預(yù)混氣體在惰性多孔介質(zhì)內(nèi)燃燒的實(shí)驗(yàn)和數(shù)值模擬初步研究.pdf

1、多孔介質(zhì)燃燒器由于其高的燃燒效率和較低的污染物排放越來(lái)越多地受到人們的青睞。此外，它還有如下優(yōu)點(diǎn)：可供選擇的燃料范圍廣，可以在較低的當(dāng)量比條件下工作，調(diào)節(jié)比大等。
　　 本論文對(duì)惰性多孔介質(zhì)內(nèi)的預(yù)混氣體的燃燒規(guī)律進(jìn)行了探索性的實(shí)驗(yàn)研究，主要是考查了多孔介質(zhì)內(nèi)預(yù)混火焰的穩(wěn)定性，污染物排放和溫度分布的情況，并探索了在多孔介質(zhì)內(nèi)實(shí)現(xiàn)低熱值氣體穩(wěn)定燃燒的方法。
　　 實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)：小孔泡沫陶瓷作預(yù)熱段，大孔泡沫陶瓷作燃燒段，可以

2、實(shí)現(xiàn)液化天然氣和空氣的預(yù)混氣體的穩(wěn)定燃燒，也可以實(shí)現(xiàn)氮?dú)庀♂屵^(guò)的上述預(yù)混氣體的穩(wěn)定燃燒，從而證實(shí)了在泡沫陶瓷體內(nèi)實(shí)現(xiàn)低熱值氣體的穩(wěn)定燃燒的可行性；小孔泡沫陶瓷作預(yù)熱段，金屬纖維作燃燒段，可以實(shí)現(xiàn)預(yù)混氣體在金屬纖維氈表面附近的穩(wěn)定燃燒，只是穩(wěn)定燃燒時(shí)的工況要求比較苛刻。
　　 液化天然氣和空氣的預(yù)混氣體在泡沫陶瓷內(nèi)穩(wěn)定燃燒時(shí)，火焰穩(wěn)定在大孔陶瓷與小孔陶瓷交界面附近，燃燒區(qū)內(nèi)溫度分布比較均勻；污染物的排放量很低，CO的含量低于30p

3、pm，NOx的含量低于10ppm;用氮?dú)庀♂屵^(guò)的預(yù)混氣體在多孔陶瓷體內(nèi)穩(wěn)定燃燒時(shí)，可以得出相同的結(jié)論，NOx的含量在10ppm左右，而CO的含量偏高，但仍低于100ppm。
　　 為了進(jìn)一步指導(dǎo)后續(xù)實(shí)驗(yàn)的進(jìn)行和提高多孔介質(zhì)燃燒器的性能，本論文建立了預(yù)混氣體在多孔介質(zhì)內(nèi)燃燒的二維穩(wěn)態(tài)數(shù)學(xué)模型，用商業(yè)軟件Fluent計(jì)算了燃燒穩(wěn)定情況下的流場(chǎng)、溫度場(chǎng)和濃度場(chǎng)分布，并考查了多孔介質(zhì)物性參數(shù)對(duì)溫度場(chǎng)的影響。
　　 數(shù)值模擬的結(jié)果

4、顯示：多孔介質(zhì)燃燒器內(nèi)的流場(chǎng)、溫度場(chǎng)和濃度場(chǎng)分布呈現(xiàn)一維結(jié)構(gòu)；火焰穩(wěn)定在大孔陶瓷與小孔陶瓷交界面附近，這與實(shí)驗(yàn)的結(jié)果吻合，但火焰溫度明顯偏高；與傳統(tǒng)燃燒器相比，多孔介質(zhì)燃燒器的化學(xué)反應(yīng)區(qū)域變寬，火焰面附近氣體溫度梯度變小。
　　 數(shù)值模擬的結(jié)果又表明：多孔介質(zhì)的導(dǎo)熱系數(shù)、輻射衰減系數(shù)和體積對(duì)流換熱系數(shù)，對(duì)多孔介質(zhì)內(nèi)氣相和固相溫度分布的影響較大。計(jì)算結(jié)果顯示，為了使燃燒更加穩(wěn)定、安全和充分，小孔介質(zhì)應(yīng)具有適中的導(dǎo)熱系數(shù)，較大的輻射