高强度红外燃烧器的研究

采用金属纤维网与泡沫陶瓷板（氧化锆板）组合的头部结构,以完全预混燃烧技术改善燃烧工况,设计了一款高强度红外燃烧器。介绍燃烧器头部结构、燃烧控制系统、点火装置及火焰检测。通过冷态实验,探究了头部的阻力来源。头部阻力主要来源于金属纤维网,泡沫氧化锆板的阻力占比较小,更换不同孔隙密度的泡沫氧化锆板对头部阻力影响较小。通过热态实验,检测了过剩空气系数与污染物排放的关系。相较于金属纤维网燃烧器,在相同过剩空气系数下,CO排放始终维持较低水平,NO_x排放受过剩空气系数与多孔介质结构特性耦合影响。对高强度红外燃烧器的热流密度进行计算,热流密度最高可达4 930 kW/m²,燃烧器长时间工作且过剩空气系数处于1.5左右时,能够实现较好的运行工况,达到较低的污染物排放。     

垂直单向流洁净室下夹层空气流速与孔板排布规律研究

提出了基于高架地板下夹层空气流速的量纲一速度参数K₁,利用ANSYS Fluent软件对不同洁净室结构形式、风机过滤单元布置率和出口风速等条件下的空态洁净室高架地板布置方式与下夹层空气流速的匹配关系进行了研究。结果表明：当K₁<5时,洁净室内宜使用相同规格开孔率的孔板均匀布置;当5≤K₁<9时,应优先使用具有一定压力梯度变化的孔板非均匀布置,其次使用低开孔率的孔板均匀布置;当K₁≥9时,应使用具有较大压力梯度的孔板非均匀布置,且K₁值越大,靠近回风道位置孔板开孔率越小,孔板压力梯度变化越大。     

多孔陶瓷板中燃烧过程的数值模型

借助多个介质中燃烧过程的化学动力学，通过对多孔陶瓷板板内有限单元的能量分析，建立了燃烧过程的数值模型。利用本模型预测了多孔陶瓷板燃烧形成的气体和固体温度场，可用来计算火孔内的阻力，并优化多孔陶瓷板燃烧器的设计。     

多孔陶瓷板催化燃烧炉窑特性研究

基于催化堇青石蜂窝陶瓷板研制完全预混循环水冷燃烧器,应用于天然气催化燃烧炉窑系统。在炉门开启工况下,研究炉窑的一次点火升温曲线、陶瓷板表面温度分布及过剩空气系数对炉窑污染物排放的影响。在炉门关闭工况下,研究输入功率对炉窑污染物排放、辐射热流量、辐射效率的影响。燃烧器的一次点火升温经历气相燃烧—火焰吸附—缓慢升温—稳定燃烧4个阶段,通过选用适当热导率的多孔介质可以缩短燃烧器的点火升温时间。炉门开启阶段,随过剩空气系数增加,燃烧器壁面垂直温度梯度逐渐减小,催化陶瓷板表面平均温度先增后减,当过剩空气系数为2.0时,垂直温度梯度为0.3 K/cm,表面平均温度达到最大值973 K。炉门开启阶段,CO、NO_x体积分数随过剩空气系数增加而增大,当过剩空气系数为2.1时,CO、NO_x的最大体积分数分别为10×10^-6和14×10^-6,CH₄体积分数始终为0。炉门关闭阶段,随着炉窑输入功率增加,CO、NO_x、CH₄体积分数逐渐降低,最大体积分数分别为...     

多孔陶瓷板红外线辐射器头部能量损失系数的确定

本文提出了多孔陶瓷板工外线辐射器部能量损失系数Ｋ１的计算方法。分析了多孔陶瓷板开孔率、燃气种类、板面温度、火孔热强度、燃烧器结构及燃气一空气混合物进入火道前预地Ｋ３的影响，并指出了由此产生的对引射及燃烧稳定性的影响。．     

带稳焰的预混燃烧火焰离焰特性实验研究

以自制的带稳焰的预混式燃烧器为研究对象,燃烧器主火孔热负荷范围为1. 0～10. 0 kW,稳焰火孔热负荷范围为0. 1～0. 5 kW,采用实验方法,研究无稳焰的部分预混燃烧火焰和带稳焰的完全预混燃烧火焰的结构特征与离焰特性,对两种火焰进行对比分析。在稳焰火孔热负荷为0. 2 kW的条件下,研究了燃烧器不同主火孔热负荷(分别为0. 5、3. 0、3. 5、4. 9、6. 7 kW)时,主火焰离焰点对应的一次空气系数。实验结果表明:在无稳焰的部分预混燃烧过程中,火焰分为内焰和外焰两层,随着一次空气系数从0. 54增加到0. 73,部分预混燃烧火焰内焰高度不断降低,内焰亮度不断增加;在带稳焰的完全预混燃烧过程中,随着一次空气系数从1. 07增加到1. 58,紫红色外焰逐渐消失,内外焰重合,火焰由亮度较高的蓝紫色逐渐变为透明度较高的淡蓝色,火焰高度不断增加,火焰厚度不断减小;在稳焰火孔热负荷为0. 2 kW保持不变的条件下,随着燃烧器主火孔热负荷不断增加,离焰点对应的一次空气系数不断降低。文末附有预混燃烧火焰离焰特性实验的视频,可扫二维码观看。     

家用嵌入式燃气灶燃烧器火孔强度对燃烧性能的影响

家用嵌入式燃气灶燃烧器性能的好坏会直接影响用户的烹饪体验.火孔强度的大小以及内外环出火孔不同火孔强度的配比是影响燃烧器性能的重要因素.针对目前市场上整机产品额定热负荷偏小、效率偏低等问题,通过理论分析并结合大量试验验证,对现有的双通道燃烧器进行计算、测试,发现双通道燃烧器内外环出火孔火孔强度的搭配存在一定的规律和范围.     

家用燃具低氮燃烧技术分析

分析燃气供暖热水炉和家用燃气快速热水器常用的低氮燃烧技术的原理和特点,包括完全预混燃烧、水冷低氮燃烧器、浓淡燃烧、烟气再循环以及增加单片燃烧器数量等技术。完全预混燃烧、水冷低氮燃烧器、浓淡燃烧均能实现额定热负荷时NO_x排放较低,但各技术也有相应的难点。完全预混燃烧对燃气空气比例控制要求高,只有在最优的空燃比下,完全预混燃烧才能有最佳效果,且经济成本较高。水冷低氮燃烧器容易产生离焰等问题,不易满足GB 25034—2020《燃气采暖热水炉》的要求。浓淡燃烧的过剩空气系数过小时,烟气中CO体积分数过高,不易满足GB 25034—2020的要求。对于烟气再循环技术,需要确定合理的烟气再循环比例才能够实现低氮燃烧。增加单片燃烧器数量能够降低额定热负荷下的烟气中NO_x体积分数,且使常规大气式热水炉的NO_x排放等级从3级升至4级,经济成本相比其他技术更低。由于热水炉和热水器的体积偏小,改变一次空气系数或助燃空气加湿虽然能够降低烟气中NO_x体积分数,但实际试验结果显示降低效果有限。     

家用燃气灶具额定热负荷的确定

一、家用灶具及燃烧器热负荷状况1.有关热负荷的规定为了统一对燃气能源的管理,有利燃烧设备的研究和生产,保证城市燃气管网安全运行,满足用气工艺需要,国标CJ_4-83《家用煤气灶具》中规定主火燃烧器热负荷不得小于2.9kW,不得大于4.1kW。热效率不应低于55％。《城市煤气设计规范》TJ28-78规定,每户居民生活用的煤气灶,总额定热负荷一般不小于5.8kW,其中主火燃烧器的额定热负荷不得小于2.9kW。2.燃烧器热负荷的计算     

铝合金燃烧器液化石油气燃气灶性能实测

针对液化石油气家用燃气灶,提出将铸铁材质的引射器、燃烧器头部改用铝合金材质。对采用两种材质燃气灶的关键位置温升、热效率、折算热负荷进行了实测计算。采用铝合金材质时,引射器、燃烧器头部温升较高,但其他部位的温升未受影响,未对燃气灶的热效率、折算热负荷产生不良影响,折算热负荷仅有小幅下降。     

燃气热水器性能与关键结构参数关联性分析

对11台负压燃气热水器样品和13台正压燃气热水器样品的燃烧器、热交换器和燃烧腔体结构参数进行测绘统计,对样品的热负荷、热效率、热水产率、烟气排放数据进行实验测试,对结构参数与性能数据之间的关联性进行分析。合理选择燃烧器、热交换器、燃烧腔体的结构设计参数,可以有效保证燃气热水器整机性能。对额定热负荷30 kW及以下、额定产热水能力16 kg/min及以下的燃气热水器和额定热负荷31 kW及以上、额定产热水能力16 kg/min及以上的燃气热水器,分别给出了建议的燃烧器火排数量、设计火孔热强度、翅片数量、热交换器容积与燃烧腔体容积之比、热交换器单位容积额定热负荷、容积热强度等关键结构参数的设计参考范围。对于额定热负荷30 kW及以下、额定产热水能力16 kg/min及以下的燃气热水器,一般采用负压结构;对于额定热负荷31 kW及以上、额定产热水能力16 kg/min及以上的燃气热水器,一般采用正压结构。     

多孔金属板燃气灶燃烧性能数值模拟

应用FLUENT软件对影响多孔金属板燃气灶燃烧性能的多个参数进行了控制变量的数值模拟,对各参数进行归一化处理与敏感性分析,探讨各参数对灶具燃烧性能的影响。简化模拟计算,取多孔金属板上的一个单火孔的一半作为数值模拟对象并划分网格进行模拟。得出以下结论:火焰中心位置随板面表面发射率的增大而上升,表面发射率的增大使氮氧化物体积分数峰值出现下降,降幅约7.9%。表面发射率的增大在维持火焰温度基本不变且氮氧化物排放降低的情况下,提升了火焰位置,因此为提升灶具热效率,应将主要优化方向集中在通过表面处理以提高板面的表面发射率。灶具热负荷和火孔内直径的增加对上板面温度的提升有明显的促进作用,当热负荷从3.1 kW增加至3.9 kW时,火焰中心温度增幅为5.3%,同时氮氧化物排放量随之增大。内直径对上板面温度的提升作用在其值大于1.10 mm后开始显现,内直径的增加会明显提高氮氧化物的排放。因此在适当考虑烟气中氮氧化物排放的范围内,可提高灶具的热负荷和火孔内直径。在灶具热负荷较小时,孔隙率不可过大,但随着热负荷的增加,孔隙率可适当增大。鉴于板面厚度增加会明显增加达到稳态所需的时间,因此不宜采用过厚板面,以3.00~4.00 mm为宜。     

带余热回收的完全预混中餐炒菜灶试验研究

对带有余热回收系统的完全预混中餐炒菜灶进行设计,将其作为试验对象,在额定热负荷30 kW条件下,确定中餐炒菜灶的最佳过剩空气系数、最佳冷水质量流量及最佳排风机电压。试验研究热负荷对燃烧器热效率、污染物排放量的影响,确定热负荷调节范围。中餐炒菜灶的总热效率分为燃烧器热效率、余热回收热效率。在额定热负荷(30 k W)、冷水质量流量为6 kg/min、排风机电压为3 V条件下,燃烧器热效率随着过剩空气系数减小而增大,烟气中一氧化碳、氮氧化物的体积分数均随过剩空气系数减小而增大。综合考虑相关标准对中餐炒菜灶烟气中一氧化碳体积分数的限值(0. 1%)以及燃烧器热效率,过剩空气系数取1. 038。在额定热负荷、过剩空气系数为1. 038、排风机电压为3 V条件下,余热回收热效率随冷水质量流量的增大而增大。由实测结果可知,换热器进出水温差随冷水质量流量的增大而降低。由于试验要求换热器进出水温差应控制在20℃左右,因此将冷水质量流量设定在5 kg/min。在额定热负荷、过剩空气系数为1. 038、冷水质量流量为5 kg/min条件下,中餐炒菜灶燃烧器热效率随排风机电压增大而减小。为保证燃烧器热效率,排风机电压取1 V。在过剩空气系数为1. 038、冷水质量流量为5 kg/min、排风机电压为1 V条件下,燃烧器热效率随热负荷增大而减小,烟气中一氧化碳体积分数、烟气中氮氧化物体积分数随热负荷增大而增大。热负荷在10. 32～33. 04 k W范围内,燃烧器工作正常,无回火、无脱火、无明显黄焰,燃烧器热效率及污染物排放量均满足标准要求,中餐炒菜灶有较宽的热负荷调节范围。     

烧结法制多孔玻璃陶瓷的微观结构和性能研究

以伟晶石为原料,采用粉末烧结法制备了SiO2-Al2O3-CaO-ZnO-R2O系统多孔玻璃陶瓷.运用热重/差热分析(TGA/SDTA)、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)等技术对多孔玻璃陶瓷的性能、微观结构和组织进行了研究.结果表明:多孔玻璃陶瓷的主晶相为副硅灰石(单斜晶系),副晶相为钙长石(三斜晶系);硬脂酸在100~490℃的范围内分解并挥发,使玻璃陶瓷体中形成了丰富的微米级闭合孔和少数的微米级半通孔,这些孔均匀分布在玻璃陶瓷体中.多孔玻璃陶瓷的密度约为2.3 g/cm3,孔隙率约为19%,维氏硬度随基础玻璃化学组成中SiO2与CaO比值(质量比)的增大而增大.     

气压和温度对SF6气体绝缘性能的影响研究

长时间运行的GIS设备内部SF₆气体的绝缘性能受环境温度及内部气压的影响，为了分析环境温度、气压对SF₆气体绝缘性能的影响规律，基于两项近似的Boltzmann方程，求解了不同气压和温度下SF₆气体的电子输运参数，并分析其绝缘性能的变化规律。仿真计算结果表明：温度300 K、0.1 MPa～0.6 MPa气压条件下，随着气压的增大，SF₆气体的约化电离系数增大，约化吸附系数略微增大，计算得到约化有效电离系数增大，因此临界击穿场强增大，绝缘性能越好；在气压0.1 MPa、温度250 K、300 K、340 K的情况下，随着温度的增大，约化电离系数和约化吸附系数变化很小，因此临界击穿场强变化很小，对SF₆气体的绝缘性能影响不大。本研究工作为电力系统中SF₆气体安全稳定运行和气体放电现象研究提供参考。     

溶蚀孔隙型灰岩岩体宏观力学参数取值研究

灰岩地层具有较好的可靠性和适宜性,并具有较大的各向异性,其分布从大的溶洞、管道、断裂到小的溶蚀裂隙、孔洞等,前者在工程探测及处理措施方面研究已较为成熟,笔者针对溶蚀孔、隙型灰岩的力学参数取值进行了研究,得到了如下结论:溶蚀孔、隙型灰岩岩石抗压强度与孔隙率存在较好的幂函数关系,幂常量接近于-0.5,即y=ax^-0.5,其系数a代表了孔隙率为1%时的岩石抗压强度;基于Hoek-Brown强度准则及岩体孔隙率n,建立岩体参数m_b、S、a与孔隙率n的关系式,并通过孔隙率来描述岩体力学参数(岩体抗压强度R_cm、岩体抗拉强度R_tm、岩体抗剪强度参数c_m和φ_m),简化了通过量化GSI进行力学参数取值的复杂性,避免了量化GSI的主观性和不确定性,在溶蚀孔、隙型灰岩地层具有较好的可靠性和适宜性,对同类场区的工程建设具有一定的指导意义。     

轻质、高强、隔热的多孔ZrO_2陶瓷制备工艺研究进展

多孔氧化锆(ZrO_2)陶瓷不仅具有低密度和低热导率的特征,还具有较低热膨胀系数、良好化学稳定性和抗热冲击的特性,在高温热防护材料和功能材料领域已得到广泛应用。研究表明:多孔ZrO_2陶瓷的优异综合性能取决于其组成和微观结构特征,而制备工艺对多孔ZrO_2陶瓷力学和热学性能有很大影响。本文着重介绍高性能隔热多孔ZrO_2陶瓷的设计思路,并综述了不同成型工艺路径和实验方法对多孔ZrO_2陶瓷微观结构和热/力性能的影响,并结合目前的研究成果给出了一些意见和建议。     

季节变动带内岩溶隧道涌突水危险性评价

季节变动带内岩溶隧道,枯水季节隧道涌水主要由含水层中的静储量以及地下暗河的枯期动储量构成,丰水季节由静储量及洪水期地下暗河动储量构成。由于降雨通过地表的洼地、落水洞迅速补给地下暗河,涌突水的剧增将对隧道施工带来极大的危害。因此,季节变动带内岩溶隧道涌突水危险性评价尤显重要。本文以滇东高原某岩溶隧道K5+850~K10+800段为例,根据段内枯水期稳定涌水量和雨季最大涌水量预测结果和岩石的可溶性(K₁)、地质构造因素(K₂)、地表汇水条件(K₃)、地下水化学特征(K₄)、隧洞埋深与地下水位的关系(K₅),分别进行了涌突水危险性评价。最后以段内地面暴雨前后实际涌水量变化验证涌突水危险性评价结果。     

平面S波在弹性介质与饱和冻土介质分界面上的能量传输特性

基于冻结饱和多孔介质与单相弹性介质中弹性波的传播理论,研究平面S波入射在弹性介质与饱和冻土介质分界面上的能量传输问题。根据分界面上的边界条件和利用Helmholtz矢量分解定理,推导获得透反射振幅比和能量率的解析表达式。通过数值分析研究S波入射在弹性介质与饱和冻土介质分界面上的能量率与入射角度、入射频率、胶结参数、孔隙率、饱和度以及接触参数的关系。研究结果表明：随入射角度的增加将引起透射P₁,P₂,P₃,S₁和S₂波的能量率增大,当达到临界角时反射P波消失以及透射P₁,S₁波出现明显的脉冲。透射波间的能量相互作用率仅随饱和度的增加而减小,受其余参数的增加而增大。透射S₁波的能量率占各透反射波能量率之和的90%以上,各类参数的增大均引起透射S₁波能量率的增大。此外入射频率、胶结参数、孔隙率和接触参数的变化对能量比例系数均有显著影响。     

SiO2气凝胶材料在建筑墙体保温中的应用研究

SiO₂气凝胶是一种高孔隙率的固体材料,具有热导率低、质轻、透光率高和比表面积高等特性,防火防潮性能优异,是一种轻质环保的新型多功能材料。SiO₂气凝胶与传统建筑材料进行结合,可以制作出新型气凝胶墙板、气凝胶毡、气凝胶涂料和气凝胶砂浆混凝土等保温性能优异的新型建筑墙体保温材料。SiO₂气凝胶在建筑墙体保温隔热领域有着广阔的应用前景。