狹縫型微型燃燒器的催化燃燒特性研究.pdf

1、隨著便攜式計算機、移動通訊、微型火箭等微機械系統(tǒng)技術(shù)的迅速發(fā)展,裝置的微型化與微型系統(tǒng)的研究成為當(dāng)今研究的重要課題,受到各行各業(yè)廣泛的關(guān)注。目前對微型動力裝置的研究越來越多,但核心部件微型燃燒器的性能卻有待提高,成為微型動力裝置進一步發(fā)展的瓶頸。
　　 論文建立微尺度燃燒的數(shù)學(xué)模型,基于三維計算平臺CALC-BFC,運用fortran語言開發(fā)出甲烷在狹縫型微型燃燒器內(nèi)燃燒的三維數(shù)值模擬程序。對微燃燒器內(nèi)甲烷催化燃燒、流動和傳熱情

2、況進行數(shù)值模擬,利用專業(yè)繪圖軟件Tecplot繪制各物理量空間分布圖,分析各物理量傳遞過程與化學(xué)反應(yīng)之間的耦合關(guān)系。通過改變?nèi)肟跅l件,探討甲烷入口速度、入口溫度及入口濃度等因素對甲烷／空氣混合物在微通道催化燃燒的影響。數(shù)值計算結(jié)果表明,合適的甲烷入口速度、氣體入口溫度、入口甲烷摩爾濃度是實現(xiàn)甲烷穩(wěn)定高效燃燒的主要因素。
　　 甲烷的轉(zhuǎn)化效率隨進口速度的增加降低較明顯,而化學(xué)反應(yīng)速度,底面的熱流密度等受氣體入口速度影響較小。氣體入

3、口溫度方面,在Pt的催化作用有效溫度范圍內(nèi),甲烷的轉(zhuǎn)化效率基本保持不變?；瘜W(xué)反應(yīng)速率,底面熱流密度及燃燒器內(nèi)溫度分布等受氣體入口溫度影響較大。此外,微燃燒器中,入口甲烷摩爾濃度的增加,也會使得甲烷轉(zhuǎn)化效率、化學(xué)反應(yīng)速度、多孔介質(zhì)層溫升及熱流密度相應(yīng)提高。研究證明,為微型燃燒器達到較高的甲烷轉(zhuǎn)化效率、較低的多孔介質(zhì)溫升、適宜大小的化學(xué)反應(yīng)速率與熱流密度,應(yīng)選擇較小的氣體入口速度,最佳適宜氣體入口溫度為973K,入口甲烷濃度為0.6％時最合