声波对煤粉燃烧特性的影响：研究进展与展望

“双碳”目标的实现对煤炭的清洁高效利用提出了更高的要求。因此,探索煤粉新型清洁高效燃烧技术具有重要意义。声学作为一门基础性和交叉性极强的学科,近年来已渗透到几乎所有重要的自然科学和工程技术领域。尤其在燃煤电站锅炉中,声学技术的应用受到了广泛关注和研究,如基于声学原理的炉内温度场重建、测流、泄漏检测及声波除灰、声波团聚等技术。以上声学技术的研究和应用均涉及到声波传播过程中产生的声物理和化学效应。有关声场作用下煤粉颗粒燃烧特性的研究已有诸多报道,指出利用声波的物理化学效应可以为煤粉颗粒清洁高效燃烧提供新的技术手段。声波助燃技术已被证实是一种高效节能、清洁环保的新型燃烧技术,具有较大潜力。因此,在节能减排政策的高要求下,声波助燃技术在燃煤电站锅炉中的应用推广与发展研究应当得到足够的重视。目前针对声波影响煤粉颗粒燃烧的基础理论研究尚不完善,对声波物理化学效应的作用机制阐述不清。已有的文献中对声波影响煤粉燃烧的研究鲜见专著和综述性文章介绍。鉴于此,本研究较为全面地介绍了声波影响煤粉燃烧的作用机制,分析总结了国内外声波影响煤粉颗粒燃烧的研究现状,厘清了声波影响煤粉颗粒燃烧特性的主要技术研究路线,以...     

声波强化传热的实验研究与机理分析

为探究声波作用下铜球的对流换热机理,搭建了声波强化传热实验台架,研究在不同声压级和声频率的影响下铜球的对流换热问题,并结合声流的作用机理和实验数据深入分析了声波强化传热机理.结果表明:铜球的对流传热系数和努塞尔数随着声压级的增大而非线性增大,且存在强化传热的最佳声频率;相对努塞尔数主要受声频率和声压级的综合影响,而与铜...     

杨木微波热解产气特性实验研究

以杨木为研究对象,利用自行设计的钟罩式生物质微波热解实验装置,研究杨木在不同微波功率下热解的产气特性,探讨微波功率和热解终温对热解过程产气成分、产气率和热值的影响规律,并引入热解气化效率概念。实验结果表明:在不同温度段,杨木微波热解产生的气体各组分体积分数的相对大小有差异,微波功率增加,对CO、CO2和CH4的产生起到一定的促进作用,而对H2的产生影响不明显。随着热解终温的升高,热解产气中CO、CO2、CH4和H2的体积分数均有所增加。提高微波功率和热解终温均可提升热解产气率,增大产气热值峰值,提高热解气化效率。     

长沙某大型综合性医院能耗统计与分析

以长沙某大型综合性医院为研究对象,分析了该医院2014年度的能源消费情况。该医院能耗结构由电力、天然气、柴油和汽油构成,其中以电能和天然气为主,两者共占医院总耗能的96%左右。该医院消耗的各种能源按等价值折合标准煤8 867.21 t,按当量值折合标准煤5 525.22 t。统计分析了医院的电能和天然气的主要消费流向,得出了医院的能耗密度和单位面积综合电耗等能耗指标。该医院医疗区的年均能耗密度为245.93 k W·h/(m~2·a),单位面积综合电耗为103.19 k W·h/(m~2·a)。并对该医院的能源消费指标及水平进行了对标分析与评价。     

声波作用下的单圆柱绕流及传热特性数值研究

为了研究声波对单圆柱绕流流动和传热特性的影响,建立了流场、声场、对流传热多物理场耦合的二维数学模型,并利用有限元软件COMSOL进行数值模拟。结果表明:(1)当频率f=50 Hz、声压级L_SP=123～149 d B时,斯特劳哈尔数Sr随声压级增大而减小,圆柱表面压力系数C_P随声压级增大而增大;(2) L_SP=143 d B、f=20～80 Hz时,斯特劳哈尔数Sr、压力系数C_P均随频率f增大而增大;(3)对比f=50 Hz、L_SP=143 d B声波作用与无声波作用的情况,阻力系数C_DF和升力系数C_DL都呈周期性变化,但有声波作用时振幅增大;(4)声波作用会促进圆柱表面热量传递,但当L_SP>143 d B,圆柱表面局部努塞尔数Nu_θ开始减小。该研究结果为强化圆柱绕流传热提供了理论研究基础。     

换热管周围声流强化对流传热的数值模拟

为研究稳态声流成分对换热管对流换热特性的影响,建立了行波场中单换热管外声流强化传热的数值计算模型.采用分离时间尺度的数值方法模拟了声流和非均匀温度场的耦合作用,分析了换热管局部努塞尔数和平均努塞尔数在不同激励频率(10～1500 Hz)和声压级(103～127 dB)作用下的变化规律.结果 表明:平均努塞尔数随着激励频...     

声波诱导湍流的实验研究与模拟计算

为了研究声波特性对流体流动的影响,搭建了声波与流体流动的实验平台,研究了调制声波频率和声压级等因素对流速的影响.利用Comsol软件对声场与流场进行数值计算,分析了流速实验值与计算值之间的相对误差.结果 表明:声压级＜125 dB时,声波不论与流体同向还是逆向对流速均无影响;当声压级在125～＜132 dB,且声波与流体同向时,随着声压级的增大,流速脉动幅值变化减弱,强化了流体层流状态;当声压级在132～155 dB时,随着声压级的增大,流速脉动幅值增大,声压级达到153 dB左右时,流速脉动幅值产生爆发性增长从而引发湍流激变.声波与流体逆向时,当声压级在125～＜145 dB,随着声压级的增大,流体脉动幅值先增大后变化缓慢;当声压级在145～155 dB时,随着声压级的增大,流体脉动幅值增大,在相同声压级条件下,随着声波频率的增大,流速脉动幅值变化缓慢;声波与流体同向时,声波频率对流体流速基本无影响;声波与流体逆向时流速脉动幅度的增长率要比声波与流体同向时低.     

强声波作用下煤粉颗粒的振荡特性研究

考虑Stokes力为颗粒的主要受力,建立了强声波作用下煤粉颗粒的动力学控制方程,并给出了颗粒的夹带系数计算公式.采用数值计算方法研究了颗粒位置、烟气温度、颗粒密度、颗粒粒径、声波频率和声压级等参数对煤粉颗粒在冲击波形成之前运动特征和夹带系数的影响.结果表明:强声波场中距声源不同位置处的颗粒具有不同的振荡周期和速度振幅,...     

驻波场中圆柱形换热管外声流特性的数值研究

基于非线性Navier-Stokes方程推导了一般性的声流控制方程,并利用有限元软件COMSOL对平面驻波声场中单根圆柱形换热管和双圆柱形换热管外包含二阶流场信息的Navier-Stokes方程进行全域求解,得到了一阶和二阶流场信息.研究了雷诺数Re和斯特劳哈尔数Sr对换热管外声流结构的影响规律.研究发现:随Re和Sr...