浓淡火焰对冲型低NOx燃烧技术的研究

本文提出了浓淡火焰对冲燃烧技术方案,并对其降低NO_x的原理进行了理论分析,给出了该技术方案试验研究和利用该方案研制的实用工业燃烧器的工业运行试验结果。在此基础上,本文给出了浓淡火焰对冲燃烧技术的关键参数的最佳取值。     

小尺度变压器油池火灾燃烧特性的实验研究

开展了直径20～50 cm 的圆形变压器油池火实验,分别测量并研究了火焰形态、燃烧速率、火焰轴心温度等燃烧特性。结果表明：在变压器油燃烧的3 个阶段中,稳定燃烧阶段持续时间最长,而衰减熄灭阶段要明显短于起始燃烧阶段。在燃烧速率方面,油池的直径越大,变压器油燃烧速率越快,燃烧时间越短,变压器油的液位下降速度也越快。变压器油的单位面积燃烧速率与经典辐射模型具有良好的一致性,单位面积燃烧速率与油池直径呈现幂函数形式。在火焰温度方面,油池中心线温度呈现距离液面的垂直高度越大其火焰温度越低的趋势,液面上方火焰温度最高可达700～800 ℃,同时油池火尺度对火焰最高温度的影响不大。     

小尺度沸溢油池火灾燃烧速率特性试验研究

使用胜利原油对小尺度沸溢火灾燃烧速率特性进行了试验研究。分别记录了直径为0.1、0.15、0.2 m的原油沸溢油池火灾的燃烧过程,测量了燃烧速率和温度随时间的变化。根据燃烧速率和火焰高度变化对沸溢火灾燃烧进行阶段划分。探讨了不同直径及初始油层厚度对沸溢火灾燃烧速率的影响,在燃烧速率基础上建立沸溢强度模型。结果表明:沸溢火灾燃烧可以分为预燃、准稳态燃烧、沸溢燃烧、火焰熄灭4个典型燃烧阶段;沸溢燃烧阶段的燃烧速率和火焰高度显著大于准稳态燃烧阶段;沸溢火灾各阶段燃烧速率均随油池直径的增大而增大,且沸溢燃烧阶段的增幅明显大于准稳态燃烧阶段的增幅;准稳态燃烧阶段的稳定燃烧速率与初始油层厚度无关,随油池直径的增大而增大;沸溢强度随初始油层厚度的增加及油池直径的减小而增大,并与初始油层厚度和油池直径间的比值成正比。     

催化燃烧炉的节能性分析

传统的火焰燃气炉往往会产生不同数量的氮氧化物(NO和NO2)、一氧化碳等不完全燃烧产物,造成了环境污染和能源浪费.催化燃烧作为一种新的燃烧方式,打破了传统火焰燃烧的可燃界限,实现了贫甲烷/空气混合物在可燃界限以下的燃烧,燃烧效率高,提高了能源利用率.将催化燃烧应用于燃气炉,可以解决燃气炉由于火焰燃烧带来的燃烧效率低等缺点,达到节约能源的目的.以催化燃烧和燃气炉为依据,在催化燃烧炉Ⅰ型的基础上研制出催化燃烧炉Ⅱ型,分析了催化燃烧炉的热损失以及热效率,并与传统火焰燃烧炉做了比较.结果表明,催化燃烧炉Ⅱ型的热损失并不大,热效率较高,且其污染物排放量极低.     

富氧燃烧火焰特性试验研究

利用自行设计的鼓风式燃烧器、火焰测量装置及富氧供气装置组成燃烧试验台,研究燃烧器以液化石油气为燃料,空气中氧体积分数在21％～30％时,富氧燃烧火焰的温度场、长度和锥角等火焰特性的变化情况。随着空气中氧体积分数的增加,火焰长度逐渐变短,火焰出口锥角逐渐增大,火焰温度梯度逐渐变大,燃烧强度逐渐增强。应用燃烧学理论证明了试验结果的正确性。     

户外多火源燃烧危险性试验研究

摘 要：开展了不同火源间距（1.5D、1.75D、2D）和不同油盘直径（1.0,1.4,1.7 m）下户外多火源燃烧和单火源燃烧对比试验,试验中利用摄像机、电子天平、热电偶阵列分别监测了火焰高度、火源燃烧速率和几何中心温度。结果发现,四火源燃烧时各个火源的燃烧速率高于相同直径下单火源的燃烧速率,而且均在火源间距1.5D时发生了火焰融合现象,火焰融合高度高于相同直径下单火源的火焰高度,表明多火源燃烧危险性更大。四火源融合后,在连续火焰区、间歇火焰区、羽流区几何中轴线火焰温度随高度的指数变化分别为0.13、-1.02、-1.46,与普通浮力池火公认的中轴线温度变化基本保持一致,表明多火焰融合后形成了一个普通的浮力池火。     

二甲醚掺氢低压层流预混火焰

利用同步辐射真空紫外光电离结合分子束取样质谱技术,研究了当量比为1.5,燃料掺氢体积分数为0%、40%和80%的二甲醚/氢气/氧气/氩气低压层流预混火焰。测量了火焰温度曲线和火焰物种的摩尔分数分布曲线,分析了掺氢对火焰温度、燃烧主要产物CO和CO2以及主要燃烧中间物CH2O、CH3、C2H2和C2H4的影响。研究结果表明:在低压预混二甲醚/氢气/氧气/氩气火焰中,随着掺氢比的增大,火焰温度逐渐降低,火焰中CO、CO2、CH2O、CH3、C2H2和C2H4的摩尔分数逐渐减小;在后火焰区,CO与CO2的摩尔分数比随着掺氢比的增大而减小,说明掺氢有利于CO氧化成CO2,促进二甲醚完全燃烧。     

高高原受限空间内小尺度油池火燃烧特性试验研究

为研究我国高高原地区的受限空间内液体燃料小尺度油池火燃烧特性,在高高原康定机场自主搭建受限空间内油池火的试验平台。共选取3类典型液体燃料(航空煤油、航空汽油、正庚烷)进行燃烧试验,测量火焰高度、火焰温度和烟气成分等变化规律,研究了高高原受限空间内小尺度油池火行为。研究发现：在高高原地区,正庚烷稳定燃烧阶段的平均火焰高度可以通过模型L/D=k+0.254Q^2/5/D表示,其中,火焰高度与压力之间的关系式为L/D～p^-2/9。3种燃料的火焰最高温度均超过600℃,而羽流轴线温升与火焰高度呈现-5/3的指数关系。产烟速率则表现出对环境压力的依赖性,其关系可表示为：v～p^-1/3。     

水浴保护对甲醇池火燃烧速率的影响

试验研究了水浴对不同尺寸甲醇池火燃烧速率的影响.燃烧盘与水浴盆均为正方形.结果:在水浴条件下,在稳定燃烧阶段的池火燃烧速率曲线比较平滑;在快速上升阶段,池火燃烧速率与油池尺寸及有无水浴关系不大;在下降阶段,有水浴的条件下,燃烧时间有所延长;在稳定阶段,有水浴时燃烧速率小于无水浴时,一般不超过10%.     

昆明周边4 种主要林型地表可燃物的火焰特征

通过外业调查、采样并测定昆明周边4 种主要林型的地表可燃物特征,在实验室内开展燃烧火焰实验,测定引燃时间、火焰维持时间、火焰最大高度、最高温度、火焰颜色和热辐射等,得到火焰特征。结果表明：（1）林内的载量华山松林3.37 kg/m2,云南松林2.35 kg/m2,麻栎林2.24 kg/m2,柏木林1.47 kg/m2,达到较大值。（2）火焰颜色都是暗红色,柏木、麻栎的引燃时间为3 s,云南松和华山松皆为1 s,容易被引燃;华山松火焰维持时间最长,为6.34 min,麻栎3.89 min,云南松3.45 min,柏木2.28min;麻栎最大火焰高度为90 cm,云南松70 cm,华山松50 cm,柏木20 cm;云南松火焰最高温度达到897.5 ℃,柏木877.5 ℃,麻栎657.5 ℃,华山松563.3 ℃;麻栎最大火焰深度为105 cm,云南松85 cm,华山松63 cm,柏木35 cm;麻栎最大热辐射为7.31 kW/m2,云南松6.92 kW/m2,华山松6.70 kW/m2,柏木3.18 kW/m2。火焰特征差异很明显。     

槽式太阳能集热器聚光面能流分布及传热特性

本文运用蒙特卡罗光线追踪法模拟了LS-2型槽式太阳能集热系统的聚光特性,并以此为边界条件,进一步研究传热工质为THERMINOL55合成导热油时该集热器内管壁和管内流体的温度分布特性和传热特性。结果表明,管壁和管内流体温度分布十分不均匀。并考察了不同导热油以及导热油的流速对传热效率的影响工质流速对管壁温度分布影响较大,当太阳直射辐照为1000 W/m^2,导热油入口温度为160℃,流速为0.05 m/s时,吸热管圆周方向最大温差为235℃左右,当流速增加到0.05 m/s时,最大温差减小到142℃左右。     

A Monte Carlo method for thermal building simulation

A simplified Monte Carlo method for finding an approximation of the building inside temperature distribution is given. Present simulation techniques are either over-simplified and use only a deterministic method, or are highly complex stochastic models. The new method consists of a Monte Carlo approach to find typical input distributions, used in conjunction with a more traditional deterministic building thermal simulation model. The output distribution is obtained by estimating the output distribution from a carefully selected sample of input distributions.Radiation and temperature input data are simulated separately, and then the combined effect is found with a numerical convolution integral. Because the convolution integral is only strictly valid for independent variables, a verification study is also presented, using four different buildings and five different ventilation rates.Complete experimental verification of the method requires measuring the inside temperature distribution for 5 years, with five different ventilation rates for the same four buildings. This was out of the timeframe of this study. Therefore, the method was verified by comparison of results obtained with the new technique and comprehensive results obtained by simulating every day for the same period with historical weather data.The results show that the average predicted temperature error is 0.68 °C, with a standard deviation of 1.37 °C. The verification thus shows that by using the new Monte Carlo method a good approximation can be found for the inside temperature distribution by using only 4% of the days from the 5-year period.     

螺旋管传热系数实验研究和温度场数值模拟

采用实验方法对螺旋管换热器对流传热系数进行了测定,利用Fluent软件对螺旋管周围温度场进行了数值模拟。在实验条件下,水-水螺旋管传热系数的范围为：自然对流情况下350～550W／（m^2·K）、强制对流（搅拌）情况下400～730W／（m^2·K）。Fluent软件模型能基本反映温度场的实际情况,模拟结果与实验结果基本吻合。     

含水层参数识别的M on te-Carlo 方法

 采用Monte2Carlo 随机模拟方法模拟观测数据, 根据水头和流量观测数据识别含水层的导水系数。通过对经典最小二乘法目标函数的修正, 添加了流量残差平方和最小一项, 保证参数识别结果的唯一性。研究表明, 当观测误差为正态分布时, 参数识别结果也为正态分布。采用本文所提出的含水层参数识别方法, 即使水头观测标准差达到1m , 参数识别结果的平均值与理论值的相对误差小于1%。     

Error analysis techniques for perfluorocarbon tracer derived multizone ventilation rates

Several mathematical schemes for calculating ventilation flows and their associated errors using the multiple perfluorocarbon tracer (PFT) method developed at Brookhaven National Laboratory are presented and methods are suggested for their implementation on microcomputer systems. A first order error analysis method is described along with a matrix method which yields identical results but is computationally much faster. Both methods are compared to the Monte Carlo error analysis technique. The computation of an optimal condition number is suggested as a means of gauging the sensitivity of the flow solutions.     

滇中地区火烧迹地地盘松幼林的燃烧特性

采集重大森林火烧迹地地盘松幼林的地表可燃物,以铁质燃烧床为主要实验仪器测试其燃烧特性。结果表明：地盘松幼林地表可燃物燃烧时产生的火强度属于低强度火,其中火焰热辐射、蔓延速率、火焰高度、火焰最高温度、火焰维持时间和火强度分别为(2.71±0.74） kW/m²、（0.41±0.11） m/min、（37.10±15.52） cm、（462.90±60.26） ℃、（4.24±1.07） min、（185.31±131.53） kW/m。无焰燃烧时的热辐射和温度分别为（2.40±1.52） kW/m²、（325.00±64.97） ℃。地盘松幼林的阻滞时间为100 s左右。距离火焰30~150 cm处,30~133 s内温度呈现急剧上升后急剧下降的趋势,且只有一个峰值;距离火焰10 cm处维持高温的时间较长,火灾隐患较大,灭火时应多注意防止发生复燃的现象。     

基于蒙特卡罗模拟仿真的工期估算

工程项目在计划阶段运用传统的CPM、PERT等方法计算工期将受到各种不确定因素的影响,因此所得计算工期必然存在一定误差。现利用计算机编程,实现蒙特卡罗模拟模型对工期的多次循环计算,将此模型运用到水闸底板浇筑安装的案例进行仿真模拟,得出项目工期,将仿真所得结果与传统PERT方法所得结果进行比较,建立并证明了项目工期的概率分布类型,并最终得出分布类型的各个参数。同时也表明项目工期估算中的蒙特卡罗模拟方法占用的资源少、可操作性强,对于项目工期估算具有重要理论价值。     

HMX粉尘云火焰传播规律研究

采用改进的可视化Hartmann装置,研究HMX粉尘云爆炸火焰传播规律,观察不同HMX粉尘云质量浓度及粒度对其粉尘云爆炸火焰传播速度及火焰传播高度的影响。结果表明：HMX粉尘质量浓度从74.1 g/m³变化为185.1 g/m³,火焰传播最大高度从29.97 cm增加为60.81 cm,最大速度从58.91 m/s增加为175 m/s;火焰波动幅度随质量浓度的增加而增大,同时,火焰波动出现的时间明显提前。HMX粉尘粒径从19.02 μm增大为53.56 μm时,火焰传播最大高度由55.45 cm降低为40.02 cm,最大火焰传播速度由181.93 m/s降低为121.28 m/s,火焰波动幅度显著降低,火焰波动出现的时间推迟。     

基于台风过程的建筑围护结构设计风压估算方法

为了降低基于台风过程的建筑围护结构设计风压估算方法——Storm passage方法的复杂性且不减弱其高精度,假定各次风暴引起的结构风荷载极值之间相互独立,得到了形式更加简洁更易于理解的用于Storm passage方法的结构风压年极值概率分布表达式。并从理论上将改进前后的Storm passage方法进行了对比,以证明两者在高重现期下的精度基本相同。在此基础上,结合一工程实例,将改进方法、原Storm passage方法、未考虑台风过程的Monte Carlo模拟方法以及三种工程上常用的简算方法进行了对比。研究结果表明,对于50年重现期设计风压,改进方法与原Storm passage方法之间误差极小,可忽略不计;不考虑台风过程将导致结构设计风压估值偏小,大部分结果的偏小程度在10%以内;工程中常用的最不利法过分保守,有时甚至可偏大100%;风向折减因子法可给出经济性和安全性都适当的结果,但应谨慎使用,不合理的风向折减因子取值可能导致估计结果的安全性不足。     

基于MCS-CB的三通管内铝粉爆炸风险分析

为研究粉尘爆炸及抑爆后的风险变化,构建了基于蒙特卡罗模拟的粉尘爆炸不确定性风险及其概率变量评估方法,对三通管内铝粉爆炸压力动态不确定性变化及粉尘爆炸超压不确定性风险进行分析。结果表明：中位粒径为35 μm、质量浓度为500 g/m3的铝粉在典型位置三通管处爆炸超压服从Gamma分布,其爆炸超压平均值为0.10 MPa;蒙特卡罗模拟结果显示,以超过50%概率区间为例,分岔口处铝粉爆炸超压致管道结构损坏的风险性为85.41%,加入7.5%磷酸二氢铵后,超压对于管道结构的致损风险减小至45%。