含硫天然气与氨气的层流火焰速度测量与反应动力学研究

采用热流量法,在常温常压下对不同掺混比例的CH_4/H_2S、NH_3/CH_4/H_2S的绝热层流火焰速度进行了测量,并通过Chemkin软件对实验气体的层流火焰速度进行了模拟计算。采用Mulvihill+Han组合机理,在当量比为0.7～1.5的范围内都给出了较为吻合实验数据的结果。实验结果显示,提高H_2S的比例,CH_4/H_2S和NH_3/CH_4/H_2S的绝热层流火焰速度值都有所下降;并且在不同工况下,层流火焰速度峰值始终在当量比φ=1.05处。     

氮气稀释丙烷空气混合气的层流火焰速度测量

用本生灯法对用氮气稀释的丙烷空气混合气的层流火焰速度进行了测量。火焰照片拍摄使用纹影摄影光学系统。数字照相机得到的锥形火焰平面投影照片输入计算机并进行几何尺寸测量,由火焰照片几何尺寸和混合气流量计算出层流火焰速度。最后;导到氮气稀释条件下丙烷空气混合气的层流火焰速度随稀释率的变化曲线。     

CH4／O2／N2预混,层流,稳态火焰反应机理分析

本文采用数值模拟方法确定了一种用于模拟甲烷火焰的详细化学反应机理模式，根据模式进行了数值计算，得出了层流火焰速度与当量的比关系以主温度，各组分浓度沿ｘ轴线方向的分布曲线。     

一种计算预混层流平面火焰速度的新算法

首次运用类似SIMPLE方法的控制容积积分法的思想,对层流预混平面火焰控制方程的各项分类处理,对源项线性处理。并运用于对甲烷－空气的一维层火焰计算,表明这种新方法易收敛,计算效率高。     

异丁醇/辛酸甲酯混合燃料预混层流火焰速度的研究

针对生物柴油与醇类混合燃料燃烧机理研究的需求,采用高速纹影光学诊断方法和定容燃烧弹系统试验研究了异丁醇/辛酸甲酯混合燃料的预混层流燃烧特性。测量了不同当量比和初始压力条件下的不同配比混合燃料—空气预混合气的层流燃烧火焰速度,火焰拉伸率以及马克斯坦长度。分析了燃烧初始条件及异丁醇掺混比例对混合燃料的无拉伸层流燃烧速度及火焰不稳定性的影响规律。结果表明:异丁醇/辛酸甲酯混合燃料的拉伸层流火焰传播速度和层流火焰燃烧速度随着当量比的增加先增加后减少,随着初始压力的增加而减小;马克斯坦长度随着当量比和初始压力的增加而减小;异丁醇掺混比例的增加加快了层流火焰燃烧速度,但使得火焰的不稳定性倾向增加。     

火焰拉伸对甲烷/空气和丙烷/空气层流燃烧速度的影响

通过拓展层流火焰消耗速度的概念,将其定义与反应进程变量（progress variable）的定义相结合,给出了一个积分层流燃烧速度的广义定义。在准一维稳态系统中,分析了积分层流燃烧速度,以及其与未燃气体的位移速度和已燃气体的位移速度之间的关系。对甲烷-空气和丙烷-空气拉伸层流预混火焰在常温常压下进行了数值计算,研究了在不同当量比下,火焰拉伸对层流燃烧速度的影响,并得出了马克斯坦长度。对基于通过火焰前锋放热率的积分层流燃烧速度和基于燃料消耗率的积分层流燃烧速度进行了比较。结论表明低拉伸火焰的马克斯坦数与渐进分析一致,也与球形火焰获得的实验数据吻合。     

乙醇-空气预混层流火焰特性的试验研究

利用纹影高速摄像技术,在定容燃烧弹内试验研究了温度为358~500 K,当量比从0.7到1.4的乙醇—空气预混层流火焰的传播特性。通过研究乙醇—空气火焰传播速度与层流火焰拉伸的关系,获得了乙醇—空气火焰无拉伸层流燃烧速度。结合先前研究结论,总结得出了乙醇—空气层流火焰无拉伸层流燃烧速度的经验公式。通过计算乙醇—空气层流火焰质量燃烧速率,确定了乙醇—空气层流火焰的全局活化温度以及Zeldovich数随混合气当量比的变化关系,并由此提出了乙醇—空气层流火焰燃烧速度的的替代拟合公式。通过比较,发现本研究结论与以前结果很吻合。     

不同初始温度和水蒸气稀释比对乙醇/异辛烷层流火焰特性的影响

在101.3kPa的初始条件下,利用定容燃烧弹系统结合高速纹影摄像技术,研究不同水蒸气稀释比(0～10%)和不同初始温度(400～500K)下乙醇体积分数为10%的乙醇/异辛烷混合燃料(E10)的层流火焰特性。试验结果表明:E10/空气的层流火焰速度随着水蒸气稀释比的增加呈线性下降,随着初始温度的升高呈指数增加;无量纲层流火焰速度随着水蒸气稀释比的增加而下降,受当量比的影响不大。化学敏感性分析表明:链分支反应有利于提高E10/空气层流火焰速度,链终端反应则会降低层流火焰速度。水蒸气的稀释作用、热力学作用、直接反应作用和三体作用都会降低E10层流火焰速度,其中稀释作用的影响最大。     

高压下氢气-乙醇球形膨胀火焰的层流燃烧速度和火焰不稳定性研究

在初始温度为400 K、不同的初始压力（0.1 MPa、0.4 MPa）、氢气比例（70%、80%）和当量比（0.7～1.4）条件下进行氢气-乙醇预混燃烧实验,使用高速纹影技术记录火焰传播图像。对氢气-乙醇球形膨胀火焰中的层流燃烧速度（LBV）进行实验研究,发现LBV随着氢气比例的增加而增加,压力升高却有着负影响。对火焰发展不同阶段的火焰形貌进行了研究。当火焰表面的大裂纹分裂出现小裂纹并且导致新细胞再生时,火焰变得不稳定。通过热膨胀比、火焰厚度和刘易斯数等参数考察了流体动力学效应和热扩散效应对火焰固有不稳定性的影响。结果表明,流体动力不稳定性随着压力的增加而增加,热扩散不稳定性对压力变化的敏感性较低。此外,增加氢气比例或初始压力会导致火焰更早遭受不稳定。     

CO2和N2稀释对CO混合燃料扩散火焰NO生成排放特性的影响

以CO为主燃料的混合燃料为研究对象,以层流对冲扩散火焰为基础,应用CHENKlN软件的OPPDIF模型,采用包含53种组分、325个基元反应的甲烷燃烧详细反应机理(GRI-Mech 3.0),研究以CO为主燃料混合燃料燃烧特性和NO抑制措施.结果表明:CO2和N2无论是稀释空气侧还是燃料侧都可以显著降低NO的生成,稀释...     

负压下CH_4/空气层流预混火焰的自发辐射

采用实验与数值模拟相结合的方法,对负压下甲烷空气层流预混火焰自发辐射进行了研究.由数值模拟建立起同时模拟OH(A)、CH(A)和C2(d)共3种激发态粒子自发辐射的一维模型,实验拍摄平面火焰自发辐射图像,提取激发态粒子峰值光强和峰值粒子数密度作为研究层流预混火焰自发辐射的主要参数.结果表明,当量比小于或等于1时,OH(A)最先达到峰值,C2(d)紧接着达到峰值,CH(A)最后达到峰值;当量比大于1时,OH(A)最先达到峰值,CH(A)紧接着达到峰值,C2(d)最后达到峰值;峰值比值OH(A)/CH(A)和C2(d)/CH(A)是当量比的单调函数.     

高压O2/CO2气氛下煤焦理论计算研究

研究表明在6MPa压力,富氧浓度为30%的条件下的增压富氧燃烧的经济性可以达到最佳。在此气氛下用一个简单的燃烧模型对碳球燃烧的情况进行理论计算,与空气气氛下的燃烧情况作对比,得到增压富氧燃烧在煤粉的燃烧时间和对烟气捕集回收二氧化碳上的优越性。从而为增压富氧燃烧的进一步发展提供理论基础。     

O2/CO2气氛下循环流化床煤燃烧污染物排放的试验研究

富氧燃烧技术不仅能使分离收集CO2和处理SO2容易进行,还能减少NOX排放,是一种能够综合控制燃煤污染物排放的新型洁净燃烧技术。进行了O2/CO2气氛和O2/N2气氛下的循环流化床煤燃烧试验,重点分析了煤燃烧生成的污染物NOX、SO2的排放规律及石灰石脱硫效率,进行了循环流化床富氧燃烧系统的平衡分析并得到了相关试验的证实,为循环流化床富氧燃烧技术的工业应用做了基础和重要的准备。图9表2参9     

2-甲基呋喃/氧气/氩气低压预混层流火焰燃烧中间产物的鉴定

利用同步辐射真空紫外光电离质谱结合分子束取样技术,研究了燃烧当量比为0.8的2-甲基呋喃/氧气/氩气低压预混层流火焰的化学组成,得到了2-甲基呋喃火焰的光电离质谱和燃烧中间产物的光电离效率谱.从光电离效率谱得到了相应分子/自由基的电离能.将实验测量得到的电离能与文献值或者利用量子化学从头算方法得到的理论值比较,确定了2-甲基呋喃火焰中燃烧中间产物的化学结构,根据这些产物的化学结构分析了2-甲基呋喃及其初级燃烧反应产物的消耗过程.     

CO2捕集系统的能耗分析

通过对气体压缩机能耗的计算方法的论述,分析在捕集压缩CO2过程中的各种能量损失,并计算富氧燃烧烟气中各种杂质对烟气捕集能耗的影响.计算表明,在富氧燃烧烟气含有的各种杂质中,N2对烟气捕集的影响最大;随着SO2质量分数的增加,烟气的单位质量压缩功反而降低.     

火焰喷雾热解合成Cu-Mn/TiO2纳米催化剂的CO催化燃烧研究

采用火焰喷雾热解法一步合成TiO_2负载Cu-Mn纳米催化剂并研究其对CO的催化燃烧性能。通过Brunauer-Emmett-Teller方法(BET)、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)等表征手段测试了催化剂的物理化学特性,研究了不同Cu-Mn摩尔比对该催化剂的结构、形貌和化学性能的影响,并讨论了Cu与Mn之间的协同作用;还研究了TiO_2中Cu、Mn金属离子对锐钛矿与金红石晶相转变的作用以及通过这些相互作用所产生的化学吸附氧,进而得出了催化剂表面特征对CO催化燃烧性能的影响。     

流化床O2/CO2燃烧(Ⅰ)-高氧浓度下的燃烧实验

为给大型循环流化床O2/CO2燃烧系统在高氧气浓度下的燃烧提供参考,在O2/N2气氛中,利用提升管直径100mm、高3 000 mm的循环流化床燃烧实验系统,研究了3个煤种在高氧气浓度下的燃烧特性和温度分布特性.实验结果表明,平均氧气浓度34.4％,或局部氧气浓度75.3％时均可以实现稳定、无过热燃烧.龙口煤的烟气中N...     

不同O2/CO2比例气氛下富氧燃烧锅炉热力计算对比分析

采用富氧燃烧可以显著减少阻燃空气量以及烟气中非可燃气体含量,使得锅炉节能减排更加有效.不同的O2/CO2气氛下,富氧燃烧锅炉的燃烧状况随之变化,随着氧浓度的升高,炉膛内燃烧强度增强,理论燃烧温度升高,炉膛内辐射吸热量增加.介绍了富氧燃烧技术的基本特点,分析了不同O2/CO2比例气氛下富氧燃烧锅炉结构的不同,通过计算找到合适比例气氛下的富氧燃烧锅炉.     

超临界CO2水平细微管内层流流动与换热的数值模拟

对超临界CO2在水平细微管内层流流动与换热进行了数值模拟.给出了冷却和加热条件下,细微管(d＜1.0 mm)内有代表性的速度、温度剖面,以及Nusselt数随流体温度的变化.研究表明超临界CO2在水平细微管内层流流动时,由于流体热物性随温度剧烈变化,浮升力的影响非常显著,加强了管内换热;且由于流体强变物性特点,只要流体和壁面存在温差,速度及无量纲温度分布就不断变化,充分发展流不可能达到.研究结果对超临界CO2高效紧凑式换热器的设计与优化有重要的意义.