Due to the intermittence and fluctuation of wind resource, the increasing penetration level of wind power will bring huge challenges to maintain the stability of power system. Integrating compressed air energy storage (CAES) system with wind farms can weaken this negative effect. However CAES system needs large caverns or mines to store compressed air, which is restricted in application. In this paper, a novel energy storage system based on liquid carbon dioxide is presented. The mathematical models of compressed liquid-carbon dioxide energy storage system are developed. The parametric analysis is conducted to examine the effect of some key thermodynamic parameters on the system performance. Compared with AA-CAES, the liquid carbon dioxide energy storage system has advantages such as a high energy density, high EVR. Moreover, the round trip efficiency of this system can reach about 56.64%, which is acceptable in consideration of the storage volume. Therefore, this proposed system has a good potential for storing wind power in large scale and offers an attractive solution to the challenges of the increasing penetration level of wind power.
总结了影响离心泵水力性能的因素,并针对机械损失、容积损失和水力损失的不同特征,在水力设计、模型制作已经定型的前提下,采用多种性能优化方法,结合工程实际设计了测试试验.经过一系列性能优化措施,离心泵的水力性能和运行性能均有不同程度的提高,达到了产品发布的节能指标.
为了研究立式粉体干燥器内不同粒径聚甲醛颗粒流动特性,采用CFD-DEM模型耦合液桥力模块的方法,分析了含水率和颗粒粒径对聚甲醛颗粒流动特性的影响,并验证了该分析方法的正确性.研究结果表明:基于量纲分析法,结合已有实验数据拟合得出平均颗粒速度的经验关联式,计算值与实验值的最大误差为25.13%,可以较好地描述干燥单元内的平均颗粒速度变化.截面平均固含率随着颗粒直径的增大而降低,干燥单元内固含率在轴向和径向分布上分别呈现"上浓下稀"、"边壁高近流体低"的特点.当颗粒直径dp＜2 mm且含水率Vlb≥0.1%时,容易造成干燥单元入口堵塞,并且干燥单元内固含率剧减.截面平均颗粒速度随着轴向高度和颗粒直径的增大而增大,从边壁区到近流体区域的局部颗粒速度逐渐减小.当颗粒直径相同时,湿颗粒比干颗粒的颗粒速度小;当颗粒直径超过临界值2mm时,随着含水率的增高,颗粒速度略微减小,颗粒平均停留时间和固含率总体上有所增加.
提出一种基于物联网技术的油田注水系统节能降耗方法,介绍系统组成和架构及其关键技术.以我国定边采油厂为例,对该系统的应用效果进行实例研究.结果表明:在定边采油厂引入基于物联网技术的油田注水系统节能降耗技术后,通过分析发现,注水量、注水压力、节流损失、注水泵运行效率对注水能耗的影响相对较大,通过采取合理的措施,每日节约无效注水量约 1.4 t,单井节约日电量约5.6 kW·h,实现了节约水资源和降低耗电量的目标.
为得到油藏水井压裂过程的优化参数,设计裂缝-油藏耦合技术设计油藏水井压裂参数优化数值模拟方法.建立油藏流体等效模型,设计控制单元结构模型,在法向速度的连续方程中,得到应力矢量的基线方程,并计算变化方程的平均渗流速度,设置数值模拟边界条件,得到油藏水井压裂的应力曲线,分别对压裂液黏度、压裂液注入量、支撑剂用量3个参数进行数值模拟.实验证明这3个参数对水井裂缝宽度与长度有直接影响,因此可以通过调节这3个参数实现油藏水井压裂参数的优化.
研究低温下垫片压缩回弹性能对密封性能的影响,分析垫片压缩变形量与泄漏率之间的关系.对石墨齿垫进行低温(-30、-80、-130℃)下的压缩回弹性能试验分析和模拟仿真计算,模拟所得垫片压缩变形量与试验所相比较小,误差在5%以内.以试验和模拟数据为基础,建立基于垫片压缩变形量的泄漏率预测模型并对二者进行比较分析.结果表明,当垫片应力和介质压力相同时,随着温度的降低,法兰连接系统的泄漏率逐渐增大,在高介质压力下垫片的密封性能变差;相比于试验得到的泄漏率,模拟计算值较大,两者误差在20%以内.
针对长输油气管道沿线自然环境复杂多变且恶劣的特点,对肯特打分法进行改进,在原 4 类风险因素基础上增加了自然环境因素,并利用改进CRITIC修正AHP赋权模型确定各指标的权重.将改进的肯特打分法应用于庆哈输油管道,结果表明:改进后的风险评估方法得到的风险评估值均低于改进前的,得到的风险评估结果更加准确.
聚驱等驱油技术广泛应用,聚合物的加入导致含聚采出液黏度增高,进一步增加了油水分离的难度.为了降低含聚采出液黏度,研究设计了一种基于物理剪切降黏原理的多孔剪切板降黏装置,采用CFD数值模拟方法,结合正交法试验设计,对降黏装置进行了结构优化.结果表明:可显著影响多孔剪切板降黏装置降黏性能的结构参数主要为孔径;通过对黏度、速度、压力损失分布等流场特性进行对比分析,最优结构可将入口黏度由 4.350 mPa·s降至 1.943 mPa·s,压力损失为 0.141 MPa.
针对BP神经网络在油田注水管网系统故障诊断中收敛速度慢、精度低、易陷入局部最优等问题,提出一种改进的BP神经网络诊断模型.该模型将自适应差分进化算法(SDE)用于神经网络的数据训练中,用以确定最优权重和阈值,并将仿真模拟与神经网络的训练相结合,计算管网故障工况,从而得出注水站、注水井的压力、流量异常和管段的故障情况.该方法能准确诊断管网系统各类节点和管线的故障位置,以及对站启停泵、井欠过注和管道漏损、堵塞等故障类型进行判断,通过实验对比分析验证了方法的高效性,对故障点位置一级诊断正确率为 100%,故障类型二级诊断的正确率达 98.07%.
构建了一套新型脱硫废水零排放处理系统,针对该系统中相变换热技术与多效蒸发技术的耦合点,对蒸发段烟气侧不同结构的翅片进行数值模拟研究.结果表明:翅片间距过小时,会增大烟气压降,使风机功耗过大,从而导致成本增加,当翅片间距为8mm时,传热性能最佳;翅片高度过大时,传热阻力过大,翅片高度过小时,烟气压降过大,使得风机功耗过大,成本过高,当翅片高度为10 mm时,翅片管的传热性能最佳.
压水堆核电站反应堆压力容器(RPV)辐照脆化问题是制约其长期安全服役的主要因素之一,如何精确预测其断裂行为是行业的技术难点.首先研究了一种基于能量的新型脆性断裂准则(Gp准则),论述了该准则可考虑裂纹尖端的拘束效应和卸载效应;然后采用标准拉伸试样测试了材料拉伸性能,基于CT试样测试获得其断裂临界载荷,进行断裂参量计算、断裂韧度预测及断裂评价准则等内容研究;最后针对某RPV堆芯筒体段进行工程案例示范应用.研究结果表明,初步建立的Gp断裂评价准则可进行工程实际应用,在工程案例输入瞬态载荷下RPV堆芯结构是安全的.
转子轮盘运行中,受轮盘外载荷强度的影响,导致寿命缩短,同时化肥催化装置催化物质和运行中的循环变幅应力也会对化肥催化装置使用寿命产生影响.为了避免装置意外失效,以化肥催化装置结构为基础,获取与转子轮盘疲劳相关的循环变幅应力、轮盘外载荷强度两项参数.通过将两项参数输入疲劳寿命预测模型,实现化肥催化装置转子轮盘疲劳寿命预测算法设计与仿真研究.实验结果表明,所提方法可准确预测转子轮盘疲劳寿命,且准确度较高,避免装置意外失效.
为满足油田井下精确调节和动态开发的需要,设计了一种井下电磁控制压力脉冲发生器.首先建立了注入井脉冲发生和传播的数学模型,然后利用MATLAB软件对模型进行仿真,研究了不同结构参数与不同流量和脉冲幅值之间的关系.
在搪瓷拼装储罐的实际工程建造中,由于国内缺少针对搪瓷拼装罐体外压结构设计的相关标准,在某些场合设计中存在缺陷,造成罐体失效案例的发生.因此,借助数值模拟方法,研究搪瓷拼装罐体与无缺陷钢罐的外压等效关系,基于等效关系探究不同外压工况下罐体的屈曲变形和罐体变形规律.仿真结果表明:在各种罐体承外压工况下,空罐状态承受外压时,罐体易出现外压失稳现象.而合理的钢板厚度设计、抗风圈设计能够有效提高罐体的抗变形性能.借助仿真分析结果对整体罐外压公式进行修正,得到搪瓷拼装罐外压设计方法,可为大型搪瓷拼装罐体外压结构设计提供参考,保证搪瓷拼装罐体的安全可靠.
通过水系统悬浮物清除系统所需射流器建立的三维紊动射流数学模型,对特殊结构形式的射流器进行流场结构和射流紊流动力学性能的研究,通过数学模型计算射流器的紊流流场分布,掌握流场的流体动力学机理,从而获得最接近射流器紊流流场实际状态的描述方法.
通过CFD仿真技术,应用MRF和滑移网格模型对双基发射药螺杆挤压成型过程进行数值模拟.由于塑化后的发射药属于假塑性流体,模拟中通过UDF引入发射药表观黏度系数的实验数据,采用层流模型模拟得到了发射药在螺杆挤压装置内瞬态和时均的流场信息.模拟结果分析显示,采用文中设计的螺杆结构,在设计工况下挤压孔口流速分布均匀,其值随时间变化幅度较小,可以保证双基发射药稳定地挤压成型,成型截面较为规则.运行中螺杆根部存在负压区对螺杆的功耗和振动都会有一定影响,可以通过调整料斗位置和料斗内螺旋导板的旋向加以改善.螺杆表面受力以压力为主,静压强的最大值比表面切应力大了2个数量级.
针对大型商用厨房排烟温度高、能源利用率低等问题,提出了一种大型商用厨房余热回收再利用系统,该系统以分离式热管换热器作为主要的换热元件.对热管换热器蒸发段环形翅片管束管外进行强化传热数值模拟,通过增添涡发生器来提升环形翅片管外的综合换热性能.研究表明:内八型摆放形式的矩形涡发生器,其综合评价因子相较于其他涡发生器和摆放形式更优,能更好地压缩管后低速回流区的涡旋,产生纵向涡,加剧冷热流体掺混,努塞尔数比环形光翅片提升了42%～58%,综合评价因子提升了16.2%～35.6%;涡发生器在环形光翅片上相对位置为极径14 mm,极角60°和75°时,管束的综合换热性能更好.
提出一种将抽油机井气液分离器入口进液量转化为脉动入口速度的方法.采用计算流体动力学方法,基于欧拉模型(Eulerian Model),针对抽油泵的工作特性和不同的含气体积分数对分离器内流场分布和分离性能影响开展数值模拟研究.数值模拟结果表明:当井下压力为8 MPa,入口含气体积分数在79.6%～90.0%范围内适当增加混合液的含气量可以提高气液分离器的分离效率.
针对氯化钾冷结晶器溢流液分离问题,提出使用水力旋流器进行固液分离.采用CFD数值模拟方法对水力旋流器的分离过程进行计算,研究在高海拔地区下水力旋流器筒径、溢流口直径、入口流速、锥角等因素对其流动特性和分离性能的影响.结果表明:筒径Dc=200 mm时分离效果最好;溢流口直径d0的增大会使分离效率与压降减小;增大入口流速会使分离效率先上升再下降,且压降随入口流速增大而增大;锥角α减小,水力旋流器分离效率增加并且压降减小,海拔高度的改变基本不改变水力旋流器的分离效率与压降.经分析可知:当Dc=200 mm、d0=56 mm、α=10°、入口流速为9 m/s时,粒径在20 μm以上的颗粒分离效率可以达到80%以上,此时压降为0.26 MPa,整体性能最好.
以土壤生物修复为主体,介绍了微生物原地-异地修复技术、植物修复与微生物-植物联合修复技术,总结了高效修复土壤的生物类型和应用现状,分析了影响生物修复的条件和评价标准.
