环境压力对热厚固体材料表面火焰传播的影响

通过实验对热厚聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)平板表面向上和向下传播火焰进行观测,研究了环境压力和氧气浓度对火焰传播和熄灭的影响.对于向下传播火焰,火焰传播速度与压力和氧气浓度之间的关系为■;利用Damk?hler数将火焰传播速度随压力的变化划分成了两个区域:化学反应控制区和传热控制区.对于向上传播火焰,存在与氧气浓度有关的临界环境压力,将火焰传播划分成两种模式.当环境压力小于临界压力时,火焰为根部退后传播模式;当环境压力大于临界压力时,火焰为燃料退化燃烧模式.两种传播模式的转变压力随着氧气浓度的增加而降低.     

锆粉尘云的火焰传播特性

使用高速摄影、超细热电偶和纹影技术,对方形开口管道中锆粉尘云火焰传播特性进行了实验研究.锆粉尘通过压缩空气喷散到管道中形成粉尘云,随后,锆粉尘云被电火花点燃.实验结果表明,低质量浓度下,火焰传播速度和温度随质量浓度增加而增加.当粉尘云质量浓度为0.627 kg/m3时,火焰传播速度和温度达到最大值,分别为30.41 m/s和1716 K,其后随着质量浓度的继续增加,火焰传播速度和温度开始略微下降.锆粉尘云中粒子与空气形成气-固表面燃烧体系,一些粒子在燃烧结束前发生微爆.预热区厚度在0.39～2.52 cm,随粉尘云质量浓度的增加先减小后增加.     

水分变化对固定床内模拟城市固体垃圾燃烧的影响

实验研究了焚烧过程中固定床内温度、烟气成分浓度、火焰传播速度和质量燃烧速率的变化规律.实验结果表明:在物料燃烧稳定阶段,火焰传播速度几乎是恒定的,并且随着水分含量的增加,质量燃烧速率和火焰传播速度降低;NO的浓度变化曲线一般存在两个峰值;水分较高物料燃烧时,CO和NO的平均排放浓度较低;火焰的长度与水分含量成反比.     

热薄材料表面火焰传播的三维效应

利用能够限制自然对流的水平窄通道,对薄材料表面逆风传播火焰的三维效应进行了实验研究,参数包括气流速度、氧气浓度、燃料宽度等.结果表明,在足够宽的通道内,火焰传播随燃料宽度的变化,表现出随氧气浓度和气流速度的不同而变化的三维特性.侧面热损失和氧气扩散对火焰传播的影响,在各种氧气浓度和气流速度下,都限于燃料宽度小于10倍扩散长度.     

仲丁醇-空气预混层流燃烧速度的研究

基于定容燃烧弹,利用纹影法和球型火焰扩散法研究了不同燃空当量比、环境温度和环境压力下仲丁醇-空气预混层流燃烧速度.通过对仲丁醇-空气拉伸层流火焰传播速度与拉伸率之间关系的分析,获得了无拉伸火焰层流燃烧速度和马克斯坦长度.研究结果表明:随着环境压力的上升,仲丁醇-空气层流燃烧速度降低,马克斯坦长度降低,火焰不稳定性增加;随着环境温度的增加,无拉伸层流燃烧速度增加,马克斯坦长度减小,表明燃烧火焰不稳定性增加;随着燃空当量比的增加,马克斯坦长度减小,火焰不稳定性增加;燃空当量比Φ=1.1左右时,火焰传播速度和无拉伸层流燃烧速度达到最大值.     

热厚材料表面的近极限火焰传播特性

利用窄通道实验系统对低速气流中聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)平板表面逆风传播火焰的熄灭极限和传播速度进行了研究,主要实验参数为气流速度(≤10,cm/s)和氧气体积分数(≤50%,).实验发现,当气流速度和氧气体积分数接近火焰熄灭边界时,连续火焰分裂成为独立的、可稳定传播的小火焰,该现象的存在使材料的可燃范围扩大到连续火焰边界之外.分析表明,经典的热区火焰传播理论不能很好地预测火焰在低速流动中的传播速度,其偏差随着气流速度和氧气体积分数的减小而增大.     

湍流条件下高当量比合成气着火实验研究

为了研究高当量比合成气着火极限条件下初始湍流环境对火焰初始发展阶段的影响规律,在湍流定容燃烧实验装置中开展了常温、常压条件下50%CO/50%H2合成气相关湍流燃烧实验,并研究了火焰等效半径和火焰传播速度变化的规律及影响因素.研究结果表明:在本文实验条件下层流环境中,火焰传播速度呈现先减小后增加的趋势,并且随着当量比的增加而逐渐减小,合成气着火极限当量比为5.8;在高当量比混合气条件下,初始湍流强度的增加可以拓宽可燃混合气的着火极限;在高当量比着火极限条件下,火焰等效半径随着湍流强度增大而增加,火焰传播速度随着湍流强度的增加而增大,同一湍流强度环境中,火焰传播速度总体呈现出先减小后增大的趋势.     

灰分变化对城市固体垃圾燃烧过程的影响

为了更好地了解层燃垃圾焚烧炉的燃烧过程,建立了固定床垃圾焚烧层燃炉热态试验台.模拟的城市固体垃圾由蔬菜、纸板和细沙按一定的比例组成.通过物料中灰分含量的变化,对固定床层内温度、火焰传播速度、气氛浓度和床层重量变化进行了实验研究.结果表明:随着灰分含量的增加,物料燃烧的速度和火焰锋面的传播速度一直是降低的;CO2、CO的平均排放速度减小;NO的平均排放速度先增大后降低.     

微型定容燃烧腔内丙烷/空气火焰传播特性

利用高速摄像的方法,在狭缝间距为2,mm的圆盘状微型定容燃烧装置中考察了常温常压、当量比φ为1.0~1.6静止丙烷/空气预混气中心点火后向外传播的火焰传播特性.结果表明:微型定容燃烧腔内形成的火焰面有光滑、褶皱和断裂3种形态;光滑火焰面的火焰传播速度低于常规尺度下的火焰传播速度;火焰传播速度随着当量比的增加先增大后减小;在点火能量影响范围外,火焰传播速度随半径增大而减小;随当量比的增加火焰锋面容易出现褶皱和断裂现象.     

不同管长条件下连通容器预混气体的爆炸

通过两个球形容器与管道的连接组合,改变管道长度,进行连通容器预混气体爆炸实验.旨在获得连通容器的爆炸压力发展历史和连通管道内的火焰传播速率,进而分析管道长度、火焰传播方向、不同点火位置对连通容器爆炸压力和最大压力上升速率、火焰传播速率的影响.实验结果表明,随着连接管道长度的增加,传爆容器的爆炸压力和最大压力上升速率增加;当传爆容器为小容器时,增加更为明显,压力振荡更为剧烈;起爆容器的爆炸压力随管长的增加变化不大;火焰从起爆容器传播到传爆容器经历了一段不断加速、但加速度不断减小的过程;管径一定时,起爆容器越大,火焰进入管道的初速度越大,传爆容器越小,火焰传播受到的阻滞作用越强,火焰到达传爆容器的速度越小.     

甲烷量对模拟煤层气层流燃烧速度的影响

利用定容燃烧弹和高速纹影摄像系统研究了常温常压下模拟煤层气中甲烷含量对其层流燃烧速度的影响,得到了在不同当量比下甲烷含量对模拟煤层气层流火焰传播速度和层流火焰燃烧速度的影响规律.结果表明,随着模拟煤层气中甲烷含量的降低,混合气的拉伸层流火焰传播速度、无拉伸层流火焰传播速度在不同的当量比下均减小;化学当量比附近,不同甲烷含量对应的无拉伸层流火焰传播速度之间的差值较大.无拉伸层流火焰燃烧速度随甲烷含量变化的规律与无拉伸层流火焰传播速度变化的规律类似.     

低气压富氧环境对薄壁材料火焰传播速度的影响

通过模拟高原低气压环境,研究富氧环境下火焰沿薄壁材料表面传播速度的变化情况.研究表明,大气压力不变时,氧气体积分数越大,火焰传播速度越快;氧气体积分数不变时,火焰传播速度随着大气压力的增大而加快;维持氧分压为一定值时,大气压力越大火焰传播速度越小.大气压力为1 01.3 kPa、氧气体积分数分别为20.9%和23%时,火焰沿薄壁材料表面的传播速度为2.47 mm/s和3.01 mm/s,参照此速度得出了在不同大气压力下,火焰传播速度为2.47 mm/s和3.01 mm/s时对应的氧气体积分数.     

封闭矩形直管内的天然气/空气预混火焰传播

采用高速-纹影摄像和压力测试技术,对不同当量比的天然气/空气预混火焰结构、传播速度特性以及压力特性开展了实验研究.分析了预混火焰传播过程及Tulip火焰形成机理,并与同等条件下甲烷/空气预混燃烧过程进行了对比.结果表明,当量比对预混火焰传播有重要影响,直接表现在火焰结构变化、形状演化和传播速度等方面;Tulip火焰的形成伴随着火焰传播速度的骤降;二元可燃气体中加入活性较强的气体组分,将加快火焰传播速度,危险性更大.     

液化石油气层流燃烧火焰特性分析

应用实验测试的方法对常温常压下不同配比的液化石油气/空气的燃烧特性进行研究,获得了水平管内火焰传播速度、火焰中心温度、火焰高度等随着液化气体积分数的变化规律。结果表明:火焰传播速度随着液化石油气体积分数的增大先增大后减小,最大值出现在体积分数为2. 78%处,即当量比为0. 98;不同燃烧方式火焰中心温度沿高度方向变化规律不同,扩散火焰的温度分布均匀;半预混火焰温度沿高度方向先上升后下降;全预混火焰中心温度随火焰高度的增加而下降;火焰高度随着液化石油气体积分数变化而变化,在当量比小于1时,火焰高度随着液化石油气体积分数的减小而降低,当接近化学当量比时达到最低;当量比大于1后,随着液化石油气体积分数减小,火焰高度增加。     

随机堆积床内过滤燃烧特性的实验研究

本文提出了一种可视化燃烧室,用于对3种尺寸的随机堆积结构开展过滤燃烧实验,该结构分别由直径为5,10,15 mm的氧化铝颗粒堆积而成。通过搭建燃烧平台,研究了不同颗粒直径堆积床中火焰的燃烧波高度、火焰传播速度、火焰温度及排放特性。结果表明：在可燃工况下,颗粒直径5 mm堆积床中火焰最高温度随火焰传播过程减小,火焰传播速度变快;而在颗粒直径10和15 mm堆积床中火焰最高温度随火焰传播过程增大,火焰传播速度变慢。     

二甲醚及癸烷层流火焰传播速度动力学模拟

燃料的火焰传播速度对燃烧,尤其在火焰传播、火焰驻定等方面具有重要影响。采用文献报道的详细机理进行计算,对可再生生物燃料二甲醚以及煤油的替代燃料癸烷的层流火焰传播速度进行数值模拟研究,分析了不同当量比、温度、压力对二甲醚和癸烷的层流火焰传播速度的影响,得到了包含温度、压力、当量比影响的火焰传播速度计算的经验关系式。结果表明,两种燃料的层流火焰传播速度均在当量比空间上近似呈现出抛物型分布,并均在1.1附近达到最大值;随着温度的增加而增大,且温度越高越敏感;随着压力的增加而减小,呈现出反比的关系。与文献中的实验结果对比表明,本文得到的经验公式可以在一定温度和压力范围内较准确的预测层流火焰传播速度。     

逆风和静止环境中火焰沿柱状燃料传播的实验研究

本文测量不同直径的ＰＭＭＡ燃料捧在逆风和静止环境中的火焰传播速度，裂解长度和火焰形状，实验结果表明，在相同的燃料直径下，逆流风速越大，火焰传播速度较小，裂解区长度越小。火焰形状越平；在相同的逆流风速下，（１）当逆流风速于０．７ｍ／ｓ时，燃料直径越大，火焰传播速度越小；（２）当逆流风速大于０．７ｍ／ｓ时，燃料直径越大，火焰传播速度越大，当逆流风速较大时，不同直径燃料的无因次裂解长度趋现一致。     

微细通道中甲烷与氧气的预混燃烧

对微细通道中甲烷/氧气预混火焰传播性质进行了实验研究．确定了微细通道中不同甲烷浓度下的火焰传播速度,以及混合气体流量与火焰传播速度的关系．结果表明,混合气体流量对火焰传播速度有显著的影响,在微细通道中火焰传播速度的分布趋势与宏观尺度下火焰传播速度的分布趋势基本相同,但在数值上随着流量的不同相差较大．实验证明,在室温条件下,甲烷和氧气预混火焰可以在细管中稳定停留在一点燃烧,并且可以很好地控制其移动;当量比为1．0时火焰传播速度受流量影响最大．     

可燃固体颗粒堆中的逆向火焰传播

本研究考察了火焰在可燃固体颗粒堆中的传播过程．选取5 mm直径PMMA小球作为特征可燃物,以氧气和氮气的混合气作为氧化剂,在不同氧浓度和流速条件下对火焰传播速度和固体质量消耗速率进行了测量．研究表明,氧通量是影响火焰传播和质量消耗的主导因素．氧通量保持不变时,增大流速会缩短火焰前锋的气相预热长度,使其传播速度降低;同时,固相预热长度拉长导致质量消耗速率升高,使火焰传播速度与质量消耗速率呈现相反的变化趋势．     

玉米粉火焰在开口垂直管道中的传播

以对粉尘云状态参数的定量测定为基础,对玉米粉尘火焰在开口垂直管道中向上传播的过程进行了实验研究.在情形A中,火焰从管道的封闭端向开口端传播,在情形B中,从开口端向封闭端传播.实验中,观察到两种粉尘火焰,即湍流火焰和层流火焰,火焰形态转变对应的点火延迟时间约等于1.1 s,即粉尘云湍流运动强度为10cm/s.情形A中,层流火焰的传播出现周期性振荡现象,湍流火焰在传播过程中不断加速;情形B中,两种火焰都匀速传播,湍流火焰传播速度明显大于层流火焰.在所考察的实验条件下,粉尘浓度对于玉米粉尘火焰传播速度的影响不大.