基于能量平衡的矿热炉能量输入方法的研究
这是一篇关于矿热炉,能量平衡,冶炼进程,神经网络模型,能量优化输入方法的论文, 主要内容为铁合金厂是耗能大户,其生产铁合金的主要设备是矿热炉。矿热炉冶炼过程中所需能量主要来源于电能,将电能转化为热能熔化炉料。不同的炉况对电能的要求是不同的,供电制度能否满足矿热炉的用电要求,直接影响着冶炼速度、产品质量、能量消耗以及能量损耗等。因此针对不同的炉况确定合理的供电制度,提供合理的二次电压、电流值,对于铁合金厂合理控制冶炼时间,提高生产率和合金品质,实现节能降耗的目的具有重要意义。 本文在查阅大量相关资料的基础上,概述了矿热炉的发展现状、发展趋势、神经网络在冶金工业中的应用以及矿热炉的机械设备、冶炼工艺和一些异常情况的处理。以中钢集团吉林铁合金股份有限公司八分厂801号炉为研究背景,对矿热炉的冶炼原理以及工艺进行分析,基于供应能量(电能和化学反应释放热能)与需求能量(消耗和损耗能量)的能量平衡建立了电能输入模型,确定了所需的总电量；基于电极位置判断矿热炉生产铁合金的三个冶炼阶段(引弧加料期、熔化期和精炼期),但是由于进入精炼期后电极位置基本不发生变化,无法准确判断精炼期的结束,所以在这里利用神经网络预测模型对精炼期的铁水温度和碳含量进行预测,当铁水温度和碳含量都满足工艺要求时,即可判断精炼期结束,即终点时刻,仿真结果验证了模型的准确性和有效性。根据各阶段不同的电能需求,分别给出电能输入方法,从理论上提出了一种新的电能输入方法：在满足单位时间供电损耗金额最小的约束条件时,确定矿热炉各个阶段的电压值,再结合各个阶段的用电量需求,得出电流值。最后利用JSP技术搭建了所提方法的能量输入优化平台。 通过仿真分析,验证了所提能量输入方法能够缩短矿热炉的冶炼时间,减少消耗。为矿热炉的生产过程实现节能降耗提供了理论依据。
祁连山典型冰川能量-物质平衡数值模拟研究
这是一篇关于老虎沟12号冰川,COSIMA模型,物质平衡,能量平衡,敏感性实验的论文, 主要内容为在冰川能量-物质平衡模拟中融合和同化多源优质数据是在更长时间维度上认识冰川变化的重要途径,这对于快速有效的应对气候变暖背景下冰川的剧烈变化及其所带来的影响方面意义重大。本文基于评估和订正后的高亚洲精细再分析数据集(HAR v2),利用COSIMA能量-物质平衡模型系统分析了祁连山典型冰川-老虎沟12号冰川消融区2012年物质和能量交换过程及其对气候变化的响应特征,并在此基础上首次重建了冰川消融区以及整条冰川1991-2020年的能量和物质平衡长时间序列。研究结果表明:(1)HAR v2数据与该冰川消融区的气象观测资料吻合良好,但2m相对湿度在冬春季存在轻微的高估,固态降水全年存在系统性高估现象。2012年冰川消融区模拟年累积物质平衡为-2332.9 mm w.e.。净短波辐射和感热通量是冰川消融的主要能量来源,占比分别为90.1%、9.9%,净长波辐射是能量的主要输出项(58.6%),其次是消融耗热(24.6%)、潜热通量(14.0%)和地热通量(2.8%)。(2)敏感性实验表明,冰川物质平衡对气温变化的响应更为敏感,而且冰川对降水总体上保持线性响应,但对气温的响应是非线性的,气温越低(高),物质亏损量将更小(大),这与气温降低(升高)时相应的固态降水比例增多(减少)有关。(3)消融区单点的能量-物质平衡模型研究表明,近30年冰川表面能量收入项中净短波辐射、感热通量平均占比分别为89.2%、10.8%,而能量支出项中净长波辐射、消融耗热、潜热通量和地热通量平均占比依次为58.6%、26.5%、12.4%和2.5%。该冰川消融区长期处于物质高亏损状态,多年平均消融量为-2391.7 mm w.e.,除1992、1993和2003年消融微弱外,其它年份物质亏损均比较剧烈。在云量以及气温、相对湿度、风速等其他气象因素影响下,净短波辐射的变幅大大超过感热通量、净长波辐射和潜热通量等能量项的变幅是消融强弱年形成的主要原因。此外,固态降水也是制约冰川物质平衡的重要原因。(4)分布式能量-物质平衡模拟显示,除个别年份存在物质盈余外(如1992、1993与2003年),1991-2020年老虎沟12号冰川绝大多数年份以物质亏损为主,故该冰川总体处于物质亏损状态,且呈现亏损加剧的趋势。近30年冰川多年平均物质亏损量为-422.3mm w.e.,特别是2001、2013和2020年亏损最为剧烈。(5)以5年为时间尺度分析冰川物质平衡对当前气候变化的响应特征发现,1991-1995年多年平均气温为六个时段中最低值(-9.5℃),加之降水量偏大,故该时段物质平衡亏损量为六个时段中最小(-125.3 mm w.e.);1996-2000年和2006-2010年,由于气温上升,加之降水量减少的叠加效应,冰川物质亏损加剧;相反地,2001-2005年由于多年平均气温回落(0.2℃),加之多年平均降水量为六个时段中最大,故该时段物质亏损量较小(-172.3 mm w.e.);2010-2015年物质亏损量为六个时段中最大(-685.9 mm w.e.),该时段气温的下降并没有弥补降水显著减少所引起的冰川物质亏损加剧;2015-2020年,由于降水量的增加(46.5 mm)弥补了部分由气温显著上升造成的物质亏损,故该时段物质亏损量较前五年偏小123.6 mm w.e.。(6)净短波辐射是老虎沟12号冰川表面能量最主要的收入项,并且表现出夏高冬低的季节变化特点;热传导通量在春秋为能量支出项,夏冬为能量收入项;冰川表面能量最主要的支出项为净长波辐射,且整体呈现春秋高、夏冬低的季节变化特征;透射短波辐射与净短波辐射的变化趋势与特征基本一致。受以上各能量项的共同影响,冰川区消融耗热主要集中于6-9月份,在8月份达到峰值。(7)能量收支分析表明,消融耗热增加(减少)是引起冰川消融加剧(减缓)的直接原因。1991-2020年冰川表面能量收入项中净短波辐射(108.3 W/m2)与感热通量(1.9 W/m2)所占比重分别为98.3%和1.7%。而能量支出项中净长波辐射(-54.19 W/m2)、潜热通量(-12.26W/m2)、消融耗热(-7.62 W/m2)和地热通量(-1.03 W/m2)所占的比重依次为72.2%、16.3%、10.1%和1.4%,净长波辐射仍然是主要能量支出项。
祁连山典型冰川能量-物质平衡数值模拟研究
这是一篇关于老虎沟12号冰川,COSIMA模型,物质平衡,能量平衡,敏感性实验的论文, 主要内容为在冰川能量-物质平衡模拟中融合和同化多源优质数据是在更长时间维度上认识冰川变化的重要途径,这对于快速有效的应对气候变暖背景下冰川的剧烈变化及其所带来的影响方面意义重大。本文基于评估和订正后的高亚洲精细再分析数据集(HAR v2),利用COSIMA能量-物质平衡模型系统分析了祁连山典型冰川-老虎沟12号冰川消融区2012年物质和能量交换过程及其对气候变化的响应特征,并在此基础上首次重建了冰川消融区以及整条冰川1991-2020年的能量和物质平衡长时间序列。研究结果表明:(1)HAR v2数据与该冰川消融区的气象观测资料吻合良好,但2m相对湿度在冬春季存在轻微的高估,固态降水全年存在系统性高估现象。2012年冰川消融区模拟年累积物质平衡为-2332.9 mm w.e.。净短波辐射和感热通量是冰川消融的主要能量来源,占比分别为90.1%、9.9%,净长波辐射是能量的主要输出项(58.6%),其次是消融耗热(24.6%)、潜热通量(14.0%)和地热通量(2.8%)。(2)敏感性实验表明,冰川物质平衡对气温变化的响应更为敏感,而且冰川对降水总体上保持线性响应,但对气温的响应是非线性的,气温越低(高),物质亏损量将更小(大),这与气温降低(升高)时相应的固态降水比例增多(减少)有关。(3)消融区单点的能量-物质平衡模型研究表明,近30年冰川表面能量收入项中净短波辐射、感热通量平均占比分别为89.2%、10.8%,而能量支出项中净长波辐射、消融耗热、潜热通量和地热通量平均占比依次为58.6%、26.5%、12.4%和2.5%。该冰川消融区长期处于物质高亏损状态,多年平均消融量为-2391.7 mm w.e.,除1992、1993和2003年消融微弱外,其它年份物质亏损均比较剧烈。在云量以及气温、相对湿度、风速等其他气象因素影响下,净短波辐射的变幅大大超过感热通量、净长波辐射和潜热通量等能量项的变幅是消融强弱年形成的主要原因。此外,固态降水也是制约冰川物质平衡的重要原因。(4)分布式能量-物质平衡模拟显示,除个别年份存在物质盈余外(如1992、1993与2003年),1991-2020年老虎沟12号冰川绝大多数年份以物质亏损为主,故该冰川总体处于物质亏损状态,且呈现亏损加剧的趋势。近30年冰川多年平均物质亏损量为-422.3mm w.e.,特别是2001、2013和2020年亏损最为剧烈。(5)以5年为时间尺度分析冰川物质平衡对当前气候变化的响应特征发现,1991-1995年多年平均气温为六个时段中最低值(-9.5℃),加之降水量偏大,故该时段物质平衡亏损量为六个时段中最小(-125.3 mm w.e.);1996-2000年和2006-2010年,由于气温上升,加之降水量减少的叠加效应,冰川物质亏损加剧;相反地,2001-2005年由于多年平均气温回落(0.2℃),加之多年平均降水量为六个时段中最大,故该时段物质亏损量较小(-172.3 mm w.e.);2010-2015年物质亏损量为六个时段中最大(-685.9 mm w.e.),该时段气温的下降并没有弥补降水显著减少所引起的冰川物质亏损加剧;2015-2020年,由于降水量的增加(46.5 mm)弥补了部分由气温显著上升造成的物质亏损,故该时段物质亏损量较前五年偏小123.6 mm w.e.。(6)净短波辐射是老虎沟12号冰川表面能量最主要的收入项,并且表现出夏高冬低的季节变化特点;热传导通量在春秋为能量支出项,夏冬为能量收入项;冰川表面能量最主要的支出项为净长波辐射,且整体呈现春秋高、夏冬低的季节变化特征;透射短波辐射与净短波辐射的变化趋势与特征基本一致。受以上各能量项的共同影响,冰川区消融耗热主要集中于6-9月份,在8月份达到峰值。(7)能量收支分析表明,消融耗热增加(减少)是引起冰川消融加剧(减缓)的直接原因。1991-2020年冰川表面能量收入项中净短波辐射(108.3 W/m2)与感热通量(1.9 W/m2)所占比重分别为98.3%和1.7%。而能量支出项中净长波辐射(-54.19 W/m2)、潜热通量(-12.26W/m2)、消融耗热(-7.62 W/m2)和地热通量(-1.03 W/m2)所占的比重依次为72.2%、16.3%、10.1%和1.4%,净长波辐射仍然是主要能量支出项。
基于能量平衡的矿热炉能量输入方法的研究
这是一篇关于矿热炉,能量平衡,冶炼进程,神经网络模型,能量优化输入方法的论文, 主要内容为铁合金厂是耗能大户,其生产铁合金的主要设备是矿热炉。矿热炉冶炼过程中所需能量主要来源于电能,将电能转化为热能熔化炉料。不同的炉况对电能的要求是不同的,供电制度能否满足矿热炉的用电要求,直接影响着冶炼速度、产品质量、能量消耗以及能量损耗等。因此针对不同的炉况确定合理的供电制度,提供合理的二次电压、电流值,对于铁合金厂合理控制冶炼时间,提高生产率和合金品质,实现节能降耗的目的具有重要意义。 本文在查阅大量相关资料的基础上,概述了矿热炉的发展现状、发展趋势、神经网络在冶金工业中的应用以及矿热炉的机械设备、冶炼工艺和一些异常情况的处理。以中钢集团吉林铁合金股份有限公司八分厂801号炉为研究背景,对矿热炉的冶炼原理以及工艺进行分析,基于供应能量(电能和化学反应释放热能)与需求能量(消耗和损耗能量)的能量平衡建立了电能输入模型,确定了所需的总电量；基于电极位置判断矿热炉生产铁合金的三个冶炼阶段(引弧加料期、熔化期和精炼期),但是由于进入精炼期后电极位置基本不发生变化,无法准确判断精炼期的结束,所以在这里利用神经网络预测模型对精炼期的铁水温度和碳含量进行预测,当铁水温度和碳含量都满足工艺要求时,即可判断精炼期结束,即终点时刻,仿真结果验证了模型的准确性和有效性。根据各阶段不同的电能需求,分别给出电能输入方法,从理论上提出了一种新的电能输入方法：在满足单位时间供电损耗金额最小的约束条件时,确定矿热炉各个阶段的电压值,再结合各个阶段的用电量需求,得出电流值。最后利用JSP技术搭建了所提方法的能量输入优化平台。 通过仿真分析,验证了所提能量输入方法能够缩短矿热炉的冶炼时间,减少消耗。为矿热炉的生产过程实现节能降耗提供了理论依据。
古尔班通古特沙漠地表能量及特征参数研究
这是一篇关于古尔班通古特沙漠,辐射收支,能量平衡,地表特征参数的论文, 主要内容为古尔班通古特沙漠作为中国面积最大的固定、半固定沙漠,冬季稳定积雪、春季短命植物旺盛、夏季灌木群丰富等特性使其在陆—气物质、能量交换方面存在特殊规律,并且对区域乃至全球气候产生重要影响。本文利用古尔班通古特沙漠腹地克拉美丽地区陆—气相互作用观测站2017年陆面过程观测资料,分析了该沙漠地表辐射收支日变化、年变化特征,对比了不同天气条件与融雪前后地表辐射的日变化特征;对基于涡动相关法得到的通量数据进行能量平衡闭合分析及通量贡献区分析,并在此基础上分析了能量平衡与能量分配变化特征;最后,分析了地表反照率、地表粗糙度及总体输送系数等地表特征参数的变化特征。结果表明:(1)古尔班通古特沙漠地表辐射收支具有明显的日变化和季节变化特征。地表辐射收支各分量日变化均呈单峰型,太阳总辐射最大日峰值均出现在5月(905.7W·m-2),反射短波辐射则出现在3月(416 W·m-2),地表和大气长波辐射均出现在7月(611.5 W·m-2和385.3 W·m-2)。地表辐射各分量存在明显的季节变化,太阳总辐射平均曝辐量表现为:生长期>积雪期>凋零期,反射短波辐射则表现为:积雪期>生长期>凋零期,地表和大气长波辐射均表现为:生长期>凋零期>积雪期。太阳总辐射、地表和大气长波辐射月曝辐量最大值均出现在7月,分别为842.5、1342.43 MJ·m-2和988.89 MJ·m-2,反射短波辐射则出现在3月(312.6 MJ·m-2)。(2)古尔班通古特沙漠不同天气条件和积雪快速融化对地表辐射收支影响显著。晴天地表辐射收支各分量的日变化均为光滑的倒“U”型曲线,多云、雨天及雪天则不如晴天平滑。太阳总辐射和反射短波辐射对云和降水较为敏感且均表现为减弱,而地表和大气长波辐射受云和降水的影响较小,其中大气长波辐射表现为增强。反射短波辐射在积雪快速融化期间大幅减小,而地表和大气长波辐射在整个融雪期日变化均较弱,在积雪完全融化后日变化逐渐增强。(3)古尔班通古特沙漠2017年地表能量平衡闭合率在生长期较高,积雪期和凋零期较低。3—10月能量平衡各分量的月平均日变化均呈单峰型,净辐射、潜热通量及地表土壤热通量最大日峰值均出现在5月上半月,分别为513.9 W·m-2、92.7 W·m-2和140.4 W·m-2,而感热通量出现在7月下半月(232.6 W·m-2)。能量分配在白昼以感热通量为主,在夜间以地表土壤热通量为主。白昼H/Rnet、LE/Rnet、G0/Rnet最大值分别出现在7月下半月、4月下半月及4月上半月,依次为53%、24.3%、28%。(4)古尔班通古特沙漠不同天气条件和下垫面非均匀特性对地表能量平衡与能量分配特征影响显著。就不同天气而言,感热通量和地表土壤热通量表现为:雨前晴天>雨后晴天>雨天,潜热通量则表现为:雨后晴天>雨天>雨前晴天。古尔班通古特沙漠3月下半月—5月上半月积雪逐渐消融,短命植被生长发育、旺盛,造成该阶段潜热通量及其占净辐射的比均高于其他月份,其中3月潜热通量及其占净辐射的比高于感热通量和地表土壤热通量。(5)古尔班通古特沙漠地表反照率4—11月的日变化为“U”型曲线。地表反照率年均值为0.367,月均值为0.233—0.766,其中1月1日至3月15日由于地表始终覆盖积雪,日均值均高于0.7,造成积雪期平均地表反照率为0.7。地表动力学粗糙度在主导风向下的值相对偏低,在其他风向的值偏高。k B-1在非积雪期均表现出早晚低、正午高的日变化,在积雪期无明显日变化。动量和感热交换系数各月中位数分别为3.378×10-3—6.76×10-3和1.32×10-3—3.46×10-3,前者大小整体高出后者2×10-3左右。
本文内容包括但不限于文字、数据、图表及超链接等）均来源于该信息及资料的相关主题。发布者：源码客栈网 ，原文地址：https://m.bishedaima.com/lunwen/53736.html
