灰分变化对城市固体垃圾燃烧过程的影响

为了更好地了解层燃垃圾焚烧炉的燃烧过程,建立了固定床垃圾焚烧层燃炉热态试验台.模拟的城市固体垃圾由蔬菜、纸板和细沙按一定的比例组成.通过物料中灰分含量的变化,对固定床层内温度、火焰传播速度、气氛浓度和床层重量变化进行了实验研究.结果表明:随着灰分含量的增加,物料燃烧的速度和火焰锋面的传播速度一直是降低的;CO2、CO的平均排放速度减小;NO的平均排放速度先增大后降低.     

锆粉尘云的火焰传播特性

使用高速摄影、超细热电偶和纹影技术,对方形开口管道中锆粉尘云火焰传播特性进行了实验研究.锆粉尘通过压缩空气喷散到管道中形成粉尘云,随后,锆粉尘云被电火花点燃.实验结果表明,低质量浓度下,火焰传播速度和温度随质量浓度增加而增加.当粉尘云质量浓度为0.627 kg/m3时,火焰传播速度和温度达到最大值,分别为30.41 m/s和1716 K,其后随着质量浓度的继续增加,火焰传播速度和温度开始略微下降.锆粉尘云中粒子与空气形成气-固表面燃烧体系,一些粒子在燃烧结束前发生微爆.预热区厚度在0.39～2.52 cm,随粉尘云质量浓度的增加先减小后增加.     

甲烷量对模拟煤层气层流燃烧速度的影响

利用定容燃烧弹和高速纹影摄像系统研究了常温常压下模拟煤层气中甲烷含量对其层流燃烧速度的影响,得到了在不同当量比下甲烷含量对模拟煤层气层流火焰传播速度和层流火焰燃烧速度的影响规律.结果表明,随着模拟煤层气中甲烷含量的降低,混合气的拉伸层流火焰传播速度、无拉伸层流火焰传播速度在不同的当量比下均减小;化学当量比附近,不同甲烷含量对应的无拉伸层流火焰传播速度之间的差值较大.无拉伸层流火焰燃烧速度随甲烷含量变化的规律与无拉伸层流火焰传播速度变化的规律类似.     

纯锆粉及包覆Fe3O4锆粉的燃烧特性

使用TG分析法分析了纯锆粉与包覆了Fe3O4的锆粉(简称包覆锆粉)的静态氧化特性,并利用高速摄像、超细热电偶等技术对纯锆粉与包覆锆粉的燃烧特性开展了实验研究.TG分析显示,相同粒径的包覆锆粉的增重比相对纯锆粉有显著降低.通过对高速摄像图片分析得出,纯锆粉的火焰传播速度大于包覆锆粉的火焰传播速度;且在质量浓度为0.454,kg/m3时,二者火焰传播速度的震荡较剧烈;而在质量浓度为0.842,kg/m3时,二者火焰传播速度可以实现较为稳定的增长.经过对火焰温度的对比研究可知,在不同的质量浓度下,包覆锆粉的温升与纯锆粉的温升之间存在一个滞后过程.最后对包覆锆粉的燃烧产物进行了XPS分析,测得Fe元素的峰值为709.99,推测其燃烧过程中Fe3O4与Zr可能发生了置换反应.     

可燃固体颗粒堆中的逆向火焰传播

本研究考察了火焰在可燃固体颗粒堆中的传播过程．选取5 mm直径PMMA小球作为特征可燃物,以氧气和氮气的混合气作为氧化剂,在不同氧浓度和流速条件下对火焰传播速度和固体质量消耗速率进行了测量．研究表明,氧通量是影响火焰传播和质量消耗的主导因素．氧通量保持不变时,增大流速会缩短火焰前锋的气相预热长度,使其传播速度降低;同时,固相预热长度拉长导致质量消耗速率升高,使火焰传播速度与质量消耗速率呈现相反的变化趋势．     

微细通道中甲烷与氧气的预混燃烧

对微细通道中甲烷/氧气预混火焰传播性质进行了实验研究．确定了微细通道中不同甲烷浓度下的火焰传播速度,以及混合气体流量与火焰传播速度的关系．结果表明,混合气体流量对火焰传播速度有显著的影响,在微细通道中火焰传播速度的分布趋势与宏观尺度下火焰传播速度的分布趋势基本相同,但在数值上随着流量的不同相差较大．实验证明,在室温条件下,甲烷和氧气预混火焰可以在细管中稳定停留在一点燃烧,并且可以很好地控制其移动;当量比为1．0时火焰传播速度受流量影响最大．     

低气压环境下正庚烷及汽油池火的燃烧特性

为研究低气压环境对可燃物燃烧特性的影响,利用密闭实验箱模拟低气压环境条件,研究了正庚烷及汽油池火在不同环境压力条件下的燃烧特性.实验获取了燃料的质量燃烧速率、火焰形态特征、火焰温度和烟气中的CO体积分数等燃烧特性参数.研究结果表明,随着环境压力的降低,正庚烷和汽油的质量燃烧速率减小,且质量燃烧速率与环境压力呈幂函数关系;火焰高度及火焰面积均随环境压力的减小而增大,对于实验中的正庚烷池火,火焰高度与环境压力呈幂函数关系;环境压力的降低使得火焰的高温区上移,烟气羽流的温度也相应升高;烟气中CO的峰值体积分数也随着环境压力的降低而增大.     

环境压力对热厚固体材料表面火焰传播的影响

通过实验对热厚聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)平板表面向上和向下传播火焰进行观测,研究了环境压力和氧气浓度对火焰传播和熄灭的影响.对于向下传播火焰,火焰传播速度与压力和氧气浓度之间的关系为■;利用Damk?hler数将火焰传播速度随压力的变化划分成了两个区域:化学反应控制区和传热控制区.对于向上传播火焰,存在与氧气浓度有关的临界环境压力,将火焰传播划分成两种模式.当环境压力小于临界压力时,火焰为根部退后传播模式;当环境压力大于临界压力时,火焰为燃料退化燃烧模式.两种传播模式的转变压力随着氧气浓度的增加而降低.     

汽油机双焰区准维燃烧分析模型

本文针对具有双火焰区燃烧方式的汽油机射流燃烧过程提出了准维分析模型.本模型不仅可以计算出燃烧放热率,燃气平均温度,NO生成规律,还可提供各火焰区的紊流燃烧速度、紊流传播速度和火焰速比等重要参数.计算结果表明,运用本模型可成功地对双焰区汽油机射流燃烧过程进行多方面的综合研究.     

富氧空气/甲烷扩散燃烧的NO抑制机理的数值研究

为了开发适用于富氧燃烧的NO抑制技术,以对向流扩散火焰这一扩散燃烧的典型形态为对象,利用所建立的基元反应动力学模型研究了燃料稀释（CO2为稀释剂）以及速度梯度的改变对富氧空气/甲烷扩散火焰中NO生成的影响.用CO2稀释燃料甲烷得到的计算结果表明,随着燃料中CO2浓度的增大,火焰结构和NO生成的机理发生了显著变化,NO排放指数EINO（Emission index of NO）单调减少.改变速度梯度发现,随着速度梯度的增加,热力型NO质量生成速率以及EINO快速下降.这些研究表明,用CO2稀释燃料以及增加速度梯度可以减少富氧火焰中NO的生成.     

高压乙烷火焰传播特性的试验研究

对乙烷气体在高压环境中的火焰传播特性进行了试验研究。试验压力从0．1MPa到1．5MPa，在相同的氧气／隋性气体比例下，通过调整氮气与氩气的比例，保持不同反应当量比时的理论绝热燃烧温度不变，得到了等绝热燃烧温度条件下的层流火焰形态及传播速度。试验表明：在相等的绝热燃烧温度条件下，火焰传播特性曲线与非等温条件下有明显的不同；高压环境下的火焰传播特性与常压条件下的火焰传播特性也有较大的不同。     

CH4/air预混气体双层多孔介质燃烧特性数值模拟研究

基于局部热平衡假设,定义了无量纲参数——火焰宽度比,在过量空气系数为1.2条件下,研究了CH_4/air预混气体在双层多孔介质中浸没燃烧和表面燃烧的燃烧特性。结果表明:表面燃烧具有更高的烟气出口温度以及更高的火焰宽度比。浸没燃烧火焰轮廓类似抛物线,而表面燃烧的火焰宽度比则基本不变;入口速度不同时,距离着火面同一位置浸没燃烧火焰宽度基本保持不变,火焰轮廓仍类似于抛物线;而对于表面燃烧,相同位置的火焰宽度比在很小范围内(约为0.03)呈现先增大后减小的变化规律。同时研究也表明表面燃烧具有更高的NO_x排放,且随着速度的增加两种燃烧方式NO_x排放变化规律一致,均呈现先增大后减小再增加的变化规律。在速度为1.1～1.2μm/s左右时,两种燃烧方式NO_x排放大致相当,这表明在不扩大污染的条件下,可以使用表面燃烧获得更多的对外辐射以节约能源。     

Effects of direct-injected hydrogen addition on methane combustion performance in an optical SI engine with high compression-ratio

Natural gas is one of the most potential alternative fuel of clean combustion and anti-knocking property. However, slow-burning rate and obvious cyclic variations have become the major concerns for modern gas engines. Based on a high compression-ratio, optically accessible, single-cylinder spark-ignition engine, fundamental experiments were conducted to investigate the role of direct-injected hydrogen under from stoichiometric to lean combustion conditions. Synchronization measurement of in-cylinder pressure and optical flame imaging was conducted to analyze cycle-to-cycle variations, indicated thermal efficiency, and flame evolution. The results show that as the addition of direct-injected hydrogen, the cycle-to-cycle variations decrease and indicated thermal efficiency increases, with advanced combustion phase and shortened combustion duration. The combustion imaging indicates that the significant positive influence is from the direct-injected hydrogen, which promotes initial flame kernel formation and early flame propagation. Further, an empirical criterion for mass fraction burned combined with optical data was adopted for quantification and analysis of early flame evolution. It shows that the addition of direct-injected hydrogen mainly promotes the early-stage flame propagation, manifesting increased the burning rate and thermal efficiency. The results shall give useful information in the application of direct-injected hydrogen to improve natural gas engine performance while increasing flame speed and controlling cyclic variations.     

旋流片开槽深度对低热值煤层气燃烧特性的影响

为提高低热值煤层气的燃烧效率,设计了3种由不同开槽深度的旋流片组合成的低热值煤层气燃烧器,并进行燃烧特性实验研究,分析了不同流量下,开槽深度对燃烧室内速度、温度及火焰结构特性的影响。研究表明,火焰温度在燃烧器轴线方向分布与流速分布相似,均存在一个温度和速度峰值。相同轴向距离处,甲烷流量减小,3种旋流片的火焰中心流速和温度峰值逐渐下降,且中心流速峰值、温度峰值位置逐渐前移,但温度峰值位置始终是大于速度峰值位置。开槽深度对燃烧特性的影响主要是由于燃气通流截面改变引起的入口流速和射流直径变化导致的。采用3 mm开槽深度的旋流片时,火焰长度和直径增加最快,燃烧室内轴向速度分布和温度场最为理想,射流刚性和火焰充满度最好。     

定容燃烧室有无废气稀释燃烧特性实验研究

研究了甲醇燃料在有、无废气稀释情况下的燃烧特性，采用定容燃烧室进行实验，并利用激光纹影技术和高速摄影机对火焰图像进行可视化，研究了不同燃烧初始压力、不同化学当量比和废气稀释情况下的燃烧时间和火焰传播情况。结果表明，在贫燃料状态，当化学当量比增大时，燃烧时间明显缩短，在废气稀释情况下，燃烧时间延长，在高初始燃烧压力时，火焰传播速度下降更明显。同时，采用图像技术可以获得初始压力变化和废气稀释情况下非常有用的火焰结构信息。实验表明，当燃烧时间较长时，定容燃烧过程要考虑浮升力的影响。     

定容燃烧弹中火核生成及初期发展的数值模拟

本发展了一种新的预混湍流火核生成及初期发展的模型，该模型基于准维模型的基本思想，摒弃了湍流燃烧速度模型，以数值生成的湍流场对火焰前锋面的客观影响推动燃烧计算过程。模型考虑了很多对火核生成及初期发展有影响的因素，如已燃区的传热，非绝热效应，曲率和伸展效应等等；通过利用模拟得到的３维湍流速度场，首镒实现了对火核几何形状的３维模拟；模型的模拟结果和试验结果有很好的吻合性，这说明模型是合理的。     

An experimental study on high temperature and low oxygen air combustion

ho~cuon,Recently, much attenhon has been paid to uhliZinghidly Preheated air up to l,(XX)"C through waste gas inindustrial furnaces, in which about 15% of totalnational energy in KOrea were consumed, because ofhigh efficiency of energy savings. Moreover, one ofthree major issues in the fiscal 1996," UnderstandingEnhancement of ugh TemP~ Air COmbushon" hasbeen stUdied as successive subject in the Japanesenational Project tO reduce CO, for Protechon of earth.IntrDduction of high regenera…     

Experimental studies on the three-dimensional effects of opposed-flow flame spread over thin solid materials

The three-dimensional effects of flame spread over thin solid materials were experimentally studied using a natural-convection-suppressing horizontal narrow-channel. In a sufficiently wide narrow-channel, the variation of flame spread against the width of the material sample showed different trends for different gas flow speeds and oxygen concentrations. The extent of three-dimensional effects was inversely proportional to the gas flow speed or its square. Near quenching extinction limits, the effects were significant because weak combustion is sensitive to a slight variation of heat loss and oxygen concentration. The effects may be due to different factors such as side heat loss, side oxygen diffusion, or both. Far away from quenching extinction limits, the effects were weak because vigorous combustion is insensitive to a small variation of oxygen concentration and heat loss. In all tests, the effects were limited to the samples of width less than 10 times of the diffusion length. Moreover, a higher oxygen concentration suppressed the effects at a lower gas flow speed. For sufficiently wide samples, in the most range of gas flow speeds, the channel width had almost no effect on flame spread. However, near extinction limits, the flame spread rate decreased with the increasing channel width.     

Effect of initial pressure,temperature and equivalence ratios on laminar combustion characteristics of hydrogen enriched natural gas

In this study, the flame propagation characteristics of premixed natural gas–hydrogen–air mixtures were studied in constant volume combustion bomb by using the high-speed schlieren photography system. The flame radius, laminar flame propagation speed and the flame stretch rate were obtained under different initial pressure, temperature, equivalence ratios and hydrogen fractions. Meanwhile, the flame stability and their influencing factors were obtained by analyzing the Markstein length and the flame propagation schlieren photos under various combustion conditions. The results show that the stretched laminar propagation speed increases with the increase of the initial temperature and hydrogen fraction of the mixture, and will decreases with the increase of the initial pressure. Meanwhile, according to the Markstein length and the flame propagation pictures, the flame stability decreases with the increase of the temperature and hydrogen fraction, and the slight flaws occurred at the early stage; at larger flame radius, the flame stability is more sensitive to the variation of the initial temperature and hydrogen fraction than to that of initial pressure and equivalence ratio.