分类: 其他 >> 综合 提交时间: 2023-03-28 合作期刊: 《中国科学院院刊》
摘要: 在碳达峰、碳中和(以下简称“双碳”)目标下,化石能源利用面临新挑战。文章梳理总结了目前我国化石能源利用现状,立足我国能源资源状况,提出了“双碳”约束下化石能源高效清洁利用思路,从煤炭高效燃烧与转化、石油天然气高效利用及煤化工“三废”处理方面提出技术发展建议,以期为“双碳”目标实现和新型能源系统构建提供科技支撑。
分类: 其他 >> 综合 提交时间: 2023-03-28 合作期刊: 《中国科学院院刊》
摘要: 储能是实现碳达峰、碳中和目标的重要支撑技术之一,是平抑新能源波动、降低大规模新能源接入对电网造成冲击的重要手段。当前,全球能源资源竞争日趋激烈,我国也面临能源结构调整的重大变革。践行新时代“四个革命、一个合作”的能源战略、实现“十四五”规划和2035年远景目标,需要我国以清洁、低碳、安全、高效为驱动,构建与能源资源相适应的中国特色能源结构新体系。实现清洁能源与化石能源的互补融合是构建“清洁、低碳、安全、高效”能源新体系的关键。因此,发展大规模储能技术不仅是电力系统低碳清洁化的必要举措,同时也是抢占国际能源技术战略制高点、保障国家能源安全的有力手段。
分类: 其他 >> 综合 提交时间: 2023-03-28 合作期刊: 《中国科学院院刊》
摘要: 促进储能技术与产业的健康发展,对于提高可再生能源比例、保障能源安全、提高能源利用效率、推动能源革命具有重大的战略意义。物理储能作为最重要的一种储能方式,得到了国内外广泛关注。文章剖析了物理储能技术的重大需求,总结了国内外物理储能技术与产业发展现状与趋势,比较了国内外物理储能技术发展水平,明确了物理储能技术发展问题与挑战,并提出了相应发展建议,旨在为我国物理储能技术和产业的研究与发展提供详实的参考。
分类: 其他 >> 综合 提交时间: 2023-03-28 合作期刊: 《中国科学院院刊》
摘要: 我国以煤炭为主的能源资源禀赋决定了煤炭的基础能源地位,因此如何实现煤炭清洁高效燃烧利用,成为科学家、产业界和社会关注的焦点。煤炭燃烧释放热能满足了我国约65%的发电生产需求,也为钢铁、建材、化工等工业领域提供热能,但同时也释放氮氧化物、二氧化硫、粉尘等有害污染物,造成对大气环境的影响。因此实现占煤炭燃烧总量90%的工业领域煤炭清洁高效燃烧利用,是当前我国打赢污染防治攻坚战和蓝天保卫战的“卡脖子”问题,工业领域煤炭高效清洁燃烧利用技术亟待根本性革命。文章综述了我国煤炭清洁高效燃烧利用技术现状,提出了只有发展在燃烧过程中大幅度抑制氮氧化物(雾霾的“元凶”)生成的变革性技术,再结合尾部烟气净化技术的应用,才能经济地实现常规燃煤污染物的超低排放甚至近零排放,达到甚至低于天然气排放水平,从而为工业领域煤炭高效清洁燃烧利用提供技术支撑。
分类: 其他 >> 综合 提交时间: 2023-03-28 合作期刊: 《中国科学院院刊》
摘要: 氢能作为实现碳中和目标的重要清洁能源受到了全球瞩目。鉴于美国有逾30年的氢能研发和应用实践经验,文章对美国政府制定的氢能发展规划和战略开展详细调研,分析了自 1990 年以来的美国氢能战略及发展目标、方向、成效,并重点剖析美国 2020 年最新氢能发展战略和 2021 年氢能攻关计划。文章认为,当前美国氢能战略已经从最初建立氢能技术储备和推动氢燃料电池在交通行业的应用,转变为推进碳中和目标下加快氢能全链条、低成本技术开发应用,尤其是绿氢技术的研发和商业化等方向,具有实现碳中和目标、建立和发展氢经济、在全球氢能技术和市场中占主导地位等多元化目标;同时,美国在电解水技术方面具有较为成熟的研发示范经验,未来将向兆瓦级规模和太阳能、核能等可再生能源清洁制氢等方向发展。基于以上研究和分析,文章针对我国氢能战略提出了加强氢能发展顶层设计、攻关突破氢能核心技术、建立氢能全技术链发展模式、加强对外合作、开展标准制定和知识产权保护等建议。
分类: 动力与电气工程 >> 工程热物理学 提交时间: 2017-10-17 合作期刊: 《工程热物理学报》
摘要: 为满足高超声速飞行器对高比冲和大推力发动机的需要,提出了一种可重复使用的进气预冷富燃预燃混合排气涡扇发动机(Pre-cooled and Fuel-rich Pre-burned Mixed-flow Turbofan,PFPMT)热力循环。PFPMT发动机的特点是增大内涵空气进气预冷程度,内涵压气机为富燃燃气发生器提供空气作为氧化剂,内涵空气与预冷器出口燃料混合燃烧产生富燃燃气,驱动涡轮、带动内涵压气机与风扇增压,风扇外涵空气与涡轮出口排气在主燃烧室中掺混燃烧,产生高温燃气由喷管产生推力。对发动机热力循环进行了参数化分析,发动机比冲随着压气机压比的增大而增加,尤其是随着风扇压比增加的更为明显;单位推力主要随风扇压比增加而增加,受内涵压比影响较小。发动机地面的比冲与单位推力分别可以达到4500 s与900 N·s/kg以上;在Ma=5.0飞行条件下,发动机比冲与单位推力在3500 s与1100 N·s/kg以上。
分类: 动力与电气工程 >> 工程热物理学 提交时间: 2017-10-17 合作期刊: 《工程热物理学报》
摘要: 本文深入探讨了定常来流条件下过渡段内部流动机理和损失机制。通过保持过渡段长高比、雷诺数和进口旋流不变,借助实验和数值模拟方法,系统地研究了过渡段中位角和出口面积对其内部流动及气动性能影响。研究发现,过渡段内部流场结构主要以对涡及轮毂和机匣区域附面层分离为主。过渡段来流尾迹、中位角及进出口面积比是影响过渡段内部流动损失的三个主要因素。其中,中位角决定了机匣第一弯逆压梯度强度,面积比主要控制第二弯静压升,上游尾迹是诱发机匣侧流动分离的主要诱因。在大中位角情况下,机匣第一弯的流动分离更严重,分离明显提前。在大面积比情况下,机匣侧不仅出现由上游尾迹堆积产生的流动分离,还会出现机匣附面层自身二维分离。随着过渡段的中位角和面积比增大,损失急剧增加。
分类: 动力与电气工程 >> 工程热物理学 提交时间: 2017-10-17 合作期刊: 《工程热物理学报》
摘要: 异丙醇-丙酮-氢气化学热泵(IAH-CHP)是一种可同时提升能量品位与实现能量存储的系统。丙酮加氢反应器是异丙醇-丙酮-氢气化学热泵系统的重要组成部分。它对异丙醇-丙酮-氢气化学热泵系统的性能具有重要的影响。本文将泡沫金属反应器用于实现丙酮加氢反应,以提升丙酮加氢的反应效率与能量利用效率。首先建立丙酮加氢泡沫金属反应器的模型,然后通过模拟计算对泡沫金属反应器与颗粒填充反应器的性能进行了研究。研究结果表明:对于丙酮加氢等慢速反应,考虑壁面传热时,泡沫金属反应器的性能优于颗粒填充反应器。主要原因为泡沫金属反应器具有好的壁面传热特性与低的压降。
分类: 动力与电气工程 >> 工程热物理学 提交时间: 2017-10-17 合作期刊: 《工程热物理学报》
摘要: 本文提出并研究了一种回收透平排气有效成分的新型功冷联产系统。该系统通过对高温高压过热氨水蒸气进行热能梯级利用和有效成分回收,实现了动力循环与制冷循环间能量和物质的双重耦合。经过部分冷凝后的透平排气中有效成分浓度明显提高,对这部分有效成分的回收可以有效增加系统制冷量。新系统等效作功效率为20.19%,比常规分产系统提高了44.32%,相对节能率为31.61%。与常规开式和常规闭式功冷联产系统相比,新系统等效作功效率提升幅度分别为7.28%和17.04%。通过研究能量传递与转换过程,阐明了系统的节能机理。新提出了平均能量品位差△A的概念,分析了系统对输入的利用情况和热力性能进一步提升的潜力。另外,还初步探索了系统中动力循环与制冷循环的耦合特性。
分类: 动力与电气工程 >> 工程热物理学 提交时间: 2017-10-17 合作期刊: 《工程热物理学报》
摘要: 针对传统煤制天然气过程存在的能量利用不合理、碳捕集能耗过高等技术瓶颈,本文探索了一种能实现CO_2零排放的基于化学链燃烧的生物质煤互补天然气动力联产系统。生物质与煤互补从气化源头调节了合成气中H2/CO比例,有利于甲烷化反应过程,化学链燃烧实现了零能耗的CO_2捕集。研究结果表明:系统总能效率(η_(en))为57.03%,效率(η_(ex))为54.65%,系统能源节约率高达18.6%,实现了系统CO_2零排放。分析了关键参数如氧气碳比(O/C)、蒸气碳比(S/C)、生物质煤互补比例和未反应气循环倍率对系统热力学性能的影响。),异辛烷与醇类(包括丙醇、戊醇、己醇、庚醇)的黏度进行了计算,计算结果表明,计算值与实验值之间的总体平均绝对偏差为1.00%,最大偏差为9.75%。
分类: 动力与电气工程 >> 工程热物理学 提交时间: 2017-10-17 合作期刊: 《工程热物理学报》
摘要: 本文提出了太阳能光伏电池与甲醇中低温重整反应相结合的发电系统;通过太阳能的梯级利用以及物理能与化学能之间的品位耦合,太阳能净发电效率较单一光伏或甲醇热化学发电方式获得显著提升。热力学分析表明,在100~250℃C的系统运行温度范围内,系统的理论太阳能净发电效率达43.6%~44.3%(已考虑光学损失),显著高于光伏系统(22.5%)及热化学系统(32.7%)。系统约50%的太阳净发电量来自甲醇重整产物氢气,以化学能形式实现了太阳能的高效储能,且光伏、热化学发电随温度变化的相反趋势间互补达到了稳定输出的效果。此外,系统产生的电能中约25%来自太阳能,高于单一太阳能甲醇热化学发电系统的14%,对化石能源的依赖度降低。光伏与热化学互补发电为太阳能高效综合利用提供了新的思路。
分类: 动力与电气工程 >> 工程热物理学 提交时间: 2017-10-13 合作期刊: 《工程热物理学报》
摘要: 低温条件下碳化硅等半导体材料热导率的实验研究极少,数据匮乏,无法满足理论模型的优化需求。现有实验测量以接触式的稳态法导热系数测量为主,实验误差大,且低温测量成本过高。本文通过常规飞秒激光抽运探测热反射法与低温系统的有机结合,完成了4~300 K低温条件下单晶碳化硅热导率的测试及其随温度的变化规律,研究表明单晶碳化硅热导率在100 K左右存在极大值,温度低于100 K时其热导率与温度呈正相关,温度高于100 K时其热导率与温度呈负相关。极值点的位置与理论值的偏差可能是由于样品电子浓度、缺陷分布等因素影响。
分类: 动力与电气工程 >> 工程热物理学 提交时间: 2017-03-22 合作期刊: 《工程热物理学报》
摘要: 在射流搅拌反应器中开展了常压下航空煤油替代燃料的低温(500-1100 K)氧化实验研究。利用气相色谱和气质联用仪测得了34个物种的摩尔分数曲线。通过研究芳烃和正癸烷间的耦合作用阐述了替代燃料低温区负温度系数效应对燃料燃烧特性的影响,揭示了实际航空燃料的低温自动点火机理。建立包括975物种和5920反应的亚琛替代燃料的动力学模型,并利用该模型准确地预测实际燃料燃烧的点火延迟等。结果将有助于理解燃气轮机低温点火过程。
分类: 动力与电气工程 >> 工程热物理学 提交时间: 2017-03-22 合作期刊: 《工程热物理学报》
摘要: 为研究Wurster流化床内颗粒流动规律并优化反应过程,本文利用12-4-8组合电极电容层析成像(Electrical Capacitance Tomography,ECT)传感器对Wurster流化床冷态实验和加湿实验过程进行监测,得到了ECT重构图像以及颗粒浓度时变曲线。首先,根据冷态实验数据比较了不同操作条件下流化床内颗粒流态和浓度波动特性;其次,通过加湿实验数据分析了包衣液流率对于颗粒流动的影响。最后,结合以上分析结果,总结了颗粒包衣过程的优化方案。
分类: 动力与电气工程 >> 工程热物理学 分类: 能源科学 >> 能源计算与测量 提交时间: 2017-03-22 合作期刊: 《工程热物理学报》
摘要: 致动面模型利用无厚度的平面代替风力机叶片,在平面上施加不连续压力来模拟叶片对气流的作用,结合N-S方程,在FLUENT中进行数值模拟计算,是对致动线方法的延伸与改进。运用该方法能够简化风力机的模型,从而减少网格数量和计算时间。采用线性分布下的致动面模型,提出一种致动面网格的辨识方法,对单台Nibe A型风力机的远近尾流区域进行模拟计算,包括尾流风速变化,湍流强度,涡结构,并将数值模拟的结果与致动线模型计算结果以及实验数据进行对比分析,主要是风轮后特定距离截面的风速变化,验证了致动面方法的优越性以及用于风力机尾流场计算的可行性。