初始压力对甲烷-空气预混气体燃烧特性的影响研究

试验采用高速纹影系统和压力传感器对甲烷-空气预混气体定容燃烧特性进行了研究,分析了不同初始压力对火焰传播特性的影响以及定容燃烧弹中压力的变化规律。试验结果表明:随着初始压力的增加,火焰的传播速度变化不大,并且有减小的趋势,当初始压力超过0.14 MPa后火焰的燃烧速度会发生突变而增大;初始压力的变化对定容燃烧弹中燃烧压力的影响十分显著,当初始压力为0.10 MPa时,最大燃烧压力Pmax=0.703MPa;而在初始压力为0.16 MPa时,最大燃烧压力Pmax=1.42 MPa;随着初始压力的增加,火焰变得愈发的不稳定。     

乙醇-氢气-空气混合物层流燃烧特性研究

氢气是一种高效的添加剂,可以改善生物质燃料的层流燃烧特性。为研究氢气对乙醇-空气预混层流火焰燃烧特性的影响,利用定容燃烧弹结合高速纹影摄像技术,系统研究了初始温度为400 K,初始压力为0.1 MPa和0.4 MPa,氢气含量为0%、10%、30%、50%、70%和90%,当量比为0.7 ~ 1.4时的氢气-乙醇-空气混合燃料的层流燃烧速度（LBV）、火焰厚度和马克斯坦长度等参数,并采用辐射校正公式使LBV更加精准。通过数值仿真构建预混火焰模型,与实验结果进行对比。结果表明,氢气比例的增加可以提高混合燃料的层流燃烧速度。当氢气比例小于50%时,LBV随氢气比例的增加线性增长。而当氢气比例大于50%,LBV随氢气的增加呈指数增长。初始压力的上升虽然降低了LBV,但提高了LBV的增长率。此外,随着氢气比例和初始压力的增加,火焰厚度减小,马克斯坦长度降低,火焰的不稳定性增强。     

初始压力对天然气-氢气-空气混合气火焰传播特性的影响

使用定容燃烧弹研究了不同初始压力下天然气-氢气-空气混合气的火焰传播规律,得到了初始压力、掺氢比和燃空当量比对无拉伸层流燃烧速率、质量燃烧流量的影响,结合高速纹影图片分析了影响火焰稳定性的因素(马克斯坦长度、火焰面两侧密度比和火焰厚度).结果表明,掺氢天然气无拉伸层流燃烧速率以及火焰的不稳定性受掺氢比、初始压力和燃空当量比的综合影响.结合高速纹影图片,得出火焰的稳定性会随初始压力的增加而减小;在相同的燃空当量比和掺氢比下,初始压力对密度比的影响不大,但是对火焰厚度的影响比较明显.     

氢气预混层流燃烧球形膨胀火焰的拉伸研究

采用高速纹影系统和定容燃烧弹对氢气预混层流燃烧球形膨胀火焰的拉伸进行了研究.分别改变燃空当量比(0.3～4.0)、初始温度(283～400,K)、初始压力(0.05～0.30,MPa)的条件下对比分析拉伸的变化规律,以及拉伸对火焰速度、燃烧速度的影响规律,还解释了拉伸对不等扩散不稳定和流体力学不稳定的影响机理.研究结果表明,随着半径的增大,拉伸率成幂函数关系逐渐减小,其指数和系数值随燃空当量比、温度、压力的变化有明显的变化规律;火焰拉伸的存在使得火焰速度和燃烧速度发生改变,同时它还是火焰不等扩散不稳定和流体力学不稳定发生的前提条件.     

含水乙醇-空气预混层流燃烧特性的试验

在383,K、0.1,MPa的初始条件下,利用定容燃烧弹装置和高速纹影摄像系统开展了含水乙醇在不同的体积分数(水的体积分数为0～30%)和当量比(0.8～1.6)下与空气预混的层流燃烧特性试验.结果表明:混合气的无拉伸层流火焰传播速率和燃烧速率随含水量的增加而降低;当水的体积分数小于30%,火焰速率的最大值出现在当量比为1.2附近,而在水的体积分数达到30%时,其最大值开始向1.0的方向移动;含水乙醇-空气火焰的马克斯坦长度和前锋面的稳定性都随当量比增加而下降,随含水量的增加而增加,并在当量比为1.6时,马克斯坦长度由正值变为负值;无量纲的层流燃烧速率随水的稀释率呈线性下降,随当量比的影响不大.     

在定容燃烧弹中湍流特征参数对预混燃烧的影响

:给出在定容燃烧弹中火花点燃 CH4-空气充量进行湍流预混合燃烧的试验结果并进行了分析 ,得到一些有价值的结论 :如在火核起始发展期中存在一个最小火焰传播速度 ,此时的火核半径与湍流积分长度标尺大致相等 ,增加湍流强度 (u <1 .8m/s) ,瞬时燃烧率增加 ,燃烧持续期缩短 ,相对缓燃期增加 ,相对主燃期缩短 ,这是组织湍流可以提高火花点火发动机热效率的主要原因。此外本文还给出不同间隙的失火率并指出减少火核向电极传热是减少失火率的主要措施     

天然气/氢气燃烧特性研究

在定容燃烧弹中研究了不同氢气掺混比例、燃空当量比和初始压力下的大然气／氢气混合气的燃烧特性,建立了适合用于容弹计算的准维双区模型。研究结果表明：在各种当量比和初始压力下,随着掺氢比例的增加,混合气的质量燃烧速率明显增加,燃烧持续期和火焰发展期娃著缩短。随着掺氢比例的增加,短的燃烧持续期所对应的当量比范围变宽,稀混合气和浓混合气条件下天然气掺氢对火焰发展期缩短的效果更明显。化学计量比附近（1．0—1．1）掺氢燃烧对燃烧最大压力值影响不大,浓混合气（燃空当量比大于1．1）和稀混合气燃烧时,随着掺氢比例的增加,最大燃烧压力值增加。     

氢气/空气混合气层流燃烧速度的实验测量与模拟计算

采用高速纹影系统和定容燃烧弹对氢气预混层流燃烧球形膨胀火焰的燃烧速度特性进行研究.分别在改变燃空当量比(0.3～6.0)、初始温度(300～450 K)、初始压力(0.1～ 0.3 MPa)的条件下,对比分析Markstein长度、火焰传播速度、火焰燃烧速度的变化规律,得出了燃烧速度随燃空当量比、温度、压力变化的拟合公...     

不同初始压力下掺氢天然气的燃烧特性

在定容燃烧弹内研究了不同初始压力下天然气-氢气-空气混合气的火焰传播规律,得到了不同掺氢比例和初始压力下,不同燃空当量比时混合气的层流燃烧速率,并分析了火焰的稳定性及其影响因素.研究结果表明,随着天然气中掺氢比例的增加,混合气的燃烧速率增加,且增长速率逐渐加快,而马克斯坦长度值则随着掺氢比例的增加而减小,即火焰的稳定性下降.不同初始压力下,随着燃空当量比的增加,马克斯坦长度值在不同掺氢比例下均增加,显示火焰的稳定性增加.无拉伸层流燃烧速率随着初始压力的增加略有减小,且在化学当量比附近,变化的初始压力和掺氢比对无拉伸层流燃烧速率的影响最为明显.     

天然气-氢气-空气混合气的层流燃烧速度测定

在定容燃烧弹内研究了常温常压下天然气-氢气-空气混合气的火焰传播规律,得到了不同掺氢比例（氢气在天然气中的体积掺混比例为0％～100％）和燃空当量比（0．6～1．4）下混合气的层流燃烧速率和马克斯坦长度,通过对马克斯坦长度的测量,分析了拉伸对火焰传播的影响。结果表明,随着天然气中掺氢比例的增加,混合气的燃烧速率呈指数规律增加,马克斯坦长度值减小,火焰的稳定性下降。各掺氢比例下,随当量比的增加,马克斯坦长度值增加,火焰的稳定性增强。通过对试验结果的数据拟合,得到了计算天然气-氢气-空气混合气层流燃烧速率的关系式。     

低气压环境下正庚烷及汽油池火的燃烧特性

为研究低气压环境对可燃物燃烧特性的影响,利用密闭实验箱模拟低气压环境条件,研究了正庚烷及汽油池火在不同环境压力条件下的燃烧特性.实验获取了燃料的质量燃烧速率、火焰形态特征、火焰温度和烟气中的CO体积分数等燃烧特性参数.研究结果表明,随着环境压力的降低,正庚烷和汽油的质量燃烧速率减小,且质量燃烧速率与环境压力呈幂函数关系;火焰高度及火焰面积均随环境压力的减小而增大,对于实验中的正庚烷池火,火焰高度与环境压力呈幂函数关系;环境压力的降低使得火焰的高温区上移,烟气羽流的温度也相应升高;烟气中CO的峰值体积分数也随着环境压力的降低而增大.     

高压共轨柴油机高海拔(低气压)燃烧特性

利用内燃机高原环境模拟试验台,对经过高海拔标定后的高压共轨柴油机进行了外特性试验,重点研究了高原环境条件(0～5,km)对低速和高速燃烧特性的影响.结果表明:该柴油机在低速下平均指示压力、最高燃烧压力、最大压力升高率和放热率峰值均随海拔的增加而减小;海拔每升高1,km,上述燃烧参数分别平均降低6.83%、7.03%、4.00%和3.92%.低速下最高燃烧压力点、放热率峰值点和放热率重心随海拔基本保持不变,最大压力升高率点后移.高速下平均指示压力和放热率峰值随海拔的增加而减小,海拔每升高1,km,分别降低2.59%和2.00%;最高燃烧压力随海拔基本保持不变,最高燃烧温度随海拔的增加而增高;最高燃烧压力点、最高燃烧温度点和放热率峰值点以及放热率重心前移.在高海拔高速工况下发生了燃烧压力振荡,造成噪声和机械负荷增大.     

燃烧扰动下炉膛压力的特性分析

采用机理分析和数据分析的方法,建立了炉膛压力与锅炉燃料量、送风量和引风量之间的非线性动态数学模型.在不同锅炉负荷下,对模型进行了线性化处理,得到燃料量对炉膛压力的传递函数,并对其进行了频域特性分析.结果表明:在燃料量扰动下,炉膛压力对象的频率特性在不同负荷下均呈现带通滤波特性,且燃烧扰动的主要频率分布在其通带内,控制系统本身难以直接对燃烧扰动进行有效抑制;在低负荷工况下,炉膛压力波动增大是由于对象自身的非线性特性造成的.     

高温高压下掺氢天然气的燃烧特性

在定容燃烧弹内研究了高温(450,K)、高压(0.75,MPa)条件下天然气-氢气-空气混合气的火焰传播过程,获得了不同掺氢比和不同当量比下掺氢天然气的无拉伸层流燃烧速率,并分析了火焰的稳定性。结果表明,高温高压下随着掺氢比的增加,掺氢天然气的燃烧速率增加,且增长速率逐渐加快;马克斯坦长度则随着掺氢比的增加而减小,即火焰的稳定性下降。随着当量比的增加,无拉伸层流燃烧速率呈现先增大后减小的趋势,且最大无拉伸层流燃烧速率所对应当量比的位置随着掺氢比的提高而向浓混合气移动;马克斯坦长度随当量比的增加而增大,即火焰稳定性随当量比的增加而提高。     

氢空气混合气的燃烧及其NOx的形成

氢是可再生洁净能源，氢空气混合燃烧产生的唯一的有害排放物是ＮＯｘ，本文从燃烧理论和化学动力学角度分析了氢喷射火花点火氢发动机中氢空气混合气的燃烧及其ＮＯｘ的形成，并着重描述了低ＮＯｘ燃烧。     

初始温度对氢-空气预混诱导湍流燃烧特性的影响

通过在火焰传播路径上布置孔板实现诱导湍流燃烧,利用纹影技术和压力采集系统研究了初始温度对孔板诱导氢-空气预混湍流燃烧特性的影响。试验结果表明:穿越孔板前火焰传播速度略有下降,穿越孔板后火焰被诱导为湍流燃烧,火焰发展进程加快;随着初始温度的升高,最高燃烧压力和最大压升率减少,两者出现的时刻提前,添加孔板后的燃烧持续期变化率降低,但穿越孔板后的火焰传播速度的差异不显著。     

山西无烟煤空气分级燃烧NOx排放特性试验研究

采用自建的20 kW煤粉燃烧自维持一维试验炉系统进行了山西无烟煤空气分级燃烧和NO_x排放特性试验。结果表明:该系统能够实现煤粉气流在炉内自维持稳定燃烧,可有效地模拟煤粉锅炉炉内的流动、燃烧以及NO_x生成的全过程;单级空气分级燃烧时,增加空气分级深度有利于提高NO_x还原效率,NO_x还原效率最高可达51.7%;随着空气分级深度的增加,最佳燃尽风喷口位置向上偏移;通过合理配置燃尽风喷口位置及燃尽风量比例,多级空气分级燃烧时的NO_x还原效率将高于单级空气分级燃烧,可达60%。     

低氧稀释条件下煤粉颗粒燃烧特性实验研究

在平面扩散火焰煤粉燃烧实验系统上采用光纤光谱仪和CMOS相机分别测量了不同燃烧气氛(O_2/N_2、O_2/CO_2)、热协流温度(1 473～1 873 K)和氧气体积分数(5%～20%)下烟煤煤粉燃烧火焰的辐射光谱和火焰图像,获得了不同燃烧条件下煤粉颗粒温度沿程分布和燃烧特性。结果表明:在O_2/N_2或O_2/CO_2气氛下,随着热协流温度和氧气体积分数的降低,火焰颜色由亮黄色逐渐转变为暗红色,煤粉颗粒温度降低;随着热协流氧气体积分数的下降,煤粉颗粒温度波动系数减小了37%,颗粒温度分布更均匀;与O_2/N_2气氛相比,O_2/CO_2气氛下煤粉火焰光强减弱,煤粉着火距离增加,煤粉颗粒的平均温度降低了24～103 K,颗粒温度波动系数最大减小了24%。     

不同燃烧条件下煤粉锅炉NOx排放特性的试验研究

以1台670 t/h煤粉锅炉为对象进行了热态试验,研究了煤粉锅炉在不同燃烧条件下NOx 的排放特性.采用在线烟气分析仪对烟气成分进行分析,并通过化学分析获得了飞灰中的可燃物含量.改变二次风配风方式、炉膛出口氧量、周界风风门开度以及磨煤机组合方式等影响因素,对锅炉热效率、飞灰可燃物以及NOx排放浓度进行测量和分析,获得了可减少NOx排放并保持较高燃烧效率的合理燃烧方式:采用均等配风,炉膛出口氧量为2.25%左右,周界风风门开度为15%,采用ABC层的磨煤机组合方式.     

燃烧边界条件对乙醇均质压燃燃烧的影响

在一台由CA6110柴油机改造而成的单缸发动机上进行了燃烧边界条件对乙醇燃料均质压燃（HCCI）燃烧过程影响的试验研究。结果表明，在转速和进气温度一定时，随着过量空气系数的增加，着火始点推迟，燃烧持续期变长，缸内的最大燃烧压力降低，放热率降低，φ50（50％乙醇燃烧放热量所在的曲轴转角）位置推迟，燃烧效率降低；在发动机转速、进气温度和过量空气系数一定时，随着EGR率的升高，着火始点推迟，燃烧持续期延长，φ50位置推迟，放热速率降低，压力升高率变小，缸内最大燃烧压力减小，燃烧效率降低。在转速和供油量一定时，随着进气温度的升高，着火始点提前，燃烧持续期变短，压力升高率变大，缸内的最大燃烧压力变大。得到了发动机转速、过量空气系数和对应于最大指示热效率点的进气温度间的MAP图。