:尽量提高燃油在CO_(2)冷却器中被加热的终态温度以及采用回热来提高CO_(2)闭式布雷顿循环的性能,该系统的热效率可达到17%。相对于采用蓄电池和燃料电池为机载设备供电的方案,当飞行器飞行时间为30 min,该一体化系统的净增质量分别降低85%和68%,体积分别降低81%和59%。

关键词：高超声速飞行器一体化系统热防护超临界CO_(2) 闭式布雷顿循环

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微圆管内R1234ze(E)流动沸腾的环状流特性模拟研究

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制冷学报 2020年第5期41卷 29-34页

作者：王金李俊明清华大学能源与动力工程系清华大学热科学与动力工程教育部重点实验室二氧化碳资源化利用与减排技术北京市重点实验室北京100084

本文建立了制冷剂R1234ze(E)在微圆管内流动沸腾过程中的环状流模型,对传热和气液两相流动压降进行了模拟研究。综合考虑重力、表面张力及气液界面剪切力的影响,模拟分析了周向液膜不均匀分布特性及该特性对流动与换热的影响,经验证,计... 详细信息

本文建立了制冷剂R1234ze(E)在微圆管内流动沸腾过程中的环状流模型,对传热和气液两相流动压降进行了模拟研究。综合考虑重力、表面张力及气液界面剪切力的影响,模拟分析了周向液膜不均匀分布特性及该特性对流动与换热的影响,经验证,计算结果与已有实验结果吻合较好。本文还研究了不同因素对环状流区域表面传热系数与压降的影响。模拟结果表明:在流动起始区域,截面液膜厚度的分布受重力作用影响,随着流动沸腾过程的进行,该影响作用开始减弱,且有重力作用时的环状流平均表面传热系数高于无重力作用时的环状流平均表面传热系数,随着重力加速度的增加,环状流的平均表面传热系数不断增大;随着质量流速的增大,表面传热系数与压降均随之增大;随着管径增大,表面传热系数与压降均随之减小。

关键词：微圆管流动沸腾环状流 R1234ze(E)

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颗粒团聚对稀相气固流动脉动关联项的影响

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过程工程学报 2019年第2期19卷 279-288页

作者：冯蘅李清海蒙爱红张衍国孔博清华大学热科学与动力工程教育部重点实验室二氧化碳资源化利用与减排技术北京市重点实验室清华大学-滑铁卢大学微纳米能源环境联合研究中心清华大学能源与动力工程系北京100084 美国能源部艾姆斯实验室美国ia500112230

研究了颗粒团聚对描述稀相气固两相流的气固相宏观控制方程中待封闭气固脉动关联项的影响规律并建立关键待封闭项代数模型。根据气相速度脉动与固相浓度关联项(漂移速度)控制方程,将漂移速度表达为固相非均匀程度和气固平均滑移速度的... 详细信息

研究了颗粒团聚对描述稀相气固两相流的气固相宏观控制方程中待封闭气固脉动关联项的影响规律并建立关键待封闭项代数模型。根据气相速度脉动与固相浓度关联项(漂移速度)控制方程,将漂移速度表达为固相非均匀程度和气固平均滑移速度的代数模型。分别采用两种基于颗粒动理学的欧拉-欧拉框架介尺度方法模拟三维周期条件且固相平均浓度为1%的稀相气固两相流动,第1种方法假设固相速度分布函数f为各项同性的双流体方法(TFM);第2种方法假设f服从各向异性高斯分布的积分矩法(AG)。网格分辨率为颗粒直径dp的1.75倍,气固间动量交换采用Stokes曳力模型,并与文献中采用相同参数设置的欧拉-拉格朗日(E-L)方法模拟结果进行对比。结果表明,AG方法的准确度优于TFM方法,气固平均滑移速度、气固脉动能等更接近E-L方法模拟结果。颗粒聚团的积分尺度小于气相脉动速度的积分尺度,两者均呈各向异性,竖直分量高于水平分量。模拟得到了气固速度脉动关联系数和漂移速度系数。

关键词：两相流数值模拟动力学理论颗粒团聚脉动关联项

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用于热光伏系统的近场辐射光谱控制表面结构

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物理学报 2018年第2期67卷 153-160页

作者：于海童刘东杨震段远源清华大学热科学与动力工程教育部重点实验室二氧化碳资源化利用与减排技术北京市重点实验室北京100084 南京理工大学能源与动力工程学院南京210094

为提升近场热光伏发电系统的能源转换效率和发电功率,设计了Ⅲ-Ⅴ族半导体表面的矩形光栅结构,以实现从热发射器到热光伏电池的近场辐射热流选择性调制.使用在近红外波段具有表面等离子体激元特性的掺杂氧化锌作为热发射器,在GaSb热光... 详细信息

为提升近场热光伏发电系统的能源转换效率和发电功率,设计了Ⅲ-Ⅴ族半导体表面的矩形光栅结构,以实现从热发射器到热光伏电池的近场辐射热流选择性调制.使用在近红外波段具有表面等离子体激元特性的掺杂氧化锌作为热发射器,在GaSb热光伏电池表面添加亚微米二维光栅结构,在近场间距下形成与表面波耦合的陷光效应,由此有选择性地增强了电池能带内的光谱辐射热流.有别于以往类似研究中常用的等效近似方法,开展了时域有限差分方法模拟,能够严格考虑周期性结构细节,结合以涨落耗散理论为基础的Langevin方法,直接计算了复杂结构参与的近场辐射传热问题,以此揭示表面结构影响近场辐射传热的物理机理.结果显示使用带表面结构的薄膜GaSb电池,可使辐射热流的光谱峰值达到同温度远场黑体辐射源情况下的2.84倍,且热流增益区集中在波长略短于电池能带的窄波段区间,适应高效率、高功率热光伏系统对辐射传热设计的要求.

关键词：近场辐射光谱控制热光伏系统时域有限差分法

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CO_2地质封存与利用技术研究进展

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中国基础科学 2018年第4期20卷 44-48页

作者：胥蕊娜姜培学热科学与动力工程教育部重点实验室二氧化碳资源化利用与减排技术北京市重点实验室清华大学能源与动力工程系北京100084

碳捕集、利用和封存(carbon capture,utilization and storage, CCUS)技术是煤炭实现低碳排放的主要途径,但目前CO_2捕集能耗与成本过高、地质利用途径有限、封存长期安全性不确定以及缺乏CCUS全链集成方法等技术瓶颈严重阻碍了CCUS技... 详细信息

碳捕集、利用和封存(carbon capture,utilization and storage, CCUS)技术是煤炭实现低碳排放的主要途径,但目前CO_2捕集能耗与成本过高、地质利用途径有限、封存长期安全性不确定以及缺乏CCUS全链集成方法等技术瓶颈严重阻碍了CCUS技术的发展与推广应用。针对上述瓶颈问题,在2016年首批立项的国家重点研发计划项目中,"CO_2低能耗捕集与地质封存利用的关键基础科学问题研究"项目以低能耗CO_2源头捕集技术、CO_2增采非常规油/气/热技术和安全地质封存构成的新一代CCUS技术为目标,致力于破解加压富氧燃烧中反应与能量传递不协调、化学链燃烧与煤分级气化中燃料化学能释放与碳组分调控难耦合、CO_2非常规油/气/热增产和封存机理不清、CO_2对封存构造的长期影响规律不明确等关键基础科学问题。本文简要介绍了在该重点研发计划项目支持下,本研究团队在CO_2地质封存、CO_2非常规油/气/热增产机理和规律方面的研究进展,以期提出CO_2地质封存长期安全性评价和CO_2驱致密油、页岩气和开采深层地热的有效方法。

关键词： CO2成水层封存 CO2增强型地热系统 CO2增产页岩气开发

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可燃固体废弃物热转化特性的基元表征方法

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清华大学学报（自然科学版） 2017年第12期57卷 1324-1330页

作者：龙艳秋李清海周会蒙爱红张衍国清华大学热能工程系热科学与动力工程教育部重点实验室二氧化碳资源化利用与减排技术北京市重点实验室中国北京100084 哥伦比亚大学地球与环境工程系美国纽约10027

随着社会经济发展,中国可燃固体废弃物产量逐年增加,采用热转化技术可有效处理可燃固废。在进行热转化处理时需要获取可燃固废的热值、挥发分等热转化特性。该文建立了一种以纤维素、半纤维素、木质素、淀粉、聚乙烯(PE)、聚氯乙烯(PVC... 详细信息

随着社会经济发展,中国可燃固体废弃物产量逐年增加,采用热转化技术可有效处理可燃固废。在进行热转化处理时需要获取可燃固废的热值、挥发分等热转化特性。该文建立了一种以纤维素、半纤维素、木质素、淀粉、聚乙烯(PE)、聚氯乙烯(PVC)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)等9种物质为基元预测可燃固废热转化特性的方法。通过对可燃固废进行TGA热解实验,采用多元线性回归,以灰色关联度为判据,用基元的失重曲线拟合获得了可燃固废的失重曲线,拟合系数即为该可燃固废的基元表征系数。利用基元表征系数,结合基元数据,通过线性加权计算表征了可燃固废的热转化特性,其中挥发分表征误差在5%以内,热值误差在10%以内。该研究为热转化特性计算提供了一个简洁有效的路径,可作为工程设计参考。

关键词：可燃固废热转化基元表征热重分析特性预测

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基于回热器温度滑移匹配的以CO_2为工质的布雷顿循环优化分析

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热能动力工程 2017年第8期32卷 11-16页

作者：张富珍姜培学胥蕊娜欧阳小龙清华大学热能工程系二氧化碳资源化利用与减排技术北京市重点实验室热科学与动力工程教育部重点实验室北京100084

以CO_2为工质的高温闭式布雷顿循环具有高效、简单和紧凑的特点。其高效率的实现有赖于回热器内良好的温度滑移匹配以充分回收乏气的热量。提高回热器温度滑移匹配性的关键是使流经回热器的高低压力流体的热容相接近。本文从超临界CO_2... 详细信息

以CO_2为工质的高温闭式布雷顿循环具有高效、简单和紧凑的特点。其高效率的实现有赖于回热器内良好的温度滑移匹配以充分回收乏气的热量。提高回热器温度滑移匹配性的关键是使流经回热器的高低压力流体的热容相接近。本文从超临界CO_2的热物性特点出发,分析了部分冷却的再压缩超临界CO_2布雷顿循环对温度滑移匹配的优化效果。根据对物性的分析结果,提出了流量调节应该覆盖高低压流体物性变化剧烈的所有温区,通过模拟计算对其进行了优化分析,认为对于一定的高低温热源,存在最优的透平进、出口压力。

关键词：布雷顿循环超临界CO2 回热器温度滑移匹配

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氨水溶液同时吸收烟气中SO_2和CO_2的实验及模拟

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清华大学学报（自然科学版） 2016年第8期56卷 885-892页

作者：齐国杰王淑娟高巨宝刘今朝赵博禚玉群陈昌和清华大学热能工程系热科学与动力工程教育部重点实验室二氧化碳资源化利用与减排技术北京市重点实验室北京100084

燃煤电厂排放大量SO_2和CO_2等气态污染物,相应的减排技术研究十分必要。利用湿壁塔实验台对氨水溶液（质量分数为0.2%~7%）同时吸收SO_2和CO_2的传质特性进行了实验研究,并结合Aspen Plus速率模型分析了填料塔的吸收性能,对氨水溶液同... 详细信息

燃煤电厂排放大量SO_2和CO_2等气态污染物,相应的减排技术研究十分必要。利用湿壁塔实验台对氨水溶液（质量分数为0.2%~7%）同时吸收SO_2和CO_2的传质特性进行了实验研究,并结合Aspen Plus速率模型分析了填料塔的吸收性能,对氨水溶液同时吸收SO_2和CO_2吸收系统的设计做了必要的探讨。实验结果表明：随着CO_2体积分数（5%~20%）的增加,SO_2选择性吸收因子有所降低,SO_2的传质系数变化较小且均高于CO_2的传质速率一个数量级;SO_2质量浓度（0~11 428mg/m3）和反应温度（20~80℃）的增加,对CO_2的吸收产生不利影响,氨水溶液趋向于选择性吸收SO_2。氨水溶液中SO_2负载量（SO_2在氨水溶液中相对NH3的摩尔浓度）在0.1~0.4之间增加时,CO_2的传质系数大幅降低。氨水溶液质量分数增加对CO_2及SO_2的吸收传质均有利,选择性吸收因子降低,且实验值和模型计算值符合良好。采用同时吸收SO_2和CO_2的填料吸收塔,结合控制氨挥发的氨洗塔及用于SO_2负载控制的离子交换装置的吸收系统,可以实现污染物的有效脱除。

关键词：脱碳脱硫同时吸收氨水 CO2 SO2

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