低NOx燃烧器燃烧特性的数值模拟

研究对350MW电站锅炉采用低NOx燃烧器和常规直流煤粉燃烧器的燃烧过程进行了数值模拟.数值分析结果表明炉内的最高温度出现在燃烧器上部附近,在此区域,锅炉采用低NOx燃烧器的火焰中心温度比常规燃烧器的要高出100℃多,而对应2种燃烧器的截面平均温度沿炉高没有明显的区别;燃烧器区域的截面温度场呈现出马鞍形分布,即炉膛中心和炉壁附近的温度较小,其二者中间环形区域的温度最高;周期性变化的一次风喷嘴截面的火焰平均温度较高,二次风喷嘴截面的火焰平均温度较小,二者相差300℃左右,炉膛的切圆直径在燃烧器上部附近最小,在燃烧器区域,切圆直径几乎为常数,在燃烧器的上部和下部区域,炉膛截面的切圆直径较大;低NOx燃烧器和常规直流煤粉燃烧器所对应的切圆直径,在燃烧器的上部附近,低NOx燃烧器相应的切圆直径要大一些,在其它的区域中二者相应的切圆直径没有明显的区别.     

液化石油气层流燃烧火焰特性分析

应用实验测试的方法对常温常压下不同配比的液化石油气/空气的燃烧特性进行研究,获得了水平管内火焰传播速度、火焰中心温度、火焰高度等随着液化气体积分数的变化规律。结果表明:火焰传播速度随着液化石油气体积分数的增大先增大后减小,最大值出现在体积分数为2. 78%处,即当量比为0. 98;不同燃烧方式火焰中心温度沿高度方向变化规律不同,扩散火焰的温度分布均匀;半预混火焰温度沿高度方向先上升后下降;全预混火焰中心温度随火焰高度的增加而下降;火焰高度随着液化石油气体积分数变化而变化,在当量比小于1时,火焰高度随着液化石油气体积分数的减小而降低,当接近化学当量比时达到最低;当量比大于1后,随着液化石油气体积分数减小,火焰高度增加。     

矩形油池火羽流中心线的温度分布

开展了不同火源形状因子(1≤s≤3)的较大功率矩形油池火实验,测量了燃料的质量损失速率,借助编制的图像分析程序处理实验视频得到了连续火焰最大高度(Lc)和火焰最大高度(Lm).将Hasemi羽流中心线温度修正模型的理论预测值和实验值进行了对比,结果表明,随着s的增大,Hasemi理论模型预测值呈现增大的趋势,s=1时,理论预测值和实验值比较接近,两者无明显差异性;s=1.33和s=3时,理论预测值和实验值的变化趋势一致,但两者的总体偏差超过5%.     

氢含量对氢气_甲烷混合气扩散燃烧特性的影响研究

用实验与数值模拟手段研究了含氢量对氢气/甲烷混合燃料的扩散燃烧特性的影响,结果表明,在保持燃料总发热量不变的前提下,含氢量的增加并未使火焰长度发生显著变化,这是由于含氢量增加引起火焰缩短的趋势与燃料流量增加引起火焰加长的趋势共同作用的结果。所有燃料火焰的最高温度都发生在回流区内,随着含氢量的增加,火焰高温区域的轴向高度越来越大。火焰稳定性随着含氢量的提高而显著加强。OH基浓度分布的PLIF测量结果表明,随着含氢量的增加,火焰根部的边界越来越清晰,这说明根部的燃烧强度越来越剧烈。NOx排放浓度随着燃料中含氢量的增加而呈指数上升趋势,并与火焰温度的变化趋势相符合。燃料含氢量从0%增加到80%时,NOx浓度相对增加了46%,而从80%增加到100%时,NOx浓度相对增加了48%。从这个角度上说,含氢量80%的燃料也许比纯氢燃料更具有优势。     

顶棚开口受限空间油池火火焰振荡模式研究

用火焰序列图像分析方法,对具有顶棚开口的受限空间内的油池火火焰振荡模式进行了实验研究.实验观察到顶棚开口受限空间内油池火的火焰具有两种可以相互转化的振荡模式.在第1种火焰振荡模式下,根部火焰周期性膨胀与收缩,产生向上传播的蘑菇状火焰和较大的火焰高度波动;第2种火焰振荡模式根部火焰平稳,上部火焰会弯曲并左右摆动.火焰图像...     

燃气轮机燃料轴向分级燃烧室的数值分析

为改善燃气轮机燃烧室的火焰筒壁温较高以及污染物排放等问题,提出了在火焰筒的壁面增加二次燃料喷口的轴向分级燃烧模式。利用ANSYS CFX软件并根据化学反应机理计算和分析了燃气轮机轴向分级燃烧室的流场和温度场,并与非分级燃烧室的结果进行了比较。结果表明:增大二次燃料比例可以使火焰筒壁面温度降低、出口污染物质量分数及出口不均匀系数减小,但出口平均温度会随之降低,导致做功能力减小。过量空气系数会影响火焰筒壁温、出口平均温度与NO质量分数。合理的二次燃料比例区间取决于多个条件。     

基于深度学习的乙烯层流扩散火焰温度和碳烟体积分数分布重建

利用高光谱仪对乙烯层流扩散火焰进行测量,选用多层感知器神经网络预测温度和碳烟体积分数分布,评估了模型的预测和抗噪能力,讨论了不同高度和燃料流量的火焰中温度和碳烟体积分数的分布情况.结果表明,神经网络能较为准确地重建实验火焰的温度和碳烟体积分数,并具有较强的抗噪能力;随着火焰高度的增加,碳烟体积分数峰值从两翼移向中心区域...     

基于COMSOL的全陶瓷微封装燃料元件建模与传热分析

采用COMSOL软件构建了全三维全陶瓷微封装(FCM)燃料元件模型,提出了一种FCM燃料元件内TRISO颗粒随机分布的高效建模方法,可以实现较高填充率的颗粒弥散填充。分析了不同颗粒填充率(35%、40%和45%)下以及不同颗粒随机分布下FCM燃料元件的温度分布特性。结果表明：FCM燃料元件中心区域温度高,沿径向温度降低;TRISO燃料颗粒特别是燃料核芯的温度明显高于周围基体的温度,温差可达130 K甚至更高,其中最大的温度梯度出现在Buffer层;在相同线功率下,随着颗粒填充率的增加,燃料芯块的最高温度降低,平均温度略有升高;受到颗粒分布随机性的影响,当颗粒填充率减小时,平均温度和最高温度分布的离散程度均增加,但总体上颗粒随机分布对燃料芯块平均温度的影响较小。     

扩散过滤燃烧的数值模拟研究

通过二维双温模型,使用甲烷详细的化学反应机理,设计了甲烷与氧气扩散燃烧器模型,并与实验值进行对比验证了其有效性。分析了小球直径,燃料质量分数等对火焰高度的影响。结果表明:火焰高度随着入口流速和甲烷质量分数的增大而增大;随着小球直径、固体导热系数、分子扩散系数和质量弥散系数的增大而减小。与预混气体过滤燃烧相比,扩散过滤燃烧的反应区域的气体和固体的温度分布是不同的,二者之间的最大温差达到188 K。     

轴向射流对旋流管状火焰传热影响的实验研究

为了探究轴向气体流动特征对旋流管状火焰传热性能的影响,在实验中引入轴向喷出的N₂作为稀释剂。研究了不同的轴向流量、喷嘴孔径及喷孔数量下的火焰结构及传热规律,重点分析了不同流动条件下管状燃烧室内火焰径向传热的温度分布特征。分析结果表明：旋流管状火焰能将一定量的气体工质快速升温至1 000℃以上;随着轴向稀释气体流量的增加,火焰根部被吹离切向入口,火焰锋面向燃烧室下游移动,导致火焰根部温度显著降低,而且最高温度区域也向下游移动,最高温度值也有所降低;随着喷嘴孔径的增大,火焰锋面位置无明显变化,而火焰根部向喷嘴侧移动,且相同轴向位置的径向温度更高,即喷嘴孔径的增加有助于对轴向气流的快速加热;在当前实验条件下由于受到空间限制,喷孔数量的变化对火焰位置与温度分布无明显影响。