基于平面和立体作业模式的两类“货到人”存取系统性能分析和配置优化

这是一篇关于货到人,排队网络,性能分析,系统设计的论文, 主要内容为随着网上购物需求的极速增长,电商行业进入了高速发展的时期。海量订单的高效处理以及消费者对于订单响应速度的高要求,成为当前电商企业面临的最大难题。近年来“货到人”存取系统在电商企业中受到广泛关注,它通过优化系统调度,来协调大量的运载设备,将货物运送至拣货人员面前,大大的节省了拣货人员行走与找货的时间,成为电商行业拣货系统未来的发展趋势。目前“货到人”存取系统主要分为两大类:一类是基于平面作业模式的“货到人”存取系统,该系统从人体工程学角度出发,将存储货架高度进行限制,主要存储设备为可移动平面式货架,故称其为平面作业模式的“货到人”存取系统,以亚马逊公司的Kiva系统为代表;另一类是基于立体作业模式的“货到人”存取系统,该系统充分利用仓储立体空间,采用立体库模式存储货架实现货物的密集存储,故称其为基于立体作业模式的“货到人”存取系统,以多层穿梭车系统为代表。本文对基于平面和立体作业模式的两类“货到人”存取系统进分析比较。基于平面作业模式的“货到人”存取系统以Kiva系统为研究对象,该系统通过多个移动机器人并行作业,往返于拣选台和存储区域,完成系统的存取任务。基于立体作业模式的“货到人”存取系统以跨巷道作业的多层穿梭车存取系统为研究对象,该系统通过穿梭车和提升机的并行协同作业,完成系统的存取任务。本文研究两类“货到人”存取系统的性能分析和配置优化问题,首先详细描述了系统的主要设备、仓储布局以及作业流程。运用排队网络建模方法,对系统的输出效率和订单拣选时间等性能进行分析,总结系统配置对系统性能的影响规律。之后对系统配置进行优化,确定系统最优的配置参数,为电商企业选择与自己订单结构相匹配的智能仓储系统提供理论依据。本文的主要的研究内容和成果如下:1)基于平面和立体作业模式的两类“货到人”存取系统的性能分析。通过对基于平面和立体作业模式的两类“货到人”存取系统的作业流程进行分析,建立排队网络模型,并计算设备之间的等待时间以及设备利用率。提出订单拣选时间模型和系统效率分析模型。订单拣选时间是电商行业拣货系统的关键性能,通过模型分析系统配置对订单拣选时间的影响规律,以及系统瓶颈,并提出通过改变系统配置参数来消除系统瓶颈的方法。2)基于平面和立体作业模式的“货到人”存取系统的配置优化。结合性能分析模型,本文提出基于平面和立体作业模式的“货到人”存取系统配置优化分析模型,以设备成本最低和系统性能最优为优化目标,提出启发式算法,求解系统最优配置,使其在满足系统性能要求的前提下成本最低。3)基于平面和立体作业模式的“货到人”存取系统的分析比较。分别从仓储布局以及作业流程方面,对基于平面和立体作业模式的两类“货到人”存取系统进行描述,分析两类“货到人”存取系统的不同作业模式。从设备成本、占地面积以及订单拣选时间三个方面对两类“货到人”存取系统进行分析比较,结果显示当需求存储容量较少,对系统输出效率要求较低时,基于平面作业模式的“货到人”存取系统会较经济;当需求存储容量较大,要求系统输出效率较高时,基于立体作业模式的“货到人”存取系统的优势会更加明显。

碳基燃料固体氧化物燃料电池热电联供系统建模及性能分析

这是一篇关于固体氧化物燃料电池(SOFC),热电联供系统(CHP),数值计算,性能分析,碳基燃料的论文, 主要内容为我国近年来经济飞速发展,对能源的需求量也越来越大,能源问题关乎国计民生,人们对能源开发和利用技术的研究从未间断。从古至今,能源的使用模式不断更迭,近代以来化石能源一直占据主导地位。但是化石能源储量有限,由于违规和过度的开采,导致了大量的安全事故,并且由于地质被破坏,自然灾害也频繁发生。传统的能量转换设备存在着效率低,碳排放居高不下等缺点,带来了温室效应等潜在的气候变化危机。因此,寻找可再生、清洁的新型替代能源或者是开发高效的能量转化技术在全球双碳背景下刻不容缓。碳基燃料包括了煤炭、天然气、煤炭衍生气和生物质等诸多能源,具有储量大、种类多、能量密度大等特点,为了解决其碳排放高和能量转换效率低的问题,必须研究高效的能源转化装置。固体氧化物燃料电池由于不受卡诺循环的限制,可以实现60%以上的发电效率,热电联供效率更是接近90%。并且该电池还具有燃料适应性广、废热可有效利用、CO2近零排放等优点,是一种极具潜力的能量转化装置。将碳基燃料与固体氧化物燃料电池结合进行热电联产系统的设计和研究,可以最大程度地实现碳基燃料的清洁高效利用。本文基于化工过程模拟软件Aspen Plus平台,根据传热传质平衡并使用Fortran语言在软件中建立电池内部发生的电化学反应模型。对以气化煤气、天然气、沼气为燃料的碳基燃料固体氧化物燃料电池热电联供系统进行了设计和效率分析以及关键参数灵敏度分析。利用上述分析方法,本课题得出的研究成果主要如下:(1)设计并分析了以气化煤气为燃料的集中气化燃料电池热电联供(IGFC-CHP)系统:该系统在拟定工作条件下,SOFC净发电效率可达37.54%,热水效率为35.11%,系统总体能量利用率可达78.58%。影响IGFC发电效率的主要因素是电池内部由于氢离子和氧离子克服其活化能发生电化学反应产生的活化极化损失,通过研发新的高效率催化剂或者重复利用阳极尾气提高电池燃料利用率可以显著提升燃料电池发电效率。经过灵敏度分析发现采用适当的燃料利用率和燃料流量可以有效降低系统运行成本,空气过量比在可选择范围内尽量增大。(2)设计并分析了以甲烷为燃料的SOFC-CHP系统:得出其传热传质的计算结果,优化后得到该理想模型发电效率为51%,热水效率为22%,蒸汽效率为20%,总能量利用率为93%,CO2排放浓度高达70%的理想系统,该系统联合实际情况设置边界条件,可以为固体氧化物燃料电池的热电联供系统设计提供参考。(3)设计并分析了以沼气为燃料的SOFC-GT联合系统:该SOFC发电效率为49.8%,系统净发电效率为63.18%,系统综合能量利用率为78.34%。灵敏度分析结果表明燃料流量的增加对系统输出功率的影响最大,但是对功率输出效率呈负相关,对底部热回收子系统无明显影响。一味增加燃料流量虽然能够提高功率输出,但是对效率造成了不利影响,同时还增加了系统入料成本,所以不建议采用增大燃料流量的方法提升系统输出功率。而S/C比的增加虽然对系统净输出功率和系统能量利用率不利,但是整体影响不显著,所以S/C比可以在规定范围内尽量取大。S/C比越高,SOFC和重整器中积碳的可能性越低。燃料利用率在0.825时系统输出功率最高,在0.9时SOFC发电效率最高,GT发电效率平稳增加,ORC稳步下降。燃料利用率的数值存在一个最优值0.9可以使系统能量利用效率达到最高。

碳基燃料固体氧化物燃料电池热电联供系统建模及性能分析

这是一篇关于固体氧化物燃料电池(SOFC),热电联供系统(CHP),数值计算,性能分析,碳基燃料的论文, 主要内容为我国近年来经济飞速发展,对能源的需求量也越来越大,能源问题关乎国计民生,人们对能源开发和利用技术的研究从未间断。从古至今,能源的使用模式不断更迭,近代以来化石能源一直占据主导地位。但是化石能源储量有限,由于违规和过度的开采,导致了大量的安全事故,并且由于地质被破坏,自然灾害也频繁发生。传统的能量转换设备存在着效率低,碳排放居高不下等缺点,带来了温室效应等潜在的气候变化危机。因此,寻找可再生、清洁的新型替代能源或者是开发高效的能量转化技术在全球双碳背景下刻不容缓。碳基燃料包括了煤炭、天然气、煤炭衍生气和生物质等诸多能源,具有储量大、种类多、能量密度大等特点,为了解决其碳排放高和能量转换效率低的问题,必须研究高效的能源转化装置。固体氧化物燃料电池由于不受卡诺循环的限制,可以实现60%以上的发电效率,热电联供效率更是接近90%。并且该电池还具有燃料适应性广、废热可有效利用、CO2近零排放等优点,是一种极具潜力的能量转化装置。将碳基燃料与固体氧化物燃料电池结合进行热电联产系统的设计和研究,可以最大程度地实现碳基燃料的清洁高效利用。本文基于化工过程模拟软件Aspen Plus平台,根据传热传质平衡并使用Fortran语言在软件中建立电池内部发生的电化学反应模型。对以气化煤气、天然气、沼气为燃料的碳基燃料固体氧化物燃料电池热电联供系统进行了设计和效率分析以及关键参数灵敏度分析。利用上述分析方法,本课题得出的研究成果主要如下:(1)设计并分析了以气化煤气为燃料的集中气化燃料电池热电联供(IGFC-CHP)系统:该系统在拟定工作条件下,SOFC净发电效率可达37.54%,热水效率为35.11%,系统总体能量利用率可达78.58%。影响IGFC发电效率的主要因素是电池内部由于氢离子和氧离子克服其活化能发生电化学反应产生的活化极化损失,通过研发新的高效率催化剂或者重复利用阳极尾气提高电池燃料利用率可以显著提升燃料电池发电效率。经过灵敏度分析发现采用适当的燃料利用率和燃料流量可以有效降低系统运行成本,空气过量比在可选择范围内尽量增大。(2)设计并分析了以甲烷为燃料的SOFC-CHP系统:得出其传热传质的计算结果,优化后得到该理想模型发电效率为51%,热水效率为22%,蒸汽效率为20%,总能量利用率为93%,CO2排放浓度高达70%的理想系统,该系统联合实际情况设置边界条件,可以为固体氧化物燃料电池的热电联供系统设计提供参考。(3)设计并分析了以沼气为燃料的SOFC-GT联合系统:该SOFC发电效率为49.8%,系统净发电效率为63.18%,系统综合能量利用率为78.34%。灵敏度分析结果表明燃料流量的增加对系统输出功率的影响最大,但是对功率输出效率呈负相关,对底部热回收子系统无明显影响。一味增加燃料流量虽然能够提高功率输出,但是对效率造成了不利影响,同时还增加了系统入料成本,所以不建议采用增大燃料流量的方法提升系统输出功率。而S/C比的增加虽然对系统净输出功率和系统能量利用率不利,但是整体影响不显著,所以S/C比可以在规定范围内尽量取大。S/C比越高,SOFC和重整器中积碳的可能性越低。燃料利用率在0.825时系统输出功率最高,在0.9时SOFC发电效率最高,GT发电效率平稳增加,ORC稳步下降。燃料利用率的数值存在一个最优值0.9可以使系统能量利用效率达到最高。

延时套管变径扶正器设计及性能分析

这是一篇关于变径扶正器,结构设计,FSCK物质,静动特性分析,性能分析的论文, 主要内容为水平井、大位移井等已成为主要开发井型且开发难度也越来越大,对油气开采效率也提出了更高的要求,套管偏心是影响固井质量的技术难题,扶正器作为固井工具,对固井质量的提高具有非常重要的意义。针对因套管自身重力而引起的套管偏心问题以及为了满足不规则井眼扩径需求,本文在中石油川庆钻探委托课题支持下,以延时套管变径扶正器为研究对象,对其进行结构设计、静动特性分析、摩阻性能和安放间距性能以及疲劳寿命分析等研究,为其在实际工程中的应用和发展提供理论支撑。主要研究工作内容如下:(1)调研国内外套管扶正器的使用现状和最新研究进展,分析总结在实际应用中存在的各种问题,为延时套管变径扶正器的研究设计提供依据。(2)设计延时套管变径扶正器总体方案,并分析它的机构组成(动力机构、控制机构和膨胀机构);对动力机构中FSCK物质(由硼酚醛树脂FB、石英砂Si O2、工业酒精C2H5OH以及偶联剂KH550组成,故称之为FSCK物质)的作用以及性能参数进行阐述;结合实际工况,具体设计各机构三维结构模型,并对变径扶正器运动状态及工作原理等进行分析说明。(3)采用有限元方法对动力机构进行静力学分析,运用矩阵法对膨胀运动机构进行运动学及动力学建模,并基于Simulink模块搭建其运动机构模型并进行仿真分析。通过静、动特性分析结果表明:主要易损件的强度以及膨胀运动机构的可靠性均满足实际工程要求。(4)研究基于变径扶正器条件下的套管居中度设计方法,分析不同因素对居中度的影响规律。建立变径扶正器摩阻和安放间距计算模型,通过实例计算结果,对比分析出变径扶正器在摩阻和安放间距方面的性能优势,并对主要零部件进行疲劳寿命分析,进一步验证该扶正器结构设计的可靠性,并制定变径扶正器使用规范,指导现场作业。

税企互动企业微信管理平台的设计与实现

这是一篇关于税务系统,企业微信平台,随机Petri网,性能分析的论文, 主要内容为税收是国之重器。以金税工程为代表的税务信息化,不断提升了税务工作的效率。为了在微信等新型通信基础设施普及的环境下进一步提升面向企业的税收业务的服务效果,需要建设并不断改进纳税者与税务征收人员之间的信息交互平台,不断提升企业税务查询便利及办税效率。企业微信是一款企业通讯与办公工具。它不仅能够提高员工沟通及管理效率,同时也能借助微信这种新型通信基础设施连接企业客户并提供更好的服务。本文依托于企业微信设计开发税企互动管理平台,采用前后端分离的框架。后端使用基于Python语言的Django框架,前端采用基于JavaScript的jQuery、Simple UI以及Echarts组件库。在系统设计实现的基础上,由于本系统前后端分离以及内外网部署的架构层次繁复,需要对系统常用功能进行性能分析。本文使用广义随机Petri网对信息查询功能建模,将信息查询流程分成消息生产者、消息代理和消息消费者三个子模型。基于马尔可夫随机过程求解模型性能指标,提出了基于模型结构和性能指标的瓶颈定位策略。依据性能指标定义了平均任务队列长度,基于平均任务队列长度将库所集合划分为流通库所集和阻塞库所集。结合模型结构,分析并找出了部分性能瓶颈,最后设计了优化方案。本文首先总结了相关技术,分析了税企互动企业微信管理平台的需求,包括身份验证、消息查看、咨询沟通、税局组织架构设置、人员设置、关注企业查询、消息推送、警示警告设置、问卷管理以及专员反馈等功能性需求;描述了性能、易用性、安全性、可靠性及可维护性等非功能性需求。其次,基于需求分析,设计了税企互动企业微信管理平台的总体架构,将系统划分为用户交互层、控制层、业务逻辑层、中间件层及数据存储层,分层描述各层逻辑作用;根据用户不同将系统划分为企业微信应用子系统和税企互动信息子系统,简要介绍了各子系统功能模块结构;概述了各模块接口设计规范;使用ER图描述了数据库总体设计;基于特殊的内外网分离的业务系统部署拓扑,设计了数据同步方案。再次,结合类图和时序图,描述了系统各模块实现逻辑,包括纳税人绑定、信息查询、咨询沟通、企业查询等十二个模块;基于概要设计进一步介绍了各模块主要数据库表结构以及接口路由和作用;继而对系统进行了部署测试,基于需求对企业微信应用以及税企互动信息子系统信息管理进行测试分析;同时展示部分系统运行界面。在完成前述系统设计实现之后,使用广义随机Petri网理论和工具为系统关键流程建模,求解了性能指标并分析了性能,找出了部分性能瓶颈并设计了优化方案。最后总结了论文工作,说明了待解决的问题并进行了展望。

新型地热源喷射式双级有机闪蒸再热系统性能分析及优化

这是一篇关于热力学,双级有机闪蒸循环,喷射器,性能分析,优化的论文, 主要内容为电是人类生存和发展不可或缺的一部分,但目前世界上一半以上的电力来源于化石燃料的燃烧,传统化石能源利用后会导致环境和经济问题。地热能是一种可再生的清洁型能源,有着储量丰富、稳定性高的优点,可利用其进行发电。有机闪蒸循环(Organic Flash Cycle,OFC)是有效的地热能发电技术,但传统OFC的节流过程存在较大(火用)损失,分离出的饱和液态工质也没得到利用,因此本文将传统OFC中的高压节流阀用喷射器代替,将闪蒸后的饱和液二次降压,分离出的气态工质作为引射流体进入喷射器,分离出的液态工质加压后再热,建立一种新型地热源喷射式双级有机闪蒸再热系统(ED-OFRC),能够更有效地利用中低温地热能。以热力学第一定律、第二定律为理论基础,对ED-OFRC系统进行建模,分析不同工况和工质对系统热力性、经济性和环境性的影响,并将ED-OFRC系统与传统OFC系统和OFRC系统进行对比。在此基础上,建立考虑热力性、经济性和环境性的优化模型,基于蜻蜓算法对系统进行不同目标函数下的寻优计算,找到最优的工况及性能最佳的工质。结果表明:吸热压力P3越高,系统综合性能越好,当热源温度低于工质的特征温度,P3随热源温度的升高而升高,当热源温度高于工质的特征温度,P3不再升高;不同热源温度下,有其对应的最优闪蒸压力,热源温度升高,系统的热力性、经济性和环境性均有所提升;对于ED-OFRC系统,热源温度THS,in在383～443K的条件下,R601在各方面性能表现均佳,THS,in为423K,ED-OFRC的SIC比OFRC低23.29%,比OFC低22.25%,ED-OFRC的AER比OFRC高18.58%,比OFC高15.05%;采用非共沸工质R600/R245fa,最优的质量配比为0.1/0.9,相对于工质R600的ED-OFRC系统,Wnet可增加9.73%～21.64%,相对于工质R245fa的ED-OFRC系统,Wnet可增加7.19%～16.39%;工质R601在各个温度下均表现出最优的综合性能,选取R600和R245fa进行混合,当R600/R245fa质量配比为0.1/0.9,ED-OFRC系统的综合性能最佳,在THS,in为423K时,SIC为4.12×103USD/k W,AER为8.70×105kg。该论文有图40幅,表8个,参考文献79篇。

碳基燃料固体氧化物燃料电池热电联供系统建模及性能分析

这是一篇关于固体氧化物燃料电池(SOFC),热电联供系统(CHP),数值计算,性能分析,碳基燃料的论文, 主要内容为我国近年来经济飞速发展,对能源的需求量也越来越大,能源问题关乎国计民生,人们对能源开发和利用技术的研究从未间断。从古至今,能源的使用模式不断更迭,近代以来化石能源一直占据主导地位。但是化石能源储量有限,由于违规和过度的开采,导致了大量的安全事故,并且由于地质被破坏,自然灾害也频繁发生。传统的能量转换设备存在着效率低,碳排放居高不下等缺点,带来了温室效应等潜在的气候变化危机。因此,寻找可再生、清洁的新型替代能源或者是开发高效的能量转化技术在全球双碳背景下刻不容缓。碳基燃料包括了煤炭、天然气、煤炭衍生气和生物质等诸多能源,具有储量大、种类多、能量密度大等特点,为了解决其碳排放高和能量转换效率低的问题,必须研究高效的能源转化装置。固体氧化物燃料电池由于不受卡诺循环的限制,可以实现60%以上的发电效率,热电联供效率更是接近90%。并且该电池还具有燃料适应性广、废热可有效利用、CO2近零排放等优点,是一种极具潜力的能量转化装置。将碳基燃料与固体氧化物燃料电池结合进行热电联产系统的设计和研究,可以最大程度地实现碳基燃料的清洁高效利用。本文基于化工过程模拟软件Aspen Plus平台,根据传热传质平衡并使用Fortran语言在软件中建立电池内部发生的电化学反应模型。对以气化煤气、天然气、沼气为燃料的碳基燃料固体氧化物燃料电池热电联供系统进行了设计和效率分析以及关键参数灵敏度分析。利用上述分析方法,本课题得出的研究成果主要如下:(1)设计并分析了以气化煤气为燃料的集中气化燃料电池热电联供(IGFC-CHP)系统:该系统在拟定工作条件下,SOFC净发电效率可达37.54%,热水效率为35.11%,系统总体能量利用率可达78.58%。影响IGFC发电效率的主要因素是电池内部由于氢离子和氧离子克服其活化能发生电化学反应产生的活化极化损失,通过研发新的高效率催化剂或者重复利用阳极尾气提高电池燃料利用率可以显著提升燃料电池发电效率。经过灵敏度分析发现采用适当的燃料利用率和燃料流量可以有效降低系统运行成本,空气过量比在可选择范围内尽量增大。(2)设计并分析了以甲烷为燃料的SOFC-CHP系统:得出其传热传质的计算结果,优化后得到该理想模型发电效率为51%,热水效率为22%,蒸汽效率为20%,总能量利用率为93%,CO2排放浓度高达70%的理想系统,该系统联合实际情况设置边界条件,可以为固体氧化物燃料电池的热电联供系统设计提供参考。(3)设计并分析了以沼气为燃料的SOFC-GT联合系统:该SOFC发电效率为49.8%,系统净发电效率为63.18%,系统综合能量利用率为78.34%。灵敏度分析结果表明燃料流量的增加对系统输出功率的影响最大,但是对功率输出效率呈负相关,对底部热回收子系统无明显影响。一味增加燃料流量虽然能够提高功率输出,但是对效率造成了不利影响,同时还增加了系统入料成本,所以不建议采用增大燃料流量的方法提升系统输出功率。而S/C比的增加虽然对系统净输出功率和系统能量利用率不利,但是整体影响不显著,所以S/C比可以在规定范围内尽量取大。S/C比越高,SOFC和重整器中积碳的可能性越低。燃料利用率在0.825时系统输出功率最高,在0.9时SOFC发电效率最高,GT发电效率平稳增加,ORC稳步下降。燃料利用率的数值存在一个最优值0.9可以使系统能量利用效率达到最高。

税企互动企业微信管理平台的设计与实现

这是一篇关于税务系统,企业微信平台,随机Petri网,性能分析的论文, 主要内容为税收是国之重器。以金税工程为代表的税务信息化,不断提升了税务工作的效率。为了在微信等新型通信基础设施普及的环境下进一步提升面向企业的税收业务的服务效果,需要建设并不断改进纳税者与税务征收人员之间的信息交互平台,不断提升企业税务查询便利及办税效率。企业微信是一款企业通讯与办公工具。它不仅能够提高员工沟通及管理效率,同时也能借助微信这种新型通信基础设施连接企业客户并提供更好的服务。本文依托于企业微信设计开发税企互动管理平台,采用前后端分离的框架。后端使用基于Python语言的Django框架,前端采用基于JavaScript的jQuery、Simple UI以及Echarts组件库。在系统设计实现的基础上,由于本系统前后端分离以及内外网部署的架构层次繁复,需要对系统常用功能进行性能分析。本文使用广义随机Petri网对信息查询功能建模,将信息查询流程分成消息生产者、消息代理和消息消费者三个子模型。基于马尔可夫随机过程求解模型性能指标,提出了基于模型结构和性能指标的瓶颈定位策略。依据性能指标定义了平均任务队列长度,基于平均任务队列长度将库所集合划分为流通库所集和阻塞库所集。结合模型结构,分析并找出了部分性能瓶颈,最后设计了优化方案。本文首先总结了相关技术,分析了税企互动企业微信管理平台的需求,包括身份验证、消息查看、咨询沟通、税局组织架构设置、人员设置、关注企业查询、消息推送、警示警告设置、问卷管理以及专员反馈等功能性需求;描述了性能、易用性、安全性、可靠性及可维护性等非功能性需求。其次,基于需求分析,设计了税企互动企业微信管理平台的总体架构,将系统划分为用户交互层、控制层、业务逻辑层、中间件层及数据存储层,分层描述各层逻辑作用;根据用户不同将系统划分为企业微信应用子系统和税企互动信息子系统,简要介绍了各子系统功能模块结构;概述了各模块接口设计规范;使用ER图描述了数据库总体设计;基于特殊的内外网分离的业务系统部署拓扑,设计了数据同步方案。再次,结合类图和时序图,描述了系统各模块实现逻辑,包括纳税人绑定、信息查询、咨询沟通、企业查询等十二个模块;基于概要设计进一步介绍了各模块主要数据库表结构以及接口路由和作用;继而对系统进行了部署测试,基于需求对企业微信应用以及税企互动信息子系统信息管理进行测试分析;同时展示部分系统运行界面。在完成前述系统设计实现之后,使用广义随机Petri网理论和工具为系统关键流程建模,求解了性能指标并分析了性能,找出了部分性能瓶颈并设计了优化方案。最后总结了论文工作,说明了待解决的问题并进行了展望。

延时套管变径扶正器设计及性能分析

这是一篇关于变径扶正器,结构设计,FSCK物质,静动特性分析,性能分析的论文, 主要内容为水平井、大位移井等已成为主要开发井型且开发难度也越来越大,对油气开采效率也提出了更高的要求,套管偏心是影响固井质量的技术难题,扶正器作为固井工具,对固井质量的提高具有非常重要的意义。针对因套管自身重力而引起的套管偏心问题以及为了满足不规则井眼扩径需求,本文在中石油川庆钻探委托课题支持下,以延时套管变径扶正器为研究对象,对其进行结构设计、静动特性分析、摩阻性能和安放间距性能以及疲劳寿命分析等研究,为其在实际工程中的应用和发展提供理论支撑。主要研究工作内容如下:(1)调研国内外套管扶正器的使用现状和最新研究进展,分析总结在实际应用中存在的各种问题,为延时套管变径扶正器的研究设计提供依据。(2)设计延时套管变径扶正器总体方案,并分析它的机构组成(动力机构、控制机构和膨胀机构);对动力机构中FSCK物质(由硼酚醛树脂FB、石英砂Si O2、工业酒精C2H5OH以及偶联剂KH550组成,故称之为FSCK物质)的作用以及性能参数进行阐述;结合实际工况,具体设计各机构三维结构模型,并对变径扶正器运动状态及工作原理等进行分析说明。(3)采用有限元方法对动力机构进行静力学分析,运用矩阵法对膨胀运动机构进行运动学及动力学建模,并基于Simulink模块搭建其运动机构模型并进行仿真分析。通过静、动特性分析结果表明:主要易损件的强度以及膨胀运动机构的可靠性均满足实际工程要求。(4)研究基于变径扶正器条件下的套管居中度设计方法,分析不同因素对居中度的影响规律。建立变径扶正器摩阻和安放间距计算模型,通过实例计算结果,对比分析出变径扶正器在摩阻和安放间距方面的性能优势,并对主要零部件进行疲劳寿命分析,进一步验证该扶正器结构设计的可靠性,并制定变径扶正器使用规范,指导现场作业。

碳基燃料固体氧化物燃料电池热电联供系统建模及性能分析

这是一篇关于固体氧化物燃料电池(SOFC),热电联供系统(CHP),数值计算,性能分析,碳基燃料的论文, 主要内容为我国近年来经济飞速发展,对能源的需求量也越来越大,能源问题关乎国计民生,人们对能源开发和利用技术的研究从未间断。从古至今,能源的使用模式不断更迭,近代以来化石能源一直占据主导地位。但是化石能源储量有限,由于违规和过度的开采,导致了大量的安全事故,并且由于地质被破坏,自然灾害也频繁发生。传统的能量转换设备存在着效率低,碳排放居高不下等缺点,带来了温室效应等潜在的气候变化危机。因此,寻找可再生、清洁的新型替代能源或者是开发高效的能量转化技术在全球双碳背景下刻不容缓。碳基燃料包括了煤炭、天然气、煤炭衍生气和生物质等诸多能源,具有储量大、种类多、能量密度大等特点,为了解决其碳排放高和能量转换效率低的问题,必须研究高效的能源转化装置。固体氧化物燃料电池由于不受卡诺循环的限制,可以实现60%以上的发电效率,热电联供效率更是接近90%。并且该电池还具有燃料适应性广、废热可有效利用、CO2近零排放等优点,是一种极具潜力的能量转化装置。将碳基燃料与固体氧化物燃料电池结合进行热电联产系统的设计和研究,可以最大程度地实现碳基燃料的清洁高效利用。本文基于化工过程模拟软件Aspen Plus平台,根据传热传质平衡并使用Fortran语言在软件中建立电池内部发生的电化学反应模型。对以气化煤气、天然气、沼气为燃料的碳基燃料固体氧化物燃料电池热电联供系统进行了设计和效率分析以及关键参数灵敏度分析。利用上述分析方法,本课题得出的研究成果主要如下:(1)设计并分析了以气化煤气为燃料的集中气化燃料电池热电联供(IGFC-CHP)系统:该系统在拟定工作条件下,SOFC净发电效率可达37.54%,热水效率为35.11%,系统总体能量利用率可达78.58%。影响IGFC发电效率的主要因素是电池内部由于氢离子和氧离子克服其活化能发生电化学反应产生的活化极化损失,通过研发新的高效率催化剂或者重复利用阳极尾气提高电池燃料利用率可以显著提升燃料电池发电效率。经过灵敏度分析发现采用适当的燃料利用率和燃料流量可以有效降低系统运行成本,空气过量比在可选择范围内尽量增大。(2)设计并分析了以甲烷为燃料的SOFC-CHP系统:得出其传热传质的计算结果,优化后得到该理想模型发电效率为51%,热水效率为22%,蒸汽效率为20%,总能量利用率为93%,CO2排放浓度高达70%的理想系统,该系统联合实际情况设置边界条件,可以为固体氧化物燃料电池的热电联供系统设计提供参考。(3)设计并分析了以沼气为燃料的SOFC-GT联合系统:该SOFC发电效率为49.8%,系统净发电效率为63.18%,系统综合能量利用率为78.34%。灵敏度分析结果表明燃料流量的增加对系统输出功率的影响最大,但是对功率输出效率呈负相关,对底部热回收子系统无明显影响。一味增加燃料流量虽然能够提高功率输出,但是对效率造成了不利影响,同时还增加了系统入料成本,所以不建议采用增大燃料流量的方法提升系统输出功率。而S/C比的增加虽然对系统净输出功率和系统能量利用率不利,但是整体影响不显著,所以S/C比可以在规定范围内尽量取大。S/C比越高,SOFC和重整器中积碳的可能性越低。燃料利用率在0.825时系统输出功率最高,在0.9时SOFC发电效率最高,GT发电效率平稳增加,ORC稳步下降。燃料利用率的数值存在一个最优值0.9可以使系统能量利用效率达到最高。