多孔介质预混燃烧气固温度分布特性试验研究

为研究多孔介质燃烧、传热和生成物特性，采用非接触式红外测温仪对多孔介质预混燃烧室中气、固两相温度分布进行了试验研究.结果表明预混气体在多孔介质中燃烧时，气相和固相的温度是不同的，存在－60～+100 K的温差.试验得到了不同当量比、热流密度和孔径下的燃烧室气、固温度分布.在火焰前缘，固体骨架的温度高于多孔介质内气体的温度，对气体有预热作用；在火焰后缘，气体温度高于固体骨架温度，对固体骨架有蓄热作用.当量比降低，气、固温差波动变小；当量比不变，热流密度增大，气、固温度差值在轴向长度方向变化小.     

超低热值多孔介质燃烧器积木型内芯结构的试验研究

基于一种具有热量回流的超低热值燃气多孔介质燃烧器,通过进行多孔介质块的积木式排列,构建了多种孔隙分布的多孔介质燃烧室结构.完成了在理论当量比和一定燃烧强度时,超低热值燃气在不同多孔介质积木型内芯结构中燃烧的温度变化和污染物排放测试.研究结果表明:与截面孔隙密度不变的多孔介质内芯相比,在孔隙密度沿流动方向逐渐降低的情况下,当外侧多孔介质孔隙密度比中心减小时,火焰温度和燃烧稳定性均降低,CO排放量增大;当外侧孔隙密度比中心增大时,火焰温度和稳定性升高,CO排放量减少.     

多孔介质内预混合燃烧的二维数值模拟

为了研究预混气在多孔介质内过滤燃烧特性,根据多孔介质燃烧理论,建立了甲烷/空气预混气在堆积床内燃烧的二维双温模型。给出了当量比、入口速度和小球直径等参数对温度分布的影响,分析了燃烧器内氧化铝小球的蓄热特性。结果表明:火焰面的前缘呈抛物线形状,燃烧波波速在0.1 mm/s数量级;随着当量比增加,波速度减小,燃烧区域范围扩大;随着入口流速增大,燃烧最高温度升高,火焰面宽度变窄,燃烧波波速增大;随着氧化铝小球直径增大,火焰面厚度变窄,燃烧波速度增大;氧化铝小球在过滤燃烧中体现出良好的蓄热能力。     

多孔介质表面火焰辐射特性试验研究

为了研究多孔介质表面火焰辐射特性,设计了锥形燃烧器,针对当量比、入口速度等变量对多孔介质燃烧器表面温度分布、辐射功率的影响进行分析。结果表明：当量比和入口速度对表面火焰形态、表面燃烧温度和辐射功率的影响很大;当入口速度一定时,增大当量比可以明显提高燃烧器的表面温度和辐射功率;当入口速度和当量比过小时,燃烧温度过低而导致熄火;若当量比增大到0.6之后,多孔介质燃烧器会达到稳定燃烧,且用时基本相同;入口速度越大,表面燃烧温度和辐射功率越高。     

往复式多孔介质燃烧器温度分布的试验研究

研究了往复式多孔介质燃烧器在热态试验条件下的温度分布，分析了当量比、空截面流速、
切换半周期对多孔介质中温度分布的影响，以及切换半周期对燃烧器出口温度的影响。随着系统周期性地
运行，多孔介质中的温度呈动态周期性变化。在当量比为0.3～1.4时，随着当量比的增大，多孔介质中的
温度先上升后下降。在切换周期和当量比一定时，随着空截面流速的增大，多孔介质中的温度随之升高；
在当量比和燃气质量流量保持不变时，随着切换半周期的增大，多孔介质中的温度先升高后降低，最后基
本保持不变，而燃烧器出口温度随切换半周期的增大而升高。与单个多孔介质燃烧相比，往复式多孔介质
中的温度整体分布较均匀。     

二级环流对双级贫预混火焰熄火边界的影响

为改善预混火焰的燃烧稳定性,提出双级贫预混燃烧的火焰组织思路,对预混气流进行不同当量比的径向分级,使其能在较低当量比时稳定燃烧.以一定流动条件下直管射流火焰和双级贫预混火焰的中心气流所能达到的最小稳燃当量比作为熄火边界,实验测量并分析火焰不同组织方式和环流条件变化对熄火边界的影响.结果表明:布置在射流火焰外围的环流对火焰根部附近的浓度和速度分布有一定影响;双级贫预混火焰的二级预混环流能够通过减弱外界环境气氛对锋面前预混气的稀释作用而拓宽火焰的熄火边界;环流的预混当量比是影响火焰熄火边界的关键.与均一当量比的直管射流火焰相比,双级贫预混火焰能够在更低的当量比条件下稳定燃烧,对工业上控制NOx排放有着重要的意义.     

渐变型多孔介质中预混燃烧试验研究

提出了渐变型多孔介质（GVPM）中燃烧的设想，使多孔介质中流动及传热特性与燃烧规律相匹配，实现高效燃烧和低污染物排放的结合。对天然气在渐变孔径的多孔介质中预混燃烧进行了试验，得出了燃烧室温度分布和污染物排放结果，并与两种单孔径的均匀型多孔介质（HPM）中燃烧结果进行了对比。试验结果表明，渐变孔径的多孔介质燃烧器可以使燃烧室温度分布更加均匀，燃烧更加稳定，对于当量比的变化有更大的调节范围，CO和NOx等污染物排放更低。渐变型多孔介质结合了不同孔径的均匀型多孔介质的流动及传热特性，对燃烧室上下游热量分布进行合理调配，使得最高燃烧温度有所降低；由于孔径的变化，使火焰的稳定性增强。     

低热值气体蓄热燃烧产生高温气体

针对低热值气体蓄热燃烧产生高温气体系统,研究低热值气体的系统贫燃极限、高温气体可达温度及影响因素规律.在搭建的大型低热值气体蓄热燃烧高温气体发生试验系统中,试验研究低热值气体浓度和产生的高温烟气温度、流量之间的关系,探讨启动能量和换向周期的影响.通过实验和能量平衡分析,结果表明,该系统的低热值气体系统贫燃极限接近200 kJ/m3;在系统中燃烧甲烷体积分数为1.2%的低热值气体可连续稳定产生温度高于1 000 ℃的高温烟气,系统热效率大于80%.     

多孔介质内低热值气体燃烧及传热数值模拟

以一个简化的氧化铝(Al2O3)堆积小球多孔介质燃烧器为模拟对象,使用计算流体力学(CFD)方法对低热值气体燃烧进行模拟研究.考虑气体的湍流扩散和气固间的对流换热及固体间的辐射和导热换热,通过研究多孔介质内的压力分布、速度分布、温度分布及组分分布,对多孔介质内的总的热流密度及辐射热流密度进行对比分析,揭示燃烧器内不同轴向位置的燃烧及换热规律.结果表明,低热值气体在氧化铝(Al2O3)堆积小球多孔介质燃烧器内燃烧时火焰面前沿气固温差大于火焰面后气固温差.火焰面前沿固体温度高于气体温度,热量由固体传向气体,对流换热强度较大;火焰面后沿气体温度高于固体温度,热量由气体传向固体,对流换热强度较小.     

自由堆积多孔介质内超绝热燃烧的试验研究

为探索多孔介质内超绝热燃烧的特性,搭建了自由堆积多孔介质超绝热燃烧试验台架,测量了不同化学当量比（0.4～0.7）的甲烷/空气预混气体的超绝热燃烧特性.自由堆积多孔介质由直径为3和6 mm的Al2O3小球在陶瓷管（Φ38 mm×500 mm)中堆积而成,孔隙率为0.42.试验结果表明,在多孔介质中只有当燃烧波正向传播时才可能产生超绝热燃烧.在贫燃条件下超绝热燃烧的上限化学当量比为0.7,下限化学当量比为0.4;当化学当量比小于0.4或大于0.7时,在贫燃条件下的超绝热燃烧将不能实现.多孔介质中预混燃烧的火焰锋面速度约为7.82 μm/s,最大燃烧锋面温度超过绝热燃烧温度139 K.     

Measurement of laminar burning velocities and Markstein lengths near rich propane/air flammability limits under microgravity conditions

A small cubic closed vessel with schlieren measurement technique combined with highspeed video camera were used to study limit flame properties under microgravity conditions at atmospheric pressure and...     

Combustion characteristics of low concentration coal mine methane in divergent porous media burner

Low-concentration methane (LCM) has been one of the biggest difficulties in using coal mine methane. And previous studies found that premixed combustion in porous media is an effective method of low calorific gas utilization. This paper studied the combustion of LCM in a divergent porous medium burner (DPMB) by using computational fluid dynamics (CFD), and investigated the effect of gas initial temperature on combustion characteristic, the distribution of temperature and pollutant at different equivalence ratios in detail. Besides, the comparison of divergent and cylindrical burners was also performed in this paper. The results show that: the peak temperature in DPMB increases as the increasing of equivalence ratio, which is also suitable for the outlet NO discharge; the linear correlation is also discovered between peak temperature and equivalence ratios; NO emission at the initial temperature of 525 K is 5.64 times, larger than NO emission at the initial temperature of 300 K. Thus, it is preferable to balance the effect of thermal efficiency and environment simultaneously when determining the optimal initial temperature range. The working parameter limits of divergent burner are wider than that of cylindrical one which contributes to reducing the influence of LCM concentration and volume fluctuation on combustion.     

垃圾衍生燃料流化床富氧气化实验研究

为了研究不同操作工艺参数对垃圾衍生燃料（RDF）流化床富氧气化特性的影响,在常压流化床气化炉上进行徐州RDF的富氧气化实验,研究气化温度、当量比及氧体积分数对气化特性的影响.结果表明：随着气化温度由600 ℃升至800 ℃,气体产物中H2和CO体积分数显著增加,气体热值和气化效率增加;当量比通过影响气化反应程度及燃料碳转化率间接改变气化效果,当氧体积分数为425%、气化温度为770 ℃时,气化最佳当量比约为02,过高或过低均会导致可燃组分和气化效率的降低;随着氧体积分数由21%增至425%,可燃组分体积分数不断增加,与空气气化相比,富氧气化的气化效果有显著改善.     

NOx emission characteristics of hydrogen internal combustion engine

In order to investigate the NOxemission of hydrogen internal combustion engines.A test system for four-cylinder intake port-fuel-injection hydrogen internal combustion engine(H2ICE)is established to study the effect of fuel-air equivalence ratio,ignition advance angle,engine speed and exhaust gas recirculation on NOx emission.Experimental results show that the fuel-air equivalence ratio is the key factor to NOxemission,NOxemission concentration is always higher than 8 000×10-6 when the fuel-air equivalence ratio is larger than 0.8and lower than 500×10-6 when the fuel-air equivalence ratio is smaller than 0.5.The ignition advance angle and engine speed also play important roles on NOxemission formation.EGR is an useful method to reduce NOx emission concentration at large fuel-air equivalence ratio especially when engine speed is low and EGR ratio is high.     

基于快速压缩机的甲烷着火延迟期的研究

为了研究甲烷( CH4)的燃烧特性,在初始温度288 K、驱动压力0.25~0.65 MPa、初始压力0.06~0.10 MPa、当量比0.57~1.33的实验条件下,利用快速压缩机( RCM)研究了驱动压力、初始压力和当量比对CH4/O2/Ar混合气着火延迟期的影响.利用CHMKIN软件进行了上止点温度对CH4/O2/Ar混合气着火延迟期影响及与实验相同初始压力、当量比条件下的模拟计算及敏感性分析.结果表明：一定驱动压力范围内,CH4/O2/Ar混合气着火延迟期在较小范围内波动,驱动压力过高时,混合气着火延迟期略有延长,而驱动压力过低时,混合气着火延迟期明显延长;随上止点温度升高,CH4/O2/Ar混合气着火延迟期呈缩短趋势;不同当量比下,随初始压力的增加, CH4/O2/Ar混合气着火延迟期均呈缩短趋势;不同初始压力下,随当量比的增加,CH4/O2/Ar混合气着火延迟期均呈延长趋势.     

火花点火发动机运行参数对其循环变动的影响——建模和仿真

基于循环间变动的排气温度建立了一个发动机循环变动模型. 在这个模型中,第n个循环的排气温度作为模型的输入,通过定压进气过程、绝热压缩过程、定容燃烧过程、绝热膨胀过程、定容放热过程和定压排气过程来近似汽缸内的热力学过程,最后得出第n+1个循环的排气温度. 由于把发动机运行参数,如转速、点火角、计量比、进气压力和进气温度等加入该模型,可定量地估计这些参数对发动机循环变动的影响. 因为循环间排气温度的波动反映了循环变动程度,对排气温度影响最敏感的参数最可能被用于循环变动控制. 模型仿真结果表明,对于接近化学计量比的混合气,循环变动不明显,对于稀薄混合气,在部分负荷和较大点火角的情况下,循环变动以混沌或分岔的形式出现.     

柴油机尾气余热回收系统的能分析和火用分析

采用R245fa作为循环工质,利用有机朗肯循环回收柴油机尾气余热,从而提高柴油机的燃油经济性。对不同蒸发压力下的朗肯循环热效率和发动机不同工况下余热回收系统的火用效率以及系统各组件的火用损失率进行了计算和分析。研究结果表明,蒸发压力越高则朗肯循环效率越高,工质和尾气之间传热的不可逆损失和蒸发器出口较高的尾气温度使得蒸发器的火用损失率最大,采用余热回收系统回收发动机尾气余热,系统输出净功最高可达18.7 kW。     

氮气对人工煤气抑爆技术的实验研究

在理论分析及大量实验的基础上,通过向爆炸场加入惰性介质氮气用以改变可燃气体爆炸极限的方法对多元爆炸性混合气体人工煤气抑爆技术进行了实验研究．结果表明,惰性介质氮气可以缩小人工煤气爆炸极限的范围,提高爆炸下限,降低人工煤气的可燃性;当惰性介质氮气达到一定的浓度后,可将人工煤气惰化为不可燃气体,抑制其爆炸的发生,从而解决了人工煤气的安全问题．