燃料电池系统焓轮增湿器性能分析模型

基于吸附过程原理建立了燃料电池系统焓轮增湿器传质模型,模拟研究了空气温度、流量和转轮转速等操作参数对焓轮增湿器性能的影响,模拟结果与实验数据吻合良好.操作参数对增湿器传质过程的影响机制分析表明,提高转轮转速、降低干空气流量和温度有利于提高转轮表面有效传质系数和增湿器传质性能.     

常压燃料电池系统膜增湿器与焓轮增湿器性能比较

为比较用于大功率燃料电池系统的膜增湿器和焓轮增湿器性能,基于一维扩散方程建立了膜增湿器性能分析模型,基于表面扩散方程建立了焓轮增湿器性能分析模型,模拟了各操作参数对二者性能的影响,模拟结果与实验数据符合良好。分析表明,低空气流量、高进气温度和高转轮转速有利于提高焓轮增湿器表面扩散系数,膜增湿器内水含量梯度随空气流量增加而减小并在进气温度约40℃时达到最小值;焓轮增湿器动态响应能力优于膜增湿器。     

大功率燃料电池堆氢气膜增湿系统实验研究

对70 kW常压质子交换膜燃料电池堆氢气膜增湿系统的传热传质特性进行了实验研究.管壳式膜增湿器应用于大功率燃料电池堆氢气增湿系统具有增湿速率快、被增湿氢气润湿程度好的优点.利用液态水对氢气进气进行增湿,实验中被增湿后氢气总能够达到过饱和状态,氢气流量一定时,膜增湿器增湿水进出口温差随水流量增大而降低,氢气出口温度随着液态水流量升高而接近增湿水进口温度;增大增湿水流量能够降低增湿水通过膜增湿器前后温差.增湿水温度和流量一定时,燃料电池堆负荷增大,被增湿氢气出口相对湿度变化不明显.     

LiCl溶液除湿器的数值模拟和性能分析

文中对LiCl溶液除湿器的传热传质过程进行热力学分析,根据除湿器结构、溶液与空气的流动方式建立了该除湿器的热质交换物理模型和数学模型,并进行了推导和求解;通过MATLAB仿真模拟,计算空气和溶液进口参数的变化对相关指标的影响,得到除湿器各入口参数对评价指标的影响曲线.模拟分析表明:除湿溶液进口质量浓度、温度、质量流量和空气进口质量流量对除湿器性能具有较大影响;同时也验证了湿阻与溶液除湿系统除湿性能之间的关系,为进一步研究提供参考.     

饱和器热力过程数学模型

建立了饱和器湿空气涡轮循环中的关键部件的一维传热传质均匀模型,得出了热,质交换沿高度分布的理论曲线;给出了水气交换界面的含湿曲线,从而解释了饱和器内的传热传质量与高度的关系及原因;还考虑了水气界水膜热阻对饱和器性能的影响,并提供了水膜热阻的计算方法。     

燃料电池气体温湿度与电堆性能分析

系统性能指标是实现燃料电池工程化应用的瓶颈之一,系统搭建和调试过程中,空气与燃料温湿度是影响质子交换膜燃料电池性能的重要因素,对系统控制策略和辅机搭配方案的制定产生很大影响。本文通过实验与统计相结合的研究方式,研究15 kW燃料电池电堆在增湿温度分别为60℃、70℃和80℃条件下分别进行氢空单侧增湿、双侧增湿和不增湿时的输出功率、发电效率和单电池电压一致性。其中输出功率采用测试台直接测量、发电效率通过经验公式计算、电压一致性则通过巡检记录和统计方法相结合的方式评价。结果表明70℃时各增湿方案下优于其他温度同等湿度条件下的电堆性能,有增湿条件明显优于无增湿方案电堆性能,而双侧增湿和氢空单侧增湿对电堆性能影响不大。     

利用TRIZ提高燃料电池增湿器的增湿能力

本文利用TRIZ创新方法提高燃料电池增湿器的增湿能力.通过TRIZ冲突分析、物质-场、"小人法"模型构建、分析与求解,获得8个解决方案,针对解决方案进行可行解的失效分析,最终确定两种组合解,并通过样机研制及试验证明其有效性.     

中空纤维膜接触器吸收低浓度CO2气体研究

采用疏水性中空纤维膜接触器为吸收装置,以一乙醇胺(MEA)为吸收液,对低浓度CO2(≤0.5%)进行吸收,考察吸收液浓度、吸收液流量、气体流量和进气CO2浓度对CO2吸收效率η和总体积传质系数KGa的影响规律.结果表明,膜吸收法可以处理浓度为0.1%～0.5%的CO2,且保持较高的吸收效率;吸收过程受气相阻力控制,液相阻力对CO2的传质性能影响不大.根据传质理论,建立传质数学模型,模型结果与试验结果基本一致.     

36kW金属双极板PEMFC性能特性研究

实验研究了上海空间电源研究所36kW金属板质子交换膜燃料电堆,在不同操作条件下的性能特性。结果表明工作温度增大有助于提高电堆性能,电堆最佳工作温度在75℃左右;空气增湿比氢气增湿对电堆的性能影响大,性能提高更明显;增大气体压力有利与提高气体反应效率,增大电堆输出功率;空气和氢气计量比对燃料电堆堆性能的影响较大,额定功率条件下,空气计量比为2.5,氢气计量比为1.2,电堆性能较好。本文实验对大功率金属板质子交换膜燃料电堆的系统参数优化有重要的参考意义。     

关于机舱通风空气冷却器布置的探讨

分析了相同冷却面积的空气冷却器，在同一海水进口温度及流量的条件下，其工作能力随其吸入空气温度的提高而提高，由此引出：１）应尽可能将机舱通风的空气冷却器吸风口布置在高温区；（２）对发热量大的设备应予以单独冷却处理，以降低机舱空间的温度、减小通风系统的设备功率及尺寸。     

板翅式换热器的热工性能和压阻特性实验研究

以某型号的板翅式换热器进行热工性能和压阻特性的实验研究，根据实验数据利用MATALB中的polyfit函数拟合出换热量、空气流量、空气进口温度、空气侧压降以及传热系数随变频器的频率变化关系。可为板翅式换热器的结构设计和性能改进提供依据。     

单扩张腔消声器流场特性与温度场研究

以某型船用排气消声器为研究对象,为改善流体阻力对船舶柴油机的功率影响及消声器表面热辐射造成的机舱通风的影响,对其单扩张腔消声器的阻力损失与表面温度场进行了详细的分析与研究。利用大型通用CFD流体计算软件对消声器的流体流动与表面温度场进行了分析计算,通过适当改变内部内插管的布置,可有效改善内部紊流流场,降低消声器的流动阻力;通过包覆一定厚度的隔热材料,可有效降低消声器表面温度,降低热辐射。     

矩形窄缝加热通道低流速工况下临界热流密度试验

针对矩形窄缝加热通道开展低流速工况下临界热流密度(CHF)试验研究,获得矩形窄缝加热通道临界热流密度及参数影响规律.研究结果表明:在矩形窄缝加热通道低流速工况下,临界发生时的加热元件壁面温度会发生飞升,矩形窄缝加热通道临界热流密随系统质量流速增大而增大,随系统压力、质量含汽量、进口温度增大而降低;研究获得CHF计算关系...     

带进气畸变的船用离心风机特性研究

针对船用空调器中的新回风混合畸变对风机性能的影响进行了研究,搭建了模拟试验台,并采用CFD数值模拟分析了不同混合长度、不同风量比对船用离心风机的影响,提出了综合雷诺数、水力半径和混合长度预测混合畸变压力损失数学模型。结果表明,在来流畸变情况下,风机气动效率平均降低6.5%,压力降低约200 Pa;总风量保持不变的情况下,在风量比为5时,风机性能最高,随着风量比继续变大,风机特性近似保持不变。研究结果为空调器风机设计选型时考虑进气畸变的影响提供参考。     

基于HYSYS的B型LNG燃料舱BOG压缩供给系统

以一艘B型液化天然气(Liquefied Natural Gas,LNG)燃料舱舱容为30000 m3的发电船为目标船,对其3种蒸发气(Boiled Off Gas,BOG)压缩供给系统进行模拟计算分析。采用HYSYS软件建立BOG压缩供给系统模型,通过实际气体状态方程计算BOG物性值,分别对该系统进行BOG温度、压力和流量单变量变化等方面的热力性能分析。结果表明当压缩机进口处选用高压力和低温度BOG时,能有效降低其功耗;常温BOG单级压缩机出口温度高于150℃,压缩机的选型受到限制;当常温BOG两级压缩机进口温度不超过2℃时,其出口温度不超过150℃;控制第二级压缩机进口温度可免设BOG冷却器,节约成本。     

一体化反应堆直流蒸汽发生器流动不稳定性研究

一体化反应堆结构紧凑、安全性高,在中小型反应堆的发展中具有很大优势。一体化反应堆中通常采用套管式直流蒸汽发生器(OTSG),传热管是套管结构,采用双面传热,换热能力强,但套管内存在单相区,汽水两相区和过热区,传热情况复杂,在反应堆启动、停止或低功率运行时容易产生两相流动不稳定现象。文章采用RELAP5程序,针对某陆用反应堆套管式直流蒸汽发生器建立了集总参数分析的模型,研究了系统压力、入口过冷度、入口节流等参数对流动不稳定性的影响。计算结果表明:增大系统压力,提高入口过冷度,在一定条件下增加入口节流均有利于系统的稳定。文章是对一体化反应堆直流蒸汽发生器流动性研究,对船用反应堆的直流蒸汽发生器流动性研究同样具有参考意义。     

基于PumpLinx的鱼雷齿轮泵内部流场及流量特性的仿真分析

为研究转速与流体介质对齿轮泵性能的影响,运用PumpLinx软件对齿轮泵内部流场及其流量进行瞬态仿真分析,并与试验数据进行对比,分析转速与流体介质对齿轮泵内部压力场及输出特性的影响。数值结果表明:齿轮泵平均流量与试验数据吻合较好,入口流量随时间呈锯齿状波动,出口流量则呈波浪状的较小波动,而且流量脉动率随转速的增大而减小;齿轮泵内压力从低压腔呈阶梯状向高压腔过渡,且入口易因超低压而出现空化现象,导致其压力脉动率高于出口。此外,流体介质为水时的流量脉动率略低于油。研究结果为降低鱼雷齿轮泵的振动和噪声等危害提供了理论指导。     

电机用冷却器翅片侧空气热力过程的三维数值模拟计算及分析

本文利用FLUENT模拟了管排数为四的电机冷却器波纹翅片表面空气流动和传热过程、表面温度和压降分布情况，分析了翅片入口风速对翅片表面的温度、空气压降、换热系数的影响，对内部的热交换过程有一个比较清晰直观的模拟计算及分析，从而为合理选择风速和翅片的结构优化提供一定的理论基础。     

燃气轮机进气系统过滤结构数值模拟

针对某型燃气轮机陆上试验的进气系统,布置不同过滤结构模型,采用CFD数值模拟计算方法,分析了三种过滤结构对进气系统流场、燃机进口空气速度均匀性、总压损失等参数影响。结果表明：在低进气流量下,过滤结构产生的总压损失占据主导位置,随着进气流量的增加,进气室稳压室向燃机进口直管收缩产生的压损更为明显。两侧分布式过滤结构降低了燃机进口空气速度的不均匀度,并有效降低了总压损失。