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[博士论文] 丁显
动力工程工程热物理;动力机械工程 华北电力大学;华北电力大学(北京) 2018(学位年度)
[硕士论文] 糜梦星
动力机械工程 合肥工业大学 2018(学位年度)
摘要:通过不同升温速率下的热重试验,分别研究了梧桐叶其热解炭、水热炭的燃烧特性。结果表明:梧桐叶和水热炭燃烧DTG曲线呈4个质量损失峰,热解炭呈3个峰。升温速率对样品燃尽度影响较小,对燃烧速率影响较大。梧桐叶和水热炭的综合燃烧特性指数SN较高,且着火点燃尽温度较低。由于水热炭更易于保存和运输,因此更适合用作生物质燃料。基于分布式改良Coats-Redfern积分法分析样品燃烧动力学,结果表明:燃烧过程中活化能分布呈‘N’型。低温燃烧区活化能较高,高温燃烧区活化能较低。随升温速率提高,样品活化能均发生小幅降低,但整体趋势保持不变。
  基于随机森林回归模型,分别构建梧桐叶混煤、热解炭混煤以水热炭混煤活化能预测模型。结果表明:3种活化能预测模型的R2均在0.9716~0.9847,说明预测值与试验值正相关性较强。MSE在2.0956~5.9433,MAE在1.1763~2.3000,说明模型预测误差较小。EVC在0.9743~0.9858,说明模型可解释性较强。
  利用管式炉试验系统在不同的升温速率下进行CO和NO排放试验,分别研究样品种类、掺混比例以反应温度对CO和NO排放的影响。700℃时,梧桐叶和水热炭的CO排放明显小于热解炭和煤,900℃时,CO排放则明显更高。当燃烧温度为700℃/800℃/900℃时,煤的NO释放始终最高,梧桐叶、热解炭和水热炭的NO释放总量相差不大,约比煤少40%。梧桐叶其生物炭与煤按照50:50混合时,温度为700℃/800℃/900℃时,随着温度上升,混合样品CO释放无论从强度还是持续时长上都大大降低。而NO释放随着温度升高先增大再减小,但变化幅度都较小。
[硕士论文] 刘文宪
动力机械工程 合肥工业大学 2018(学位年度)
摘要:缸内直喷汽油机具有极其优异的经济性、动力性、低排放,但实现方式带来了工况的复杂。为了实现缸内直喷汽油机的在变工况下的轨压控制,就必须依赖电控单元(ECU)应用层控制软件的设计。因此,轨压系统的控制策略是实现工况切换、实现低压燃油喷雾的良好雾化性与高压情况下防止超压的重点。轨压系统是一个具有强扰动的非线性动态系统,而缸内直喷汽油机的共轨压力的波动会影响喷油器喷油特性的改变,导致实际喷油量与期望喷油量直接的偏差,加大了轨压控制的复杂性。因此轨压系统的控制算法设计是消除轨压偏差实现轨压控制的良好跟随性的重点。
  本课题研究设计缸内直喷汽油机的轨压控制策略和算法,并构建面向控制的缸内直喷汽油机共轨系统数学模型作为验证控制策略与算法的对象,利用MATLAB/Simulink软件建立与轨压控制相关的模型,利用试验数据对缸内直喷汽油机共轨系统的数学模型与控制策略进行验证。主要内容如下:
  (1)轨压控制策略算法设计。为了防止发动机变工况情况下对于轨压的影响,设计的轨压控制策略部分实现了不同工况下不同燃烧模式和轨压设定值Map的选择,得到当前工况下的轨压设定值;而针对轨压控制中实际轨压与轨压设定值产生的偏差,设计了PI控制算法计算轨压调整量;针对轨压系统在仿真过程中产生的静态偏移,采用轨压前馈控制算法计算了泵油补偿角以抵消静态偏移量。
  (2)共轨系统数学模型建模。根据燃油压力的产生与传递的物理过程和共轨管的储油特性,高压电磁阀-高压油泵-共轨管-喷油器的燃油流量和压强关系,建立面向控制的缸内直喷汽油机轨压系统数学模型。在保证轨压数学模型合理准确地基础上,对于影响轨压较小的部分进行合理的简化。
  (3)轨压模型与策略的仿真验证。比较分析怠速、稳态、加减速和加减负载工况下的仿真轨压、目标轨压与实际轨压偏差,验证了所设计的轨压控制策略与算法在怠速和稳态工况下的准确性与稳定性,以轨压阶跃的响应性、跟随性。
[硕士论文] 王宝刚
动力机械工程 合肥工业大学 2018(学位年度)
摘要:管式加热炉应用广泛,其燃烧与污染物排放控制技术向来都是国内外学者关注和研究的热点。本文在调研管式加热炉燃烧与污染物排放技术、气体燃烧其火焰稳定性的基础上,实验研究了喷嘴直径、燃气流速以不同当量比对气体燃烧火焰特征的影响;建立了燃烧数值计算模型,采用实验验证其有效性,并利用数值模拟研究了管式加热炉的燃烧与排放特性。
  为研究不同当量比对丙烷气体燃烧特性的影响,设计并搭建了封闭空间丙烷气体燃烧实验平台;采用无量纲量火焰高度与无量纲火源热释放速率之间的关系、Delichatsios关联式两种方案对燃烧实验平台的燃料供应系统的可靠性进行了验证;采用实验对比分析,确定了封闭空间壁面仅影响当量比,确保了搭建的实验装置的有效性。
  分析不同当量比丙烷气体燃烧的实验数据,得到了喷嘴直径、燃气流速和当量比共同影响下的无量纲火焰长度和火焰推举高度的表达式,当喷嘴直径和燃料流速都增大时,随着当量比的增加,无量纲火焰长度增加的越来越慢,逐渐趋于平缓,但是火焰推举高度的倒数则增加的越来越快。
  对不同丙烷气体燃烧实验工况进行了数值模拟研究,对比分析了模拟和实验的烟气温度和NO浓度,烟气温度平均偏差约±6.3%,最大偏差小于±9.4%;NO浓度最大偏差小于±6%,验证了所建立的湍流模型、燃烧模型、辐射模型以NO模型有效。
  采用数值模拟对管式加热炉在过量空气系数λ分别为1.05、1.10、1.15、1.20、1.25和1.30等六种工况下炉膛内的温度分布、燃烧器轴向速度分布NO的分布与排放情况进行了研究,结果表明,在λ=1.10时,炉膛内部温度分布均匀,避免了炉膛内部NO密度局部过高,能够保证管壁均匀受热,且较高的燃烧器轴向速度引起的卷吸效果明显,有利于燃料的充分燃烧以火焰向周围管壁的热辐射的增强,有效地减少了NO排放量;对管式加热炉在氧化剂中添加水蒸气的体积分数Fwv为0、0.03、0.05、0.08、0.10和0.15等六种工况下炉膛的温度分布、水蒸气的排放量以NO的分布与排放情况进行了研究,结果表明,当氧化剂中添加的水蒸气的体积分数为0.10时,炉膛内部温度分布均匀,炉膛区域内NO生成量也较低,有效避免了炉膛内部NO密度过高,降低了NO排放量,对应的水蒸气排放量也较少,减少了因水蒸气的排放引起的热损失。
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