多孔介质回热微燃烧器预混燃烧特性研究

设计了多孔介质回热徽燃烧器,对微燃烧器内H2/Ak的预混燃烧特性进行了实验研究和数值模拟,实验结果表明,当过量空气系数1.0＜α＜3.0时,微燃烧器具有较高的燃烧效率,出口烟气温度和较低的燃烧热损失率,且燃烧热功率P越高,α越大,热损失率越小.当P=100 W时,其出口烟气温度最高可达到1 232 K,当α=3.0时,燃烧效率仍达到96.85％,而热损失率仅为14.87％.数值模拟结果表明,由于采用了回热夹层和多孔介质回热结构,有效地回收了热量损失,使得微燃烧器具有良好的热性能.证明设计的多孔介质回热微燃烧器是一种燃烧效率高、热损失率低的微燃烧器.     

天然气在渐变型多孔介质中的预混燃烧

设计了孔径沿程变化的渐变型多孔介质(GVPM)燃烧器，为了解天然气在其中的预混燃烧特性，对燃烧室气体、固体温度分布和CO、NO；污染物排放进行了测量．试验研究了渐变型多孔介质中燃烧的温度场分布、火焰移动、污染物排放、稳定性及多孔介质孔径结构对燃烧特性的影响规律．将研究结果与几种均匀型多孔介质(HPM)中的燃烧进行比较，发现渐变型多孔介质中的燃烧可以有更多的优点，包括均匀温度场分布、极低污染物排放、高火焰速度、高稳定性、宽燃烧极限和有很大的负荷调节范围等．     

多孔介质回热微燃烧器的扩散燃烧

设计了多孔介质回热微燃烧器.进行了微燃烧器的扩散燃烧特性实验研究,得到了其燃烧效率、出口尾气温度、壁面温度和热损失率随燃烧热功率和过量空气系数的变化规律.实验发现,在较宽的操作范围内,微燃烧器具有较高的燃烧效率和出口尾气温度,而且随着燃烧功率和过量空气系数的增大,微燃烧器的壁面温度和热损失率反而减小.分析表明,采用回热夹层和多孔介质相向的进气方式,使得反应气体的流动方向与散热方向相反,有效回收了热量损失,提高了微燃烧器的热效率和出口尾气温度.所设计的多孔介质回热微燃烧器对开发微燃烧透平发电系统具有重要应用价值.     

多孔泡沫陶瓷中预混火焰燃烧速率的试验研究

本文对在多孔泡沫陶瓷中的甲烷／空气预混燃烧的燃速特性进行了实验研究，用一专用燃烧器对两种材质不同孔径尺寸的多孔介质分别测定了它们的预混燃烧速率。所得结果表明，其燃速与层流无多孔介质的自由火焰相比有显著的提高，并且受到材质和孔径大小的影响。同时，当量皆可燃稳定上下界限也有相应扩大。     

多孔介质中预混火焰燃烧速率的预示

本文提出了一种预估多孔介质中预混火焰燃烧速率的方法。在构成气，固两相合一模型的基础上，用光学厚极限条件下的扩散近似法简化其中的热辐射项，从而由基本能量方程导出计算火焰传播速度的迭代关系式，其中包含综合多孔介质传导和辐射的等效导热系数。然后应用此数值迭代法，分别计算出在多孔泡沫陶瓷中层流预混火焰及无多孔介质存在的自由火焰的燃烧速率。     

渐变型多孔介质中预混燃烧温度分布试验

进行了预混天然气在等孔隙率渐近变孔径的多孔介质中的燃烧试验，用热电偶测量了燃烧室温度分布，并与单一孔径（d=1mm）的均匀多孔介质中燃烧结果进行了比较。结果表明，渐变型多孔介质燃烧器比均匀型多孔介质燃烧器具有更多的优点：燃烧室温度分布更加均匀，燃烧更加稳定，并能更好的适应当量比和流量／功率的变化，由于孔径的变化，多孔介质中气流扰动增加，有利于火焰的稳定，当量比和流速变化范围增大。     

多孔介质中预混式燃烧的数值研究

本文考虑向燃烧室中插入高孔隙率的多孔介质的燃烧过程,根据气固两相局部非热平衡假设,建立了混合气体在惰性多孔介质中预混燃烧的一维数学模型,模拟了不同条件下甲烷-空气的预混合气在多孔介质中燃烧时的温度分布及气体流速、当量比和吸收系数对燃烧室气体温度峰值的影响.结果表明,多孔介质的存在明显改善了燃烧室的换热性能,强化了对新鲜混合气的预热,加速了燃烧反应的进行,燃烧室利用率提高.     

多孔介质内层流预混燃烧的数值模拟

燃气与固体构架之间强烈的换热,使多孔介质内的燃烧与自由流中的燃烧有很大不同．模拟了甲烷／空气预混气在多孔介质内的一维层流燃烧过程,详细考察了多孔介质构架中的辐射换热和气固之间对流换热,并使用了详细化学反应机理,其计算结果能够较好地预测多孔介质内的各种燃烧特性．     

预混气体在多孔介质中往复流动下超绝热燃烧的理论探讨

预混合气在多孔介质中往复流动下的超绝热燃烧技术(简称RSCP)被称为划时代的燃烧技术，文章探讨了RSCP燃烧器的工作原理，全面阐述了多孔介质和换向装置在其中的作用；从能量守恒定理出发，通过数学分析给出了超绝热火焰产生的理论依据，提出超绝热现象是多孔介质中积累的热量的热传播波与混合气燃烧时的燃烧波叠加的结果。     

微燃烧器内甲烷催化燃烧的数值模拟

联合使用CFD软件、FLUENT和化学反应动力学软件DETCHEM对甲烷—空气混合物在有逆流换热的微燃烧器内的催化燃烧进行了数值模拟。计算中只考虑了甲烷在催化表面上的反应。燃料一空气混合物的当量比为0．4,燃烧器外壁面分剐采用等温边界条件和与环境的对流换热边界条件,并比较了这两种边界条件对可燃混合气燃烧的影响。计算结果表明,催化燃烧可以实现常规方法无法实现的甲烷低温、高效转变。     

预混气体在多孔介质中往复式超绝热燃烧的数值研究

根据气、固两相局部非热平衡假设,建立了RSCP系统的二维非稳态数学模型,对于固体能量方程中的辐射源项采用辐射传递的有限体积法求解,研究了当量比、换向半周期、混合气流速对温度分布、辐射热流量和放热率的影响,考察了最高温升和可燃极限与这些参数之间的关联．研究表明,燃烧室内温度呈梯形分布,高温区较宽;气体的最高温度明显高于绝热火焰温度;贫可燃极限显著扩展,对提高燃烧效率和节约能源有重要作用。     

多孔燃烧器中氨/空气燃烧特性数值研究

氨具有氢密度高、生产成本低、基础设施完善等优点,作为一种潜在的可再生替代燃料受到了广泛的关注.目前,仅有少数研究关注氨气燃烧喷嘴的研究,针对氨气稳定燃烧喷嘴的研究尤其不足.为实现氨燃料的稳定燃烧和低污染物排放,本研究提出了一种氨用多孔介质燃烧器.对氨用多孔介质燃烧器建立了二维数值模型,并对预混氨/空气在多孔介质燃烧器中...     

往复式热循环多孔介质燃烧系统压力波动特性

对一种新型往复式热循环多孔介质燃烧系统压力动态特性进行了冷态试验研究,包括换向半周期、空截面流速、二次风比以及多孔介质结构参数对系统内部压力波动特性的变化规律.结果表明,随系统周期性的运行,系统内部各点压力动态分布呈现周期性拟矩形波变化;系统存在一个最小换向稳定时间;压力波动幅值随空截面流速和二次风比的增加而增大;多孔介质结构参数变化(孔径)对系统压力波动影响较小。     

分段多孔介质燃烧器二次进气燃烧排放研究

对从中间段——燃烧管中上游段多孔泡沫陶瓷与下游段多孔泡沫陶瓷之间的一段间隙结构 ,引入二次空气的多孔介质燃烧器的 CO和 NO排放浓度进行了实验测试 ,较系统地研究了化学当量比、混合气流率和不同比率二次空气对天然气 /空气燃烧排放的影响。结果表明 ,加入适当比率的二次空气 ,不仅能够在相当宽的流速范围内使火焰很好地稳定在中间段 ,而且能得到低水平的 CO排放浓度 ,特别对较低当量比效果更为明显。同时 ,当火焰定位在中间段或近旁时 ,在化学当量比为 0 .4 5～ 0 .8范围内 NO的排放值能够低于 6× 10 - 6 ,达到了很理想的低排放水平     

甲烷在多孔介质中过滤燃烧制氢的数值模拟

对燃料极富条件下(φ>2.0)甲烷在多孔介质中的部分氧化重整制取氢气的工艺过程进行了数值模拟.建立了一维定常双温度模型,采用详细化学反应机理GRI1.2,着重研究燃烧区峰值温度、主要化学组分的分布规律和氢气的转化效率.讨论了混合气体流速、当量比等参数对甲烷转化特性的影响.数值模拟结果与文献[4]的实验结果基本吻合.     

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。     

天然气在渐变型多孔介质中的预混燃烧启动特性

针对天然气在渐变型多孔介质燃烧器中的点火启动过程进行了试验研究,通过监测燃烧器壁面或气体温度在点火后的变化,得到了影响启动时间的因素及特性,对特定的燃烧器而言,启动时间与预混气体当量比、流速以及点火位置有关,在冷态下点火,随着当量比接近理论当量比,启动时间减小;混合气体流速增大,启动时间增大;点火位置从燃烧器外移到燃烧器人口时,启动时间可大大缩小,采用小流速、近理论当量比条件下点火,对多孔介质层预热,有利于火焰迅速向上游移动,然后再调整到需求当量比或流速,可以大大减小燃烧器启动时间,采用孔径变化率高的渐变型多孔介质结构,也可以达到缩短启动时间的目的。     

惰性多孔介质中预混燃烧的研究进展

预混气体在惰性多孔介质中的燃烧具有燃烧速度快、燃烧效率高、温度分布均匀、贫燃极限宽、节约能源、污染物排放低等优点。介绍了惰性多孔介质中预混气体单向流动燃烧和往复流动燃烧的原理和特点,详述了火焰传播与驻定的机理,以及火焰传播中的不稳定现象,分析了影响火焰传播的因素,讨论了数值模拟中的物理模型、控制方程、边界条件、反应机理和求解方法,回顾了预混气体多孔介质燃烧技术的应用情况,分析指出了有待进一步研究的问题。     

甲烷/空气预混气体在微通道中催化转化的数值模拟

用详细化学反应机理研究了微型直通道中甲烷／空气预混气体在镀Pt热壁上的催化燃烧问题．联合使用计算流体力学软件FLUENT和可以计算表面催化反应的化学反应动力学软件DETCHEM,对微型直通道中当量比在0．01～10．0范围之间的甲烷/空气预混气体的催化燃烧进行了数值模拟．计算结果表明,在微尺度催化燃烧中当量比和温度对甲烷催化转化率、转化速度有重要的影响．     

惰性多孔介质内天然气预混燃烧的数学模拟评述

天然气在惰性多孔介质内的预混燃烧是一个包含燃烧、辐射、对流及导热的复杂过程，从数学模拟的角度，比较了几种不同的甲烷-空气化学反应模型，研究了多孔介质内辐射传递方程的不同求解方法，并且分析了多孔介质的导热系数、对流换热系数等对燃烧器性能的影响。