火焰特征辐射谱线测温方法实验研究

本文利用CCD光纤光谱仪,对不同燃烧状态下的煤粉火焰辐射光谱进行测量.发现通过辐射光谱法测量的火焰温度和使用热电偶测量的火焰温度存在一定的偏差.光谱法的温度较热电偶的温度高约60～160℃,沿火焰行程,热电偶和光谱法测量的火焰温度存在较大的特性差异,光谱法测得的火焰温度沿火焰行程基本不变.同时,光谱法火焰温度的高低受到煤质特性,空气湿度,燃烧过程中的散热条件等因素的影响.     

煤粉燃烧火焰辐射光谱实验研究

针对煤粉燃烧辐射光谱问题,利用光纤光谱仪对煤粉平面火焰炉实验装置煤粉燃烧火焰辐射光谱进行了测量,详细分析了煤粉辐射光谱特征,并基于普朗克辐射传热定律,通过对光谱仪波长响应特性的标定,得到火焰绝对辐射强度随波长的分布情况,进而利用最小二乘法获得火焰温度与辐射率参数,由此提出基于煤粉燃烧火焰辐射光谱测量的火焰参数测量方法。利用该方法对不同燃烧条件下煤粉燃烧参数进行测量,开展了不同燃烧参数下煤粉火焰辐射光谱实验研究,研究结果表明：煤粉燃烧火焰辐射在200～1 100 nm波段具有较强且连续的光谱特征,基于普朗克辐射定律与最小二乘法可实现煤粉燃烧火焰温度与辐射率的测量;煤粉燃烧火焰辐射光谱在590,766,769和779 nm附近可见明显的Na和K等碱金属痕量元素原子光谱发射谱线,并且这些原子谱线的出现与火焰温度有关;随着煤粉浓度的提高,虽然燃烧温度变化不大,但由于火焰辐射率的增加,造成辐射光谱强度的大幅提升。这对锅炉煤粉燃烧优化具有重要参考价值。     

声场作用下甲烷部分预混火焰NOx生成特性实验研究

在Rijke管产生的强迫脉动驻波声场下,以甲烷层流部分预混火焰为研究对象,比较了脉动燃烧与稳态燃烧下NOx随当量比的变化规律,结合微细热电偶、火焰探针,讨论了火焰内部温度场和组分浓度变化,分析了脉动燃烧下NOx降低机理。结果表明脉动燃烧下甲烷部分预混火焰的NOx降低,其主要机理为：脉动燃烧下火焰的峰值温度低,温度分布均...     

用光谱诊断技术测定高能单元推进剂的温度分布

采用光谱诊断技术中的相对强度法测定了单元推进剂六硝基六氮杂异伍兹烷(HNIW)在3 MPa和5 MPa两种压力下的燃烧火焰温度分布。结果表明,相对强度法能准确地测出单元推进剂HNIW在整个燃烧过程的温度分布曲线,测得的最高燃烧火焰温度低于相应压力下的理论计算温度;测量压力升高,最高燃烧火焰温度更接近于理论计算温度。此实验结果说明：在较高压力条件下,用相对强度法能够准确地测定高能高燃速推进剂的燃烧火焰温度分布。     

原子发射双谱线法测火焰温度的实验研究

通过光谱仪测量火焰中K(766.5,769.9 nm)原子发射谱线的相对强度比来获得火焰温度。介绍了测量原理、测量方法、实验系统。在黑体炉炉膛达到热力学平衡状态下,进行原子发射双谱线法和热电偶测温的对比实验,结果两种方法所测温度相关性较好,实验证明了该方法的可行性。用该方法测量煤粉和木材的火焰温度,结果和实际相符合。     

N2稀释对双旋流合成气非预混燃烧特性的影响

利用平面激光诱导荧光（PLIF）、高温细丝热电偶及红外气体分析仪对不同N₂稀释量下的双旋流合成气非燃烧流场进行了实验研究。实验结果表明,随着N₂稀释量的增加:双旋流合成气火焰的基本结构发生变化,火焰会出现典型的推举火焰特征;火焰锋面被拉伸,主要反应区域轴向长度和径向宽度增大,喷嘴出口附近火焰锋面由M型分布逐渐转变为W型分布,轴线上未反应区域不断扩大;火焰张角与穿透深度增大,火焰推举高度减小;燃烧排气温度略有减小,NO排放明显降低。     

现代光谱对燃烧与爆炸过程瞬态温度的实时诊断技术

燃烧温度是表征燃烧和爆炸行为和特征的重要参数之一,它将有效地指导新型炸药,火工品,爆破器材和新型武器的设计与制造。本文综述了现代光谱对火焰与爆炸过程瞬态温度的实时诊断技术,如原子发射-吸收光谱法、原子发射双谱线法、原子发射多谱线光谱法、分子转振光谱法、激光相干反斯托克斯拉曼光谱法和平面激光诱导荧光光谱法的应用和新近发展。其中原子发射-吸收光谱法的最大时间分辨率可达25μs,双谱线法的时间分辨率可高达0.1μs,完全适应于猛烈的爆炸和燃烧火焰的瞬态实时温度诊断的需要。其他的方法也将对研究火焰与爆炸过程的规律和燃烧瞬态特征的表征提供了新的有效的研究方法。     

连续式蓄热燃烧系统的实验研究

针对火焰切换式蓄热燃烧系统的不足和自蓄热燃烧器存在的问题,本文提出新的连续式蓄热燃烧技术方案,采用蓄热燃烧专用切换阀技术,开发出新型连续式蓄热燃烧系统。实验结果表明,该系统中单个燃烧器可以实现蓄热状态下的连续燃烧,炉内温度波动幅度变小,彻底改变了原自蓄热燃烧器存在的气流"短路"现象。     

利用辐射光谱法在线测量固体火箭推进剂燃烧温度

针对固体火箭发动机恶劣环境下的高温燃烧测量问题,提出了利用辐射光谱法来开展固体火箭推进剂燃烧温度在线测量的方法,采用200～1 100 nm光纤光谱仪测量了高压实验燃烧器下固体火箭推进剂燃烧火焰辐射光谱,总结了其光谱特性,并基于普朗克定律和光谱拟合方法获得了相应的推进剂燃烧温度,这对固体火箭推进剂燃烧诊断与燃烧机理研究具有重要的参考价值。     

煤粉在四角切向燃烧煤粉锅炉炉膛内的燃烧行为

本文对煤粉在四角切向燃烧煤粉锅炉炉膛内的燃烧行为进行了数值研究。在计算中,将煤岩学对煤进行分类研究的思路引入燃烧学,对煤粉中所含不同煤岩类别的煤粒分别进行了研究。结果表明,煤粉中的部分难燃组分在炉膛内未能燃烬;炉膛出口处颗粒的浓度存在较明显的偏差,右侧浓度较大,未燃成分较多;煤粉的未燃烬及浓度偏差对四角切向燃烧煤粉锅炉的局部超温爆管现象有直接的影响,且三次风的影响更为严重。     

燃料空气供给条件对热声不稳定燃烧影响的研究

对Solar低排放预混燃烧系统的燃烧稳定性进行了数值研究.应用非定常N-S方程、雷诺应力紊流模型及涡团耗散燃烧模型,数值模拟了该类型燃烧器在不同的燃料空气供给条件下的气流流动特性和压力振荡特性,并给出了不稳定发生时压力和速度振荡的幅值和频率.根据供给条件的不同,燃烧可以是稳定的或是不稳定的,取决于燃料到火焰前沿的迟滞时间.采用CFD方法,可精确地获得燃料到火焰前沿的迟滞时间,证实了所采用的模型能够精确预测不稳定燃烧的出现及振荡特性.通过调整燃料与空气的供给条件,可使振荡激励或阻尼.     

燃气轮机合成气燃烧室中燃烧噪声的现场测试与分析

燃气轮机的燃烧噪声是反映燃烧室燃烧稳定性的主要参数.本文对国内某座煤基IGCC示范电站的40 MW级燃气轮机在诸多运行条件下的燃烧噪声进行了现场测试,分析了气液双燃料喷嘴在燃烧轻柴油、燃烧合成气以及油气切换过程中燃烧室的燃烧噪声,另外分析了合成气掺烧驰放气与合成气加湿对燃烧稳定性的影响.结果表明:合成气燃烧室在油气切换过程中燃烧噪声会增加,但距离振荡燃烧的阈值仍有很大的裕度;烧合成气时随着燃气轮机功率增加燃烧噪声降低;合成气加湿时随着蒸汽流量增加污染物NOx排放显著降低,并且燃烧噪声也有降低的趋势.     

湿空气扩散燃烧火焰结构特性研究

利用二维粒子成像速度仪(PIV)对钝体燃烧器中的甲烷／湿空气扩散燃烧的速度场进行测量,考察其火焰的结构特性及其内部流动状况。通过对湿空气燃烧流场与普通燃烧流场的对比分析表明,湿空气燃烧情况下,两种燃烧状态的火焰(回流燃烧火焰和中心射流主导火焰)相互转换的燃空速度比(γ)值要比普通燃烧的小;湿空气燃烧使得喷嘴后的同流空气的速度降低,空气的回流作用减弱,燃料更容易冲出回流区,火焰的稳定性能变差。     

惰性多孔介质内过滤燃烧特性分析

以惰性堆积床内甲烷/空气低速过滤燃烧为例,因次分析系统特征尺度,基于修正的单温度模型,提出一种封闭的耦合解析方法,对燃烧过程进行理论分析.研究了燃烧波波速、火焰传播速率、最高燃烧温度等燃烧特性参数,将计算结果与实验结果以及前人的理论结果进行对比.     

不同种类燃料火焰的辐射光谱测量

利用CCD光纤光谱仪测量不同燃料的火焰辐射光谱,得到了不同种类燃料燃烧时火焰光谱的不同特征。分析这些特征可以对燃料进行判别,也可以对不同火焰进行监测和诊断。     

旋流非预混燃烧火焰流动特性的实验研究

利用粒子图像速度场测量技术(PIV)对不同工况下的旋流非预混燃烧流场进行了测量,考察不同燃空速度比下旋流火焰的流动特性.结果表明,轴向截面上径向平均速度流场以燃烧器轴线呈中心对称,轴向平均速度、轴向脉动速度和径向脉动速度沿燃烧器轴线成对称分布,且轴向平均速度和轴向脉动速度的最大值出现在轴线处.随燃空速度比的增大,轴向平均速度和脉动速度增大,随着与燃烧器表面的距离增加,流场截面上轴向平均速度和脉动速度差异不断减小.     

城市生活垃圾的燃烧性能研究

本文用工业分析、元素分析与热分析等技术，研究垃圾中主要组分的燃烧特性，为垃圾焚烧炉的工程设计和优化运行提供可靠的科学依据．     

旋流喷雾燃烧的直接数值模拟

对三维旋流喷雾燃烧进行了初步的直接数值模拟,其中液滴蒸发采用无限热传导蒸发模型描述,气相燃烧采用自适应单步反应机理,液滴的跟踪在拉格朗日框架中进行。模拟结果表明,喷雾燃烧的火焰结构十分复杂,仅采用传统的非预混燃烧模型是不够的。在蒸发和燃烧共存并存在强烈相互作用的区域,组分与混合物份额之间存在着复杂的关联,这给发展精确的湍流喷雾燃烧模型带来了挑战。     

甲烷预混燃烧火焰的详细数值模拟

将六步简化甲烷燃烧反应模型与层流Ｎ－Ｓ方程相结合，数值模拟了定常与非定常的甲烷预混燃烧火焰．得到了速度、温度和包括ＣＯ和ＮＯ在内的十种组份的浓度分布；预测了进气流量脉动时的燃烧流场特性．该模型及其计算软件可较推确地模拟化学反应动力学起主导作用的甲烷预混燃烧现象，为研究燃烧过程特性，发展高效低污染燃烧技术与设备提供了有力的数值研究工具．     

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。