多喷嘴对置式水煤浆气化炉内火焰声学特性分析

气化炉内火焰声学信号是表征水煤浆气化炉内火焰燃烧及流动特性的重要信息。为了更好地了解气流床气化炉内撞击火焰的燃烧特性及其对气化炉的影响,在多喷嘴对置式气流床气化炉中,进行了两喷嘴撞击火焰和四喷嘴撞击火焰的变工况试验。应用统计理论和Hilbert-Huang变换对炉内火焰声学信号分别进行了时域和频域的分析。结果表明,随着燃料或氧气的增大,火焰化学反应速率加快,燃烧越来越剧烈,火焰的稳定性越来越差,其中氧气对火焰的影响大于燃料。四喷嘴工况的撞击火焰噪声的标准偏差值要大于两喷嘴,但标准偏差随工况的变化小于两喷嘴,说明四喷嘴撞击火焰燃烧剧烈但稳定。低氧燃比工况时,四喷嘴能量和频率的分布主要集中在45 Hz以下的低频段和45～100 Hz的中频段,比两喷嘴工况更集中于低频段。     

竖直射流火撞击障碍管道数值模拟分析

当前对于竖直向上屏障射流火的研究大多集中于顶棚射流,对于竖直向上射流火羽流撞击管道的研究相对较少。为研究竖直向上射流火羽流撞击管道的特征演化行为,基于燃烧学及流体力学基本原理,运用Fluent数值模拟软件,通过控制变量法对不同热释放速率、障碍管道直径及管壁-火源间距因素进行探究。研究表明障碍管道直径和管壁-火源间距对火焰高度和宽度均有一定程度的影响,且得到了基于Froude数的无量纲火焰高度表征模型。     

竖直射流火撞击障碍管道数值模拟分析

当前对于竖直向上屏障射流火的研究大多集中于顶棚射流,对于竖直向上射流火羽流撞击管道的研究相对较少。为研究竖直向上射流火羽流撞击管道的特征演化行为,基于燃烧学及流体力学基本原理,运用Fluent数值模拟软件,通过控制变量法对不同热释放速率、障碍管道直径及管壁-火源间距因素进行探究。研究表明障碍管道直径和管壁-火源间距对火焰高度和宽度均有一定程度的影响,且得到了基于Froude数的无量纲火焰高度表征模型。     

撞击流反应器混合性能研究进展

按照撞击流反应器的研究发展进程,分析了撞击流反应器的混合过程。结合大量学者研究工作,回顾了反应空间、流体流动、喷嘴结构等因素对常见的开放式撞击流反应器、受限撞击流反应器、浸没循环撞击流反应器等反应器混合性能影响的研究。简述了外界激励和其他技术对撞击流反应器混合效果影响的研究进展,并总结了几类反应器的微观混合时间及关联式。同时介绍了一种新型水平三向撞击流反应器,该反应器产生的径向射流不同于两喷嘴径向射流,而为交叉状的伞状射流;通过进一步探究发现当量喷嘴间距L*=2 D~3 D时径向射流偏转角β出现峰值,而且此时的混合时间也最短。最后对撞击流反应器混合性能研究前景进行展望。     

用于多射流撞击式喷嘴的湍流模型比较研究

为获得多射流撞击式喷嘴数值模拟研究中常用湍流模型的适用性和准确性,通过数值模拟分析了常用湍流模型计算的速度场,并与自行搭建的冷态测试实验台上测量的实验数据进行比较。结果表明:S-A模型过高地估计了交叉撞击流和主射流流动的湍流耗散,使得多射流交叉撞击形成的主射流更为平缓且更快衰减为平推流。RNG k-ε模型和标准k-ω模型计算的多射流经过交叉撞击后形成较强的主射流,RNG k-ε模型过度预测了主射流的衰减,而标准k-ω模型对主射流衰减的预测不足。标准k-ε模型、Realizable k-ε模型、SST k-ω模型和RSM模型均能较好地预测轴向速度分布情况,考虑到计算量和计算稳定性,推荐采用标准k-ε模型和Realizable k-ε模型用于多射流撞击式喷嘴湍流流动的数值计算。     

多喷嘴对置式气化炉烧嘴损坏原因浅析

正多喷嘴对置式水煤浆气化工艺属于气流床气化工艺,质量分数约为65%的水煤浆由煤浆给料泵加压后与体积分数在99.6%以上的高压氧气通过4只在同一水平面的工艺烧嘴对喷进入气化炉,经对喷撞击形成6个特征各异的流动区,即射流区、撞击区、撞击流股、回流区、折返流区和管流区,利用煤部分氧化(燃烧)释放的热量,维持在     

两喷嘴对置撞击流径向射流流动特征

对喷嘴间距与喷嘴直径比为0.5～100范围内两喷嘴对置撞击流径向射流的湍流脉动特征、速度分布和扩展率等进行了实验研究和数值模拟。研究结果表明,撞击流径向射流明显较自由射流湍动强烈;从驻点开始径向射流速度逐渐增大到最大值后开始衰减,射流呈现自相似性;随着喷嘴间距增大,撞击流径向射流的扩展率呈现增大的趋势,大约为自由圆射流的1.5～3倍。采用CFD软件对撞击流径向射流的速度分布特征进行了数值模拟,与实验结果相比,两方程湍流模型预报的撞击流径向射流的扩展率明显偏小,雷诺应力模型的预报精度有较大改进。     

二段组合式气化炉的数值模拟

二段组合式气化炉利用化学反应方式回收高温煤气中的显热,能有效地提高现有气流床气化技术的能量利用效率。文中利用Fluent中的PDF燃烧模型和多孔介质模型,对该组合式气化炉进行了数值模拟研究,模拟计算结果与实验值吻合较好,验证了模型的可行性。模拟结果表明:一段燃烧区的撞击流有效促进了热质传递,在一段喷嘴平面区域产生了强烈的回流,并且模拟得到了2股射流火焰撞击形成的"花瓣型"火焰形状;在二段固定床两侧存在压降,气流和温度在床层内的径向分布更加均匀,并且二段固定床能够影响水蒸气变换反应的进行。文中的模拟结果为二段组合式气化炉的工艺和结构设计提供参考。     

平焰烧嘴燃烧特点的研究及讨论

本文参考大量著作、文献、研究成果，针对平焰燃烧的形成过程，流场的特征做了一定的分析，通过试验和软件做出了强旋转射流流场图，并对平展流燃烧的火焰特点进行了研究分析。     

多重射流氢氧焰燃烧反应器的结构及特性

在分析多重射流燃烧特性的基础上,设计了预混合多重射流氢氧焰燃烧反应器,研究了其结构及燃烧特性。采用燃烧后热流体的空白模拟实验考察了多重射流氢氧焰反应器的火焰形式,定性分析了反应区的温度场和浓度场,利用经验公式对多重射流的空气动力学特征进行了分析和模拟计算,从理论上说明预混合火焰可以提供较为均匀的温度场和浓度场。     

双层撞击流混合器浓度时间序列的多重分形分析

利用平面激光诱导荧光技术(PLIF)对双层撞击流混合器的浓度场进行了实验测量,获得了不同径向位置处的浓度时间序列,通过多重分形去趋势波动方法(MF-DFA)研究了浓度时间序列中的多重分形特性,得到不同喷嘴间距和射流雷诺数下的多重分形谱,实现了流场特性的定量表征。结果表明,随着喷嘴间距增大,浓度时间序列的奇异性减弱,随着射流雷诺数增大,浓度时间序列的奇异性增强,喷嘴间距对浓度时间序列奇异性的影响比射流雷诺数更为显著。浓度信号的奇异性越强,流体粒子脉动越剧烈,混合效果越强,喷嘴间距对混合的促进作用大于射流雷诺数。通过分析多重分形谱参数(Δα, αmin, α0)随径向位置的变化规律得出了流型的转变区域,并将双层撞击流混合器由撞击中心处向下分为二次撞击区、涡旋区、一次撞击区。浓度信号的奇异性二次撞击区>一次撞击区>涡旋区,对混合的促进作用二次撞击区>一次撞击区>涡旋区。研究结果为更深入地揭示撞击流混合器内部流动模式和撞击流复杂无序的流动机理提供了理论依据。     

Characterization of the thermal and fluid flow behavior of industrial ribbon burners

This study focuses on the key parameters that enhance the stability of ribbon burners used in various industrial processes, characterizing the flame environment and flow regimes that the burner creates under changing operating conditions. The research includes the exploration of ribbon-pack configurations in order to define the effects of separation distance and port arrangement on flame stability and thermal and fluid flow. Flow visualization studies reveal that burners having a 1.5–2.0 mm division between rows appear to be the most stable. More than four rows of ports in the ribbon-pack are required to resist entrainment of ambient air as a result of impinging surface motion. The flame environment created by the ribbon burner experiences higher levels of mixing, at a lower Reynolds number in comparison to a single non-reacting jet due to combustion-induced turbulence and jet interaction. Under these high flow velocity conditions there is little entrainment of ambient air along the impingement surface and a very stable flame environment is created.     

撞击流反应器内涡特性研究进展

撞击流技术具有良好的混合效果,广泛应用于能源、环保、化工等工程领域。由于撞击流反应器流场内存在大量无序的湍流涡结构,使其具有良好的混合效果。本文基于撞击流的混合原理,详细叙述了撞击流反应器内不同混合尺度下的混合过程以及涡的演变对混合的影响。结合实验和数值模拟等研究结果,阐述了不同类型撞击流反应器和撞击流反应器多相流场涡特性,归纳了撞击流反应器流场涡的特点。论述了撞击流反应器涡的产生和脱落机理。着重对圆柱射流、平板射流和撞击流流场内涡特性的本征正交分解（POD）分析进行总结,利用流场能量的角度揭示涡演化和消散规律。最后,对开发新型撞击流反应器、优化分析方法等研究前景进行展望。     

气箱收尘器脉冲喷射噪声分析与治理

介绍了气箱脉冲袋收尘器脉冲喷射噪声的传播及频谱特性,分析了净气箱内及通过喷管及阀体传播的喷射噪声的产生原因并提出了解决措施,通过采用隔声板隔声、超细玻璃棉吸声等措施,显著降低了噪声值,满足了噪声排放要求。     

撞击流反应器撞击面稳定性研究进展

撞击流技术因其良好的混合特性近些年用于强化制备超细粉体反应中的混合过程。撞击面的稳定影响反应器内的混合效果,所以本文对撞击面稳定性的研究进行了综述。撞击流反应器不同结构形式包括平面撞击流、轴对称撞击流和微型撞击流等。文中简述了撞击流稳定性的实验研究手段,分析轴对称撞击流反应器的径向偏转振荡的起止条件和不同喷嘴间距下的轴向偏移振荡规律,并且分析平面撞击流反应器的撞击面偏转周期以及偏转振荡的起止条件。得出轴对称撞击流与平面撞击流撞击面驻点的振荡对混合都有促进作用,并且偏移振荡周期不定,轴对称撞击面偏移振幅与喷嘴间距和雷诺数相关。平面撞击流的偏转振荡周期与进口流速成反比,反应器结构参数是撞击流稳定性的影响因素之一。根据轴对称撞击流偏移振荡对混合的促进作用,本文提出一种新型的预设流量波形双组撞击流反应器。新型撞击流反应器的独特结构克服了物料反应通道单一缺点,通过预设波形控制其进口流量,增大其撞击面偏移振幅,消除撞击面无序振荡,使流动轨迹扩展,扩大混合区域,并设计实验装置与方法讨论动态流量撞击流反应器撞击面稳定性对混合效果的影响。最后,本文对轴对称撞击流反应器的混合性能研究前景进行展望。     

多射流锥形对撞流气流床流场特性实验及模拟研究

为了考察多射流锥形对撞煤加氢气流床内的冷态流场情况,以3 t/d的热态煤加氢气化炉为依据建立了气流床冷模装置。使用三维动态颗粒分析仪(3D-PDA)对气流床内的速度场进行了测量,同时使用Fluent软件,采用κ-ε模型对气流床内的流动情况进行了模拟研究,模拟结果与实验结果能较好地吻合。结果显示:多射流锥形对撞气流床内的流体流动分为对撞区、射流区、回流区和管流区,在考察范围内,随着进气速度的增加,回流区的体积占比先增大后减小;随中心喷嘴携带气速度的增加,射流区速度增大,且较进气速度的影响更为敏感;适当增加进气角度,则会降低射流区速度,增大回流区体积。     

Computational investigation of flame extension height for horizontally oriented rectangular source jet fires impinging on a vertical plate

This paper investigates the flame extension height induced by a horizontally oriented rectangular source fire impinging on a vertical plate, which has rarely been reported in literature. Focusing on the scenarios with nonimpinging flame lengths that are comparable with or larger than the plate‐source distance, a series of numerical experiments were conducted, in which the exit velocities varied from 27.5 to 125 m/s and the orifice aspect ratios ranged from 1 to 4. Results show that the flame extension height increases with increasing exit velocity and becomes larger with increasing orifice aspect ratio at a given fuel exit velocity. New correlations are proposed to predict the flame extension height based on the unburnt fuel after impinging, assuming a kite flame shape of circular and elliptical cross section. Moreover, the new proposed correlations provide a general and practical basis for estimating the flame extension height of horizontally oriented rectangular source impinging jet fires.     

水平对置撞击流的POD分析及混合特性

利用平面激光诱导荧光技术和二维高速粒子图像测速技术对浸没对置撞击流的湍流场进行了测量,利用本征正交分解方法对所测两喷嘴出口流体不同动量比(M)和不同喷嘴间距(L/d)下的流场进行分解,提取流场中含能大尺度结构. 结果表明,撞击流瞬时流场的能量基本集中在1阶模态,M=1工况下,1阶模态的能量占总湍动能的比例最高,约为50%,2阶模态约占总湍动能的2%~5%,3阶模态约占2%,与4阶模态差异甚微;在L/d=3时前4阶模态能量占比最大,约为38.6%;低阶本征模态中存在明显的相干结构,主要位于非稳定径向射流附近区域,且大尺度的流动结构与撞击流的液相混合行为直接相关,流场中相干结构尺度越大,能量越大,越有利于快速均匀混合.