多入口多孔介质燃烧器的数值模拟

在多入口燃烧器内加入多孔介质,以甲烷/空气为燃料,采用非预混燃烧的数值模拟方法,探究多入口燃烧器的燃烧情况.对比多孔介质燃烧与空间自由燃烧,分析了"超焓燃烧"现象;在多孔介质燃烧基础上,探究不同当量比对燃烧温度的影响;在多孔介质燃烧和不同当量比的基础上探究污染物CO和CO_2的排放情况.结果表明:多孔介质燃烧可以实现"超焓燃烧"特性,燃烧火焰温度高于自由空间燃烧温度;当量比对燃烧温度影响很大,随着当量比的增大,燃烧器内最高燃烧温度升高,但燃烧过程存在一个最佳当量比0.6,超过该当量比后最高温度将不再变化;多入口多孔介质燃烧有助于减少CO和CO_2的生成量.     

多孔介质回热微燃烧器预混燃烧特性研究

设计了多孔介质回热徽燃烧器,对微燃烧器内H2/Ak的预混燃烧特性进行了实验研究和数值模拟,实验结果表明,当过量空气系数1.0＜α＜3.0时,微燃烧器具有较高的燃烧效率,出口烟气温度和较低的燃烧热损失率,且燃烧热功率P越高,α越大,热损失率越小.当P=100 W时,其出口烟气温度最高可达到1 232 K,当α=3.0时,燃烧效率仍达到96.85％,而热损失率仅为14.87％.数值模拟结果表明,由于采用了回热夹层和多孔介质回热结构,有效地回收了热量损失,使得微燃烧器具有良好的热性能.证明设计的多孔介质回热微燃烧器是一种燃烧效率高、热损失率低的微燃烧器.     

多孔介质中预混火焰燃烧速率的预示

本文提出了一种预估多孔介质中预混火焰燃烧速率的方法。在构成气，固两相合一模型的基础上，用光学厚极限条件下的扩散近似法简化其中的热辐射项，从而由基本能量方程导出计算火焰传播速度的迭代关系式，其中包含综合多孔介质传导和辐射的等效导热系数。然后应用此数值迭代法，分别计算出在多孔泡沫陶瓷中层流预混火焰及无多孔介质存在的自由火焰的燃烧速率。     

多孔介质微小燃烧器的传热特性分析

采用计算流体力学软件Fluent,对H_2/空气预混气在全填充多孔介质平板微燃烧器内的燃烧过程进行数值模拟.研究了多孔介质导热系数、壁面导热系数、当量比、孔隙率对微燃烧器回热循环的影响规律.模拟结果表明:预热区对流回热效率、多孔介质导热效率与多孔介质导热系数呈正相关趋势;壁面导热系数增大会使预热区对流回热效率下降,壁面对流回热效率上升;预热区对流回热效率、壁面对流回热效率与当量比呈负相关趋势;多孔介质孔隙率是影响回热效率的重要因素,随着孔隙率的增大,预热区对流回热效率下降,壁面对流回热效率上升.     

天然气在渐变型多孔介质中的预混燃烧

设计了孔径沿程变化的渐变型多孔介质(GVPM)燃烧器，为了解天然气在其中的预混燃烧特性，对燃烧室气体、固体温度分布和CO、NO；污染物排放进行了测量．试验研究了渐变型多孔介质中燃烧的温度场分布、火焰移动、污染物排放、稳定性及多孔介质孔径结构对燃烧特性的影响规律．将研究结果与几种均匀型多孔介质(HPM)中的燃烧进行比较，发现渐变型多孔介质中的燃烧可以有更多的优点，包括均匀温度场分布、极低污染物排放、高火焰速度、高稳定性、宽燃烧极限和有很大的负荷调节范围等．     

多孔介质中预混式燃烧的数值研究

本文考虑向燃烧室中插入高孔隙率的多孔介质的燃烧过程,根据气固两相局部非热平衡假设,建立了混合气体在惰性多孔介质中预混燃烧的一维数学模型,模拟了不同条件下甲烷-空气的预混合气在多孔介质中燃烧时的温度分布及气体流速、当量比和吸收系数对燃烧室气体温度峰值的影响.结果表明,多孔介质的存在明显改善了燃烧室的换热性能,强化了对新鲜混合气的预热,加速了燃烧反应的进行,燃烧室利用率提高.     

往复流多孔介质燃烧器的二维数值模拟与结构改进

对往复式惰性多孔介质燃烧器进行了二维数值模拟,模型的有效性通过实验数据进行验证.在燃烧器中分别填充4孔/cm泡沫陶瓷或小球,研究其内部的燃烧温度和压力损失.结果表明,由相同材料制成但结构不同的多孔介质对燃烧器内的高温区域和压力损失有显著的影响.孔隙率较大的泡沫陶瓷适合于布置在燃烧区,而孔隙率较小的小球适合于布置在热交换区域.改进燃烧器结构,即在燃烧器的中间布置泡沫陶瓷,而在两端布置小球.对于当量比为0.1的甲烷与空气混合气,得到了更为宽广的高温区域和适度的压力降.     

多孔介质燃烧器研究

多孔介质具有大蓄热和强辐射的特点,以能够提高燃烧的经济性被人们所重视。多孔介质燃烧技术是一种相比于传统燃烧技术是一种近几年来比较新颖独特的燃烧技术,本文介绍了多孔介质应用于燃烧技术及不同类型的多孔介质燃烧器的研究现状、前景、优点和应用,分析不同类型燃烧器之间的联系,并给出各种实验性燃烧器的优缺点。对于不同的多孔介质材料的研究进行介绍。     

基于液体燃料的多孔介质燃烧技术研究现状

对国内外近年来关于多孔介质燃烧技术在液体燃料燃烧领域的实验及数值模拟研究做了较为全面的综述和分析。分析表明:多孔介质燃烧技术为液体燃料提供了一种可能的先进燃烧方式。相较于传统自由空间内的火焰燃烧,多孔介质燃烧技术可改善液体燃料的雾化、蒸发,获得低排放、高稳定性、宽负荷比的燃烧表现。该技术在燃油锅炉、燃气轮机、斯特林发动机等领域拥有广阔的应用前景。     

基于液体燃料的多孔介质燃烧技术研究现状

对国内外近年来关于多孔介质燃烧技术在液体燃料燃烧领域的实验及数值模拟研究做了较为全面的综述和分析。分析表明:多孔介质燃烧技术为液体燃料提供了一种可能的先进燃烧方式。相较于传统自由空间内的火焰燃烧,多孔介质燃烧技术可改善液体燃料的雾化、蒸发,获得低排放、高稳定性、宽负荷比的燃烧表现。该技术在燃油锅炉、燃气轮机、斯特林发动机等领域拥有广阔的应用前景。     

多孔介质内层流预混燃烧的数值模拟

燃气与固体构架之间强烈的换热,使多孔介质内的燃烧与自由流中的燃烧有很大不同．模拟了甲烷／空气预混气在多孔介质内的一维层流燃烧过程,详细考察了多孔介质构架中的辐射换热和气固之间对流换热,并使用了详细化学反应机理,其计算结果能够较好地预测多孔介质内的各种燃烧特性．     

多孔介质燃烧_换热器内燃烧和传热的数值模拟

通过建立二维数值模型研究了多孔介质燃烧-换热器内的燃烧和传热。研究系统配置对燃烧-换热器热效率和压力降的影响。结果表明,换热管的纵向距离对燃烧器内温度分布、传热速率和压力损失有显著的影响。减小换热管纵向距离,热效率和压力损失增大,而换热管的水平距离对热效率和压力损失的影响很小。另外,增大小球直径导致热效率增大和压力损失的急剧减小。数值模型的有效性通过实验进行验证。     

多孔介质燃烧技术工业应用数值模拟研究

首先介绍多孔介质燃烧新技术(PIM)实现工业应用的情况,然后介绍了在应用的过程中利用数值模拟软件FLUENT,对天然气和空气的预混气体在基于工业模型的多孔介质燃烧器内的燃烧进行了较详细的研究,为工业应用提供了参考数据.     

双旋流平焰烧嘴的数值模拟

为改善常规混合煤气平焰烧嘴性能,使之在更大的调节比下保持火焰形状为圆盘状,并保证对尽可能多的不同热值的混合煤气的适应性能,使用Fluent软件对实验用200 m3/h双旋流平焰烧嘴的空气旋流器、煤气旋流器等局部结构以及整体燃烧情况进行了模拟分析;得到了平焰烧嘴的温度分布、燃烧组分的浓度和流场的等参量的详细结果,模拟计算的结果与实验测试结果吻合。这些工作对改进烧嘴的设计和系列化有较强的指导作用,并显示了CFD软件在烧嘴优化设计和研究中的作用。     

低热值煤层气燃烧器的数值模拟

对一种低热值煤层气燃烧器进行了全尺寸的三维燃烧数值模拟研究,预测了燃烧器出口的流场、温度和组分分布情况,并考察了不同热负荷和不同喷口形式对燃烧器性能的影响。结果表明该燃烧器具有较宽的负荷调节能力,渐缩喷口燃烧器燃烧温度最高且射流刚性好,50%~100%热负荷内渐扩喷口燃烧器燃烧性能最佳,25%热负荷下渐缩喷口燃烧器燃烧性能最佳。模拟结果对该燃烧器的进一步优化设计有一定的指导意义。     

A Numerical and Experimental Investigation of Performance of a Nonsprayed Porous Burner

The performance of a nonsprayed porous burner (NSPB) is investigated through both numerical and experimental studies. The major requirement of liquid fuel combustion systems is excellent fuel vaporization, which is accomplished by using porous medium. Instead of heterogeneous combustion, which occurs in free space of a conventional sprayed burner, a homogeneous combustion of vaporized kerosene and air takes place within a porous medium. The liquid kerosene is preheated and completely vaporized in the first porous medium before being mixed with preheated air in the mixing chamber (i.e., a small space between two porous media). Then the combustion occurs in the second porous medium. A subcooled boiling, single global reaction combustion, and local nonthermal equilibrium between fluid and solid phases with phase change under complex radiative heat transfer are considered. The model accuracy is validated by the experimental data before parametric study—that is, equivalence ratio and firing rate are performed. Result show that a self-sustaining evaporation without atomization and matrix-stabilized flame can be achieved in the NSPB by providing the radiant output efficiency in the same range as a conventional premixed gaseous porous burner. This indicates that the NSPB is one possible technology to replace conventional spray burners for future requirements.     

多孔燃烧器中氨/空气燃烧特性数值研究

氨具有氢密度高、生产成本低、基础设施完善等优点,作为一种潜在的可再生替代燃料受到了广泛的关注.目前,仅有少数研究关注氨气燃烧喷嘴的研究,针对氨气稳定燃烧喷嘴的研究尤其不足.为实现氨燃料的稳定燃烧和低污染物排放,本研究提出了一种氨用多孔介质燃烧器.对氨用多孔介质燃烧器建立了二维数值模型,并对预混氨/空气在多孔介质燃烧器中...     

基于多孔介质燃烧器的氨重整制氢技术分析

目的  氢能具有来源广、热值高、可储存、无污染、零碳排放等优势,已成为一种极具发展潜力的零碳清洁能源。目前,成熟的制氢技术工艺多基于规模化制氢,难以满足部分重要场合对紧凑型便携制氢设备的需求。 方法  为了满足该需求,文章首先对已有规模化制氢工艺的特点、优劣之处及发展趋势进行分析和总结,同时考虑到氨气具有容易液化储存、氢含量高,是氢气的优良载体等优势,进一步提出了采用微小型绝热火焰温度多孔介质燃烧器的氨重整制氢技术思路,并分别从技术可行性、研究方法及研究内容进行了系统分析。 结果  具体基于已有多孔介质燃烧器研究成果,分析了采用多孔介质燃烧器进行氨重整制氢的可行性,在此基础上,对多孔介质燃烧器氨重整制氢的研究方法、研究内容及技术路线进行了总结和展望。 结论  得出针对多孔介质燃烧器的整体结构、微通道、反应载体结构等的优化设计,并开发性能良好、成本低的非贵金属催化剂材料,将是未来氨重整制氢多孔介质燃烧器的主要研究方向。本研究可以为多孔介质燃烧器氨重整制氢技术的发展提供一定理论及技术支撑。