多孔介质中液体喷雾燃烧的实验研究

本文通过自行研制的多孔介质燃烧实验系统,研究了液体燃料在热多孔介质中的燃烧可行性及其燃烧特性.燃烧系统包括燃烧室、供气系统、供油系统和测量系统等,该系统分别以气体和液体作为燃料,先通过多孔介质内的预混合燃烧对多孔介质固相进行预热,然后喷入液体燃料,实现燃烧,实验证实了液体燃料在热多孔介质内汽化及自维持燃烧的可行性,并讨论了空气量和喷油量等对燃烧室温度的影响.     

应用于热光伏系统中的多孔介质燃烧器

为提供热光伏系统均匀的高温辐射源,利用SiC多孔介质作为燃烧媒介,组织丙烷燃烧,并结合回热、预热等手段以提高燃烧温度.结果发现,燃烧功率为4.3 kW时,多孔介质表面温度最高可达1000℃以上.低当量比燃烧可使表面温度梯度更低,当量比0.5时为1.07℃/mm.回热显著提高了多孔介质表面温度.     

多孔介质预混燃烧中辐射属性影响的敏感性分析

建立了惰性多孔介质中预混合燃烧的数学模型,采用辐射传递的有限体积法求解固相能量方程中的辐射源项,研究多孔介质热辐射在燃烧系统中的作用,考察辐射属性(吸收系数和散射反照率)对轴向温度场和辐射热流量影响的敏感性。研究表明,辐射属性参数波动对预测结果影响明显,固体热辐射在多孔介质预混燃烧中的影响不可忽略。     

基于多孔介质燃烧的小型推进器实验研究

多孔介质具有良好的蓄热、传热性能,多孔介质燃烧可以有效地降低系统的热损失,提高尺度燃烧的稳定性.本文在一个内径2 am、长2 cm的圆柱形腔体里组织多孔介质燃烧,测量了点火和稳定燃烧的当量比范围,腔体和出口温度等参数;将燃烧室与小喷管结构相结合,获得了稳定的微推力.     

考虑弥散效应的多孔介质中超绝热燃烧的数值模拟

研究多孔介质内往复流动下的超绝热燃烧。一维模型包括气体输运、多孔介质固体的辐射、导热和气固两相间的对流换热。通过数值计算研究超绝热燃烧的形成、以及弥散效应、当量比和多孔介质材料本身对超绝热燃烧特性的影响。计算结果的有效性通过实验进行了验证并取得了相同的趋势。结果表明,组分弥散效应对气体温度分布和反应热影响很小;同一工况下,不考虑气体混合物的热弥散效应,会导致过高的气体温度计算值。同时,计算结果表明小孔径的多孔介质更有利于贫可燃极限的扩展,对30 ppi的多孔介质燃烧器,得到了当量比为0．092的可燃极限。     

材料性质和燃料特性对浸没在多孔介质中的液体燃料燃烧特性影响

本文研究了浸没在沙、钢珠和氟石等不同材料的多孔介质床中的液体燃料的燃烧特性.探讨了燃料性质对火焰特性、床层温度分布、离表面最近测点处蒸气区的下边界到达时间以及燃料消耗的影响.实验结果揭示了浸没在多孔床中的液体燃料燃烧的特殊规律.     

颗粒有序堆积多孔介质对流换热实验研究

本文采用"瞬态单吹反问题研究方法"对颗粒有序堆积多孔介质内的强制对流换热进行了实验研究。详细研究了颗粒堆积方式变化对多孔介质内对流换热的影响,并对均匀与非均匀颗粒堆积多孔介质内的对流换热特性进行了对比分析。研究表明:通过对颗粒进行合理有序堆积,可以使相应多孔介质内的压降显著降低,其综合换热效率明显提高;通过拟合获得了颗粒有序堆积多孔介质内的宏观流动换热实验关联式,其形式与传统经验公式(Ergun公式和Wakao公式)一致,但部分模型参数值远低于传统经验公式。     

多孔介质中卡森流体的分形分析

研究了非牛顿流体中的卡森流体在多孔介质中的流动特性.基于服从分形分布的弯曲毛细管束模型,运用分形几何理论推导出了该流体在多孔介质中流动的流量、流速、启动压力梯度和有效渗透率的分形解析解.模型中的每一个参数都有明确的物理意义,它将卡森流体在多孔介质中的流动特性与多孔介质的微结构参数有机联系起来.文中给出了卡森流体的流速、启动压力梯度和有效渗透率随着各影响因素的变化趋势,并进行了讨论.所得分形模型可以更深刻地理解卡森流体在多孔介质中流动的内在物理机理. 关键词： 多孔介质 卡森流体 分形     

外界辐射对浸没在多孔介质中的液体燃料燃烧特性的影响

本文研究了不同辐射通量下浸没在沙床中的液体燃料的燃烧特性.探讨了辐射通量对液体燃料浸没在多孔沙床中的燃烧特性的影响,获得了不同辐射通量下的火焰特性、床层温度分布、离表面最近测点处蒸气区的下边界到达时间、燃烧持续时间及燃料消耗规律.实验结果揭示了浸没在多孔床中的液体燃料在不同辐射通量下燃烧时的特殊规律.     

多孔介质中的分形与输运

介绍了多孔介质里隙空间和孔隙界面的分形结构，描述了多孔介质中的输运特性及其实验与计算机模拟方法，最后介绍了自相似多介质中输运特性的一种递推计算方法。     

燃气轮机燃烧室空气加湿燃烧的实验研究

空气加湿燃烧是HAT循环的关键技术。本文通过中压全尺寸燃气轮机燃烧室空气加湿燃烧实验,研究了加湿度对燃烧特性的影响。实验中发现,燃烧室内温度分布、出口温度场、污染物生成(即NOx、CO、UHC)及燃烧稳定性都受到加湿度的影响。研究结果表明,空气加湿燃烧导致NOx排放显著下降, CO和UHC排放略有上升,燃烧室中压力振荡的频谱产生了变化,燃烧室出口温度场畸变加剧。作者从水蒸气影响燃烧的机理出发对实验结果进行了分析和解释。     

堆积床内甲烷/空气预混燃烧的理论分析

在多孔介质内组织预混燃烧,燃气与多孔介质有强烈的换热作用,燃烧过程伴随着化学反应和热输运的强烈耦合。本文以惰性氧化铝球堆积床内的甲烷/空气预混燃烧为例,提出解析模型,对燃烧过程进行理论分析,给出温度分布的解析解,发现了超绝热火焰温度燃烧现象。     

单只水平浓缩煤粉燃烧器在1MW燃烧试验台上的试验研究

单只水平浓缩煤粉燃烧器在１ＭＷ燃烧试验台上的试验研究孙绍增，吴少华，李争起，杨明新，王新雷，陈力哲，庞丽君，邢春礼，朱彤，孙恩召，秦裕琨（哈尔滨工业大学动力工程系哈尔滨１５０００１）关键词：水平浓淡燃烧，煤粉燃烧器，稳燃，低ＮＯ_ｘ一、引言电力工业对?..     

双层多孔介质内甲烷富燃制氢过程的研究

采用一维双温度体积平均模型和详细的甲烷化学反应机理GRI 3.0,对双层泡沫陶瓷多孔介质内甲烷富燃燃烧过程进行数值模拟,研究在双层多孔介质交界面附近稳定燃烧时的火焰稳定传播范围、火焰温度和组分分布及氢气的产量和能量转换效率.结果表明,双层多孔介质燃烧器能有效拓宽甲烷在空气中的富燃极限;在当量比大于1.6时,燃烧产物中氢气含量较多,氢气产生分为甲烷部分氧化和水煤气反应两个阶段;当量比在1.6～1,8之间时,能量转换效率较大,最大值约为46%.     

进气中CO2浓度对预混合燃烧和排放影响的试验和模拟研究

本文研究了进气中CO2浓度对燃烧和排放特性的影响.研究表明在所有的预混合燃料比下,当CO2浓度增加时,NOx排放随之大幅减少,烟度排放有小的变化。利用KIVA3V和湍流与化学反应交互的燃烧模型对柴油机预混合燃烧进行了模拟研究,对缸内OH浓度的模拟计算表明,随着CO2浓度的增加,着火前期OH生成浓度明显向后推移,这表明燃料的氧化速率随CO2浓度的增加变慢,从而延长了着火滞燃期。进气中CO2浓度变大时,燃烧温度降低,有利于降低NOx的排放。     

超临界CO2在烧结多孔圆管中换热的实验研究

本文对超临界压力二氧化碳在烧结多孔介质的竖直圆管中的对流换热进行了实验研究。分析了入口温度超过准临界温度、颗粒直径为0．2-0．28 mm的多孔圆管中,压力、流量、热流密度以及流动方向对超临界二氧化碳对流换热的影响。结果表明,准临界点附近剧烈变物性的影响使得超临界二氧化碳在多孔结构中的对流换热非常复杂。对流换热随着温度远离准临界温度和热流密度的增加不断减弱;流量对对流换热的影响比较复杂。在准临界温度附近,浮升力对换热有一定的影响。     

堆积床内非驻定过滤燃烧的一维研究

多孔介质内气体过滤燃烧不同于自由流中燃烧,燃气与多孔介质强烈换热.热波波速和燃烧波波速是燃烧过程的特征参数.以惰性堆积床内的甲烷/空气的低速过滤燃烧为例,提出一维解析模型,用摄动理论推导出燃烧波波速,用直接求解方法和格林函数方法给出充分发展后的和瞬态的燃烧温度分布,并进行计算验证.     

燃煤锅炉燃烧过程与NOx排放的模型与数值计算

本文以一台前墙布置有24只旋流燃烧器的350 MW燃煤电站锅炉为研究对象,对锅炉在100%、95%、85%、70%和50%额定负荷下的流动、燃烧和NOx排放进行了全炉膛数值模拟。模拟结果与锅炉运行和实测数据进行了全面比较并发现,除50%负荷外,其余工况两者符合情况良好。文中提出并采用了NOx模拟中相关的模型参数;对炉内空气量、炉温与NOx生成关系的计算结果表明, NOx的最终排放对温度的敏感性更强。     

Towards the development of an efficient low-NOx ammonia combustor for a micro gas turbine

Recent studies have demonstrated stable generation of power from pure ammonia combustion in a micro gas turbine (MGT) with a high combustion efficiency, thus overcoming some of the challenges that discouraged such applications of ammonia in the past. However, achievement of low NOx emission from ammonia combustors remains an important challenge. In this study, combustion techniques and combustor design for efficient combustion and low NOx emission from an ammonia MGT swirl combustor are proposed. The effects of fuel injection angle, combustor inlet temperature, equivalence ratio, and ambient pressure on flame stabilization and emissions were investigated in a laboratory high pressure combustion chamber. An FTIR gas analyser was employed in analysing the exhaust gases. Numerical modeling using OpenFOAM was done to better understand the dependence of NO emissions on the equivalence ratio. The result show that inclined fuel injection as opposed to vertical injection along the combustor central axis resulted to improved flame stability, and lower NH₃ and NOx emissions. Numerical and experimental results showed that a control of the equivalence ratio upstream of the combustor is critical for low NOx emission in a rich-lean ammonia combustor. NO emission had a minimum value at an upstream equivalence ratio of 1.10 in the experiments. Furthermore, NO emission was found to decrease with ambient pressure, especially for premixed combustion. For the rich-lean combustion strategy employed in this study, lower NOx emission was recorded in premixed combustion than in non-premixed combustion indicating the importance of mixture uniformity for low NOx emission from ammonia combustion. A prototype liner developed to enhance the control and uniformity of the equivalence ratio upstream of the combustor further improved ammonia combustion. With the proposed liner design, NOx emission of 42?ppmv and ammonia combustion efficiency of 99.5% were achieved at 0.3?MPa for fuel input power of 31.44?kW.