新型ECT传感器在燃烧检测中的应用研究

电容层析成像(ECT)是一项基于电容敏感原理的过程成像技术,是极具应用前景的多相流检测技术之一.本文提出了一种新型ECT传感器,该型传感器具有采集信号强、噪音小、结构稳定、有利于高温环境参数检测等优点.本文将该型传感器应用于多孔介质内火焰分布的检测,分析比较了不同燃气/空气流量、不同孔密度分布对燃烧特性的影响,验证了多孔介质内燃烧的优越性,同时证明了该型传感器应用于高温环境的参数检测是完全可行的.     

泡沫陶瓷内火焰分布的ECT可视化研究

本文运用电容层析成像(ECT)方法,以非侵入的方式,对多孔介质燃烧中的火焰分布进行可视化测量.针对高孔隙率泡沫陶瓷(8PPI)的孔隙结构特点,提出了一种"十字架形"几何结构模型,用丁泡沫型多孔介质内甲烷-空气预混燃烧的二维数值模拟.ECT成像结果与数值模拟结果吻合,显示了两个不同学科信息的融合性和互验性.     

双层多孔介质燃烧器的数值模拟

考虑多孔固体构架的辐射换热以及气固相间的对流换热,引入弥散效应及相间对流换热系数,使用GRI3．0机理和双通量辐射模型,数值求解双层多孔介质内燃烧过程．分析了双层多孔介质燃烧器内火焰稳定性和污染物排放,并与单层的进行比较．结果表明,双层多孔介质燃烧器能够在较宽的流量范围内将火焰稳定在它的交界面附近．     

多孔介质中燃烧火焰的ECT成像研究

本研究分析了火焰中电离现像对电容法火焰测量的作用.对电容层析成像方法进行了分析,确定了适合火焰检测的成像算法.利用电容层析成像对多孔介质中的燃烧火焰进行了可视化测量.结果表明该方法可行.多孔介质中单个火焰在任何位置都能被成像,两个以及较大区域的火焰也能被区分.     

非均匀介质球颗粒的等效介电常量

从求解拉普拉斯方程的边值问题出发,讨论了非均匀介质球颗粒的等效介电常量,给出了多种介质组成的多壳层介质球颗粒的等效介电常量的一般递推公式,推导了壳层的介电常量随半径连续变化的梯度介质球的等效介电常量的微分方程．并以壳层的介电常量为幂函数为例,得到了梯度壳层介质球的等效介电常量．     

渐变型多孔介质中燃气燃烧特性试验研究

试验研究预混燃气在渐变型多孔介质(GVPM)中的燃烧特性,包括在渐变型多孔介质中的温度场、火焰移动、CO和NOx生成、燃烧稳定性及多孔介质孔径结构对燃烧特性的影响规律。研究结果与几种均匀型多孔介质(HPM)中的燃烧特性进行比较,发现渐变型多孔介质中的燃烧有如下优点:均匀的温度分布、较低污染物排放、高燃烧速率、高稳定性、宽燃烧极限和较大的负荷调节范围。     

光学复合体系中有效介质理论的适用条件

以纳米晶掺杂复合体系为例，研究该类多组分光学材料的有效介电系数随复合体系结构和组分介电系数的变化，进而分析有效介质理论的适用条件。假定纳米晶被周期性掺杂到背景晶体中，且均为各向同性材料。借助转移矩阵理论研究发现，当纳米晶和背景晶体的介电系数相差较大时，有效介电系数会表现出波长依赖性。此外，发现复合体系在其光学能隙处没有有效介电系数，说明此时基于等效介质思想的有效介质理论均不适合描述复合体系的光学性质，这是因为在物理上均一的光学材料无法形成光学能隙。     

辐射模型和弥散效应对多孔介质内燃烧影响的数值模拟

本文根据气固两相局部非热平衡假设,建立了甲烷/空气预混气在惰性多孔介质内的一维层流燃烧数学模型。分别采用附加导热、Rossland模型和二通量法模型求解固体能量方程中的辐射源项,研究了热辐射模型和弥散效应对多孔介质内燃烧火焰结构的影响。结果表明,多孔固体表面辐射的影响不可忽略,辐射模型对火焰温度的预测影响显著,而弥散效应对气体温度的分布及反应热影响则较小。     

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%.     

多孔介质中甲烷预混气火焰传播特性实验研究

本文对甲烷预混气在多孔介质中的火焰传播特性进行了实验研究,在开口竖直管中充填多孔介质,通过改变预混气氧含量使火焰在不同多孔介质中传播并测量火焰传播速度。预混气中氧含量最高达到29％。实验结果表明:多孔介质中甲烷可燃预混气火焰传播速度大于其层流火焰传播速度,可达到5倍以上(当量比的甲烷-空气预混气);多孔介质当量孔直径越大,或预混气层流火焰速度越高,则预混气火焰传播速度越高;多孔介质中可燃混气的火焰传播界限变小,当量孔直径大的多孔介质其界限值较大。实验结果与Babkin提出的多孔介质中的火焰传播机理相符。     

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.     

雨介质的等效介电常量模型

利用系统辨识法研究了雨介质的介电常量,分别得到了毫米波段雨介质的雨强等效介电常量模型和频率等效介电常量模型,利用模型计算雨衰减的结果与有关文献完全一致,表明所得模型实用有效;利用雨强等效介电常量模型得到的电磁波的交叉去极化与文献基本一致.     

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.     

化学反应溶液介电特性同轴式在线测量装置

 为解决化学反应溶液腐蚀测量探头的问题,提出了一种能实现宽带在线测量且测量探头不直接接触化学反应溶液的测量装置,并用这种测量装置采用全波仿真软件得到了用于重构溶液等效介电系数的散射参量。同时在假定2%测量误差的情况下,采用遗传算法反演溶液的等效介电系数。化学反应溶液等效介电系数的重构结果与文献值吻合较好,其相对误差小于5%,表明该测量装置在化学反应溶液介电系数的宽带在线测量中具有明显优势。     

湍流对多孔介质内预混火焰影响的初步研究

当气流速度较大时,多孔介质内预混燃烧的模拟需要考虑湍流的影响,本文利用简化的k-ε双方程湍流反应流模型对多孔介质内的预混火焰进行了数值模拟.结果表明,湍流大大加强了气流的组分和能世扩散,计算得到的火焰传播速度、CO及NO的排放量都与实验值符合得比较好,与层流模型相比,湍流模型能够改善计算结果.     

多孔介质中超临界水渗流压降特性研究

流体在临界点附近参数区域,其黏性系数、比热容、导热系数、密度等热物理性质都会发生剧烈变化,因此超临界流体在多孔介质中的渗流特性较为复杂,常规流体多孔渗流压降特性规律能否适用有待于验证。以超临界水煤气化技术为代表的一系列高新技术的发展对多孔介质中超临流体的渗流特性的认识提出了更高的要求。本文考察了典型操作参数(温度300~450℃,压力22.7~25 MPa,流量0.8~3 kg.h~(-1))对多孔介质中超临界水渗流压降特性的影响。研究结果表明:Ergun公式在估算多孔介质中超临界水渗流压降的过程,黏性项被高估,惯性项被低估。本工作有望为超临界水煤气化技术中超临界水流化床的设计提供依据。     

含有偏心球形微粒介质球的有效介电常量

对于处在均匀外电场中含有偏心球形微粒的介质球,利用分离变量法求出球内外的电场,给出了球外电偶极矩和电四极矩的近似表达式.首次引入含有偏心球形微粒介质球的有效介电常量,它不同于同心多层介质球的等效介电常量,不仅与介质球内的介质有关,而且与球外介质有关.数值结果显示了有效介电量数随偏心距和球外介质介电常量的变化情况.     

多孔介质等效导热系数的较高精度通用计算式

一、概述 多孔介质的材料在建材和隔热技术中应用很广,用理论方法计算其导热系数并指导材料改性的设计是十分有意义的。已被广泛使用的Eucken,Loeb和Russell等算式仍然有缺点,不能反映在某些参数改变时的差别。本文根据最小热阻力法则,导出了包含气孔内气体传导和辐射项的多孔体的等效导热系数λ_e的计算式。它含有8种参数,由λ_(et)、λ_(eb)及加权因子P_λ组成。     

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。     

基于REV的保温多孔材料传热“三箱”分析模型

保温材料广泛应用于建筑中的制冷与空调等领域,保温多孔介质材料的内部结构复杂无规律且孔隙分布具有不确定性,热质传递作用机理复杂多变,目前的分析方法和研究模型普适性差,对一些微观热质传递机理问题尚未提出解决方法。本文基于表征体元REV,建立了保温多孔介质材料传热计算"三箱"分析模型。利用"三箱"模型对保温多孔介质材料传热过程进行分析,并给出各模型下多孔介质导热系数计算公式。基于保温多孔介质材料传热计算"三箱"分析模型,对不同孔隙率、孔隙通道分布系数和迂曲度的硅酸钙材料进行了计算和模拟并研究了其对保温多孔介质材料导热系数的影响,总结出其变化规律。本文所做工作,不仅为保温多孔介质材料传热分析研究提供了新模型与新方法,在其他类型多孔材料研究中也有借鉴意义。