壁面条件对熄火特性影响的实验研究

利用多孔狭缝喷嘴考察了不同壁面条件对平行平板间甲烷/空气预混火焰熄火的影响规律,并采用表面分析手段探讨了不同材料对熄火特性的影响因素.实验结果表明壁面温度和表面特性都会影响熄火特性,熄火间距随着壁面温度的升高而单调减小,材料不同时熄火间距的差别在低温和高温时较小,在壁温为400℃时最大.化学熄火效应与表面化学吸附的OH...     

预混火焰在封闭狭缝内传播动力学研究

本文构建了一个封闭圆盘狭缝空间的一维平面火焰动力学模型,研究了存在壁面热损失条件下可燃混合物在封闭的圆盘狭缝定容装置内火焰的传播特性。模型预测结果与实验结果定性地吻合。模型表明显示,壁面散热降低火焰传播速度的机制在于其使高温已燃气体向低温未燃气体方向的膨胀能力减小,导致火焰前锋的当地流场速度降低,而且同时降低了火焰温度和燃烧反应速率。因此增大初始压力或掺氢气等低活化能的反应物能够有效降低壁面散热的不利影响。该计算模型能够丰富微小尺度封闭空间内火焰传播相关理论,并提供在微小封闭空间内提高火焰传播速度和燃烧效率的理论依据和调控手段。     

壁面渗透燃烧微燃烧器结构参数优化实验研究

针对一种圆柱多孔壁面组织渗透燃烧微尺度燃烧器,本文在甲烷/空气不同燃料当量比和混合气流量下,对比实验了关键参数燃烧室内径(d)和燃烧室高度(h)变化对燃烧器性能的影响.结果表明随燃烧室内径减小,吹熄极限速度显著下降,烟气平均温度升高,同时壁面温度下降;燃烧室高度减小,可燃烧极限当量比和淬熄极限速度均增大;在高径比h/d接近1时,烟气平均温度最高,壁面最高温度不变,大流量下壁面温度降低更快.因此,当缩小壁面渗透微燃烧器时,为防止燃烧效率降低和热损失增加,应优先缩小内径并保持高径比接近1.0.     

添加甲醇对二甲醚/空气二阶段燃烧过程的影响

采用一维层流预混火焰模型对二甲醚/甲醇/空气预混气体的流动反应过程进行了数值模拟, 考察甲醛、甲酸等污染物的生成规律. 结果表明: 在低流速下, 添加甲醇能够改变二甲醚反应途径, 抑制二甲醚的低温氧化反应. 当添加和二甲醚等质量的甲醇时, 二甲醚几乎不发生低温氧化反应, 生成的OH自由基减少是导致其发生的主要原因. 随着甲醇添加量的增加, 甲酸排放指数EI_HCOOH迅速降低, 而甲醛排放指数EI_HCHO在少量增加后持续降低. 添加适量甲醇能够同时降低这两种污染物的排放指数.     

基于数字图像处理的微火焰测量技术

为了提高微小火焰间接测量的准确性,根据灰度值和火焰温度的线性简化关系,利用数字图像处理软件Matlab对火焰图像进行灰度提取,间接获得火焰高度数据.测量结果表明:所测火焰高度数据准确,和实验结果吻合,用这种方法获取数据是可行的,而且方便简明.     

喷管直径对微尺度扩散火焰特性的影响

对均匀空气流中微尺度甲烷扩散燃烧进行了数值模拟,重点考察微喷管内的流动和传热传质对微尺度燃烧特性的影响.研究结果表明,在保持燃料喷出速度一定的条件下,随着喷管直径的减小,喷管内与甲烷喷出速度相反方向上发生热量和质量的传递,燃料与空气的混合在喷管内已经发生,火焰的一部分热量回流到喷管内顶热了未燃混合气,同时也增加了火焰的热损失.当管径为0.15 mm时,甲烷在微喷管内就开始发生化学反应,在进行微尺度解析计算时,必须包含一定的喷管区域.     

微尺度预混合火焰结构和熄火特性研究

本文以空气中的无约束甲烷预混合火焰为对象,用实验和数值解析的方法研究了微尺度预混合火焰的火焰结构和熄火特性。实验测得不同尺寸下混合气当量比和喷出速度与熄火关系图,在不到理论当量比(φ>1)时,火焰已经熄灭,管径越小,极限混合气当量比φu越大。数值解析研究了d=0．3 mm无约束甲烷预混合火焰,在混合气当量比大于 1的富燃料燃烧条件下,空气中形成的预混合火焰结构是内层预混合火焰和外层扩散火焰,极限当量比约为1,解析结果再现了实验现象。     

二甲醚低温氧化及甲醛生成特性实验研究

在常压环境下对二甲醚的低温氧化特性做了实验研究,并在不同当量比下研究了预混气中甲醛的生成特性.实验结果表明,二甲醚在200℃左右开始缓慢发生氧化反应,在250~379℃时氧化反应最为剧烈,750℃时被完全氧化为CO2和水;在二甲醚低温氧化产物中,甲醛是其重要的组分,二甲醚在200~400℃温度环境下最容易氧化而产生甲醛...     

含氧燃料燃烧中燃料氧迁移路径及含氧中间体生成特性

与碳氢燃料相比, 含氧燃料在燃烧过程中容易生成醛类等非常规污染物, 这些含氧中间体的生成与燃料中氧的释放密切相关. 本文从燃料氧迁移路径的角度来研究含氧中间体的生成特性及规律. 并采用分子束质谱结合真空紫外同步辐射光电离技术(SVUV-PIMS)探测了丙烷、二甲醚、乙醇三种低压预混火焰中的主要含氧中间体, 并获得了其摩尔分数分布. 结果表明: 与外部氧相比, 燃料氧更易形成含氧中间体. 生成的最主要的含氧中间体取决于燃料氧在分子中的结构. 二甲醚火焰中甲醛为最主要的含氧中间体; 乙醇火焰中乙醛为最主要的含氧中间体; 丙烷火焰中, 甲醛和乙醛的含量均很小, 但碳氢中间体乙烯、乙炔和丙烯的含量较高.     

正丁烷燃料中低温氧化的骨架反应机理

本文基于Healy等人建立的正丁烷详细反应机理(230个组分,1328个反应),采用直接关系图法,反应路径分析以及敏感性分析相结合的方法,构建了一个包含83个组分,397个反应的中低温反应动力学骨架模型。路径分析发现,在低温反应中,正丁烷氧化着火主要受链传播反应中的放热循环控制。而在中温反应中,正丁烷及其下游产物正丁基的裂解反应变得重要,大分子裂解后的小分子氧化加快反应进程。本文骨架模型在温度范围550~1050 K、压力范围0.1~3MPa、当量比范围0.5~2.0条件下对着火延迟时间、层流火焰速度、温度以及重要组分浓度分布的预测均与详细机理保持很好的一致性,同时与文献中快压机、定容燃烧弹和搅拌射流反应器的实验结果也吻合较好。