大学生科技创新作品汇编 9787566135209

“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛

双燃料微型燃气轮机的设计与研发

1 项目概述

2 创新点

3 关键技术点

4 市场前景

5 导师评价

6 风采展示

模块化水下管道巡检机器人

1 项目概述

2 创新点

3 关键技术点

4 市场前景

5 导师评价

6 风采展示

全国大学生节能减排社会实践与科技竞赛

基于拓扑原理的节能高效双燃料喷射阀

1 项目概述

2 创新点

3 关键技术点

4 市场前景

5 导师评价

6 风采展示

被动式空气源CO2气肥发生器

1 项目概述

2 创新点

3 关键技术点

4 市场前景

5 导师评价

6 风采展示

全自动水油检测无人清污船

1 项目概述

2 创新点

3 关键技术点

4 市场前景

5 导师评价

6 风采展示

防泄漏滑油站

1 项目概述

2 创新点

3 关键技术点

4 市场前景

5 导师评价

6 风采展示

液态氨相变冷却式混合动力热管理系统

1 项目概述

2 创新点

3 关键技术点

4 市场前景

5 导师评价

6 风采展示

智能化粪尿降解水循环处理装置

1 项目概述

2 创新点

3 关键技术点

4 市场前景

5 导师评价

6 风采展示

基于MXC发酵的高效微藻产油系统

1 项目概述

2 创新点

3 关键技术点

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6 风采展示

新型太阳能黑体锅炉

1 项目概述

2 创新点

3 关键技术点

4 市场前景

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6 风采展示

基于剩磁锁定原理的大流量高频电磁阀

1 项目概述

2 创新点

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6 风采展示

低碳能源船舶混合动力高效节能系统

1 项目概述

2 创新点

3 关键技术点

4 市场前景

5 导师评价

6 风采展示

基于LNG冷能梯级利用的船舶高效节能系统

1 项目概述

2 创新点

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6 风采展示

智能海上无人污染监控追踪系统

1 项目概述

2 创新点

3 关键技术点

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6 风采展示

自清洁式餐厨垃圾固废资源化快速处理装置

1 项目概述

2 创新点

3 关键技术点

4 市场前景

5 导师评价

6 风采展示

中国研究生能源装备创新设计大赛

近零排放液氨相变冷却式冷热电三联产装置

1 项目概述

2 创新点

3 关键技术点

4 市场前景

5 导师评价

6 风采展示

节能智能一体化供气系统实验机

1 项目概述

2 创新点

3 关键技术点

4 市场前景

5 导师评价

6 风采展示

具有脱硫功能的烟气余热回收综合利用技术

l 项目概述

2 创新点

3 关键技术点

4 市场前景

5 导师评价

6 风采展示

基于数字孪生的高压共轨故障诊断系统设计

1 项目概述

2 创新点

3 关键技术点

4 市场前景

5 导师评价

6 风采展示

中国研究生电子设计竞赛

药品智能配发机器人

1 项目概述

2 创新点

3 关键技术点

4 市场前景

5 导师评价

6 风采展示

基于图像处理的物体识别与分类系统

1 项目概述

2 创新点

3 关键技术点

4 市场前景

5 导师评价

6 风采展示

TRIZ杯大学生创新方法大赛

基于TRIZ理论的零碳高效内燃发电技术

1 项目概述

2 创新点

3 关键技术点

4 市场前景

5 导师评价

6 风采展示

项目概述

采用单流道带有加热功能的双燃料喷嘴的微型燃气轮机不仅可以通过单一流道使用液态和气态燃料，而且可以通过加热器有效提高燃料与空气的掺混效率，提高燃烧的均匀性，阻止局部高温区和局部燃烧不完全现象的产生。本作品基于该喷嘴进行微型燃气轮机整机及各部件的气动设计，自主设计了离心压气机（已发表相关论文）与径流式涡轮进行气动匹配，加工并完成了微型燃气轮机样机测试。

经实验发现，双燃料微型燃气轮机可以稳定自持运行，并且应用新型喷嘴后，微型燃机的燃烧更加均匀，提高了燃烧效率，同时也减少了氮氧化物和颗粒物的排放。

2创新点

双燃料微型燃气轮机的设计与研发主要具有以下创新点：

2.1带有预热功能的双燃料喷嘴设计

由于微型燃机燃烧室尺寸小，液态喷嘴雾化、掺混效果成为制约燃烧室设计的一个重要因素。本作品打破常规双燃料喷嘴设计思路，独辟蹊径地设计了一种新型的双燃料喷嘴，气态和液态燃料采用同一个流道。采用液态燃料时，进入喷嘴的液态燃料与喷嘴壁面进行充分换热，液态燃料被加热汽化后从喷口喷出，省去了雾化、蒸发的过程。同时在燃料加热升温过程中还伴随着燃料裂解，长链分子裂解变为短链分子，有利于缩短燃烧时间，起高液态燃料的燃烧效率，进而提高燃料的能量利用率。采用气态燃料时，经过加热的燃料与空气混合可以减少点火延迟时间，有利于稳定火焰和减少燃烧室长度。

2.2先进的双燃料燃烧室设计

因为本作品采用了单流道的双燃料喷嘴，所以燃烧室也要打破常规，遵循更先进的设计方法。要在满足燃烧室容热强度的前提下，尽可能减少燃烧室的体积、长度，同时还要满足气态、液态两种燃料的燃烧效率高，燃烧室出口温度分布均匀等要求，这对燃烧室各主要进气孔大小、进气位置提出了较高的要求。本作品首先对燃烧室进行了一维设计，给出了燃烧室各轴向位置上的进气参数；然后，在最优进气组合的前提下进行了燃烧室三维设计，并对设计结果进行了数值模拟。结果显示，本作品的燃烧室结构合理、燃烧区火焰均匀，不存在局部高温区和不完全燃烧区。

2.3自主设计压气机和涡轮

根据性能指标参数，自主设计压气机和涡轮。由于国内外尚未有该整机尺寸级别的微型燃气轮机，也无相应图纸，因此需要对压气机和涡轮进行自主设计。根据设计指标，通过NREC软件设计和NUMECA仿真计算，得到了完全自主设计的压气机和涡轮。其中关于压气机，设计者多次修改子午流道、调节叶片厚度分布以及叶片倾斜角的方式，使其同时满足高压比和安全叶片载荷的要求，保证了叶片在高强气流冲击下的使用寿命。而对于涡轮，我们通过采用对蝶形网格、叶轮尾缘网格进行锐化的方法，提高了网格质量，使计算结果可靠，保证了加工的涡轮可满足高温高压环境的使用要求。并且，针对压气机性能计算方法已经申请了软件著作权，针对压气机设计也已发表相关论文。

3关键技术点

3.1带有加热功能的单流道双燃料喷嘴设计

自主设计了一种带有燃料加热功能的单流道双燃料喷嘴，并申请了国家发明专利，喷嘴设计涉及传热学、气体动力学、材料学、热力学、燃烧学等多学科交又，在满足喷嘴结构强度的前提下，尽可能做到结构简单、尺寸小巧、容易加工成型、工作稳定等。本作品设计的多燃料喷嘴采用镍基高温合金（可在1500K高温下稳定持续工作），可以在燃烧室高温环境下连续稳定工作；喷嘴加热器壁厚<1mm，可以保证液态燃料充分吸热变为气态，并保持一定的燃料重整度；结构简单紧凑，对燃烧室流场组织形式的干扰程度较小。喷嘴在实际……

本书收录了哈尔滨工程大学动力与能源工程学院20余项科技创新作品，包括“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛一等奖、研究生能源装备创新设计大赛一等奖、大学生节能减排社会实践与科技竞赛一等奖等，从项目背景、创新点、关键技术点等主要方面展示作品内容。