Effect of different strut + wall injection techniques on the performance of two-strut scramjet combustor

The two-dimensional Reynolds-Averaged Navier–Stokes (RANS) equations coupled with the two equation Shear stress transport k–ω turbulence model as well as the finite-rate/eddy–dissipation reaction model have been employed to numerically simulate the flow field structures in a typical two-strut based scramjet combustor. Here all the computations have been performed by using ANSYS 14-FLUENT code. Additionally, validation has been completed for the single strut scramjet engine by comparing its outcome with the open, experimental data. The computational results show reasonable agreement with the experimental schlieren image, and the velocity, pressure and temperature variation graph available in the open literature. The introduction of two-strut improves the combustion and mixing efficiency of the combustor appreciably when compared with single strut engine. Further, investigations have been carried out on the effect of different strut + wall injector on the combustion as well mixing performance of two-strut scramjet combustor. The obtained results show that the combination of two-strut + wall 1 + wall 2 injectors provide better air–H₂ mixing as they lead to a higher penetration depth out of the other strut + wall injection techniques. Thus the combustion as well as mixing efficiency of two-strut + wall 1 + wall 2 injection technique is found to be higher as compared to remaining strut + wall injection techniques but lower than that of the two-strut injection.     

由示功图分析NO生成特征

本文首先简要回顾了NO生成机理,说明由示功图通过放热率分析预测NO排放浓度的可能性,接着叙述了计算模型要点,并用实例说明该模型不仅可以分析直喷式柴油机燃用纯柴油时的NO生成特征,而且经过修改也可以分析燃用乳化燃料的NO生成特证。     

煤焦燃烧NO释放规律研究

用单颗粒模型研究了煤焦燃烧时焦碳氮转变成ＮＯ的过程。模型中考虑了炭粒内部和外部温度和组分浓度的变化,在源项的处理上采用了简单的化学反应动力学机理模型。应用有限差分法对温度和组分浓度方程进行了离散化,并用Ｇａｎｓｓ－Ｓｅｉｄｅｌ迭代法对所得到的离散方程求解。计算结果表明,颗粒粒径、环境ＮＯ和Ｏ２浓度对焦碳燃烧过程中ＮＯ形成及还原都有重要的影响。     

添加剂对燃煤NO排放的影响

利用DTA-TG-DTG设备，实验研究了CaO对抚顺烟煤NO排放特性的影响以及由CaO分别与TiO，和Na2CO3组成的混合添加剂对抚顺烟煤NO排放特性的影响．结果表明，CaO能够增加抚顺煤在燃烧过程中的NO排放浓度和排放量，CaO对燃煤NO排放的影响与CaO在煤中的含量有关，钙氮比(Ca／N)增加，煤的NO排放量增大．但是，向抚顺煤中同时加入CaO和TiO2或CaO和Na2CO3后，煤的NO的排放浓度和排放量比只添加CaO一种成分时低，即添加剂TiO2和Na2CO3能够减弱CaO对抚顺煤NO排放特性的影响．增加TiO2或Na2CO3在混合添加剂中的份额后，NO排放量进一步下降，但在实验范围内，含混合添加剂的煤，NO排放浓度和排放量仍比原煤高。     

无烟煤焦炭对NO的还原率

采用双管式固定床试验台,直接通入无烟煤粉燃烧产生烟气与焦炭反应,以此模拟真实无烟煤粉燃烧气氛,研究无烟煤焦炭对NO还原率的影响因素.研究发现,无烟煤焦炭还原NO效果显著,燃烧温度的提高利于增加还原率;粒径并非越细越好,而是存在着一个最佳还原粒径尺寸;无烟煤焦炭的比表面积是影响其还原率的关键因素;CO与CO2体积的比值可以表征无烟煤焦炭的还原率,值越小表明活性越强.     

煤焦异相还原NO的实验研究

在U形石英管固定床反应器中实验研究了乌达煤焦对NO的异相还原作用。乌达煤焦在程序升温和快速升温条件下还原NO的实验结果表明,反应温度超过700℃时,NO的还原率开始迅速上升,在实验范围内,温度维持在800～1 000℃,NO的还原率较高。反应区的初始氧气体积分数越高,NO的还原率越低,表明煤焦与氧气的反应和煤焦还原NO的反应之间存在着较强的竞争作用。煤焦粒径越粗、制焦温度越高,NO的还原率越低,表明制焦条件对煤焦还原NO的反应性亦有较大影响。     

挥发份燃烧生成NO的试验研究

对铜川贫煤进行了挥发份析出和燃烧试验。通过测取和分析挥发份燃烧后烟气中NO，对铜川贫煤挥发份中氮的赋存及迁移规律进行了探索和研究，研究表明，铜川煤的挥发份中氮的赋存形态至少为2种，随着挥发份燃烧温度的升高，NO浓度峰值的出现时间的向前移动，挥发份燃烧温度上升到1673K以后，虽然有利于热力型NO的生成，但对燃料型NO的形成有一定的抑制作用，研究结果为进一步完善煤燃烧理论，有效控制煤燃烧过程中氮氧化物的生成提供了必要的理论基础。     

活性碳纤维作还原剂降低NO实验研究

利用程序升温反应装置（TPR），在微型反应器中对国产各种活性碳纤维（ACF）进行了脱除NO的效果对比实验，定量测定了在不同温度下ACF与NO的反应产物，并通过程序升温脱附（TPD）、热重（TG）及扫描电镜（SEM）的研究，初步探讨了ACF宏观反应机理，并考察了所选ACF基不同气氛下的变化规律。实验结果表明，聚丙烯腈基ACF脱除NO性能最佳。     

采用微细煤焦再燃还原NO的反应机理

以3种细度的混煤煤焦作为再燃燃料,用N2、O2、CO2和NO配制模拟烟气,在1200℃、1300℃和1400℃立管式携带炉中进行了再燃还原NO的实验研究,对其化学反应机理进行了分析.结果表明:微细化煤焦再燃还原NO的反应速率受扩散-反应动力学的联合控制.因此,提高再燃区温度水平、使用反应活性高的煤焦或提高再燃煤焦的细度,均能明显提高再燃还原NO的化学反应速率.     

介质阻挡放电中NO脱除效果研究

为脱除电厂烟气中NO污染物,采用介质阻挡放电研究烟气物理性质对NO脱除率的影响。通过实验和内部化学反应机理研究,得出烟气中水含量、氧气含量以及SO2初始浓度对NO脱除均有抑制作用。     

炭黑与NO还原反应的研究综述

1引言利用含碳材料(活性炭、煤焦、石墨等)去除燃烧系统产生的NO是一种有效的方法,越来越受到人们的重视。例如,近年来一些研究者对煤焦还原去除NO的机理进行了大量的研究,这为开发有效煤粉再燃技术提供了保证。炭黑也是一种在燃烧过程中生成的典型含碳颗粒,利用它来去除NO是很     

低温等离子体转化NO的反应动力学研究

针对含有和不含有O2的两种模拟柴油机尾气(NO+N2和NO+N2+O2)在介质阻挡放电反应器中脱除NO的机理进行了分析,建立了利用低温等离子体去除和转化NO的反应动力学模型,并对处理NO的化学过程进行了反应动力学模拟,将模拟结果与自行设计的介质阻挡放电低温等离子体试验装置的试验数据[1]进行对比,验证了该动力学模型的合理性和正确性,并利用该机理模型,对反应体系中其余主要反应物种的浓度进行了模拟研究,得到了这些物种的浓度随停留时间的变化曲线.     

生物质挥发分燃烧NO生成规律研究

生物质燃料在燃烧过程中燃料氮会转化为NO释放,而生物质中绝大部分的燃料氮在热解过程中以挥发分氮的形式释放,因此挥发分氮对于NO的生成极为重要。为探究生物质挥发分燃烧生成NO的规律,在水平管式炉反应器及Chemkin仿真模拟上研究了不同生物质、不同温度、不同氧浓度对挥发分NO生成的影响。试验结果表明:生物质含氮量越高,挥发分NO的转化率越低;挥发分NO的转化率随温度上升先增加,在800℃达到峰值后略微减小;氧浓度越高,挥发分NO的转化率越高。该结论有助于理解生物质挥发分燃烧生成NO的规律,对采取合理措施降低NO排放有积极意义。     

Oxy-Steam燃烧方式下的NO生成特性

以甲烷掺混氨气为燃料对oxy-steam气氛下NO生成特性进行实验和模拟研究.在常压柱塞流反应器中开展了一系列O_2/N_2和O_2/H_2O气氛的对比实验,当量比从富燃至贫燃(1.6、1.0、0.2),温度范围为973~1,773,K.实验结果表明,O2/H_2O气氛下高浓度的水蒸气在当量和贫燃工况下抑制NO的生成,而在富燃工况下促进NO生成.更新并构建的详细化学机理能够很好地重现并解释实验中NO的生成特性.当量和贫燃工况下,极少的O基团抑制了反应NH_2+O H+HNO从而抑制了NH_2→HNO→NO反应路径,最终降低了NO的生成.富燃工况下,充足的OH基团显著促进了反应NH_2+OH=NH+H_2O从而促进了NH_2→NH→HNO→NO反应路径,最终增加了NO的生成.     

硝酸改性活性碳纤维降低NO性能研究

在微型反应器中对用硝酸处理后的各种活性碳纤维（ACF）进行了脱除NO的实际效果对比,并用硝酸对聚丙烯腈基ACF进行不同时间的处理,确定出处理时间为2－4h较佳。定量考察了不同温度下NO的还原程度及其产物分布,并通过程度升温脱附（TPD）、热重（TG）及扫描电镜？（SEM）的研究,考察了所选ACF在不同气氛下的变化规律,并进行了化学动力学计算。实验结果表明,硝酸处理后的ACF具有较高的脱氮效果。     

气体微波放电转化NO的模拟实验研究

对模拟烟气系统的微波放电转化NO过程进行了数值模拟,分析了影响NO转化率和N2、NO2选择性的因素及规律。研究结果表明:在He+NO+O2系统中,40 W微波功率下,NO总转化率可达77%,其中59%转化为N2,18%转化为NO2。微波功率、NO初始浓度和O2初始浓度等对NO转化率及N2、NO2的选择性有一定的影响。微波功率对NO转化率影响不大,但微波功率的增大有利于NO向N2的转化、提高N2选择性。NO初始浓度的增加降低了体系的NO转化率。O2的加入使产物中NO2的量增加,但NO转化为N2的转化率总大于其转化为NO2的转化率。屏蔽O自由基和N自由基均降低了NO的转化率,有O无N使NO主要转化为NO2,有N无O有利于NO向N2的转化。     

燃烧组织对燃气锅炉NO排放的影响

湍流燃烧是复杂的湍流与燃烧化学的相互作用过程,具有宽广的时间尺度和长度尺度,在实际应用中有着十分重要的地位。通过数值模拟的方法,在不同的当量比下改变速比,得到不同工况下的燃烧器出口温度、 NO体积分数和CO体积分数、燃烧器温度分布云图以及NO, CO, O₂体积分数分布云图,并得到燃气锅炉整体温度分布云图。要减少燃气锅炉污染物的排放,就需在NO和CO排放之间做权衡以达到效益最大化。同时,富燃可有效减少NO的排放量。在速比较小时,随着速比的增大,最终排气温度升高,而当速比大于一定值时,最终排气温度将稳定下来,此时速比变化不影响排温效果。     

运用示功图预测和分析汽油机NO生成特性

本文针对汽油机提出了一种用示功图数据作为输入的双区分析性模型。它不仅可计算出燃烧过程中NO 生成规律还可同时求得已燃区平均温度及燃烧放热率,根据这些信息我们可以揭示出汽油机燃烧特性与NO 生成特性之间的内在联系。此外,作者以实例论证了这种模型作为汽油机NO 生成特性的预测和分析工具是可行的。