甲醇、汽油和甲醇/汽油-空气层流火焰传播速度的实验研究

在一个大气压和温度523K条件下,采用圆管法,对甲醇、汽油(70~#)和甲醇/汽油(70~#)(摩尔比1∶1)-空气的层流火焰传播速度进行了测定.实验发现,同等条件下,汽油(70~#)的层流火焰传播速度基本上小于甲醇的层流火焰传播速度;在相当宽的当量比φ值范围内,汽油/甲醇(摩尔比1∶1)-空气的层流火焰传播速度比汽油(70~#)-空气和甲醇-空气的层流火焰传播速度低.     

大加速度场对层流预混火焰影响的理论计算

建立了大加速度场中的层流预混火焰的一维模型,并应用改进的克莱法就加速度场对层流预混火焰传播速度及火焰面结构的影响以丙烷和空气的预混气为例进行了理论计算.通过分析计算结果,讨论了加速度对火焰传播速度、火焰面温度和密度分布及化学反应速率的影响及产生原因,为大加速度场中的燃烧试验提供了一定的理论指导.     

层流火焰速度与有关物理化学参数的关系

通过对层流火焰中扩散及热传导方程的分析，用坐标变换方法导出了化学反应速率、热传导系数与火焰传播速度的精确关系，证实了一些长期被误认为近似成立的结果是精确成立的，拓宽了这些结果的适用范围．     

氧浓度、压力对甲烷/空气层流扩散燃烧特性影响的数值模拟研究

天然气作为一种清洁能源,其主要成分甲烷占95％以上,这基本决定了天然气的燃烧性质.文中采用FLUENT软件中的Non-Premixed燃烧,结合二维轴对称物理模型、Standard k-epsilon模型、Discrete Ordinates(DO)辐射模型和NOX生成模型,对甲烷在不同氧浓度和不同压力下燃烧的火焰形态...     

抑制剂对甲烷水合物生成规律影响的研究

天然气水合物储量巨大,是未来替代煤和石油等传统化石能源的新型清洁能源之一。天然气水合物生成、抑制与分解受多种因素的影响,在研究化学抑制剂对水合物分解抑制与加速效果时需要考虑多重因素的影响,如纯水或海水、反应釜内不同气液比、压力等。利用自行研制的可视化水合物生成、抑制和分解模拟装置进行了水合物相关模拟实验研究。在气液体积比为150∶350时,采用实验室自配的动力学抑制剂KHI3和不同质量分数的NaCl进行复配分析,选出最佳复配方案。结果表明,在3%NaCl+1%KHI3（质量分数）复配方案下,水合物不易生成;KHI3质量分数为2%时,水合物成核速率反而增快,对水合物生成起到促进作用。在实际应用中,应该严格控制抑制剂质量分数,避免出现水合物大量生成而导致的管道堵塞。     

CO2稀释条件下微波辅助点火对早期甲烷空气球形火焰的影响(英文)

在定容燃烧弹中利用甲烷空气球形火焰探索了微波辅助点火(MAI)技术在CO₂稀释条件下的点火性能。通过对比环境压力0.2 MPa下点火后火焰核心半径以及形貌等特征,评估了MAI在CO₂稀释比0～20%以及当量比0.6～1.4范围内较火花点火(SI)模式的增强效果。试验结果表明,脉冲重复频率为1 kHz的微波可以在火焰表面诱发褶皱并使火焰明显变形。在当量比0.75的条件下,采用MAI模式将CO₂稀释比极限拓展到了16%,而在此条件下SI模式无法点燃混合气。随着CO₂稀释比由0增大到16%时,微波诱发的火褶皱愈发不明显,而微波对火焰半径的增量在CO₂稀释比为4%时达到峰值。这被认为是随着CO₂稀释比的增加,微波引起的反应动力学增强与热效应之间此消彼长共同作用的结果。8%的CO₂稀释比明显缩小了SI点火的可燃当量比范围,而MAI可以维持相同的点火当量比范围。     

掺氢对乙烯/空气扩散火焰碳烟生成影响的数值研究

采用CoFlame程序模拟乙烯/空气扩散火焰中掺氢对碳烟生成的影响。利用含有碳烟前驱物的气相反应机理及其复杂的热特性与输运特性耦合碳烟模型,获得火焰温度、碳烟体积分数、碳烟重要组分摩尔分数及描述碳烟生长过程重要参数的分布,分析氢气的化学效应、稀释效应及热效应对碳烟生成的影响。结果表明:掺氢乙烯火焰温度变化不大,氢气的热效应(与温度改变有关)不是影响碳烟生成的主要因素;掺氢可有效降低碳烟前驱物乙炔、苯和芘的摩尔分数,进而降低碳烟的成核速率、表面生长速率、凝结速率和数密度,最终抑制碳烟的生成。     

氧体积分数对乙烯扩散火焰中烟黑生成影响的实验

为了研究氧体积分数对扩散火焰中烟黑颗粒生长和聚合特性的影响,采用热泳沉积取样结合透射电子显微镜(TEM)图像,分析富氧和贫氧环境下乙烯/O2/N2扩散火焰中烟黑颗粒的粒径和颗粒凝聚体平均颗粒数,并采用激光消光法同步测量烟黑颗粒在火焰轴向和径向的体积分数分布.实验结果表明：对于乙烯扩散火焰,氧体积分数的增加,使火焰中心同一高度上的烟黑粒径和凝聚体平均颗粒数增大,进而引起烟黑体积分数增大,峰值位置前移;在火焰径向方向烟黑颗粒分布向中心收缩,边缘位置烟黑体积分数增大.对于本文讨论的扩散火焰,氧体积分数的增加对烟黑的生成具有促进作用,这对于火焰颗粒污染物的控制研究具有参考意义.     

点火能量对煤尘爆炸火焰传播规律的影响

为了探明点火能量大小对煤尘爆炸火焰传播规律的影响,以褐煤粉为研究对象,采用哈特曼管在不同点火能量大小下对质量浓度为500 g/m3的煤尘爆炸的火焰传播行为进行了实验研究.以高速摄影记录火焰传播过程,并通过数形结合的方法处理得到火焰前锋阵面传播距离和传播速度,以此来评估点火能量对火焰传播的影响.实验中煤尘爆炸火焰向管口和...     

添加非平衡等离子体对甲烷着火性能的影响

为了研究非平衡等离子体对甲烷着火延迟时间的影响,在CH4/空气混合气体的基础上分别添加不同浓度的H自由基和OH自由基,利用零维、均质、完全混合模型,对混合气体的点火过程进行数值计算.利用敏感性分析,研究加入非平衡等离子体(H自由基和OH自由基)对CH4/空气混合气着火延迟时间的影响.研究表明:加入一定浓度的H、OH自由...     

层流预混火焰的数学模型及数值计算

采用复杂化学动力学反应模型,模拟研究了层流预混火焰问题,并给出实验和实际燃烧器中温度场,物质场的分布状况,分析了复杂动力学反应模型对实际燃烧状况的影响,通过此方法,可以准确地描述实验火焰数据,为优化燃烧器的设计提供理论依据。     

二级环流对双级贫预混火焰熄火边界的影响

为改善预混火焰的燃烧稳定性,提出双级贫预混燃烧的火焰组织思路,对预混气流进行不同当量比的径向分级,使其能在较低当量比时稳定燃烧.以一定流动条件下直管射流火焰和双级贫预混火焰的中心气流所能达到的最小稳燃当量比作为熄火边界,实验测量并分析火焰不同组织方式和环流条件变化对熄火边界的影响.结果表明:布置在射流火焰外围的环流对火焰根部附近的浓度和速度分布有一定影响;双级贫预混火焰的二级预混环流能够通过减弱外界环境气氛对锋面前预混气的稀释作用而拓宽火焰的熄火边界;环流的预混当量比是影响火焰熄火边界的关键.与均一当量比的直管射流火焰相比,双级贫预混火焰能够在更低的当量比条件下稳定燃烧,对工业上控制NOx排放有着重要的意义.     

层叛变火焰中透镜效应的理论研究

燃烧场的温度与浓度的准确和及时测量是一个非常重要而又较棘手的问题,通过激光全息照片获取信息来间接测量目前是最好的方法之一,为了得到高质量的照片必须研究层状火焰的透镜效应,通过研究缝型燃烧器中预混气体燃气流形以状结构,建立了其分界面的模拟曲面方程,通过对燃烧气流的光透射率和厚度灵敏因子的计算和测试,对所设计的模系结构的各个膜层的膜层厚度进行修正,得到精确的火焰透镜焦距,然后引进光学材料的规化热差系数T和规化色差系数C,建立了无热差光学系统方程,给出了消除环境温度和气流温度变化对其焦距的影响的设计方案。     

Study of the mechanisms of the flame propagation and stabilization in porous media

The CH4/air premixed gas combustion processes in porous media were numerically studied using the two-temperature reacting fluid model with dispersions and detailed chemical reaction mechanism GRI 3.0. The mechanisms of the propagation and stabilization of submerge flames and surface flames in porous media were illuminated distinctly by considering the magnitude of the terms in the two energy equations, analyzing the sensibility of flame propagation speed to flame location, heat exchange coefficient between gas and solid, thermal conductivity and radiative extinction coefficient of porous media. It was concluded that the propagation mechanism of a submerged flame is similar to that of a free flame with an additional preheat zone and that the surface-flame propagation mechanism in porous media is similar to that of a free flame with heat loss in reaction zone. Supported by the National Natural Science Foundation of China (Grant No. 50376060)     

受限空间瓦斯爆炸火焰与毒气传播研究

为揭示瓦斯爆炸过程中火焰、毒气及压力三者间相互关系,采用一端封闭的爆炸试验装置,通过改变瓦斯聚集长度和点火强度,研究了瓦斯爆轰及爆燃状态下火焰、毒气及压力传播变化规律.结果表明,管道内瓦斯爆燃状态下火焰的传播速度远小于爆轰状态下的传播速度,变化趋势呈线性;瓦斯爆炸火焰传播速度的大小直接影响爆轰的形成以及爆炸强度和爆炸传播距离;爆燃状态下火焰和毒气传播的距离基本相当,均为原始瓦斯聚集总长度的2倍左右;爆轰状态下火焰和毒气传播的距离基本相当,均大于原始瓦斯聚集长度,但传播距离不确定.     

超细水雾抑制瓦斯燃烧火焰的实验研究

通过搭建模拟回采工作面小尺寸实验平台,利用改造后的家用燃气灶作为燃烧器,研究了可燃预混气体火焰在超细水雾作用下火焰的变化过程,并测得了超细水雾作用于火焰过程中火焰的温度.通过改变通风速度和超细水雾的雾化速率,揭示了可燃预混气体在超细水雾氛围中火焰与温度的变化规律.通过建立稳定火焰面的力和速度平衡,找出了火焰形状拉伸扭曲的原因是破坏了火焰外焰和热气层交界面上力和速度的平衡;在其他条件一定的情况下,向模拟工作面上施加超细水雾后,火焰周围流场扰动明显增大,与在单独通风条件下相比,火焰温度跳动变化幅度和频率增大;在保证超细水雾质量浓度不变条件下,通风速度越大,则混合气体扰动越大,温度的跳动就越大,火焰的燃烧就越不稳定.实验结果表明超细水雾能很好地抑制瓦斯火焰的燃烧.     

超细水雾抑制瓦斯燃烧火焰的实验研究

通过搭建模拟回采工作面小尺寸实验平台,利用改造后的家用燃气灶作为燃烧器,研究了可燃预混气体火焰在超细水雾作用下火焰的变化过程,并测得了超细水雾作用于火焰过程中火焰的温度.通过改变通风速度和超细水雾的雾化速率,揭示了可燃预混气体在超细水雾氛围中火焰与温度的变化规律.通过建立稳定火焰面的力和速度平衡,找出了火焰形状拉伸扭曲的原因是破坏了火焰外焰和热气层交界面上力和速度的平衡;在其他条件一定的情况下,向模拟工作面上施加超细水雾后,火焰周围流场扰动明显增大,与在单独通风条件下相比,火焰温度跳动变化幅度和频率增大;在保证超细水雾质量浓度不变条件下,通风速度越大,则混合气体扰动越大,温度的跳动就越大,火焰的燃烧就越不稳定.实验结果表明超细水雾能很好地抑制瓦斯火焰的燃烧.     

Experimental investigation on microstructure behavior of premixed methane-air flame-flow interaction in a semi-vented chamber

To explore the premixed methane-air flame microstructure behavior and the flame-flow interaction,the premixed methane/air flame was studied in a semi-vented chamber.A high speed camera and schlieren images methods were used to record the processes of interaction between rarefaction wave and flame.Meanwhile,a pressure sensor was utilized to catch the pressure variation in the process of flame propagation.The experiment results showed that the interference of rarefaction wave on flame caused the flame front structure change,which led to the flame transition from laminar to turbulent quickly.The rarefaction wave intervened in the flame by turning the flame front surface into dentiform structure.The violent turbulent combustion began to appear in part of the flame front and spreaded to the whole flame front surface.The rarefaction also decreased the flame propagation speed.