多孔介質燃燒器性能的實驗研究.pdf

1、作為新型的燃燒技術，多孔介質燃燒具有穩(wěn)定性好、燃燒效率高、熱負荷調節(jié)范圍大、污染物排放低、體積小、結構緊湊等優(yōu)點，受到各國學者的高度關注。隨著對多孔介質燃燒技術日益全面、深入的研究，多孔介質燃燒技術應用到各類設備中的研究也受到國內、外研究者關注。本文在總結、分析前人研究結果的基礎上，利用多孔介質燃燒技術的諸多優(yōu)點，設計了應用于不同系統(tǒng)的幾種燃燒器，并通過實驗證實了預期的各項性能，為以后燃燒器的研究、設計和運行提供實驗數(shù)據(jù)。本文主要工作包

2、括用于多孔介質燃燒器的回熱器的設計，側面輻射式多孔介質燃燒器的實驗研究，端面輻射式多孔介質燃燒器的性能研究，CO2發(fā)生器的研制等。
　　 本文基于回熱式多孔介質燃燒系統(tǒng)的構想，在提高能量利用率同時，提高燃燒器工作性能?；責崾抢没責崞鲗⑷紵矚庵械挠酂峄厥?，加熱新鮮來流空氣，從而提高多孔介質燃燒器的燃燒特性。為此，本文首先設計了用于多孔介質燃燒器的氣-氣換熱器。通過對不同類型換熱器的比較分析，最終選擇殼管式固定管板換熱器，并采用

3、工程實用設計方法進行設計計算。實驗結果表明，本文設計的換熱器性能符合設計要求。
　　 為了給TPV提供輻射熱源，本文利用多孔介質高熱容和良好的導熱特性，設計了側面輻射式SiC多孔介質燃燒輻射器，研究當量比、功率對燃燒輻射器的熱負荷、燃燒穩(wěn)定范圍、表面溫度均勻性和輻射效率的影響，并將回熱器應用于該系統(tǒng)，研究回熱對燃燒器性能的影響。研究結果表明：當量比與功率對多孔介質燃燒器輻射效率都有較大影響。固定當量比時，提高燃燒功率可增大燃燒器

4、表面溫度和降低表面溫度梯度，固定功率時，存在最佳當量比使輻射器表面溫度梯度最低?；責崞骺梢蕴岣咻椛淦鞅砻鏈囟染鶆蛐院洼椛湫?。小功率時，增大功率導致輻射效率增加明顯。本實驗研究的燃燒輻射器無回熱功率為7.0kW、當量比為0.75時，輻射效率最高達34.7％；而回熱后最佳當量比降低到0.54，其對應的輻射效率提高到36.9％。
　　 為了提高TPV熱源溫度均勻性，本文設計了一種基于多孔介質燃燒的新型端部輻射器，研究不同預混氣體流速

5、(功率)下當量比對燃燒器燃燒穩(wěn)定性、多孔介質內部溫度、輻射器表面溫度及其均勻性、污染物排放等特性的影響。實驗結果表明，該燃燒器輻射表面的溫度均勻性較好，最大相對溫度波動小于3％；小功率燃燒時，多孔介質內部溫度及端部輻射表面溫度都隨當量比增大而增加，且流量越大增大程度越劇烈。實驗工況范圍內，最大輻射效率達23％，污染物NOx排放低于25PPM。在當量比高于0.45時，CO排放均低于10PPM。
　　 為了滿足仿生學滅蚊器對CO2溫

6、度、濃度合適氣體源的需求，設計了小型二氧化碳發(fā)生器。該裝置的核心部分是小尺寸多孔介質燃燒器。通過系統(tǒng)的一體化設計，將預熱、回熱、散熱環(huán)節(jié)集成到一個緊湊的裝置內，并具備自動電子點火、熄火報警等功能。實驗采用丙烷為燃料，由小功率風扇提供燃燒空氣，丙烷由噴嘴噴入，完成空氣/燃料預混后，在多孔介質中組織燃燒。實驗研究了不同當量比時燃燒室溫度與尾氣溫度的變化，并對尾氣的成分進行了分析。結果表明，該裝置能產生符合要求的二氧化碳氣體，且NOx、CO等