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动力工程影响因子范文1
关键词：双重非均匀性 燃毒物颗粒 燃耗计算
中图分类号：TL333 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）08（c）-0247-03
Preliminary Analysis of Double Heterogeneity Effects on Burnup calculation
Qin Dong Ju Haitao Qiang Shenglong Ni Dongyang Wei Yanqin
（Science and Technology on Reactor System Design Technology Laboratory，Nuclear Power Institute of China，Chengdu Sichuan，610041，China）
Abstract：The dispersion fuel is an advanced fuel element form，which has advantages of high burnup，strong ability of containing fission products and good thermal conductivity. The dispersion fuel cell has both lattice heterogeneity and fuel core heterogeneity，which has an intrinsic characteristic of double heterogeneity.And a certain amount of burnable poison particles can be arranged in the fuel core in order to control the reactivity.If calculating dispersion fuel with burnable poison particles in a homogeneous way，the absorption will be over evaluated and a certain deviation will be introduced.This paper studies the double heterogeneity effect on burnup calculation in dispersion fuel element with MOI code.
Key Words：Double Heterogeneity；Burnable Poison Particle；Burnup Calculation
弥散燃料是一种先进的燃料元件形式，它由燃料颗粒（U、Pu的化合物）弥散分布在惰性基体材料（如金属、陶瓷或者石墨等非裂变材料）中构成。弥散型燃料元件在一般非均匀性（燃料芯体、包壳、慢化剂或冷却剂）之外引入了新的非均匀性，即燃料芯体的非均匀性（燃料颗粒、可燃毒物颗粒弥散分布在基体材料中），形成燃料元件的双重非均匀性。对于此类燃料特别是在含有可燃毒物颗粒的情况下，如果仍然采取工程上常用的均匀化混合处理的方式，即将燃料及可燃毒物颗粒和基体材料均匀化混合，有可能高估可燃毒物的吸收，造成一定的计算偏差[1]。
该文基于弥散型燃料，使用MOI程序对弥散燃料单板栅元模型进行了计算，初步分析了双重非均匀性对燃耗计算的影响。
1 研究内容
研究基于单板燃料栅元，栅元可分为燃料芯体、包壳和慢化剂三部分。其中燃料芯体是弥散在金属基体中的UO2以及硼可燃毒物颗粒。在实际计算建模时，对栅元芯体采用两种处理方式：（1）认为UO2颗粒、可燃毒物颗粒以及金属基体均匀混合，形成单一混合物材料，不妨将该计算模型称为均匀模型，模型示意见图1所示；（2）将UO2和金属基体材料均匀混合（计算表明，UO2颗粒的双重非均匀效应对计算结果影响较小，本次不做考虑），认为可燃毒物颗粒独立存在（可燃毒物颗粒作为一个独立燃耗区），不妨将该计算模型称为颗粒模型，模型示意如2所示。
2 MOI程序
MOI[2，3]程序系统是基于连续能量蒙特卡罗方法开发的堆芯燃耗计算程序，可在UNIX或LINUX平台下运行，可以实现并行的调棒临界燃耗计算，具有蒙特卡罗方法可处理任意几何、异性散射、任意边界条件等优点，其基本流程如图3所示。同时MOI采用了独特的混合燃耗计算模式，可计算多种类型可燃毒物（包括弥散的可燃毒物颗粒），并且该软件具有较高的燃耗计算精度，适用于该文的研究。
3 计算结果分析
3.1 均匀模型与颗粒模型比较
弥散燃料单板栅元的均匀模型与颗粒模型燃耗计算结果如图4所示。从图中可见，均匀模型和颗粒模型的单板栅元Kinf随燃耗变化的趋势基本一致，但在燃耗初期以及燃耗中期有一定的计算偏差。燃耗初期均匀模型Kinf偏小，与颗粒模型相比相对偏差接近-5.0%。这是因为均匀模型中将可燃毒物与燃料混合处理，高估了可燃毒物对中子的吸收；燃耗中期均匀模型Kinf偏大，与颗粒模型Kinf的相对偏差约2.0%。总体上看，均匀模型与颗粒模型Kinf相对计算偏差呈现从负到正，再逼近零的变化。相对计算偏差由负变正的燃耗时刻约在30000 MWD/tU左右，出现最大正值的燃耗时刻约在60000 MWD/tU左右。
不同计算模型B-10核子密度随燃耗的变化见图5所示。从图5中可见，不同计算模型B-10核子密度随燃耗增加单调递减。但颗粒模型与均匀模型B-10核子密度的差随燃耗增加出现了先增加后减少的现象。可燃毒物核子密度差值最大时刻约在30000 MWD/tU左右，对于Kinf而言是计算相对偏差从负变正的时候。
由于可燃毒物热中子吸收截面很大，随着燃耗的进行可燃毒物消耗很快，自屏效应也会随之削弱的比较快，因此，这两种模型计算的Kinf应会不断接近，最终相对偏差趋于零。但从计算结果看，这两种模型所计算的Kinf的相对偏差并不是直接逐渐逼近零，而是先从-5.0%逐渐变为+2.0%，然后从+2.0%逐渐逼近零。出现这种现象的原因是由于自屏效应引起的可燃毒物消耗速度不一样。
为了便于描述，定义如下参数：N均为均匀模型中B-10核子密度；σ均为均匀模型中B-10微观吸收截面；N颗为颗粒模型中B-10核子密度；σ颗为颗粒模型中B-10微观吸收截面。
均匀模型中B-10在燃料芯体中均匀分布，最大程度弱化了B-10的自屏效应，即σ均>σ颗，使得B-10核子密度消耗较快，即N均递减较快，那么均匀模型中B-10的总吸收Σ均=N均（快）×σ均（变大，速度较慢），从而Kinf增加也较快。
颗粒模型存在自屏效应，使得B-10的等效微观吸收截面较小，进而B-10的消耗要慢于均匀模型；但随着燃耗的加深，自屏效应减弱，使得颗粒模型中B-10的微观吸收截面逐渐增加（但仍小于均匀模型），进而使得B-10消耗也逐渐加快，即颗粒模型中B-10的总吸收Σ颗=N颗（慢）×σ颗（变大，速度较快），从而Kinf的增加要慢于均匀模型。
根据以上两点，可以初步得出以下关系：
初始时刻：σ均>σ颗，N均=N颗，因而均匀模型的Kinf与颗粒模型的计算偏差较大。
燃耗过程中：σ均>σ颗，N均
燃耗末期末：σ均≈σ颗，N均≈N颗，因而Kinf和B-10核子密度计算偏差均约等于零。
3.2 质量修正的燃耗初步分析
含弥散可燃毒物颗粒的燃料芯体，必须采用颗粒模型才能较为准确的进行计算，而目前一般的栅元计算程序无法进行颗粒模型的建模，难以考虑双重非均匀性，因此，若继续使用均匀模型计算则必须考虑一定的修正。
引入可燃毒物的自屏因子[4]，它的定义为：
由此可见，可燃毒物有效吸收截面为：
对于可燃毒物总吸收截面，有：
由于MOI程序使用点截面库，对可燃毒物吸收截面使用修正因子可等效视为对毒物核子数量使用修正因子。引入修正因子使得燃耗初期Kinf与颗粒模型计算结果一致，并继续进行燃耗计算。修正均匀模型与颗粒模型计算的Kinf随燃耗变化见图6所示。从图6中可见，燃耗初期和燃耗末期的Kinf相对偏差均为零左右。燃耗初期Kinf相对偏差较小主要是因为引入了修正因子，使得均匀模型计算时吸收减小。燃耗末期Kinf相对偏差较小主要是因为可燃毒物已基本全部消耗，自屏效应已完全消失。但是在燃耗中期附近，修正均匀模型的Kinf比颗粒模型大4%左右。这种变化趋势和B-10的核子数量变化相关。由于采用了质量修正，这两个模型的B-10初始核子数量并不一致，因此，进行归一化处理。归一化后两模型B-10核子密度差值及Kinf相对偏差随燃耗的变化见图7所示。从图7中可见归一化B-10核子密度差值及Kinf相对偏差随燃耗的变化曲线从形态上是一致的，只是出现极值的燃耗时刻有些差别。
从上述结果看，质量修正能够在燃耗初使得均匀模型的Kinf计算结果与颗粒模型一致，但是这种修正在燃耗中期会带来较大的计算偏差。
4 结语
该文基于MOI程序，对弥散燃料单板栅元进行了均匀模型和颗粒模型建模计算，初步分析了双重非均匀性对燃耗计算的影响，可以得到以下结论。
（1）双重非均匀性的存在使得含有弥散可燃毒物的栅元Kinf在燃耗初期和燃耗中期出现一定的计算偏差。
（2）如果引入的修正因子不随燃耗变化，在燃耗中期会高估栅元Kinf，因此，在修正时必须考虑修正因子随燃耗变化。
参考文献
[1] 常鸿，杨永伟，经荣清.球床式高温气冷堆初次临界物理计算的蒙特卡罗方法模型分析[J].核动力工程，2005，26（5）：419-424.
[2] 强胜龙，秦冬，柴晓明，等.PWR堆芯中弥散型可燃毒物的燃耗特性研究[J].核动力工程，2014，35（2）：1-4.
动力工程影响因子范文2
【关键词】高空长航时 无人机 联结翼 总体参数
海湾战争以后，美国根据侦查要求，发展高空长航时无人机。其抛弃一系列的高空维生系统，减轻了无人机的重量，具有更长的航时。中国在80年代开始应用无人机，作为防空体系的靶机与干扰诱饵。无人机在未来的战争中充当着越来越重要的角色，其不仅可以进行高空侦查，必要时还可以对敌方目标进行攻击。无人机中的联结翼可以增加机翼的刚度，使大展弦比的机翼翼尖位移减小，降低材料要求与成本。
1联结翼布局研究背景
联结翼布局最早由Wolkovitch于1986年提出，具有占用空间小、重量较轻的特点。其需要结合航迹规划灵活合理地选择飞行路线，不能单纯依靠外形隐身来达到较高的生存力。从结构设计的角度来说，联结翼布局所具有的直接力控制能力可为机动性提供必要的技术保证。联结翼的前翼和后翼相互连接在一起，简化为双支点梁。这使得结构重量与前翼盒段根部所受到的弯矩在气动损失较小的情况下，可明显减小。所谓菱形翼可以被看作是联结翼的一种形式，该布局可以被定义为一种前翼、后翼连接成在俯视图和前视图都构成菱形的串联式机翼布局。根据双翼空间布置的不同还可分为平列式布局和后翼斜置式布局两种。布局根据前、后翼联结方式的不同又可分为翼面直连式和翼尖小翼连接式。研究表明，联结翼布局飞行器， 具有气动效率高、结构重量小的特点。但也存在展向流动大、连接处流动复杂等问题。作为一种创新型的亚、跨声速布局，联结翼飞行器在过去的20多年里吸引了众多学者与机构对其进行研究和探索。
2联结翼的气动特性与求解模型
合理的联结翼布局的气动估算模型能够快速对联结翼布局进行计算，剔除对气动影响较小的部分。在模型建立的前期，采用计算流体力学方法（CFD）得出各设计变量对气动特性的影响关系，为求解模型的建立做基础性铺垫。通过将干扰因子引入到模型分析中，解决了升力线理论无法分析附着涡影响的不足，得出了联结翼布局的气动求解模型。
（1）飞行器气动学科的计算方法主要分为三个精度级别：气动力工程估算方法为第一级别，精度最低。通过对飞行器几何外形简单的描述来计算各部件的升、阻和力矩等性能，最终求和得出全机气动性能。其特点是求解速度快，但有一定的适用范围。且飞行器的细节特征很难计算准确，尤其是各部件的干扰阻力；第二级精度级别是升力面理论（涡格法），将物面划分成若干涡面，用马蹄涡来代替面分布的基本漩涡作为升力面的气动模型，该方法思路明晰，计算简便。但只能对诱导阻力，零升阻力还需要估算完成；第三精度级别是计算流体力学，该方法是目前精度最高的计算方法。它的基本思想是将空间上和时间上连续的流场，用一系列有限个离散点上的变量值的集合代替。通过一定的原则和方式建立起关于这些离散点上场变量之间关系的方程组，然后通过求解方程组来获得场变量的近似值。
（2）联结翼布局在飞机上的应用研究在国外早已开展，针对此种布局的气动与结构设计都取得了很大进展。Wolkovitch早在1986年就提出了联结翼布局的许多新特点，在此后的研究中，多位学者对联结翼布局在气动、结构、颤振以及相互耦合关系方面进行了研究。国内学者针对联结翼布局的研究开展较晚，但也取得了初步的成效，通过风洞试验与理论计算相结合的方式，获得了许多有参考价值的数据。但所选择的计算模型较为简单，不能完整的反映实际联结翼布局气动力的特点。在分析联结翼布局的诱导阻力时，很多学者都采用了基于Prandtl-Munk对双翼机诱导阻力的计算分析，Prandtl提出干扰因子，用以确定双翼机机翼效率系数。但与计算和试验结果对比发现采用这种方法计算出的翼展效率因子过小，这主要是因为该理论假定前翼产生的脱体涡不破裂并和自由流平行，Munk提出的假设过高的估计了后翼与前翼交错部位的下洗及上洗影响。
（3）基于升力线理论对诱导速度的定义展开的升力线理论的基本思想是，通过把机翼的每一个纵向剖面上的流动看作是均匀流绕该剖面（翼型）的二维平面流动。升力线理论仅能分析脱体涡的影响，对采用较大后掠角的机翼还需考虑附着涡的影响。在研究此类问题时通常采用升力面理论，升力面理论主要是将机翼划分成若干微块，通过求解各微块间的涡强并求和进而获得所需的气动数据。由于联结翼布局的前、后翼后掠角超过了升力线理论的适用范围，不能仅仅将机翼简化为一条直的、变涡强的升力线，应加入附着涡的影响。因此在研究过程中引入了干扰因子，即不直接研究附着涡的影响，而是通过干扰因子进行了修正。
（4）联结翼布局并不是对升力线理论的直接应用，因此不受经典升力线理论的适用范围的约束。联结翼布局具有气动结构强耦合的特点，单纯从气动力的角度分析，无法得到系统级最优。从理论上讲，采用翼尖连接方式气动效率最高，但实际情况确是，当高亚音速巡航时，翼表面气动载荷较大，采用翼内连接要比翼梢连接更轻，使得翼梢连接在气动上的优点被结构重量的增加所抵消。当巡航速度较小时，翼载荷较小，翼尖联接则成为可行的方案。当前翼展弦比一定的情况下，两翼间翼隔2倍于平均气动力弦，展长比为1时 （即翼尖连接）时，布局具有最佳翼展效率因子，可有效降低总诱阻。
3结语
联结翼布局的气动估算模型，与CFD数值方法结果对比，具有足够的精度。能够满足方案设计阶段对布局气动特性的评估需要，是一种适合低速及高亚音速速度范围的布局形式。与单翼布局相比，在机翼面积、巡航速度一定，后掠角相同，前翼翼展不变的情况下，合理选择展长比与翼隔可使总诱导阻力降低。
参考文献：
[1]李光里，李国文，黎军 等.连接翼布局气动特性研究[J].空气动力学学报，2013，
动力工程影响因子范文3
【关键词】太阳能；集热板；实验
太阳能集热器是吸收太阳辐射并将产生的热能传递到传热介质的装置，它是组成各种太阳能热利用系统的关键部件。本文是以大连理工大学梁若冰博士所提出的集热性能较好的三U型填充式集热管与带有盖板的CPC有效结合，使用导热系数较大的新型材料―石墨与甘油混合物作为传热介质，优化设计了一种新型的中高温太阳能集热装置。
一、集热装置结构
每个集热单元（如图）包括一个简化CPC集热板（非追踪式复合抛物线聚光板，镀有减反射比膜），一根全真空玻璃集热管，并在玻璃管内安装一个三U型紫铜换热管，以新型导热材料―普通石墨与甘油的混合物作为填充材料。其能量传递机理为：太阳能经玻璃盖板辐射传热，同时CPC集热板将太阳辐射汇聚到真空管上，真空管吸热后热量通过导热介质传入三U型铜换热管内，加热管内的换热介质，使介质温度升高转换为有用能被利用。
图 集热装置结构
二、集热器的热性能分析
集热器理想状态即：系统处于热稳态；三U型支管间的热传递忽略不计；忽略真空集热管内空气对流和传导热损失；真空集热管玻璃外壳与周围环境的传热系数为常数。则该集热器部分热性能参数为：
（1）热损失系数
集热器的热损失系数是决定集热面积的重要因素，热损失系数越大，环境温度对集热效率的影响越明显，相同热负荷下所需的集热面积就越大，集热器的热损失系数为：
（为风损系数忽略为零；当有盖板时=1；分别为玻璃管和盖板的发射率；分别为玻璃管温度，天空温度，集热管温度，常量。）
（2）瞬时效率
以集热管中工质的进口温度Ti和环境温度Ta来表示此集热器的瞬时效率。
（为光学效率，I为照射在集热器上的总辐射强度，C为几何聚光比。为该集热器的热转移因子：其物理意义是集热器实际的有用能量与假象吸热板温度为工质进口温度时的有用能量之比。）
三、集热器在斯特林发动机小引擎中的应用
球面双棱镜或双轴跟踪点聚焦聚光器需要跟踪系统，占用空间大，价格比较昂贵。而该太阳能集光器没有自动控制系统，材料成本低，预计约占太阳能斯特林发动机系统价格的15%左右。今后，通过斯特林热机传热系统的设计，减少热阻损失，二者结合具有广阔应用前景。
我国已在太阳能热水、太阳能供热采暖、太阳能制冷空调等众多领域取得了一定的科技创新成果，本文涉及到的太阳能收集装置是综合前期成果基础上，通过创新组合设计的新型的集热单元，由于停留在理论设想，与实际应用的预期还有很大差距。
参考文献：
[1]何梓年，李炜.热管式真空管太阳能集热器及其应用[M].北京化学工业出版社， 2011.
[2]田琦，U型管式全玻璃真空管集热器热效率及性能研究[J].新能源及工艺2006，36
[3]刘芳，邢永杰.CPC在太阳能集热器中的应用[J].太阳能学报，2001，18.
动力工程影响因子范文4
关键词：文化自信；红色文化；文化认同；高校学生
党员红色文化是中国特色社会主义文化的有机组成部分。当前，国内外各类文化思潮的层次性与差异性较为突出，红色文化以其吸引力、感召力和向心力成为社会广泛认可的文化。正确的价值观念是人民群众的客观需要，亦是推动社会进步的强大精神力量。红色文化认同教育在高校学生党员教育中具有榜样示范、党性传承、道德涵养之功能，因此，提升高校学生党员的红色文化认同水平，是新时代促进高校学生党员全面发展与文化自信培育的内在需要。
一、教育载体：红色文化认同教育的重要支点
1.“红色浸润”仪式性教育。著名教育学家夸美纽斯认为：“一切知识都是从感官开始的。”感性认识是认识活动中的首要环节，为形成理性认识提供丰富的感性材料。“红色浸润”仪式性教育是传统红色文化认同教育的有益补充，是具有直观性、感官性、体验性的体验式教育形式，具有多维度的教育意义。“红色浸润”仪式性教育蕴含丰富的感性体验，学生在“红色浸润”仪式性的沉浸洗礼中深入体察红色文化的精神力量。将“红色浸润”仪式性教育作为红色文化认同教育的重要载体主要以三个层面为着力点：一是加强“红色浸润”仪式教育的规范化，涵盖教育内容、教育方式、教育目标、教育流程、教育效果反馈及教育活动组织的规范。二是教育内容的方向性与青年化。红色文化教育是思想政治教育的重要构成部分，具有明确的方向性，需始终与我国社会主义发展方向相一致。当前，高校学生党员红色文化教育只有以具有吸引力与感染力的形式呈现，才能进一步提升红色文化认同水平。三是充分发挥“红色浸润”仪式教育的向心作用。高校学生党员在红色氛围中产生情感共鸣并产生正能量体验，形成革命精神与中国精神的同频共振，充分发挥红色文化教育的向心作用。2.“微阵地”指尖微教育。红色文化认同教育要实现教育空间的迁移，构建教育“微阵地”，善用“指尖微教育”实现“键对键”与“面对面”的有益补充。第一，就高校学生党员群体而言，“微学习”是符合其认知特点与具有较强学习吸引力的教育形式。第二，各类微媒体教育平台应形成教育共同体，全面加强红色文化教育的时效性与传播的广泛性，搭建红色文化指尖网络空间，便于高校学生党员利用碎片化时间接受红色文化认同教育。第三，以微媒体平台为阵地反馈教育效果。红色文化认同教育可通过在线互动等新形式弥补“我教你学、我讲你听”的教育方法的不足，教育主体可通过教育客体的自媒体平台信息动态深入洞悉其教育内化与外化程度。第四，善用“微阵地”提高红色文化认同教育影响的延续性与长效性。传统红色文化认同教育普遍存在影响时效短、延续性不强的问题，基于此，应重视红色文化认同教育的系列化与回顾性呈现，充分利用“微阵地”制作系列化红色文化教育微视频、微故事、微讲堂，通过学生党员自媒体平台进行辐射性传播，提升红色文化影响力，使高校学生党员群体自觉成为红色文化的认同者、学习者、传播者、坚守者。3.红色文化符号提升党员凝聚力。符号既是一种象征物，亦是一种承载信息的介质。红色文化符号是红色文化精神的象征，是传递红色文化核心精神力量的载体。红色文化需要一种便于广泛传播以及具有直观性和视觉冲击性的载体用以传承与发展。追溯其源，红色文化符号是随着广大人民群众物质生活水平提高而产生的精神需求与信仰追求。近年来，红色文化研究逐步将红色文化与符号学研究有机结合开展红色文化符号研究。从符号的功能角度进行探究可知：第一，红色文化符号具有表述和理解的功能，红色文化中凝结的红色文化精神通过红色文化符号呈现，用视觉化的方式进行表述与阐释。第二，红色文化符号作为红色文化精神的缩影，具有多元化、可塑性强和易于传播的特征，红色文化的图像符号、指索符号及象征符号均有助于红色文化精神的传达和保存。红色文化符号作为具有凝聚力的载体，其传达功能与表述功能在高校学生党员教育过程中得到充分发挥。高校学生党员在红色精神的感召下，凝聚力进一步提升，进而提升对红色文化的认同水平，以及加强对文化自信的养成。
二、实践探索：红色文化认同教育的三重发展向度
1.红色文化认同教育场域重构。高校学生党员红色文化认同教育的传统教育场域可概括为三种类型：一是红色文化认同教育的“短时体验场域”，即以体验感受红色文化精神为出发点举行传统红色教育等社会实践活动。这种教育活动在活动期间或者活动结束后的短期之内效果明显，但从长远反馈来看，部分参与者并未形成真正的红色文化认同。二是红色文化认同教育的“碎片化场域”，即以各类型红色文化元素跨时空组合而成，在此类场域中，红色文化认同教育不具有系统性、延续性与统一性。三是红色文化认同教育的“共情化场域”，即红色文化认同教育以红色英雄、红色事迹为载体，以红色氛围为依托，以共情为基本手段，使高校学生党员在接受红色文化教育之时，对红色精神达到共情的状态，以加深对红色文化内涵的理解。当前，学生党员群体对红色文化的认知趋于衰微，红色文化认同教育呼唤教育场域的重构，需构建具有系统性、递进性、长时性的教育场域。这种红色文化认同教育场域以红色文化内容的纵向传承、红色文化元素的整合性、红色文化认同教育影响力的长效性为特征。以此为目标，将红色文化中的物质文化资源与人工智能技术与VR模拟技术相结合进行“跨时空”再现，结合大数据技术等将非物质文化资源系统整合，以组合式呈现的方式进行教育。2.红色文化认同教育生态形成。教育生态学是运用生态学的方法研究教育与人的发展规律的科学，它探讨的主要内容是如何构建科学合理的教育生态环境，如何整合校内外各类优质教育资源进而提高教学质量，最终促进学生的全面发展。由此而论，红色文化认同教育生态的形成需要进一步整合教育资源，从宏观、中观、微观的层面构建国家、政府、社会、学校、家庭的红色文化认同教育的良性生态环境，在这个生态环境中的各类生态因子互相联系、互相制约、互相促进。高校在进行学生党员红色文化认同教育时，首先应以线上线下相结合的综合教育环境为红色文化认同的基本生态，以家庭、学校、社会、政府及国家为该教育生态环境中的各类教育主体因子，各类优质红色文化资源为教育内容因子，高校学生党员群体为教育客体因子，各类因子相互配合、相互促进，形成红色文化认同教育的良性动力循环，不断促进红色文化认同教育发展的螺旋式上升与波浪式前进。3.大力培育红色文化自觉。红色文化自觉是指身处红色文化环境的公民对我国红色文化达到自我觉醒、自我反省与自我构建的水平，并能通过分析红色文化的形成与发展对其未来趋势作出清晰的预见。红色文化认同教育的终极目标是将红色文化中的精神内核通过教育的方式完成其客体主体化与主体客体化的过程，因此，全社会大力培育红色文化自觉是红色文化认同教育的必然发展向度。当前，红色文化已然成为对高校学生党员进行教育的宝贵资源，亦成为社会主义意识形态教育的重要载体。大力培育红色文化自觉与红色文化认同教育在本质上具有内在契合性，两者均为高校学生党员文化自信培育的内在需要，亦成为推动文化自信培育的源动力。
参考文献：
[1]主持召开文艺工作座谈会强调：坚持以人民为中心的创作导向创作更多无愧于时代的优秀作品[N].人民日报，2014-10-16（1）.
动力工程影响因子范文5
关键词：垃圾填埋气；填埋气产生；产气量预测；收集；利用
收稿日期：20130521
作者简介：杨华明（1978—），男，江苏无锡人，工程师，主要从事热能与动力工程专业方面的研究工作。中图分类号：X799.1 文献标识码：A
文章编号：16749944（2013）07020003
1 引言
我国是垃圾生产大国，仅生活垃圾的年产量就约2亿t，垃圾对大气、水体、土壤造成污染，从而影响生态环境及人们的生存环境。
目前国内外垃圾处理方式有：垃圾填埋、垃圾堆肥、制造衍生燃料、焚烧等。我国大部分生活垃圾采用填埋处理，填埋垃圾产生的大量沼气就地排放至大气中，不仅污染了空气，而且资源化利用率很低。根据生活垃圾填埋处理的工艺特点，垃圾填埋场将产出大量的沼气。沼气是一种清洁卫生的生物燃气，是一种燃烧值较高的绿色能源。但它又是一种不易输送和储藏的易燃易爆危险气体，如果不及时合理地处理和利用，不仅会造成不必要的浪费，也会带来一系列的安全隐患。而大量的生物沼气流入空气中，对环境有较大的影响，增加大气的温室效应。而与此同时，垃圾在填埋、污水处理过程中也需要消耗大量的电能和热能。利用垃圾填埋场填埋气在保护环境、减少大气污染的同时，能够化废为宝。利用垃圾填埋场填埋气也是一项资源综合利用的项目。开展资源综合利用，是我国一项重大的技术经济政策，也是国民经济和社会发展中一项长远的战备方针。
2 垃圾填埋气的产生
垃圾在填埋一段时间后，由于厌氧微生物的作用，会产生浓度较高，一定数量的填埋气体，其主要成分为甲烷（CH4）、二氧化碳（CO2），同时还含有不少于1%的挥发性有机物（VOC）。
填埋场产生的气体往往需要几个月才能达到一个稳定的量。在填埋的最初几个星期或几个月内，场内进行好氧的反应，主要产生CO2，渗入堆场的水及堆物的沉降将挤走垃圾空隙中的空气，这样，好氧阶段释放出的气体仍然含有O2 和N2。当堆场变成厌氧时，O2 的释放量降到几乎为零，N2 为低于1%的基本量。厌氧过程主要的气体终产物为CO2 和CH4。当甲烷菌增殖时，CH4 产量的聚集相当缓慢。气体的最终比率通常为甲烷占55%，二氧化碳占45%。该百分比因不同填埋场的条件会有很大变化。同时存在的微量的N2、H2S及乙烷、辛烷、庚烷等气态碳氢化合物。一般垃圾填埋后要经历以下4个阶段（图1）。
图1 填埋场气体成分随时间的变化规律
Ⅰ 好氧期：持续时间为几天到数周，产生的主要气体是CO2；Ⅱ 厌氧、不产甲烷期：厌氧分解开始，产生大量的CO2 和H2；Ⅲ厌氧、产甲烷不稳定期：出现甲烷，CO2 的产生量减少，H2被耗尽；Ⅳ 厌氧、产甲烷稳定期：气体的成分趋于稳定，通常要达到厌氧稳定状态需1～2 年的时间。
由于国内大部分城市填埋垃圾均未分拣和压实，垃圾容重为340kg/m3，垃圾中水分、易腐蚀的有机物含量高，导致填埋垃圾产气时间短、产量变化幅度大、气体热值较低。根据国内现有的研究数据，填埋垃圾在填埋后的1～2 年内就开始产气，并且迅速达到产气高峰，在随后的几年中又迅速下降，整个产气周期不超过15 年。
3 填埋场产气量预测
国外对沼气量产生总结出了较为成熟的计算模式。这里主要介绍的计算方法是根据CDM 方法学ACM0001（09.1 版）及相应工具“Tool to determine methane emissions avoided from disposal of waste at a solid waste disposal site”，事先计算出项目的减排量（tCO2e）（采用的是垃圾降解一级模型），再除以甲烷的全球增温潜势，得到填埋气的产生量。
计算公式如下：
BECH4SWDS，y=Φ·（1-f）·GWPCH4·（1-OX）·1612·F·DOCf·MCF∑yx=1∑j=1Wj，x·DOCj·ekj（y-x）·（1-e-kj）
式中：BECH4，SWDS，y：项目活动开始到y年末，因避免生活垃圾填埋处置而避免的甲烷产量（tCO2e）。
φ：模型不确定性校正因子；f：填埋气收集后用于火炬燃烧、焚烧或其他用途的甲烷百分比；GWPCH4：甲烷全球增温潜值（tCO2e/tCH4）；OX：填埋场甲烷氧化因子。采用2006 IPCC 缺省值；F：填埋气中甲烷含量（体积比）。采用2006 IPCC 缺省值；DOCf：可降解有机碳（DOC）百分比。采用2006 IPCC 缺省值；MCF：甲烷校正因子。采用2006 IPCC 缺省值；Wj，x：第x年未填埋的j成分有机垃圾的量（tons）；DOCj：j 成分垃圾中可降解有机碳的百分比（质量比）。采用2006 IPCC 缺省值；kj：j成分垃圾的降解速率。采用2006 IPCC缺省值；j：垃圾种类；x：减排计入期，从第一个减排计入期第一年（x=1）到计算减排的第y年（x=y）；y：计算甲烷排放的年份。
其中：Wj，x=Wx·∑xn=1Pn，j，xZ
式中：Wj，x：第x年未填埋的j成分有机垃圾的量（tons）；Wx：第x年未填埋的有机垃圾的总量（tons）；Pn，j，x：第x年收集的样本n中j成分有机垃圾的重量比；z：第x年收集的样本数量。
在任何情况下，总是有一部分生产的填埋气体是难以收集的。
①困在中间粘土层的填埋气体无法到达集气井；②如果没有完全覆盖，一部分填埋气体会从表面逸出。填埋气收集率的确定考虑到了如下表格的因素（表1）。
根据表1，收集率以60%计。由公式和垃圾量，可计算得产甲烷量和甲烷收集量。
4 填埋气的收集技术
填埋场气体收集系统需合理设计和建造，以保证填埋场气体的有序收集和迁移而不造成填埋场内不必要的气体高压。填埋气收集和导出通常有两种形式：竖向收集导出和水平收集导出方式。其中竖向收集导出方式应用较广，其填埋气收集系统主要包括随垃圾填埋逐渐建造的垂直收集井以及以每个竖井为中心，向四周均匀敷设多根水平导气支管。随着垃圾填埋作业的推进，填埋气井将以有效地收集、导排、处理和利用填埋气。
水平收集系统以每个收集井为中心，向四周均匀敷设多根水平导气支管。导气水平收集支管敷设在浅层碎石盲沟内，盲沟内填64～100 mm 碎石。如果库区堆高大的话，水平收集系统在高度方向上，可以每6m 设置一层。
收集井顶部设置集气装置，并采用HDPE 管与集气站相连后通过集气干管连着至输送总管，最终送至贮器容器或用户。
5 填埋气的利用
填埋气体的利用方法取决于其处理程度。未处理的填埋气体热值是天然气的1/2。填埋气体的低位热值约17MJ/m3。处理程度影响应用的经济性，为适合气体的最终使用需要，填埋气体预处理系统更改了填埋气体的组成。经不同处理可以进行不同的利用，进而得到不同产品。国内外常见的填埋气体利用方式有如下几种。
5.1 用于发电
利用填埋气体作为燃料，或者利用填埋气体燃烧产生的热烟气或锅炉蒸汽来带动发电机发电。这种利用方式投资少，工艺技术和设备成熟，需要对填埋气体进行冷却脱水处理，是比较常用的一种填埋气体利用方式。
我国已建成多个垃圾填埋气发电电站，其中目前亚洲最大的垃圾填埋气发电项目上海老港垃圾填埋气发电项目（建设规模为15MW级燃气内燃机发电机组）已经正式并网。该项目的并网标志着上海老港填埋场将逐渐由单一的无害化处理基地向资源回收与循环利用的费固基地转变。
5.2 用于锅炉燃料
这种利用方式是用填埋气体作为锅炉燃料，用于采暖和热水供应。这是一种比较简单的利用方式，这种利用方式不需要对填埋气体进行净化处理。设备简单，投资少，适合于附近有热用户的地方。
5.3 用于民用燃气
该种方式是将填埋气体净化处理后，用管道输送到居民用户，作为生活燃料。此种利用方式需要对填埋气体进行比较细致的处理，包括去除CO2、少量有害气体、水蒸汽以及颗粒物等。这种利用方式投资大。技术要求高。适合于大规模的填埋场气体利用工程。
5.4 生产压缩天然气
此种方式是将填埋气体净化后，压缩成液态天然气，罐装储存，用作汽车燃料。这种方法需要对填埋气体施加高达20MPa 的压力，工艺设备复杂，不易推广。
5.5 其他利用方式
最近国外对填埋气体又开发了一些新的用途，主要有：用于填埋气体制造燃料电池，用填埋气体制造甲醛产品以及制造轻柴油等。这些利用方案均在研究和开发中，离实际应用尚有一定的距离。
6 结语
垃圾填埋气的收集与利用不仅解决了垃圾处理问题，同时提高了垃圾填埋场的资源利用率，减少填埋场填埋气直接排放对温室效应的影响，是实现城市垃圾资源化、减少环境污染的重要途径，具有良好的经济效益。
参考文献：
[1] 郑 详.中国城市垃圾填埋场沼气发电潜力分析[J].环境保护，2009（28）：19～22.
[2] 石 磊.垃圾填埋沼气的收集、净化与利用综述[J].中国沼气，2004（22）：14～17.
[3] 垃圾填埋场填埋气竖井收集系统设计优化[J].环境污染治理技术与设备，2003，4（3）：6～8.
动力工程影响因子范文6
关键词：电厂锅炉 混煤掺烧 新型技术 应用
中图分类号：TK227.1 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2013）01（a）-00-02
锅炉是电厂的三大设备之一，主要燃料有煤、重油以及天然气，其中以煤为主，必须根据特定的煤种设计出电厂的燃煤锅炉。由于煤种具有特定性，这就要求锅炉的设计结构、型号、制粉系统及运营方式等相应的比较特别，这样设计出来的才是比较合适的锅炉。实际上，由于经济发展的需求居民生活的需要，国内的电厂的供电的形式相对严峻，在实际的生产过程中，由于现有的燃煤条件比较差，燃烧特定的煤种对很多的电厂而言比较困难。因此，在保证锅炉燃烧稳定安全及环保的前提下，混煤掺烧已经成为电厂的经济性选择。在进锅炉前将煤掺混，进入锅炉后让煤混烧，是电厂传统的锅炉混煤掺烧技术，这种技术要求掺混的煤在质量特性上的差异比较小。传统的混煤技术灵活多变，能够掺配出整体上质量相对均匀的煤，大多数电厂的锅炉都是运用这种技术，而少部分电厂则配置了特定的混掺设备，目的在于让掺配更快速更优质。然而，特殊混掺设备容易受到煤质差异性的影响，如果燃料的差异性太大会影响设备进行掺混，还可能会出现一些问题，如煤粉变粗、排烟的温度高、飞灰及炉渣的高含碳量等[1]。而新型的混掺方式对煤质的相关参数进行充分的综合考虑，如混煤的可磨性差异、燃烧特性，通过对煤粉的细度作严格的控制，区分易燃的煤种和难燃完全的煤种，这种新型的混掺技术就是“分磨制粉”。
1 混煤掺烧的理论分析
为了更好的熟悉混煤掺烧技术，首先要对混掺技术的理论有一定的了解。煤粉的燃烧是一种化学物理反应，既有燃烧化学反应，又有能量传递交换的物理现象，因此过程极为复杂。煤的着火特性和燃尽特性是煤燃烧特性的两大方面。表面上看，将煤混掺是一个简单的机械混合的过程，但实际上，各组的煤种的物理构成和特性存在很大的差别，混掺的煤放进锅炉燃烧的过程中，不同煤的颗粒会产生互相制约互相影响的关系，很难由混掺煤种的比例来判断混煤的特性。
1.1 混掺煤的可磨差异分析
当把两种或几种可磨性差异比较大的煤混掺在一起时，会得到一种比较难磨的煤种，而不是这些煤种的可磨性会相互中和，并且，由于这些煤的颗粒特性不一，混合成的煤种的煤粉粗细度也会参差不齐，导致难以燃尽。
1.2 混煤着火特性研究
当煤被加热，温度达到一定的标准的时候，即开始分解，挥发气体，产生煤焦油，在煤的燃烧过程中，重要的第一阶段就是热分解，只有煤热分解以后才会着火。活化能、温度和升温的速度影响煤的分解，因此在动力学角度，煤分解的模型是：
式中，a表示已燃烧的可燃质质量分数；R 是通用气体常数；k是频率因子；E表示活化能；T表示温度；f表示升温速度[2]。
很多的研究表明，不同的煤种在燃烧时会出现一个高峰，当两种或几种燃烧特性差异太大的煤混合燃烧时，混煤的热解曲线会出现两个或几个高峰，说明在混煤在掺烧时各煤种仍然保持着本身的热解特性，并不能和其他的煤种相适应。由此可以知道，在着火的过程中，混煤的组成煤种都有各自的着火特性，虽然讲他们混合起来，但仍然不能让着火特性一致。这就意味着，混煤掺烧时，有煤种热分解到一定温度时就会先着火，它们属于易着火煤种，混煤的着火特性接近这些易着火煤种。
1.3 混煤燃尽特性研究
如果将两种煤种混合燃烧，混煤的燃尽率曲线位于两种煤种的燃尽曲线率之间，这与两种所占混煤的比例有关，但不是取平均数那么简单，而是与较难燃尽的那各煤种相近。如果这两种煤种的燃尽特性相差甚远，混煤的燃尽特性与较难燃尽的煤种的燃烧特性相近，在燃烧过程中会出现混煤难燃尽的结果。这是因为，易燃煤种燃烧时会消耗锅炉内大量的氧气，导致另一种煤种在燃烧时缺氧，延长了混煤的燃烧时间，甚至会氧气不足最终导致混煤没有完全燃尽。所以，如果将两种燃烧特性差异很大，对锅炉在燃烧时的配风设备的要求就很高，但是大多锅炉都不能到达这个水平，混煤较难燃尽这个难题困扰着许多电厂。
2 传统混煤掺烧技术的优劣
传统混煤掺烧的方式是“炉前掺配、炉内燃烧”，即先将煤种按一定的比例混合均匀，放入磨煤机中磨成煤粉，进而送入锅炉燃烧[3]。这种方式要求比较高，优缺点主要表现在以下几点：（1）由于混煤的可磨性接近难磨煤种，如果混煤的煤种的可磨性相差太大，在磨粉时，容易磨的煤会磨得过细，而难磨得煤则会磨得过粗，这样磨出的煤粉会粗细不均，如果煤种的比例安排不佳或管理不到位，也会导致煤粉细度不均，可能导致电厂制粉系统磨制的煤粉燃烧效果不佳，飞灰和炉渣的碳含量过高，燃料不能得到充分的利用。（2）由于混煤的燃尽率趋向于难燃尽煤种的燃尽率，传统的混煤掺烧方式不能解决混煤燃烧时煤种抢氧的问题，导致燃烧效率低和原料的浪费，不利于电厂效益的提高。（3）由于煤种配备比例的不同，混合出来的煤质不均，如果劣质煤过多，会影响混煤的整体质量；而优质煤过多，也会影响制粉系统的正常运行，严重的话还会发生意外事故。所以混掺技术精湛、设备优良且管理完善这三个条件如果一个欠缺，都将不利混煤的燃烧。另外，混煤是在锅炉外混掺而成的，这除了要求一定的技术之外，还要求电厂有足够的储藏煤原料、混合煤的地方以及足够的劳动力资源，还需要配以相关的设施，用电量也大，这无疑增加了电厂的运营成本。当然，传统混煤掺烧方式也具有灵活的优点，这是因为，可以讲事先混合磨好的煤粉放入炉内不同的燃烧器里，通过变换混掺煤种来调整放进锅炉的煤质的指标，充分利用混煤的着火特性与易着火煤的特性相近这一特点，让煤粉更易着火且燃烧时比较
稳定。
3 新型混煤掺烧技术研究
由于混煤的几点特性在很大程度上影响着电厂锅炉混煤的有效燃烧，所以，探寻出新型的混煤掺烧技术对于现代电厂的发展来说意义重大。适应于电厂的发展要求，湖南省电力公司实验研究院将实验分析和理论研究相结合，率先提出了“分磨制粉”的新型方式，由于具有实用性强、效果良好等优点而得到了同行广泛的认可。所谓“分磨”，意思是将不同的煤种分别用不同的磨机进行磨制，这样就可以保证磨制出来的煤粉的细度均匀，这个方法适用于混煤技术较差的电厂，可以有效克服混煤可磨性趋向于难磨煤种的这一特性[4]。对于不同的制粉系统，具体的分磨方法也存在差别，制粉系统一般有直吹式制粉系统和中间储仓式制粉系统两种，随着技术的不断进步及制粉设备的具体差异，分磨制粉技术分为“分磨制粉，炉内掺烧”和“分磨制粉、仓内掺混、炉内燃烧”两种方式。
3.1 “分磨制粉，炉内掺烧”的应用分析
如果电厂的制粉系统是直吹式制粉系统，那么具体混煤方法就是将不同的煤种放入不同的磨煤机中进行相应的磨制，由于是分开磨制，所以可以根据煤种的可磨特性磨不同的时间，让磨制出来的煤粉整体上粗细均匀，进而经过各煤机一次风管将磨制好的煤粉直接送入锅炉燃烧，并不是在进入锅炉前混掺，虽然需要配置不同类型的磨制机，但是节省了入锅炉前的混掺所需的时间、场地及劳动力，同时克服了煤粉细度不均技术难题，保证燃煤的稳定性，有效提高煤粉的燃烧率。这种掺烧方式的有效性在很多电厂都得到了验证，适合推广。如果电厂的制粉系统是仓储式制粉系统，那么具体的混煤方式是：用不同的磨煤机将不同的煤种磨制好以后，放置各自的储粉仓，由粉仓将煤粉输送到不同的燃烧器喷口，煤粉会在燃烧过程中完成混合[5]。这种混合方式的优点在于，煤种可以被送到合适的温度区域，锅炉内的燃烧环境得以改善，如高热负荷区域的燃烧器比较适合不易结渣的煤粉的燃烧。有些电厂由于煤源紧张，在混煤时掺进了很多本地的无烟劣质煤，由于电厂条件的限制，运用传统的混煤掺烧方法很难保证燃煤的稳定性与安全性和效益性，然而，采用了新型的分磨制粉、炉内掺烧的方式以后，解决场地人手不足等难题，减少了飞灰和炉渣的碳含量，保证了设备的正常运行和混煤燃烧的良好效果。
3.2 “分磨制粉、仓内掺混、炉内燃烧”的应用分析
这一种方式需要在仓内掺混，所以只适用于仓储式制粉系统，具体操作：仓储式制粉系统的磨粉机先将各自选定的一种煤种磨制好后，煤粉会被输入到同一煤粉仓里面，在粉仓内完成混掺，混掺好后分入各燃烧器内。采用这种混煤方式，既克服了混煤燃尽特性与难燃煤种相近的缺点，又发挥了混煤着火特性与易着火煤种相近的优点，对飞灰和炉渣的碳含量的减少也成效显著，这种方式也被运用在很多电厂的生产上，成果得到了肯定。
4 结语
随着电力技术的不断发展及电力需求的不断扩大，传统的混煤掺烧技术已经无法满足电力生产的需要，新型“分磨制粉”的混掺技术具有高燃烧率低浪费率的优点，充分考虑了混煤的特性，结合了电厂制粉系统的具体设计，扬长避短，因材制宜，探寻出两种不同的混煤掺烧方式，适用于绝大多数电厂的制粉系统，能有效增强电厂的生产力，提高经济效益，适合大范围的推广。对于新设计的锅炉，可以设置仓储式制粉系统，采用这种设计的锅炉，既可以采用“分磨制粉，炉内掺烧”的方式，也可以采用“分磨制粉、仓内混掺、炉内混烧”的的方式，这两种方式各有其优点和特色，可以根据电厂自身条件的限制，如资金相对紧张、场地不足等等的情况，配置相应的设备，选择更符合电厂实际情况的混煤方式，旨在提高能源利用率及电厂的效益。
参考文献
[1] 侯栋岐，冯金梅，陈春元，等.混煤煤粉着火和燃尽特性的试验研究[J].电站系统工程，1995，11（2）：30-34.
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[3] 高正阳，方立军，周健，等.混煤燃烧特性的热重试验研究[J].动力工程，2002，22（3）：1764-1768.
