燃料气体预热温度对微燃烧器性能影响的分析

燃料在直圆管形状的微尺度燃烧器中进行预热燃烧,对比不同预热温度下的燃烧器工作性能,检验强化预热对促进微燃烧稳定的效果。实验选择燃料混合气体流量为0.12、0.24、0.36L/min,预热温度分别为室温23℃和250、500℃。实验结果显示,在室温,燃料混合气体流量0.12L/min下,燃烧器可燃极限当量比为0.339~3.639。预热温度上升到250℃时,可燃极限当量比范围增大到0.317~4.304。 而预热温度500℃时,可燃极限当量比范围减小为0.453~1.706。在实验中测量燃烧器壁面温度,结合数值模拟研究内部燃烧过程。模拟结果显示,随预热温度上升,反应区域峰值温度上升。在流量0.24L/min,当量比为1,预热温度由室温上升至500℃时,峰值温度由1.890K上升至2.013K。实验结果证明适当预热可以提高反应温度,从而抑制热熄火。     

小尺度双网格荷电雾化燃烧器热损失特性研究

以无水乙醇为燃料,运用荷电雾化技术,实验研究了锥-射流喷雾模式下双网格燃烧器的燃烧与热损失特性。结果表明,在当量比Φ为0.85~1.40区间内燃烧稳定,圆形片状火焰附着于燃烧网格附近,火焰直径与燃烧器内径相当。火焰温度、燃烧效率均随当量比的增大先上升后下降,在当量比Φ=1时分别达到最大值1 197.38 K、93.26%。尾气温度随当量比的增大而降低,壁面热损失随当量比增大而增加。壁面热损失与燃料完全燃烧释放热量比例为27.25%~33.08%,其中辐射热损失略高于对流热损失。燃烧器热效率在当量比Φ≤1下可达69%。双网格燃烧器可实现小尺度条件下液体乙醇的良好喷雾、蒸发与燃烧。     

燃料流量与管径对受限空间下微小火焰的影响分析

以小尺度陶瓷管为燃烧器喷管,与陶瓷管同轴的石英玻璃管构造受限空间,采用实验研究与数值模拟相结合的方法分析液体乙醇微小射流火焰特性。实验选择燃料流量为0~2.1 m L/h,采用的陶瓷管包括内径为1.0 mm和0.6 mm两种。结合火焰燃烧过程所涉及的特征参数,包括液滴高温蒸发率、无量纲热损失、熄火直径等,分析了不同燃料流量、燃烧器喷管内径等对微火焰稳定性、温度、形态等的影响。液体乙醇流量从零开始增加,整个变化过程会经历5个阶段,同时微火焰温度升高。而燃烧器喷管内径减小时,火焰逐渐变小。研究结果表明在稳定燃烧阶段,随着乙醇燃料流量的增加,燃料整体高温蒸发量增大,微火焰温度升高、火焰高度增大;随着燃烧器喷管内径减小,无量纲热损失增大,微火焰温度降低、火焰高度减小。适当调整燃料流量和燃烧器喷管内径有利于增强火焰稳定性。     

生物质燃料脉动燃烧器的设计

将自激脉动燃烧技术应用于生物质燃烧,既能够提高生物质的燃烧效率,又能减少烟气污染物的排放量.针对生物质燃料与脉动燃烧设计中的问题,进行了有关生物质燃料脉动燃烧器设计的理论研究,分别对外形尺寸、炉膛结构、进料装置、炉箅子、清灰以及除渣装置等进行分析与设计.实验证明,所设计的燃烧器能够稳定与持续燃烧,炉膛温度保持在800～1 000℃之间,避免了高温结团和结渣的产生.     

汽油/氢发动机燃烧特性试验与仿真

进行了当量比=1的汽油机和当量比分别为0.8、0.6、0.4的纯氢发动机台架试验.通过对测得的汽油机和氢发动机燃烧缸压数据进行标定,建立了较为准确的AVL Boost汽油机和氢发动机燃烧仿真模型,并进行了仿真.结果表明,氢燃料的特性使得缸内混合气的燃烧速度显著加快,燃烧持续期大幅缩短,导致缸压上升,有效热效率得到提高.当量比为0.4的稀薄工况时纯氢发动机仍可正常运行,发动机燃用氢气可改善发动机性能.     

激波管燃烧条件下典型燃料多环芳香烃排放影响因素分析

在正庚烷、癸酸甲酯机理的基础上,构筑包含多环芳香烃(PAHs)生成过程的两种机理,通过与实验数据的对比验证机理的有效性,考察燃料特性、当量比、初始温度、初始压力对多环芳香烃生成过程的影响。研究结果表明,两种新机理计算得到的中间自由基、着火延时、主产物浓度分布与实验数据吻合良好,可以用来模拟燃料的点火燃烧过程;正庚烷和癸酸甲酯火焰中的多环芳香烃浓度在温度升高率最大时达到最高值,多环芳香烃各组分达到峰值浓度所需的反应时间随初始温度的增大而减小;多环芳香烃各组分峰值浓度均随当量比的减小而降低;随初始压力的增大,多环芳香烃各组分峰值浓度出现的时刻略有提前;与癸酸甲酯相比,正庚烷燃烧过程中更易产生多环芳香烃。     

平板式微燃烧器内二甲醚催化燃烧与动态火焰研究

微型燃烧器是微动力系统的核心,在微型平板燃烧器内进行了二甲醚/空气铂催化燃烧实验,主要研究了燃烧性能和动态火焰,包括稳燃范围、火焰特征、壁面温度、产物含量变化等。实验结果表明,在微型平板燃烧器内,添加石英棉后稳燃范围明显高于未加石英棉的情况。未添加石英棉时,当量比Φ为1.2~1.4时,可以让火焰驻定;Φ1.4时,会产生振荡火焰,振荡过程可分为3个阶段;Φ1.2时,无火焰产生。添加石英棉后,火焰驻定在石英棉处,随着流速的增加,火焰高度增加,壁温分布沿壁面中心线呈对称分布。壁面温度随流速增加而增加,温度峰值向出口处移动。尾气中CO2体积分数在Φ=1时达最大值13.44%,在富燃情况下,产物中存在CO和H2,且随当量比增加,二者含量增加。     

催化微燃烧室内氢气和氧气预混合燃烧特性

针对带催化的微燃烧室内部氢氧预混合燃烧过程,利用CFD计算软件建立模型进行数值模拟,在实验验证的基础上改变入口参数,分析了表面反应与气相反应的相互作用以及催化反应对火焰吹熄极限的影响。结果表明,表面反应对气相反应中间产物的消耗会使气相反应强度减弱;在催化剂表面附近的反应以表面反应为主,在远离催化剂表面的反应以气相反应为主。催化剂的添加能够极大地拓宽火焰吹熄极限,在当量比为1.0时,催化燃烧室和无催化燃烧室的吹熄极限分别为46、22 m/s。在当量比为1.0时,表面反应强度最高,此时燃烧室出口截面温度最高。     

汽油/氢发动机燃烧特性试验与仿

进行了当量比φ=1的汽油机和当量比分别为0.8、0.6、0.4的纯氢发动机台架试验。通过对测得的汽油机和氢发动机燃烧缸压数据进行标定,建立了较为准确的AVL Boost汽油机和氢发动机燃烧仿真模型,并进行了仿真。结果表明,氢燃料的特性使得缸内混合气的燃烧速度显著加快,燃烧持续期大幅缩短,导致缸压上升,有效热效率得到提高。当量比为0.4的稀薄工况时纯氢发动机仍可正常运行,发动机燃用氢气可改善发动机性能。     

生物质热解气燃烧装置设计与燃烧特性试验

针对目前生物质热解气中焦油去除困难、焦油能量难以利用等问题,结合现有燃气燃烧器相关技术,开展了生物质热解气直接燃烧技术研究与试验。燃烧器理论耗气量为2~5 m~3/h,通过理论计算确定了燃烧器参数,设计了卧式燃烧室并安装烟气催化裂解装置及烟气检测装置,搭建了热解气燃烧试验平台,并对热解气的燃烧特性进行了试验研究。以花生壳为原料,在碳化温度500℃、滞留时间30 min的条件下进行连续热解碳化,产生的高温热解气直接通入燃烧设备。结果表明,燃烧设备性能较好,热解气燃烧过程稳定,燃烧效率达到98.5%,在催化剂的作用下,燃烧效率提高到98.9%,满足设计要求。