多孔介質(zhì)回?zé)嵛⑿∪紵魅紵匦匝芯?pdf

1、微燃燒透平發(fā)電系統(tǒng)由于具有能量密度高、能量輸出方式靈活等優(yōu)點(diǎn),不僅可作為微動(dòng)力系統(tǒng)為微型飛行器等提供動(dòng)力,還可作為微型電源為便攜式電子設(shè)備提供電能,因此具有廣闊的應(yīng)用前景。微小燃燒器是微燃燒透平發(fā)電系統(tǒng)的核心部件,隨著尺度的減小,燃燒器表面積體積比卻反比增加,使得微小燃燒器的熱損失相應(yīng)地增大,從而導(dǎo)致微燃燒透平發(fā)電系統(tǒng)的熱電轉(zhuǎn)換效率很低。因此,開(kāi)發(fā)熱效率高、熱損失小的微小燃燒器是開(kāi)發(fā)微燃燒透平發(fā)電系統(tǒng)的關(guān)鍵。本文基于超絕熱燃燒的機(jī)理,結(jié)

2、合回?zé)崛紵夹g(shù)和多孔介質(zhì)燃燒技術(shù)設(shè)計(jì)了多孔介質(zhì)回?zé)嵛⑿∪紵?并通過(guò)實(shí)驗(yàn)和數(shù)值模擬的方法對(duì)多孔介質(zhì)回?zé)嵛⑿∪紵鬟M(jìn)行了燃燒特性研究。
　　 設(shè)計(jì)了均質(zhì)多孔介質(zhì)回?zé)嵛⑿∪紵?并進(jìn)行了燃燒特性實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,當(dāng)過(guò)量空氣系數(shù)1.0<α<3.0時(shí),燃燒器的燃燒效率在709％以上,出口溫度大于800K;在一定的工況下燃燒器回?zé)釆A層中也會(huì)出現(xiàn)燃燒現(xiàn)象,導(dǎo)致壁面溫度較高,熱損失較大。此外對(duì)均質(zhì)多孔介質(zhì)燃燒器內(nèi)的流場(chǎng)進(jìn)行數(shù)值分析發(fā)現(xiàn),回?zé)?/p>

3、夾層中的預(yù)混氣有一部分通過(guò)多孔介質(zhì)板中心區(qū)域進(jìn)入燃燒室,使得預(yù)混氣在燃燒室內(nèi)的停留時(shí)間較短,導(dǎo)致燃燒效率較低。
　　 針對(duì)均質(zhì)多孔介質(zhì)回?zé)崛夹鞯娜秉c(diǎn),對(duì)其進(jìn)行了結(jié)構(gòu)改進(jìn),設(shè)計(jì)了變孔隙率多孔介質(zhì)回?zé)嵛⑿∪紵?并進(jìn)行了H2/Air的預(yù)混和擴(kuò)散燃燒的實(shí)驗(yàn)研究。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,變孔隙率多孔介質(zhì)回?zé)嵛⑿∪紵髟跀U(kuò)散燃燒方式下的燃燒運(yùn)行界限明顯寬于預(yù)混燃燒,其燃燒運(yùn)行界限最高可達(dá)8.0。擴(kuò)散燃燒時(shí),燃燒器在較寬的燃燒界限內(nèi)具有較高的燃燒

4、效率和出口尾氣溫度,當(dāng)0.8<α<4.0,P=100W時(shí),燃燒器的燃燒效率均超過(guò)98%,出口溫度均大于1000K。另外,燃燒器具有較低的壁面溫度和壁面熱損失,并且燃燒功率越高,過(guò)量空氣系數(shù)越大,微燃燒器的熱損失率也越低。當(dāng)燃燒熱功率.P=100W,α=4.0時(shí),出口溫度接近1000K,燃燒器壁面溫度為512K,熱損失率僅為9.24%,是微燃燒透平發(fā)電系統(tǒng)的最佳運(yùn)行工況。
　　 采用CFD技術(shù)對(duì)不同燃燒方式下變孔隙率多孔介質(zhì)回?zé)嵛?/p>

5、小燃燒器的燃燒過(guò)程進(jìn)行了數(shù)值模擬。數(shù)值結(jié)果表明,在擴(kuò)散燃燒方式下燃燒器的內(nèi)部溫度梯度明顯大于預(yù)混燃燒,并且在不同的燃燒方式下燃燒器回?zé)釆A層和多孔介質(zhì)板兩側(cè)都具有明顯的溫差。此外,通過(guò)數(shù)值模擬對(duì)變孔隙率多孔介質(zhì)回?zé)嵛⑿∪紵鞯慕Y(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化,結(jié)果表明,當(dāng)多孔介質(zhì)板P1、P2的直徑比d1/d2=10/9時(shí),微燃燒器的燃燒性能最佳。
　　 綜合以上研究結(jié)果,采用特殊的回?zé)峤Y(jié)構(gòu)和多孔介質(zhì)相向的進(jìn)氣方式,可使氣體在回?zé)釆A層和多孔介質(zhì)中吸收