预混气温度及多孔材料特性对多孔介质表面火焰的影响

为优化设计基于多孔介质壁面的低热损失微燃烧器结构,以甲烷/空气为预混气实验考察了预混气初始温度多孔壁面材料对多孔介质平面火焰形成、燃烧特性的影响。实验表明:在低当量比工况下(≤0.8)由于预混气初始温度升高可以有效降低多孔板对火焰的影响(热损失),可以有效地拓宽平面火焰形成范围。当量比较大时(0.8),由于甲烷在多孔板内部消耗,多孔表面火焰温度反而下降。不同材料的多孔板对火焰的影响主要由于导热系数差异引起,而且在火焰温度较低的时候明显。当火焰温度较高时几乎没影响。导热系数越小,多孔介质壁面温度越低。     

径向分级低污染燃烧室燃烧性能试验

以某型径向三级燃烧室为研究对象,采用天然气为燃料,通过试验研究了各级不同燃料比例及燃烧模式下燃烧室的贫油点火、贫油熄火、出口温度场、污染物排放等燃烧性能。结果表明:在环形区扩散燃烧、主燃区预混燃烧模式下,贫油点火油气比为0.027 0～0.040 1,贫油熄火油气比为0.006 9～0.005 5,环形区改为预混燃烧模式后,点火油气比和熄火油气比均有所增大;随主燃区预混燃料当量比(当量比)的增加,出口温度系数逐步改善,至当量比0.54时则有所恶化,环形区改为预混燃烧模式后,主燃区当量比为0.51时,出口温度系数改善明显;随主燃区当量比的增加,CO、未燃碳氢(UHC)、NO_x及碳烟排放均呈下降趋势,但当量比为0.54时,NO_x排放有所增加,环形区改为预混燃烧模式后,各污染物排放指数降低,但未达到预期。建议径向分级燃烧室在低负荷工况下采用环形区扩散燃烧、主燃区预混燃烧模式,在高负荷工况下均采用预混燃烧方式。     

当量比对超声速燃烧室等离子体点火流场及燃烧特性影响

为了解等离子体射流点火情况下超声速燃烧室燃烧组织和燃烧性能,开展了超声速燃烧室等离子体射流点火数值模拟,调节乙烯燃料喷射压力从而改变混气当量比,分别计算了混气当量比对燃烧室燃烧效率、流场特征、壁面压力分布、燃烧产物组分分布以及总压损失的影响。研究结果表明:增大混气当量比导致燃烧效率下降;凹腔前壁面与等离子体射流之间属于燃烧反应最剧烈区域,温度最高,混气当量比从0.138增加到0.311时燃烧反应放热区增大,但凹腔内温度降低,混气当量比为0.485和0.624时燃烧反应放热区减小,凹腔下游燃烧反应主要发生在下壁面;增加混气当量比导致燃烧室上壁面压力跃升点前移且压力值变大;燃烧室总压损失主要包括燃料射流与主流形成的斜激波造成的总压损失和燃烧放热导致的总压损失,增加混气当量比气流经过燃料射流时导致的总压损失增大,但燃烧室总压损失主要由燃烧反应程度控制,燃烧反应越剧烈总压损失越大。     

微型缩放喷管中氢气/空气预混燃烧实验研究

在最大内径2mm,喉部内径1mm的微型缩放喷管中进行氢气/空气的预混燃烧实验,获取稳燃范围、壁面温度、火焰起始位置等燃烧特性。缩放的喷管结构相比于等直径的圆直管和T形管拓展了稳燃范围,合适的当量比下,入口流速在3.4~41.4m/s的范围内火焰根部能稳定在缩放段燃烧。壁面温度和火焰位置受到流速和当量比的双重影响。壁面温度最大值出现在燃料稍有富余,当量比为1.4时。火焰起始位置随流量的增大向下游移动,随当量比的增大先向上游移动后向下游移动。通过选择合适的当量比和流速,能控制微喷管内的燃烧温度和位置,为微推进、微喷射等系统的设计和改进提供依据。     

多孔介质微型燃烧器内甲烷燃烧特性研究

本文基于微热光伏发电系统,通过实验和数值模拟的方法,对比分析了填充多孔介质前后平板微尺度燃烧器的壁面温度和均匀性变化。同时研究了多孔介质的孔隙率大小对燃烧器壁面温度的影响。研究结果表明,在填充多孔介质后,燃烧器表面的壁面温度明显提高,温度均匀性增大。在研究多孔介质孔隙率的影响时发现,填充较大孔隙率的多孔介质时壁面峰值温度更高,填充较小孔隙率多孔介质壁面温度均匀性更好。     

预混气体在泡沫陶瓷多孔介质燃烧温度分布与火焰面移动特性

为了解多孔介质内预混燃烧的温度特性和火焰面传播特性,采用红外热像仪对不同当量比和进口气体速度的甲烷/空气预混气体在泡沫陶瓷多孔介质内的燃烧进行试验研究。泡沫陶瓷材料采用碳化硅、氧化铝和氧化锆,泡沫陶瓷孔径采用394、787和1 181PPM。结果表明,火焰面移动速度和当量比呈反比,受进口气体速度的影响不明显;火焰可以向上游或向下游传播,火焰面移动速度范围为0.35~0.38 mm/s;确定了不同材料和孔径的泡沫陶瓷内的驻定燃烧当量比和自稳定当量比范围。     

多孔介质燃烧火焰面特性数值模拟

为研究低热值气体在多孔介质燃烧器中的火焰面特性,采用计算流体力学方法对二维氧化铝(Al2O3)小球堆积床多孔介质燃烧器内气体燃烧进行模拟。考虑气体的对流扩散和气固间的对流换热及固固间的辐射换热,研究多孔介质燃烧器中混合气体燃烧特性规律,对火焰面形态和火焰面移动规律进行分析。模拟结果表明,堆积小球多孔介质燃烧器内火焰面的移动速度较小,其数量级在10-4 m/s;多孔介质燃烧器中火焰面移动速度随着预混稀薄气体当量比的降低而增大,随入口速度的增大而增大;当预混气体的入口速度较大时,火焰面呈较厚抛物线状,入口速度较小时,火焰面呈较薄平整状。     

值班燃料比对环形燃烧室内NO_x生成影响的数值研究

采用数值方法分析了值班燃料比对某重型燃气轮机环形燃烧室内热力型NO_x生成的影响规律,分析表明:在一定范围内调整值班燃料比,控制燃烧室内温度及高温区分布,是降低NO_x排放的有效手段。增大值班燃料比使得值班扩散火焰温度升高,有利于燃料气流的着火与稳定燃烧,但也导致中轴线附近区域热力型NO_x生成速率升高。增大值班燃料比使得预混燃料化学当量比减小,壁面附近区域火焰温度降低、高温区范围减小,热力型NO_x生成速率降低。因此,存在最佳值班燃料比使得该重型燃机NO_x排放最低。值班火焰采用扩散燃烧方式,继续增大值班燃料比则将导致NO_x排放浓度迅速升高。     

外置瑞士卷多孔介质燃烧器贫燃试验

对一种新型外置瑞士卷多孔介质燃烧器的贫燃特性进行了试验研究,对其点火预热启动过程及其不同预混气体浓度、流量等工况参数条件下的温度分布、排放特性进行了测量;分析燃烧器的启动方法以及流量、预混气体浓度等有关工况参数对其燃烧特性的影响规律。结果表明,燃烧器冷启动时甲烷氧化率较低,有大量的CO生成;由于多孔介质的存在,燃烧器整体升温较慢,无局部高温,NOx生成量较小;在相同预混气甲烷浓度条件下稳定燃烧时,此类型燃烧器相对无瑞士卷结构的多孔介质燃烧器,在同一预混气甲烷浓度条件下对流量具有较好的适应性,火焰稳定性好;预混气甲烷浓度越大、驻留时间越长、燃烧温度越高,甲烷氧化率也越大。     

泡沫陶瓷多孔介质有效导热特性研究

利用稳态平面热源法对泡沫陶瓷多孔介质的有效导热性能进行试验研究。以高空隙率的碳化硅和氧化铝泡沫陶瓷为对象,在分析温度对泡沫陶瓷有效导热系数影响的基础上,给出了多孔介质当量孔径变化对泡沫陶瓷有效导热系数的影响变化规律。指出随着温度的升高,碳化硅和氧化铝泡沫陶瓷有效导热系数均是先略有减小,随后再逐渐增加;在空隙率一定的条件下,随着多孔介质当量孔径孔逐渐减小(孔密度增加),有效导热系数先是略有减小,随后逐渐增加;与温度影响相比,泡沫陶瓷孔径变化影响相对较小。     

煤粉气流在高温空气中着火距离的数值试验研究

对煤粉气流在高温空气直接点火燃烧器内部以及其出口区域的煤粉颗粒的着火燃烧过程进行数值模拟,根据所得结果,对各种因素如煤粉浓度、一次风流量、热风温度、热风流量等对煤粉着火距离的影响进行分析。计算结果表明,随着一次风煤粉浓度的减小或一次风流量的增加,煤粉气流在燃烧器内的温度场下降,着火距离增大;一次风流量变化对煤粉着火的影响大于煤粉浓度对着火的影响;着火距离随着热风温度的升高而近似线性缩短,随着热风流量的增大先缩短后还长。     

空气槽对微型双通道螺旋型过量焓燃烧器工作特性的影响

为了解空气槽对平板微型双通道螺旋型过量焓燃烧器(Swiss-roll燃烧器)工作特性的影响,采用甲烷/空气预混气,在带有空气槽和没有空气槽的平板Swiss-roll燃烧器中进行燃烧实验。实验结果表明:空气槽有助于扩展微燃烧器的可燃极限,使燃烧器在更大的空气过量系数和更小的甲烷流量下工作,同时增加了燃烧器外壁的温度梯度。另外,对带有空气槽的微燃烧器进行了数值模拟。数值结果表明,高温燃气对未燃混合物有很强的加热作用,一方面使预混火焰面发生倾斜,另一方面使预混火焰在微燃烧器内部的位置随着流速、空气过量系数、外界散热的变化而变化。     

隐极电机转子阻尼铜片漏电感的计算研究

一些新型电机转子阻尼绕组的端部采用与转子冲片形状相同的阻尼铜片结构,本文将该阻尼端部铜片等效为多个导线,根据任意两长直导线之间电感的基本计算公式,由等效前后电感储能不变的原则,得出了电机端部阻尼铜片漏电感的计算公式.实际计算了某隐极电机的阻尼端部漏感,利用计算结果,仿真分析了电机定子三相突然短路时的电流波形.仿真结果与试验结果相吻合,验证了所提方法的有效性.     

气体放电对金属平板强化传热作用的研究

文中对比研究了电晕、介质阻挡以及辉光放电对空气-金属之间对流传热系数的影响作用。通过对加热器功率以及铜板电极温度测量，计算获得在自然对流以及电极间发生放电两种情况下对流传热系数。在气体放电强化传热的作用下对流传热系数获得数倍的增加。在直流电晕放电实验中，当均匀的直流辉光放电产生时，空气-金属之间传热速率获得最大幅度的提高。采用介质阻挡放电在提高空气-金属之间传热速率的同时，放电间隙击穿电压发生显著提高，也使放电在实际应用中更易于控制。     

富氧微油点火燃烧器的数值实验研究

对冷态煤粉气流在富氧微油点火燃烧器内的点火过程进行数值模拟,气相湍流流动、气相场的燃烧和辐射模型分别采用k-ε双方程模型、概率密度函数(Probability Density Function)与局部瞬时反应平衡模型、P1辐射模型。根据数值计算得到的结果找出不同煤粉浓度对着火温度与着火距离的影响,反映出煤粉在富氧微油点火燃烧器内的着火方式的变化。     

600MW超临界锅炉微油点火试验研究

对某600 MW超临界锅炉采用微油点火技术在冷炉启动过程中,炉内燃烧状况、汽温、汽压变化、受热面壁温变化等进行了试验研究。试验结果表明:微油点火燃烧器在煤粉浓度很大的变化范围(0.2～0.6 kg煤/kg空气)内均可使煤粉稳定充分地燃烧,飞灰含碳量小于30%,飞灰中挥发分含量小于5%。锅炉受热面没有超温现象,水冷壁整体膨胀均匀,机组升温、升压速率在规程允许范围内,燃烧器壁温始终保持在300℃以下。微油点火改造取得的经济效益显著。     

微细腔内甲烷湿空气预混催化重整产氢特性

针对微动力机电系统易熄火，燃烧效率不高等问题，体力学软件FLUENT6.2和可以计算表面反应的化学反应动力学软件CHEMKIN4.0，对甲烷/湿空气在壁面涂有含稀土的镍基催化剂的微细预混腔中催化重整产氢特性进行了数利用碳氢燃料和湿空气中水蒸气预混催化重整产氢来强化燃烧，以实现微尺度下燃料的持续稳定高效燃烧。针对提出的微细燃烧动力装置内燃料-空气预混腔,联合使用计算流值研究，探讨了微细腔中甲烷蒸汽重整的关键影响因素。结果表明：在微细预混腔内甲烷湿空气预混催化重整中,水碳比、催化壁面温度和混合气质量流量对重整产氢性能有重要的影响。在微细腔内，水碳比为1、温度高于1100K和满足一定发电量情况下相对低的质量流量有利于高产氢量、高重整效率和相对低的水蒸气残余量。在催化壁面温度恒定为1100K、水碳比为1、甲烷的质量流量为6.5g/h以及甲烷和湿空气的质量流量比为0.2情况下，出口氢气质量浓度可达3.5%。     

多孔陶瓷燃烧器火焰温度的测定

实验采用红外辐射测温法测出了多孔陶瓷燃烧器中预混火焰沿气流方向的温度分布曲线。结果表明，燃烧器中的燃烧火焰与自由火焰相比，燃烧温度显著提高，验证了理论预测的这一特性；也说明利用红外测温能克服热电偶等直接测温的缺点，得到了温度变化的真实特性。图５参８     

煤粉浓淡燃烧的特性分析

分析了煤粉浓度对着火热、火焰的传播速度、燃烧强度、燃烧时间和NO     

高温空气多级点火燃烧器热态数值模拟

采用数值模拟的方法,对高温空气多级点火燃烧器进行数值试验研究。模拟结果大致反映了该燃烧器内煤粉气流的分级着火过程。同时针对原结构燃烧器一级筒内存在的煤粉颗粒轨迹贴近底部壁面的问题,提出优化结构,并运用数值模拟方法确定优化方案。