預(yù)混氣體在惰性多孔介質(zhì)內(nèi)燃燒的實驗和數(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越多地受到人們的青睞。此外，它還有如下優(yōu)點：可供選擇的燃料范圍廣，可以在較低的當量比條件下工作，調(diào)節(jié)比大等。
　　 本論文對惰性多孔介質(zhì)內(nèi)的預(yù)混氣體的燃燒規(guī)律進行了探索性的實驗研究，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)實現(xiàn)低熱值氣體穩(wěn)定燃燒的方法。
　　 實驗結(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，也可以實現(xiàn)氮氣稀釋過的上述預(yù)混氣體的穩(wěn)定燃燒，從而證實了在泡沫陶瓷體內(nèi)實現(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，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;用氮氣稀釋過的預(yù)混氣體在多孔陶瓷體內(nèi)穩(wěn)定燃燒時，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。
　　 為了進一步指導后續(xù)實驗的進行和提高多孔介質(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)學模型，用商業(yè)軟件Fluent計算了燃燒穩(wěn)定情況下的流場、溫度場和濃度場分布，并考查了多孔介質(zhì)物性參數(shù)對溫度場的影響。
　　 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、溫度場和濃度場分布呈現(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，這與實驗的結(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)的導熱系數(shù)、輻射衰減系數(shù)和體積對流換熱系數(shù)，對多孔介質(zhì)內(nèi)氣相和固相溫度分布的影響較大。計算結(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)具有適中的導熱系數(shù)，較大的輻射