要启动燃气涡轮发动机,压缩机部分通常由电动启动器旋转。随着压缩机每分钟转数 (rpm) 的增加,流过入口的空气被压缩到高压,输送到燃烧部分并点燃。在燃气涡轮发动机中,并非所有压缩空气都用于支持燃烧。部分压缩空气绕过发动机内的燃烧器部分以提供内部冷却。燃烧室内的燃料/空气混合物在连续燃烧过程中燃烧并产生非常高的温度,通常约为 4,000° 华氏度 (F)。当这种热空气与旁路空气混合时,混合空气的质量温度会降至 1,600 – 2,400 °F。热空气和气体的混合物膨胀并穿过涡轮叶片,迫使涡轮部分旋转。涡轮通过直轴、同心轴或两者的组合来驱动压缩机部分。在为涡轮部分提供动力后,燃烧气体和旁路空气通过排气管从发动机中流出。一旦燃烧器部分的热气通过涡轮机提供足够的动力来维持发动机运转,启动器就会断电,启动序列结束。燃烧持续进行,直到切断燃料供应,发动机停止运转。
绿色流动性在21世纪的需求量很高。现代城市的快速增长导致了运输的增加,这导致了大量流通,化石燃料的稀缺性和日益增长的环境问题。因此,应使用新兴清洁剂技术来控制和减少车辆排放[1]。混合动力汽车(HVS),以通过将它们与电动机结合起来减少内燃机(ICES)。通过减少碳和其他污染排放,电动汽车(EV)对环境产生了积极影响。目前,接近零排放车辆的开发是一个巨大的挑战。evs由可再生能源(例如氢)所推动的是一个可行的选择,因为它们仅发出天然副产品,例如水而不是燃烧气体,而不是对空气质量和人口健康不利的燃烧气体。随着电池电动汽车(BEV)的出现,温室气体(GHG)的问题已部分解决。BEV是零发射车辆,由电池发电驱动。BEV不会从根本上减少温室气体排放,因为电力主要是由热植物产生的[2]。BEV有自己的腰靠背,例如有限的驾驶范围,较长的电池充电时间和电池安全性。因此,汽车行业开发了燃油电动汽车(FCEV),最近受到了广泛关注。FCEV由从燃料电池接收电源的电动机提供动力。氢与空气中的氧气结合在一起是FCEV中的主要能量动机。燃料电池具有许多好处,包括干净的燃料,高效率,没有有害排放和低声声音。插入式燃料电池混合动力汽车和燃料电池范围扩展器也引起了很多关注[3,4]。使用燃料电池作为EV的唯一电源时,需要一个启动系统。因此,汽车制造商开发了燃料电池混合动力汽车(FCHEVS),该电动汽车由燃料电池和一个或多个辅助电源(例如电池和超级电容器)提供动力。Daimler Mercedes Benz F-Cell,GM雪佛兰Volt,Toyota FCHV和Honda FCX都是混合动力汽车(HEVS),具有燃料电池 +电池的能量配置。由于FCHEVS的能源进料在燃料电池和辅助功率之间交替,因此需要可靠的能源管理系统(EMS)来根据车辆的操作模式或电源需求在燃料电池和辅助功率之间分发功率。成功的EMS不仅可以保证车辆的正常运行,还可以提高效率,解决物理限制,延长使用寿命并实现全面的燃油经济性。目前,中国香港特殊行政区(香港SAR)尚未发布最新的氢能战略。尽管目前的政策存在缺点,但香港的研究机构和企业仍致力于开发氢气流动性,以实现碳中立性和绿色运输。目前,带有最近,香港生产力委员会(HKPC)推出了香港的第一个燃料电池商业电动汽车 - 带有混合燃料电池和电池系统的氢供电叉车,如图1所示。
伴生气:从油井中产出的气体。 保存:回收伴生气,用作生产设施的燃料、其他有用用途(如发电)、出售或注入油气池。 紧急燃烧或排气:当设施内的安全控制措施启动,设备减压以避免爆炸、火灾或灾难性设备故障造成的人身伤害或财产损失时,就会发生紧急燃烧或排气。可能的原因包括压力安全阀超压和紧急关闭。 设备组件:与碳氢化合物接触并有可能排放无组织排放物的设备组件。 燃烧:在燃烧器或焚化炉中燃烧气体。 非伴生气:从气井中产出的气体。 非常规燃烧或排气:间歇性和不频繁的燃烧或排气。有两种类型:计划内燃烧和无计划内燃烧。计划燃烧或排气:操作员可以控制燃烧或排气的时间和持续时间,也可以控制释放速率。计划燃烧或排气是故意对加工设备或管道系统减压(吹扫)的结果。计划燃烧或排气可能发生在管道排污、设备减压、启动、设施检修和试井期间。计划外燃烧或排气:与保护设施完整性和保护安全密切相关的紧急或异常操作活动。操作员无法控制这些活动何时发生。有两种类型:异常燃烧或排气和紧急燃烧或排气:当一个或多个工艺参数超出允许的操作或设计极限,需要燃烧或排气来帮助降低压力时,就会发生异常燃烧或排气。
火箭发动机的再生冷却结构承受着极大的负荷。负荷是由热燃烧气体(CH4/OX 约为 3500 K)和冷冷却通道流(LCH4 约为 100 K)相互作用引起的,这导致结构中存在较大的温度梯度和高温(铜合金最高可达 1000 K 左右),同时两种流体之间存在较高的压力差。本研究旨在更好地了解三个主要组成部分的物理行为:结构、热气体和冷却剂流,以及它们的相互作用,特别是结构的寿命。自 20 世纪 70 年代以来,已经对燃烧室结构进行了一些寿命实验。Quentmeyer 研究了 GH LOX 2/ 燃烧室 [1] 的 21 个圆柱形 LH 2 冷却测试段的低周热疲劳。在小尺寸燃烧室内安装了一个水冷中心体,以减少燃料消耗并形成火箭发动机的燃烧、音速喉部和膨胀区域。研究了三种不同的材料。热电偶被放置在冷却通道肋条和冷却剂的入口和出口歧管中。测试是在 41.4 bar 的室内压力和 6.0 的混合比(氧气与燃料之比)下进行的。喉部区域的热通量达到 54 MW/m 2 。循环重复测试,直到通过感测冷却剂通道泄漏检测到燃烧室故障。没有定量研究热气壁的变形。单个冷却剂质量均未
火箭发动机的再生冷却结构承受着极大的载荷。载荷是由热燃烧气体(对于 CH4/OX 约为 3500 K)和冷冷却通道流(对于 LCH4 约为 100 K)相互作用引起的,这导致结构中出现大的温度梯度和高温(对于铜合金最高可达 1000 K 左右),同时两种流体之间的压差也很大。本研究旨在更好地了解三个主要组成部分的物理行为:结构、热气体和冷却剂流以及它们之间的相互作用,特别是结构的寿命。自 1970 年代以来,已经进行了一些燃烧室结构的寿命实验。Quentmeyer 研究了 GH LOX 2/ 燃烧室的 21 个圆柱形 LH 2 冷却测试段的低周热疲劳 [1]。在微型燃烧室内安装了一个水冷中心体,以减少燃料消耗并形成火箭发动机的燃烧、音速喉部和膨胀区域。研究了三种不同的材料。热电偶被放置在冷却通道肋条和冷却剂的入口和出口歧管中。测试是在 41.4 bar 的腔室压力和 6.0 的混合比(氧气与燃料之比)下进行的。喉部区域的热通量达到 54 MW/m 2 。循环重复测试,直到通过感测冷却剂通道泄漏检测到燃烧室故障。没有定量研究热气壁的变形。单个冷却剂质量
1986 年 8 月发射的 HI 运载火箭的第二级配备了日本第一台液氧液氢发动机 LE-5。该发动机采用的涡轮泵由 IHI 制造。随后的 24 年里,HI 运载火箭被 H-II、H-IIA 和 H-IIB 取代,发动机则被 LE-5A、LE-5B、LE-7 和 LE-7A 取代。IHI 一直与日本宇宙航空研究开发机构 (JAXA) 签订合同,负责所有涡轮泵的设计和制造。JAXA 和制造商目前正联合研究 LE-X 发动机 (1) 的开发,因为他们认识到需要开发能够提供未来可重复使用和载人运载火箭的功能和性能的助推发动机,并提供更高的可靠性以确保国际竞争力。图 1 显示了 LE-X 发动机的外部图。 LE-X 发动机使用液氧和液氢作为推进剂,显著提高了由简单而强大的发动机循环(称为膨胀机排气循环)提供的冲量。(2)图 2 显示了 LE-X 发动机循环。由于在膨胀机排气循环中不使用燃烧气体来驱动发动机的涡轮机,因此发动机输出仅逐渐变化,这意味着发生灾难的可能性极低。鉴于此,膨胀机排气循环被认为天生就适合用于未来的载人运输系统。本文介绍了 LE-X 发动机的基本规格以及 IHI 设计的涡轮泵的技术特点。
摘要:可再生能源的日益普及使得电能存储系统在平衡和提高电网效率方面发挥着关键作用。液态空气储能 (LAES) 是一种有前途的技术,主要用于大规模应用,它使用制冷剂(液态空气)作为能量载体。与其他类似的大规模技术(如压缩空气储能或抽水蓄能)相比,使用液态空气作为存储介质可以达到高能量密度并克服与地质限制相关的问题。此外,当与高品位废冷/废热资源(如液化天然气再石化工艺和排放到大气中的热燃烧气体)相结合时,LAES 能够显著提高往返效率。尽管关于 LAES 主题的文献中的第一篇文献出现在 1974 年,但这项技术直到最近几年才引起世界各地众多研究人员的关注,导致科学产出迅速增加,并在英国实现了两个系统原型。本研究旨在通过文献计量分析报告科学进展的现状,确定 LAES 技术的热点和研究趋势。研究结果可供参与这项新兴技术的研究人员和制造商使用,以了解最新技术、科学产出的趋势、全球机构的当前网络以及通过 LAES 连接的作者。我们的结论为未来的研究提供了有用的建议,强调了研究趋势和当前的差距。
伴生气:从油井中产出的气体。 保存:回收伴生气,用作生产设施的燃料、其他有用用途(如发电)、出售或注入油气池。 紧急燃烧或排气:当设施内的安全控制措施启动,设备减压以避免爆炸、火灾或灾难性设备故障造成的人身伤害或财产损失时,就会发生紧急燃烧或排气。可能的原因包括压力安全阀超压和紧急关闭。 设备组件:与碳氢化合物接触并有可能排放无组织排放物的设备组件。 燃烧:在燃烧器或焚化炉中燃烧气体。 非伴生气:从气井中产出的气体。 非常规燃烧或排气:间歇性和不频繁的燃烧或排气。有两种类型:计划内燃烧和无计划内燃烧。计划燃烧或排气:操作员可以控制燃烧或排气的时间和持续时间,也可以控制排放速率。计划燃烧或排气是故意对加工设备或管道系统减压(吹扫)的结果。计划燃烧或排气可能发生在管道排污、设备减压、启动、设施检修和油井测试期间。计划外燃烧或排气:与保护设施完整性和保护安全密切相关的紧急或异常操作活动。操作员无法控制这些活动何时发生。有两种类型:异常燃烧或排气。异常燃烧或排气:当一个或多个工艺参数超出允许的操作或设计极限,需要燃烧或排气来帮助恢复生产控制时,就会发生异常燃烧或排气。异常燃烧或排气可能是由于
LI-G4被归类为9类危险货物,UN3480是一个密封的金属柜中具有高能密度和危险材料的电源。安装必须遵守国家安全法规,根据最终用途申请的外壳,安装,蠕变,清除,标记和隔离要求。我们建议安装由授权专业人员执行。关闭系统并在更改任何连接之前检查危险电压!锂电源必须仅由训练有素的人员服务。LI-G4的最低入口保护等级为IP54。确保安装锂电源符合IP54要求。观察以下内容:不要打开LI-G4。在充满电之前,请勿排放新的LI-G4。仅在指定限制内收取费用。确保LI-G4在移动和安装过程中关闭。请勿将Li-G4倒置或侧面安装。检查LI-G4在运输过程中是否已损坏。不要让外面暴露于元素。不要在2,000米以上(6,562英尺)以上的高度使用,不允许儿童或动物与设备或连接的电源接触。发生火灾的危险:灰尘颗粒爆炸的危险。由于火灾或热量发育引起的分解会发出有毒和腐蚀性气体。强烈刺激眼睛和呼吸器官的燃烧气体。在警告他人的道路上放置一个警告标志。一般预防措施驾驶员应观察到这些危害是否发生:关闭电动机。将危险告知其他人,并建议他们远离风向。立即联系警察和消防队,并通知他们船上有锂电池(UN3480)。灭火的指示:用水扑灭火。如果可能的话,将Li-G4完全浸入水中。用水灭绝会产生氟化物,磷酸盐,氟化物氧化物和一氧化碳。或者,用二氧化碳灭火器灭火。
CAES 技术的比较和替代方案 在讨论绝热 CAES(例如 Storelectric 提出的技术)时,了解不同类型的 CAES 非常重要 — 本质上是传统、等温和绝热,以及这些类型的变体。它们的性质非常不同,尤其是绝热 CAES 经常与等温 CAES 混淆,例如 Lightsail、SustainX 和 General Compression 提出的 CAES。事实上,两者根本不同。请注意,所有效率均引用电网到电网和寿命,而电池通常引用端到端 [忽略辅助负载] 和第 1 天 [忽略退化]。还要注意,电池往往会引用不包括土地、电网连接、开发成本等的安装成本,而这些都包含在 Storelectric 的所有估算中。 CAES 压缩空气能储能 (CAES) 使用多余或廉价的能源(例如来自电网或可再生能源发电)将空气压缩至高压 — 通常为 70bar。当再次需要能量时,空气被释放来为涡轮机提供动力(或辅助动力),从而再生电能。由于压缩空气的能量密度不高,需要大量的空气,因此采用地质储存;现有的CAES 采用盐穴,这是目前用于大量储存天然气和其他碳氢化合物、危险废物等的众所周知的技术。尽管欧洲近 1/3 的天然气储量都存储在盐穴中,但从未发生过盐穴坍塌的情况。盐穴是人工建造的,位于盐盆内,世界各地都有。传统CAES 将空气压缩到 70bar 时,温度会升高到 ~650 o C。但空气不能储存在高于 ~42 o C 的盐穴中,否则盐穴会恶化。因此,传统的CAES 会将压缩热浪费在冷却塔中。然而,在大约环境温度下从 70bar 膨胀会使空气冷却至约 -150 o C。这不仅会冻结环境,还会冻结设备,从而破坏设备,因此需要重新加热。传统的 CAES 通过燃烧气体来吸收膨胀热量。Huntorf 和 McIntosh 使用的方法是将压缩空气送入燃气轮机,从而使涡轮机更省油。但它仍然燃烧同等规模发电站 50-60% 的天然气(对于 McIntosh;Huntorf 为 60-70%),其往返效率(所有能量输出:输入)最多为 50%(Huntorf 为 42%),尽管更现代的设备希望达到约 54%。由于膨胀是通过经过特殊改造的涡轮机进行的,因此传统的 CAES 仅适用于固定尺寸。Storelectric 的 CCGT CAES 是传统的(“CCGT” 因为它基于联合循环发电站的设计),但具有以下优点: