同流热气中氧浓度对CH4/H2射流火焰的影响

通过雷诺平均纳维叶斯托克斯方程模型数值模拟研究了同流热气中氧浓度对CH4/H2射流火焰扩散燃烧的影响。研究基于JHC开放火焰实验装置,采用涡耗散概念模型和GRI-3.0详细化学反应机制进行数值模拟,研究同流热气中氧浓度变化的影响。结果显示,随着同流热气中氧浓度的减小,下游温度峰值及中间组分OH的质量分数峰值明显下降,温度分布更均匀。OH质量分数峰值位置比温度峰值位置略微靠外(同流热气侧)。H2CO主要分布在计算域内的低温区,高温时该组分被快速消耗;不同的燃烧模式下H2CO浓度分布差别很大。通过分析发现,要使传统窄小区域的快速燃烧模式过渡到大空间的慢速弥散燃烧,应减小同流热气中氧浓度。     

反应温度对石灰石循环煅烧/碳酸化分离CO2的影响

采用可以实现恒温过程的自制热重分析装置,在每次循环过程中,不固定反应时间,根据化学反应进程决定停留时间,在排除反应时间的干扰前提下,研究了反应温度对石灰石循环煅烧/碳酸化高温分离CO2的特性。结果表明,实验范围内煅烧温度在900℃与950℃下碳酸化转化率相差不多,而1 000℃时,吸收剂活性明显下降。碳酸化温度700℃时转化率最高。     

CO2浓度对钙基CO2吸收剂循环反应动力学特性的影响

为分析CO2浓度对钙基CO2吸收剂循环反应动力学特性的影响规律,利用两段的收缩核模型对石灰石循环反应特性进行了研究。结果表明:反应气氛中CO2浓度的变化只对化学反应控制阶段有较大影响,对产物层扩散控制阶段影响不明显。对于单次循环,CO2浓度的增大促使化学反应控制阶段结束时间缩短,表观化学反应速率常数增大;对于多次循环,CO2浓度的增大导致化学反应阶段表观反应速率常数随着循环次数的增加加速衰减。另外,CaO碳酸化反应在25%CO2浓度下已经饱和,继续增大CO2浓度不能提高最终转化率。     

助剂对ZnFe2O4氧载体化学链制氢反应性能的影响

采用溶胶-凝胶法制备不同助剂掺杂改性的ZnFe₂O₄氧载体,探究不同助剂(Sr、Ce、La和Al)对其性能的影响。化学链制氢实验在固定床反应器中进行,结果表明：添加助剂能有效提高氧载体的性能,单位质量氧载体H₂产量从高到低依次为La>Sr>Al>Ce,La改性的ZnFe₂O₄氧载体反应活性最高。结合X射线衍射、H₂-程序升温还原、吸附比表面测试法等表征手段和化学链制氢实验对掺杂助剂La的氧载体物理化学性质作进一步分析,考察不同掺杂质量分数对氧载体反应性能的影响。结果表明：添加质量分数为12%La助剂的ZnFe₂O₄在化学链制氢反应中单位H₂产量最高;La助剂的加入提高了氧载体的比表面积,促进氧空位的形成,加快晶格氧的迁移速率,有利于化学链制氢反应。     

外加H2O和H2对氩气介质阻挡放电降解硫酰氟的影响

硫酰氟(SO₂F₂)是一种常用的熏蒸杀虫剂,然而其具有强温室效应,且目前缺乏针对性手段处理其废气,随意排放会对大气环境造成巨大危害。介质阻挡放电(dielectric barrier discharge,DBD)低温等离子体(non-themal plasma,NTP)技术是一种良好的气体污染物处理手段,而外加气体能有效改善其处理效果。为此基于NTP技术研究了外加H₂O和H₂对DBD降解SO₂F₂的影响。发现NTP协同活性气体降解SO₂F₂具有显著优势,外加H₂O和H₂均能够显著促进SO₂F₂降解,在该实验条件下,对于体积分数为2%的SO₂F₂,外加H₂O或H₂体积分数为1%时,降解率分别达到最大值86.26%和80.29%,而过量的H     

考虑微量CO2影响的He+Air等离子体反应动力学研究

He+Air等离子体是常见的大气压冷等离子体类型,具有活性粒子众多、反应体系复杂的典型特征,使得实验研究难以系统开展,因而仿真研究非常重要。尽管如此,目前的仿真模型鲜有考虑空气中的微量CO₂,而笔者课题组与同行均发现,微量气体组分可能会对等离子体的活性粒子带来显著影响。鉴于此,基于前期报道的He+Air等离子体全局模型,新增了CO₂及其7种放电产物与120个相关反应,研究了地表空气中5种典型CO₂浓度下的等离子体反应动力学特性。发现在放电功率密度为10 W/cm³时,CO₂的放电转化率达到37%以上,CO₂的转化明显加强了等离子体的电离过程,削弱了解离和吸附过程。在地表空气常见的CO₂浓度范围内,考虑CO₂可使He+Air等离子体中活性粒子的平均密度改变1.8%～11.2%。该研究量化了微量CO₂对He+Air等离子体中活性粒子的重要影响,揭示了不同地域CO₂浓度差异会...     

甚高频对大气压Ar/SiH4/H2混合等离子体粒子密度分布影响的数值模拟（英文）

To improve the microcrystalline silicon thin film deposition in quality and to increase its microcrystalline silicon content,we numerically investigated the characteristics of homogeneous discharges in hydrogen diluted silane and argon mixed gases at atmospheric pressure using a two-dimensional fluid model.The model takes into account the primary processes of excitation and ionization,sixteen reactions of radicals with radicals in silane/hydrogen/argon discharges,so this model can adequately describe the discharge plasma.The effects of very high frequency(VHF)excitation on the electron density in such discharges are analyzed.The simulation results show that the electron density does not linearly vary with the excitation frequency within from 90150 MHz.he maximum value occurs at an appropriate excitation frequency i.e.the transition frequency.Increasof the excitation frequency would effectively increase the electron density before the transition frequency,but decreases the density afterwards.is.Moreover,the densities of involved particle species,including H2+,H,Ar*,Ar+,SiH3+,SiH3,SiH3,SiH2are closely interrelated.     

Ag表面对SF6初级分解产物氧化反应的影响作用研究

运行经验显示SF₆在气体绝缘开关设备(GIS)中的热稳定性低于预期,GIS内部的金属表面可能对SF₆初级分解与次级反应具有显著的影响作用,但作用机理尚不明晰。该文基于密度泛函理论获得了O₂在Ag表面的解离-吸附构型,并建立了低氟硫化物与Ag表面O原子的反应模型,初步揭示了GIS过热故障状态下SF₆初级分解产物在Ag表面的氧化反应机理;基于过渡态理论和反应动力学理论,计算获取了界面反应的能垒和反应速率常数,并与气相反应对比,分别确定了三种低氟硫化物的氧化反应路径及其主要场所,并分析了Ag表面对反应的促进/抑制作用机制。结果显示,Ag表面可显著促进SOF₄与SOF₃的产生,但不利于SF₂的表面氧化反应。     

微水对环保型C4F7N/CO2混合气体绝缘和分解特性的影响规律

针对工程应用中微水对C₄F₇N/CO₂混合气体绝缘和分解特性的影响规律还鲜有研究的现状,开展了不同微水条件下的工频击穿和悬浮放电分解试验。研究发现工频击穿电压与气压正相关,与微水体积分数负相关,悬浮放电后分解物包括CF₄、C₂F₄、C₂F₆、C₃F₆、C₃F₈、C₄F₈、CNCN、CF₃CN、CHF₃和CO,分解物生成量与放电时间及微水体积分数均正相关,C3F8、C4F8和CO的产气均方速率随微水上升呈现迅速增加、基本稳定和迅速增加特征,而CF₄、C2F₄、C₂F₆、C₃F₆、CHF₃、C...     

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。     

O2/CO2气氛下甲烷火焰中NO均相反应机理研究

氧燃烧方式下由于高浓度CO2介质的存在对煤中氮的析出以及氮氧化物的多相转化有重要影响。该文基于化学动力学分析软件CHEMKIN对O2/CO2及O2/N2气氛下甲烷燃烧均相反应体系中NO的转化行为进行模拟计算,探讨了温度、过氧系数 、CO2浓度、O2浓度、初始含N污染物组分等因素对NO形成及其还原的影响规律,采用生成率分析和敏感性分析工具分析了不同气氛富燃及贫燃条件下NO的反应机理。结果表明,2种气氛富燃及贫燃条件下NO的还原率变化规律相反,与空气气氛相比,富燃条件下O2/CO2气氛不利于NO的还原,而贫燃条件下O2/CO2气氛有利于NO还原。生成率分析表明高浓度CO2气氛能够促进NO还原并对NO的生成具有一定的抑制作用。敏感性分析表明2种不同气氛下NO的反应历程区别不大,但所发生的重要反应有明显差别;在富燃及贫燃条件下,NO反应历程有明显区别,富燃条件下NO的主要反应历程为NO->HNO->NH->N2,贫燃条件下NO的主要反应历程为NO->N->N2。     

多孔介质表面火焰最小稳燃空间实验研究

为考察以多孔介质壁面为进气壁面的微燃烧器的最小稳燃空间,该文以多孔介质表面平面火焰为对象,以甲烷/空气预混气为燃料进行点火及熄火实验研究。实验中采用与多孔介质表面平行的可控温铜板来模拟燃烧室壁面,详细考察了不同燃料当量比和预混气流速时,铜板壁面温度对点火距离和熄火距离的影响。实验结果表明：当量比处于0.9～1.0之间最容易点火;在相同的当量比下,随着预混气流速的增大,点火距离先逐步减小后增大。随着平板壁面温度的提高,点火距离和熄火距离同时减小,分析认为,热熄火是其熄火的主要因素。     

燃烧器材料的热物理性质对微尺度催化燃烧的影响

催化燃烧可增强微型燃烧器的工作稳定性。对石英玻璃、刚玉陶瓷、紫铜3种不同材料制作的微尺度催化燃烧器,在0.12～0.36L/min、当量比浓度下进行实验比较。利用贵金属Pt为催化剂,石棉为催化剂载体,氢气/空气预混气体为燃料。实验结果显示,催化燃烧器具有很高燃烧稳定性。使用数值模拟观察燃烧器内部燃烧过程。模拟结果显示石英玻璃和刚玉陶瓷燃烧器存在明显的热点,其在0.12L/min时分别达到约1475K和1427K,而紫铜燃烧器内部的温度较低,一般不超过1200K,且分布均匀。对燃烧器散热分析发现,导热率较低的材料反而散热较高,如石英玻璃燃烧器散热在0.12L/min时高于紫铜燃烧器2.61W。由于不同燃烧器中的反应模式不同,石英玻璃和刚玉陶瓷中主要为气相反应,紫铜燃烧器中主要为两相反应,因此产生上述现象。     

炉壁散热率和烟气循环率对预混燃烧的影响

通过雷诺平均纳维叶斯托克斯模犁(Reynolds averaged Navier-Stokes,RANS)数值模拟研究了反应物,在不同进口管径下,燃烧室内热量输出和烟气循环率对预混燃烧模式的影响.计算结果表明,燃烧室内的燃烧模式是由通过墙壁导出的热流率和内部烟气循环率共同决定的.通过分析发现,要在燃烧室内实现无焰燃烧,不仅需要高强度的烟气循环以稀释炉内的反应物浓度,进而减缓燃料的氧化反应,还应该加大燃烧室的换热速率以控制炉内的局部温度大小和炉内温度的均匀度.     

空气燃烧与O2/CO2燃烧气氛下水蒸气对石灰石煅烧/硫化特性的影响

在管式炉上进行了空气燃烧及O2/CO2燃烧下美国石灰石与宜兴石灰石的煅烧后硫化实验。分析水蒸气浓度对2种燃烧方式下石灰石钙转化率的影响，并分析硫化产物的孔结构特征、表观形貌及成分。结果表明，水蒸气在石灰石硫化反应初期对钙转化率几乎无影响，在反应后期对硫化反应有显著的促进作用。水蒸气的存在促进了产物层内固态离子扩散，且使得硫化产物粒径更大。较大粒径的晶粒降低了气固扩散阻力，在反应未充分时为硫化反应提供充足的缝隙。水蒸气的存在促进了产物层的结焦现象，空位缺陷沿着晶粒边缘发生迁移，造成反应气体逆向流动，促进了硫化反应。     

O2/CO2燃烧对电除尘器运行的影响

通过分析空气分离/烟气再循环燃烧特性,建立了O2/CO2条件下烟气中CO2,SO2,H2O,N2,O2成分的数学模型。通过与空气条件下的燃烧对比得出:采用空气分离/烟气再循环燃烧,烟气中水蒸气、二氧化硫和二氧化碳的含量增大较多,起晕电压略有增加,火花电压提高较多,这些变化有利于电除尘器的运行。     

基于敏感性分析的H2/O2反应机理最优简化

已有的反应流计算方法通常采用简单的化学反应机理。由于火焰中不同区域的化学特性变化较大，有时简单反应机理不能精确描述燃烧过程的化学特性；而计算包含详细反应机理的复杂反应流问题仍然是十分费时的。最优简化法可根据设定的化学精度要求实现详细反应机理的最优简化。通过对包含20个可逆基元反应的H2/O2燃烧机理的简化结果与原机理计算结果的比较，取得了良好的效果。同时，结合敏感性分析法深入揭示了氢、氧燃烧的化学过程。     

增容剂对纳米碳酸钙/聚丙烯/聚苯乙烯复合材料的等温结晶行为的影响

采用Avrami方程研究了纳米碳酸钙/聚丙烯/聚苯乙烯(nano CaCO3/PP/PS)复合材料的等温结晶动力学。研究结果表明,nanoCaCO3填充PP/PS增容共混物复合材料的结晶速率明显高于nano CaCO3/PP/PS共混物复合材料的,而且结晶速率对结晶温度的依赖性显著降低,大分子相容剂对PP等温结晶行为的影响大于nano CaCO3。     

生物化学组分对生物质型煤燃烧特性影响的实验研究

生物质型煤燃烧能够降低污染物排放,改善劣质煤燃烧性能。通过对生物质进行化学萃取实验,从分析生物质化学组分出发,对不同配比的生物质型煤进行了燃烧失重实验,研究了生物质型煤的燃烧特性。结果表明：生物质的加入改善了生物质型煤的燃烧性能,其中影响生物质型煤燃烧特性关键因素是生物质型煤中纤维素的含量,在仅考虑着火温度、挥发份最大释放速率及燃尽温度来评价燃烧特性时,纤维素含量越高,生物质型煤的燃烧性能越好。最后,提出了生物质型煤燃烧性能评估因子来定量评价纤维素含量对生物质型煤燃烧性能的影响。