沼气混合制冷剂循环液化流程与设备火用分析

以天然气液化设备为模型,利用Aspen HYSYS软件,设计小型混合制冷剂液化沼气流程,对该流程进行数值模拟,根据PR方程计算出沼气的泡点与露点以及液化率、能耗等.在热力学分析的基础上,计算流程各设备(火用)损失,分析产生设备(火用)损失的原因,提出降低设备(火用)损失的方法.依据模拟结果,建立实验平台对降低(火用)损失方法进行验证,结果表明:小型混合制冷剂液化沼气流程具有可行性,液化过程中能耗和(火用)损失最大的设备是压缩机,利用储液罐上端的闪蒸气预冷混合制冷剂的方法可使压缩机和冷却器的(火用)损失分别减少12.2％和27.2％.     

基于Aspen HYSYS的撬装化沼气液化流程研究

撬装化沼气液化系统的优化设计对于沼气的开发与利用具有重要的现实意义和较高的使用价值。在深入研究小型天然气撬装系统的流程设计和工艺设计基础上，针对沼气的特点及液化条件分析，将撬装化设计技术引入沼气液化系统的设计中，建立净化与液化耦合的沼气液化系统。在模块化设计的基础上，对沼气液化系统运行中的模块构建、模块设计进行深入的研究和探索，计算撬装化各阶段装置的性能参数。结果表明：生物质LNG液化率为0.9242,生物质LNG与压缩罐装的沼气相比，甲烷含量高、二氧化碳的含量及氮气含量低。撬装化的沼气液化系统的能耗低、液化率高、能量损失少。     

基于Aspen HYSYS的沼气中CO2气体低温液化分离技术

基于沼气主要成分CH4气体和CO2气体物理性质的差异,利用PR方程,得出不同CH4体积分数下,沼气泡点和露点的温度和压力;在Aspen HYSYS平台中,设计了低温液化分离沼气中CO2气体的流程,仿真分析了低温液化对CH4体积分数和CO2体积分数的影响.根据低温液化分离沼气中CO2气体的流程,对沼气进行纯化实验,结果表明:实验结果与模拟结果相吻合;液化分离后CH4体积分数从58.2％升至82.8％,CO2体积分数由36.4％降至8.8％,N2+ O2体积分数小于4.0％.     

利用CFD工具优化设计沼气工程流场形态的方法研究

掌握、优化流态,可以显著提高沼气工程的厌氧发酵效率。计算机数值模拟计算方法是当前分析研究流场形态的常用方法,非常适用于处于严格密闭状态下的沼气发酵料液流场形态分析。文章以1个模拟建立的小型沼气厌氧发酵罐的清水工况为例,通过计算流体动力学(CFD)软件构建发酵罐的内部流场进行模拟计算分析,阐述底部进水和分散式出口两种整流布水工艺的流体力学原理,介绍了利用CFD软件优化设计沼气料液流场的方法。     

不同桨层搅拌沼气发酵效果对比及其CFD模拟研究

本文对无搅拌、二层桨搅拌、三层桨搅拌三种沼气发酵效果进行了试验研究,并采用计算流体力学软件fluent对二层、三层搅拌罐混合过程进行了模拟,数值模拟采用了欧拉—欧拉方法。试验结果表明有搅拌要比无搅拌沼气产量高出20%以上,三层桨搅拌效果明显优于二层桨;数值模拟中对液相流体分布进行分析,模拟结果显示三层桨液相流动速度大于二层桨,数值模拟结果与试验研究结果具有一致性,说明应用CDF模拟沼气发酵过程中的原料搅拌过程具有可行性。     

太阳照射对发酵罐散热的影响分析

为了研究太阳照射对沼气工程发酵罐散热量的影响,文章以北京某沼气工程为例,建立了发酵罐散热的一维稳态模型,对散热进行了分析,找出了各部分热量损失的关系;根据发酵罐地理位置,对太阳照射下发酵罐表面受到的直接辐射、大气散射和地面反射进行了分析,对表面吸收及有效传导入罐内的能量进行了计算。结果表明,在冬季由于太阳辐射弱、散热量大,太阳辐射对发酵罐散热的影响非常小,十二月份减小散热量仅为3.77%,夏季日照时间长、太阳辐射强、散热量小,太阳辐射对发酵罐散热的影响变大,七月份可减小24.70%的散热量。实验验证修正后散热计算与实际散热误差不超过8.6%,该方法可用于预测发酵罐的运行能耗。     

小型卧式螺带混合机的使用参数优化

利用CFD流体动力学软件FLUENT,对实验用小型卧式螺带饲料混合机的混合过程进行数值模拟。湍流选择标准k-ε,两相流模型选择混合模型(Mixture),示踪剂浓度模拟选用输运方程,不激活反应项。通过对转速为40r/min、填充率为40%时的混合过程进行仿真分析,表明在示踪剂浓度达到平衡时,混合效果不能满足要求。对混合机转速和填充率等进行仿真优化,结果表明,混合机转速为40r/min、填充率为55%混合效果最好,混合时间较短。该研究结果可为混合设备的设计研发提供理论依据。     

水洗法沼气脱二氧化碳工艺流程技术改进

针对沼气和油气田天然气脱碳工艺中所采用的常规水洗法进行改造,不仅能解决产品不符合标准的问题,还能使流程投产后运行更持久、可靠。通过利用Aspen流程模拟软件,对某沼气脱碳工程水洗法的实际工艺流程进行模拟研究。模拟结果显示:在工艺流程实际运行时,由于温度累积效应,水洗塔温度不断升高,而水洗效果随水洗塔温度升高而降低,最终导致水洗塔顶的湿脱碳沼气二氧化碳含量不符合标准要求。计划采用简单直接的方法,在二级解析塔后的循环水泵出口加冷却器,使水洗塔进口循环冷却水的温度始终保持在30℃,从而使水洗塔水洗效果不受影响。通过软件模拟和实际投产验证,改进脱碳工艺流程取得了较好的应用效果。     

沼气压力水洗提纯的实验研究

沼气是一种重要的生物质能源,沼气的除碳提纯是沼气工程中的重要一环。以N_2和CO_2的混合气作为模拟沼气,利用沼气压力水洗提纯设备,在不同压力和气水比下对模拟沼气的提纯的效果进行研究。实验结果表明,当水洗压力在0.4~1Mpa之间时,随着压力的提升,模拟沼气的提纯效果变化显著,与此同时气水比在这段压力区间内对提纯效果的影响也很大。单纯的水洗法提纯沼气可以将沼气中CO_2的浓度最低降到5%以下,使得沼气达到优质天然气的标准。     

沼气发酵池动态热负荷特性研究

温度是影响沼气发酵产气率的关键因素,发酵池的热负荷是沼气工程加温系统设计与选型的基础,关系到发酵系统的稳定运行与加温系统的经济性。精确计算出发酵池热负荷,有利于将加温系统供能侧与发酵池需能侧匹配,并探索出加温系统的最佳系统配置和运行策略,以降低能耗和成本。在分析沼气工程发酵设备物理和数学模型基础上,采用逐时累加法计算发酵池围护结构散热量,得到发酵池热负荷的全年动态变化规律,将稳态算法的时间步长由1个月缩短到1 h,提高了计算精度。研究结果表明,在(25±1)℃、(30±1)℃和(35±1)℃3种不同工况下,热负荷的模型计算结果与试验测量结果相对误差分别为-5.98%、3.93%和5.39%,对于沼气工程保温和增温设计具有一定的理论意义和参考价值。     

基于ANSYS的汽车用废气涡轮机进气管路优化设计与分析

利用热力学第二定律的火用概念及火用分析方法对发动机废气能量传递过程进行分析,找出废气中各部分能量的分布状况及传递过程中的主要损失部位,为采取新的措施来减少能量传递过程中可用能的不必要损失提供理论依据,利用ANSYS/FLOTRAN有限元分析软件对所设计废气涡轮机的MPC进气管道系统进行流场速度分析和压力分析来对其结构进行优化,以减少废气流动过程中能量的不必要损失。     

蒸发温度对中温余热ORC系统热力性能的影响

以LR6A3L型号柴油机出口流量为540 kg/h、温度为333 ℃的烟气为研究对象，基于有机朗肯循环系统，采用R123、R245fa和R600作为循环有机工质，研究工质蒸发温度对系统热力性能的影响。研究结果表明:随着工质蒸发温度的增加，系统净输出功率、循环热效率和效率均逐渐增加，而系统总的不可逆损失则逐渐减小。当系统操作工况一定时，工质R123的净输出功、循环热效率和效率最大，且总的不可逆损失最小。      

温室太阳能与地源热泵联合供暖系统热力学分析

对甲鱼温室太阳能与地源热泵联合供暖系统的各组成设备进行能量平衡及热力学第二定律的分析,建立了能量利用质量模型——Exergy分析模型,通过可用能损失、可用能效率及可用能损失比等评价指标对系统的热力学性能进行分析和探讨.结果表明:地表水换热器的可用能效率最高,达到92.0％;而太阳能集热器、热泵机组和储热水箱的可用能损失较大,可用能损失比达到88.1％,不可逆性大,是系统优化的关键.试验期间水源热泵机组的制热性能系数达到2.26.     

热泵干燥系统的（火用）分析

干燥技术的发展具有悠久的历史,涉及到国民经济的各个领域。热泵应用于农产品干燥节能中,易于控制干燥工质的温度和湿度,从而保证产品质量。为此,利用火用分析法分析了热泵干燥系统中各装置的火用损失和减少火用损失的途径,以便能更准确地了解能源利用情况,并针对不同的干燥形式采用火用分析法分析能源利用状况以便改进系统设计。     

新型生物质气化炉的试验研究及其火用衡算

介绍了自行研制的新型固定床生物质气化炉,能使还原反应后的气体再次穿过氧化区和木炭层,以减少焦油含量和飞灰.同时,副产优质的木炭具有较高的能量转化率,可用于联合内燃机发电和活性炭制备工艺.在基于质量平衡和火用平衡的基础上对气化炉进行了火用分析,找出了炉子的薄弱环节,讨论了改造方案.最后,根据5个工况的试验数据分析了气化过程中空气当量比对气体成分、气体热值、气化效率以及能量转化效率的影响,找到了最佳运行工况.     

基于能量损失的斜盘式柱塞泵最小留缸长度计算方法

基于柱塞副能量损失分析,建立总效率损失的数学模型。基于总效率损失最小原则,提出最小留缸长度的数值计算方法。为保证柱塞相对运动时不会因摩擦自锁而卡死,提出柱塞与缸体滑动副的强度校核方法,以验证计算所得最小留缸长度的合理性。或依据柱塞与缸体滑动副强度校核方法,计算最小留缸长度以及对应的柱塞几何长度,在总效率损失最小的原则下,计算柱塞与缸体滑动副的最佳间隙。实例分析验证了该计算方法的正确性,并为某型工程机械用柱塞泵计算最小留缸长度为35 mm或40 mm,对应最佳间隙δ为0.012 mm或0.012 7 mm,理论计算总效率损失为0.3%。     

薄壁内镶贴片式滴灌带有限元水力计算方法及设计

为了提高滴灌系统水力设计的准确性,基于有限元原理,提出一种计算薄壁内镶贴片式滴灌带能量损失和灌水均匀度的方法,局部水头损失根据贴片式滴头结构、管内压力和管道壁厚确定,沿程水头损失通过改进Darcy－Weisbach公式编写计算机程序,分析了不同滴灌带的水头损失及均匀度变化规律,并与《微灌工程技术规范》中推荐计算方法的结...     

滴灌用自清洗网式过滤器排污压差计算方法

对滴灌用自清洗网式过滤器排污压差进行了计算,分别得出了80目和120目过滤器总压差值,并与实测值进行了对比,结果表明两者基本一致;详细分析了流量、含沙情况和过滤时间等约束条件对排污压差的影响规律,结合试验获得了清水和浑水水头损失变化曲线,在保证水头损失不发生急剧上升前提下,给出了两种目数过滤器最佳排污压差值.     

抽水蓄能电站引水岔管水力特性数值模拟

通过对某抽水蓄能电站在不同工况（抽水或发电）、不同分流比（单台机或多台机运行）情况下引水岔管的水力特性进行三维数值模拟计算,采用非结构化网格离散计算区域,使用有限体积法将方程的积分形式转化为代数方程组,为保证计算精度,采用二阶迎风格式,隐式求解,速度和压力方程用SIMPLE算法耦合．分析了各工况下岔管处水头损失变化和水流流态情况．结果表明,计算结果与试验较吻合,由于夹带不同能量水流汇合后“能量相互传递”,抽水工况水头损失出现了负值,发电工况流态好于抽水工况流态;分流（发电）水头损失较大,合流（抽水）水头损失较小,为机组运行方式的选择提供了依据,可使岔管能量损失降低到最小程度．     

基于Logistic模型估算江安河武侯区水污染经济损失

在对江安河武侯区段水质进行监测的基础上,应用Logistic模型对江安河水污染造成的经济损失进行了估算。结果表明：江安河武侯区段水污染经济总损失率高达99．99％,其中SS造成的污染损失率达到99．86％;总体经济损失为从2009年的42．33亿元逐年增大至2011年的65．15亿元。因此必须加强水环境监测与污染控制力度。