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《哈尔滨工程大学》 2010年
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化学回热器结构设计及性能分析

许亮  
【摘要】: 燃气轮机化学回热循环是一种新型的利用排气余热的先进循环方式,它可以提高燃机效率,并使燃机排气中氮氧化物的含量明显下降。本文的研究对象就是燃气轮机化学回热循环的核心部件——化学回热器。由于化学回热器工作的特殊性和复杂性,目前还没有化学回热器的成套设计方法。因此本文采用了一种新的设计方法:把数值模拟与仿真计算相结合,换热部分与反应部分分开设计的设计思路,对化学回热器进行了优化设计。 本文的主要内容可分为相互联系的三方面:化学回热器仿真研究、化学回热器数值模拟、化学回热器结构优化设计。 仿真方面,本文借助于通用仿真软件Matlab/Simulink。采用模块化建模思想,根据化学回热器换热部分及催化重整部分的数学模型,建立化学回热器的仿真模型,进行仿真计算,对不同工况下的化学回热器性能进行对比分析。得出了裂解气体成分随燃气进口温度、裂解气进口温度、水碳比以及反应压力改变而发生变化的规律。 数值模拟方面,利用Gambit对模型进行网格划分。利用计算流体力学软件Fluent计算翅片管换热状况。用Matlab来迭代计算反应床温降及裂解气组分,并把结果代入到下一级的翅片管数值模拟中。最终得出了总的换热量以及单级换热量、反应床温降、氢气含量等结果随级数增加的变化规律。 结构方面,通过热力计算得出总换热系数,结合之前通过数值模拟得到的换热量与平均对数温差,计算出了换热面积。选择了一个合理的翅片管排管方式,使结构上的换热面积大于了计算的换热面积。 最终得出了化学回热器结构优化设计方案并利用Pro/E对化学回热器进行三维建模。
【学位授予单位】:哈尔滨工程大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TK473

【引证文献】
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 潘福敏;燃气轮机化学回热循环变工况性能仿真[D];哈尔滨工程大学;2015年
中国硕士学位论文全文数据库 前4条
1 程鲁;基于ASPEN平台的燃气轮机化学回热循环仿真研究[D];哈尔滨工程大学;2017年
2 李建霖;化学回热循环燃气轮机仿真与性能研究[D];哈尔滨工程大学;2016年
3 宫园春;化学回热燃气轮机性能仿真研究[D];哈尔滨工程大学;2015年
4 龙强;燃气轮机燃烧室燃料重整与燃烧技术研究[D];哈尔滨工程大学;2013年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 漆波;李隆键;王锋;崔文智;彭川;;在涂层催化剂上甲烷蒸汽重整的本征动力学研究[J];西安交通大学学报;2009年05期
2 王定国;杨伯伦;余新江;;烃类蒸汽预转化催化剂工业应用分析[J];现代化工;2008年06期
3 李振山;蔡宁生;;吸收增强式甲烷水蒸气重整制氢循环反应模拟[J];燃料化学学报;2008年01期
4 吴正舜;刘雪莲;李学慧;李恪彪;陈义峰;;Matlab软件在化学反应工程中气固非均相催化反应的模拟研究[J];计算机与应用化学;2008年01期
5 孙宝芝;曹民侠;赵嘉明;李彦军;;管壳式换热器瞬态换热性能分析[J];哈尔滨工程大学学报;2007年12期
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10 苟晨华;蔡睿贤;洪慧;;新型甲醇燃料化学回热燃气轮机循环[J];中国电机工程学报;2006年07期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 胡永有;催化重整流程模拟及优化研究[D];浙江大学;2004年
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 李岩;化学回热循环燃气轮机性能分析[D];哈尔滨工程大学;2006年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 刘志坦;邵卫卫;李玉刚;赵岩;王凯;肖云汉;;掺烧醇基燃料对天然气预混燃烧特性的影响[J];燃气轮机技术;2015年03期
2 迟淼;张红岩;谢海涛;李彦军;;小型增压锅炉过热器性能评估方法研究[J];热能动力工程;2015年03期
3 朱桂华;唐啸;马凯;王照鲁;高明泉;朱宏斌;;新型换热器的传热性能研究[J];环境工程;2015年02期
4 黄照鹤;任朝斌;黄雪征;;复杂化学反应动力学的计算机模拟[J];计算机与应用化学;2014年05期
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6 张一琳;皮红星;赵如政;;日产2500吨甲醇装置预转化催化剂应用总结[J];天然气化工(C1化学与化工);2012年06期
7 吴凤义;王新运;;丙酮裂解非等温管式反应器模拟[J];皖西学院学报;2012年05期
8 龙立义;谭晶;;煤炭-太阳能联合作用下锅炉水动力特性的研究[J];广东电力;2012年03期
9 黄雪征;陈海玲;张腾飞;贺进虎;;复杂化学反应动力学仿真系统的研制[J];南阳理工学院学报;2011年04期
10 李显;朱天宇;徐小韵;黄燎原;;1MW塔式太阳能电站蓄热系统模拟分析[J];太阳能学报;2011年05期
中国博士学位论文全文数据库 前4条
1 栗伟;催化裂化过程建模与应用研究[D];浙江大学;2010年
2 张新平;丙烷脱氢氧化制丙烯过程的模型化与优化[D];华东理工大学;2010年
3 徐欧官;芳烃联合装置芳烃转化过程建模与应用研究[D];浙江大学;2007年
4 侯卫锋;催化重整流程模拟与优化技术及其应用研究[D];浙江大学;2006年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 程鲁;基于ASPEN平台的燃气轮机化学回热循环仿真研究[D];哈尔滨工程大学;2017年
2 李建霖;化学回热循环燃气轮机仿真与性能研究[D];哈尔滨工程大学;2016年
3 高华光;LNG重整气/柴油发动机燃烧和排放性能研究[D];浙江海洋大学;2016年
4 刘勋;基于煤制气的呼伦贝尔褐煤的气化特性及技术经济研究[D];辽宁科技大学;2015年
5 宫园春;化学回热燃气轮机性能仿真研究[D];哈尔滨工程大学;2015年
6 刘清振;化学回热循环燃气轮机变工况性能仿真研究[D];哈尔滨工程大学;2013年
7 龙强;燃气轮机燃烧室燃料重整与燃烧技术研究[D];哈尔滨工程大学;2013年
8 刘哲昊;微型燃气轮机改进回热方案总体性能仿真研究[D];哈尔滨工程大学;2012年
9 贾明华;等离子催化甲烷蒸汽重整实验与数值研究[D];哈尔滨工程大学;2012年
10 张婷;化学回热器的设计技术研究与性能分析[D];哈尔滨工程大学;2011年
【同被引文献】
中国博士学位论文全文数据库 前4条
1 穆勇;燃气轮机双燃料燃烧室流场及污染排放数值研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 马文通;燃气轮机及燃气-蒸汽联合循环在部分工况下的仿真研究[D];上海交通大学;2009年
3 周文祥;航空发动机及控制系统建模与面向对象的仿真研究[D];南京航空航天大学;2006年
4 周少祥;热电联产多级闪蒸海水淡化技术的理论与实践[D];华北电力大学;2001年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 刘清振;化学回热循环燃气轮机变工况性能仿真研究[D];哈尔滨工程大学;2013年
2 王孝军;化学回热系统仿真研究[D];哈尔滨工程大学;2012年
3 周志鹏;燃气轮机燃烧室及总体性能仿真[D];哈尔滨工程大学;2012年
4 陈极有;燃机部件特性计算及先进循环性能仿真[D];哈尔滨工程大学;2012年
5 刘冰;V94.3A型燃气轮机系统建模与控制性能研究[D];上海交通大学;2011年
6 赵明;等离子体处理稠油的机理与研究[D];中国石油大学;2011年
7 张婷;化学回热器的设计技术研究与性能分析[D];哈尔滨工程大学;2011年
8 张松;化学回热循环水系统仿真研究[D];哈尔滨工程大学;2011年
9 郝冬青;低温多效蒸馏海水淡化流程能量优化[D];天津科技大学;2011年
10 赵峰;燃气轮机循环及联合循环的优化研究[D];上海发电设备成套设计研究院;2010年
【二级引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 李哲;甲醇—柴油混合燃料在OPOC柴油机上的应用研究[D];中北大学;2017年
2 郭宏亮;径向分级燃烧室头部结构研究[D];哈尔滨工程大学;2016年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 王锋;李隆键;漆波;崔文智;辛明道;陈清华;邓联锋;;微型反应器中甲醇水蒸气重整制氢研究[J];西安交通大学学报;2008年04期
2 李振山;蔡宁生;黄煜煜;;吸收增强式甲烷水蒸气重整制氢实验研究[J];燃料化学学报;2007年01期
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8 李薇,赵国华,朱仲良;NLLS-HPLC法研究复杂反应的动力学过程[J];同济大学学报(自然科学版);2005年11期
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10 栗青生,邱建新;个性化多媒体化学课件开发与集成系统的可视化设计与实现[J];计算机与应用化学;2005年05期
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 刘振宇;苏永康;程惠尔;;一次表面回热器动态特性的数值模拟与实验研究[J];热能动力工程;2009年06期
2 李紫薇;孙志利;干苗根;王彩云;崔奇;王雪;王启帆;谢志远;;回热器对单级蒸气压缩式制冷系统性能的影响[J];冷藏技术;2018年02期
3 刘繁茂;蒋彭;张磊;彭佑多;;新型回热器结构设计及换热特性研究[J];热科学与技术;2018年04期
4 罗高乔;叶重;绳春晨;王波;;斯特林制冷机混合填料回热器性能优化及试验研究[J];低温工程;2017年05期
5 王行;;利用近似解法设计旋转式回热器[J];能源与节能;2014年05期
6 黄小兰;蒋珍华;陈曦;夏宇栋;刘少帅;吴亦农;;斯特林制冷机分层回热器优化设计与实验[J];低温工程;2014年02期
7 李山峰;吴张华;罗二仓;戴巍;余国瑶;;行波热声发动机中平板与丝网回热器的对比实验研究[J];低温工程;2009年01期
8 徐之平;张磊;刘彩赢;王志利;张伟荣;王崇俊;;微型燃气轮机圆筒原表面回热器的性能试验研究[J];动力工程;2009年06期
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10 沈清清;巨永林;;低温回热器交变流动阻力特性的比较[J];上海交通大学学报;2008年03期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 刘迎文;黄竞;何雅玲;;脉管制冷机的壁面温度分布特性的实验研究[A];第六届全国低温与制冷工程大会会议论文集[C];2003年
2 陶丽;顾平道;;斯特林制冷机回热器密封间隙泄漏率分析[A];上海市制冷学会2009年学术年会论文集[C];2009年
3 王巍;余红英;黄钟岳;宋勇;;微型燃机回热器全程通道三维数值模拟[A];中国动力工程学会第三届青年学术年会论文集[C];2005年
4 方凯;邱利民;;大功率脉管制冷机回热器内非均匀性研究[A];浙江制冷(2013年第01期总第102期)[C];2013年
5 王本仁;金滔;范理;张淑仪;;热声热机中回热器的焓流分析[A];中国声学学会2002年全国声学学术会议论文集[C];2002年
6 刘锐;王江浦;陈福胜;王勤;韩晓红;陈光明;;精馏型自复叠制冷系统的回热器混合位置影响类型研究[A];浙江制冷(2013年第01期总第102期)[C];2013年
7 巫江虹;王惜慧;唐永柏;陈云贵;;旋转式室温磁制冷机主动式回热器周期性温度场实验研究[A];全国磁热效应材料和磁制冷技术学术研讨会论文集[C];2009年
8 张富珍;李青;李正宇;李强;胡忠军;孙生生;;高频声场下热声回热器的实验辨识[A];第八届全国低温工程大会暨中国航天低温专业信息网2007年度学术交流会论文集[C];2007年
9 罗二仓;刘海东;何国青;梁惊涛;周远;;圆管及网格填料回热器非定常交变流动阻力特性的研究[A];第四届全国低温工程学术会议论文集[C];1999年
10 陶于兵;何雅玲;吴志根;陶文铨;;内部回热器对CO_2家用空调系统性能的影响[A];中国动力工程学会第三届青年学术年会论文集[C];2005年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 张晨;脉管制冷机回热器阻力特性实验研究与仿真分析[D];中国科学院大学(中国科学院上海技术物理研究所);2017年
2 孙久策;液氮温区大功率斯特林型脉管制冷机回热器温度不均匀性及性能优化研究[D];浙江大学;2013年
3 庞伟强;低温制冷系统混合工质两相流动传热特性及浓度优化研究[D];华南理工大学;2016年
4 段晨;β型菱形传动斯特林发动机的优化方法及实验研究[D];华中科技大学;2014年
5 张玉财;多轴应力状态下钎焊接头蠕变损伤与裂纹扩展研究[D];华东理工大学;2016年
6 李卓裴;液氦温区斯特林型脉管制冷机回热损失机理与多级脉管级联方式研究[D];浙江大学;2010年
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9 杨泰蓉;1kW斯特林发动机的实验研究及热力学分析[D];中国科学技术大学;2010年
10 周刚;小型行波热声热机系统的研究[D];华中科技大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 许亮;化学回热器结构设计及性能分析[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 范皓霆;单向流和振荡流下斯特林回热器的换热特性研究[D];浙江大学;2018年
3 侯夏玲;新一代航空发动机回热器传热与阻力性能的数值模拟研究[D];华东理工大学;2018年
4 丁淼;超临界二氧化碳自适应流道回热器研究[D];中国科学技术大学;2018年
5 刘静雯;基于蒙特卡罗法的金属网格式回热器性能模拟及优化[D];华北电力大学;2016年
6 赵金荷;堆叠金属珠式回热器性能模拟与优化[D];华北电力大学;2016年
7 张婷;化学回热器的设计技术研究与性能分析[D];哈尔滨工程大学;2011年
8 王少恒;网格式回热器的传热特性分析与实验研究[D];华北电力大学;2012年
9 余红英;微型燃机一次表面回热器流动与传热数值研究[D];大连理工大学;2006年
10 徐义凯;微型间歇式回热器流动及换热特性研究[D];南京航空航天大学;2016年
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