催化燃烧对均质压燃发动机燃烧特性影响的数值模拟

通过运用DETCHEM软件包,对甲烷在催化剂Rh表面的详细反应机理进行了分析,结果表明数值模拟结果与实验数据相当吻合;通过耦合DETCHEM软件包及CHEMKIN软件包中的SENKIN模块,对活塞顶涂有催化剂铑的均质压燃(HCCI)发动机的燃烧过程进行了数值计算,建立了单区和多区模型．利用单区模型分析了催化燃烧对HCCI发动机着火时刻的影响,同时讨论了催化燃烧对燃烧过程中主要化学组分浓度变化的影响,结果表明催化燃烧会使HCCI发动机着火时刻提前;利用多区模型分析了催化燃烧对HCCI发动机的未燃碳氢化合物(UHC)、氮氧化合物(NOx)排放的影响,结果表明催化燃烧能降低UHC的排放,但会提高NOx的排放．     

碱金属化合物阴离子团对油页岩燃烧特性影响

以富含钠金属化合物的桦甸油页岩为研究对象,采用热重技术和燃烧动力学相结合的方式,探究了CO32-、OH-及Cl-3种阴离子团对碱金属化合物催化油页岩燃烧行为的影响规律.结果表明:CO32-和OH-对促进油页岩中有机物分解具有明显作用,而Cl-则有利于固定碳的燃烧.NaOH的加入使油页岩的综合燃烧指数达到最大值.基于高斯...     

煤焦燃烧反应动力学参数与煤种的通用关系

根据作者以前提出的关于煤焦在空气中燃烧的表面反应动力学的新思想，即其表面反应活化能Ｅ与煤种无关，只取决于其温度，但其反应频率因子ｋ０，ｃｈ与煤种有密切关系，在此基础上，本文提出了一种确定煤焦燃烧反应动力学参数的新方法。在这一方法中，确定了Ｅ＝１８０ｋＪ／ｍｏｌ，它适用于在空气中燃烧的任何一种煤焦的反应。     

湍流对缸内存在催化燃烧的HCCI发动机燃烧与排放特性的影响

将发动机多维CFD程序KIVA-3V与化学动力学程序CHEMKIN Ⅲ及DETCHEM相耦合,模拟了湍流模型对缸内存在催化燃烧的HCCI发动机燃烧及排放特性的影响.发动机以甲烷为燃料,其表面和空间化学反应采用了详细的动力学机理.分析了两种湍流模型对缸内存在催化燃烧的HCCI发动机着火时刻、缸内温度场及HC、CO、NO浓度场的影响,结果表明当采用RNG k-ε模型时,与采用标准k-ε模型相比,HCCI发动机着火时刻会有所延迟,HC、CO排放有所升高,但Nox的排放将会有大幅降低.     

催化肋片对微燃烧室内燃烧特性的影响

针对带有催化肋片的微燃烧室内部的氢氧预混合燃烧过程,利用CFD计算软件建立数值模型,在实验验证的基础上进行了模拟计算。结果表明:不同流速下,燃烧室内布置催化肋片能提高燃烧室外壁面平均温度以及燃烧效率。在低流速时催化肋片布置越靠近入口,表面催化反应对气相反应的抑制程度越大;肋片位置越靠近出口,燃烧室外壁面平均温度越高。在高流速下,催化肋片位置越靠近出口,表面催化反应对气相反应的促进作用越明显,使得燃烧室外壁面温度分布越均匀、燃烧室出口截面温度越高。     

酥油等温燃烧化学动力学研究

使用锥形量热仪研究100mm×100 mm×10mm的固体酥油在不同温度下的燃烧反应,采用化学动力学法拟合了酥油燃烧过程中质量损失率与时间的单方程模型．结果显示,在酥油燃烧过程中,质量损失速率受产物的解吸附和扩散过程控制．酥油在947-1 165 K燃烧时,合适的反应动力学方程为a1/2=Ae-E、RTt,其中指前因子A等于0．021 3 s-1,平均表观活化能E为17．69 kJ／mol,A和E与温度的变化基本无关,计算结果与实验数据吻合较好．     

预混天然气小尺度燃烧特性的CFD研究

运用计算流体力学（CFD）二维模型研究预混天然气在小尺度空间内燃烧及墙壁的导热系数、外部的热损对燃烧特性的影响。研究表明,墙壁的导热系数和外壁面的热损直接影响着火焰的点燃、稳定及氮氧化物的生成。对于预混气体。仅存在一个很小的流速区间能维持通道内的燃烧。最后分析了轴向及径向的温度梯度对燃烧器的影响,找到了在模拟条件下最佳的热力条件,并以此达到优化小尺寸燃烧器的目的。     

玉米秸秆燃烧过程及燃烧动力学分析

采用TG-DTA-DTG热分析联用技术对玉米秸秆在不同升温速率下进行了燃烧实验.考察了着火温度、燃烧速率最大时温度、燃尽温度等燃烧特征参数.根据对不同升温速率下玉米秸秆燃烧过程的分析,用双组分分阶段反应模型能够很好的描述玉米秸秆的燃烧过程.建立了玉米秸秆反应动力学方程,得到了在不同温度区间的燃烧动力学方程和表观活化能、频率因子等燃烧动力学参数,并提出了相应的燃烧机理.     

微燃烧器内甲烷催化燃烧的数值模拟

联合使用CFD软件、FLUENT和化学反应动力学软件DETCHEM对甲烷—空气混合物在有逆流换热的微燃烧器内的催化燃烧进行了数值模拟。计算中只考虑了甲烷在催化表面上的反应。燃料一空气混合物的当量比为0．4,燃烧器外壁面分剐采用等温边界条件和与环境的对流换热边界条件,并比较了这两种边界条件对可燃混合气燃烧的影响。计算结果表明,催化燃烧可以实现常规方法无法实现的甲烷低温、高效转变。     

烷烃催化燃烧的数值模拟

对甲烷、乙烷在表面涂有催化剂的微元管内的催化燃烧进行了模拟．讨论了微元管入口速度、直径、入口温度以及混合气中甲烷与氧气的摩尔比对甲烷催化燃烧特性的影响;分析了单体式蜂窝块中甲烷的着火温度及单个微元管中气体温度、主要气相组分与表面组分的质量分数的变化趋势．分析了不同混合气及不同混合气摩尔比下乙烷的催化燃烧特性,数值模拟结果与实验结果基本一致;提出了碳原子数为3或大于3的烷烃催化反应简化机理的建立方法．为在内燃机中实现催化燃烧以降低氮氧化合物、未燃碳氢化合物及一氧化碳的排放,及扩展燃烧极限提供了理论依据．     

燃气轮机催化燃烧室的实验研究

介绍了预混和催化燃烧相结合的燃烧室原理,对此种燃烧室进行实验研究,分析了影响催化燃烧的主要因素。预混与催化燃烧相结合能延长催化剂的使用寿命,改善燃烧室的可靠性,更经济地降低燃气轮机ＮＯｘ的排放。     

天然气预混催化燃烧的特性

制备了1%(质量比)Pd/Al_2O_3陶瓷蜂窝催化剂,并用钡、镧、铈等氧化物对其进行改性,然后负载在堇青石载体上,并进行天然气预混催化燃烧实验。研究了空燃比、功率对催化燃烧尾气排放的影响,结果表明,催化燃烧温度在500～900℃时,空燃比、气体流速都会对催化燃烧效果产生影响;当空燃比在8.3～19时,可实现稳定催化燃烧;空燃比在11～19时催化燃烧效果较好,尾气中CO几乎为零,HC低于10~(-5),NO_x低于5×10~(-6)。     

氢气/空气预混合微尺度催化燃烧

通过耦合专用软件FLUENT和CHEMKIN并采用空间气相和表面催化详细化学反应机理,对氢气和空气的预混合气体在微型管道内的催化燃烧过程进行数值模拟,讨论了不同反应模型的燃烧特性以及预混合气体入口速度和管径对催化燃烧反应的影响.计算结果表明,表面催化反应对空间气相反应有抑制作用;入口速度和管径对氢气的催化燃烧过程有重要的影响,在入口速度较小时,燃烧主要是空间气相化学反应,随着入口速度的增大,燃烧过程同时存在着表面催化反应和空间气相反应两种控制因素,在入口速度较大时,燃烧主要是表面催化燃烧过程;随着管径的减小,微型管道内反应的最高温度降低.此结果为在微型动力系统中实现催化燃烧以及扩展燃烧极限提供了理论依据.     

预混天然气催化燃烧特性

将含有钯、镧、锶、钴和锰的催化剂加载在鄞青石上进行预混天然气催化燃烧．实验表明,催化燃烧温度范围在600～900℃,过低的温度可能导致熄火,过高的温度可能使催化剂失效．在混合气体中,天然气体积分数为6％～12％,在催化剂中钯含量增至γ-Al2O3质量的0．21％及燃空比为8％时,实现了较好的催化燃烧（排放较少）．实验同时证实,在较短的催化载体内,催化燃烧效果较好,载体表面温度较低;在较长的载体内,载体表面温度较高,NOx排放增加．同时,分析了载体内传热传质特性．     

焦炉煤气燃烧反应动力学机理简化与验证

为减少焦炉煤气燃烧室数值模拟的计算时长,基于直接关系图法和敏感性分析法对GRI Mech 3.0详细机理进行简化,通过理想反应器计算和二维数值模拟验证简化机理的有效性。结果表明：在较宽的参数范围内（初始温度300~800 K,压力0.1~2 MPa和当量比0.5~1.4）,含25组分、134步反应的简化机理可以精确计算焦炉煤气的层流火焰传播速度、点火延迟时间、火焰温度以及中间燃烧组分;得到的简化机理能够有效模拟射流火焰的反应物消耗、产物生成、温度以及中间产物分布等特征,在保证计算精度的前提下,大幅减少了数值模拟的计算时长。     

燃料电池_燃气轮机混合动力系统中催化燃烧室特性分析

对熔融碳酸盐燃料电池/微型燃气轮机(MCFC/MGT)混合动力系统中的催化燃烧室进行了实验和理论分析,确定了燃烧室入口温度、燃料浓度对燃料转化率的影响,在非设计工况下运行时催化燃烧室入口条件会发生变化,应用数学模型分析了各主要因素对催化燃烧室运行特性的影响。结果表明,计算结果与实验结果的最大误差在4%以内。在混合动力系统的运行范围内催化燃烧室入口温度高于770K时燃料转化率达99%以上,而入口流速和燃料浓度的变化对转化率的影响不明显。     

催化燃烧对均质压燃发动机排放影响的数值模拟

通过耦合DETCHEM软件包及CHEMKIN软件包中的SENKIN模块,对活塞顶涂有催化剂的均质压燃(HCCI)发动机的燃烧过程进行了数值计算,建立了多区模型.利用此模型分析了催化燃烧对HCCI发动机缸内温度、热释放速率以及未燃碳氢化合物(UHC)、氮氧化合物(NOx)、一氧化碳(CO)排放的影响,结果表明催化燃烧能降低UHC、CO的排放,但NOx的排放会有所升高.对不同催化剂及混合催化剂对HCCI发动机缸内温度、热释放速率以及UHC、NOx、CO排放的影响进行了探索,结果表明,和金属铂相比,以铑作催化剂时UHC的排放降低,但NOx、CO排放会有所升高;采用500/0Pt-500/0Rh的混合催化剂时,UHC、NOx的排放介于1000/0Pt与1000/0Rh之间,但CO的排放却比采用1000/0Pt与1000/0Rh时都要低.     

生物质熔融碳酸盐燃料电池排气催化燃烧实验研究

在自行研制的催化燃烧实验平台上,研究使用4种不同催化剂的生物质熔融碳酸盐燃料电池排气的催化燃烧反应特性,结果表明:总体趋势上,催化燃烧的反应效率随着催化燃烧室入口温度的提升而提高;生物质气高温燃料电池排气中氢气的体积浓度对催化反应特性有很大影响,在氢气浓度低于3%的时候,催化燃烧反应效率随着氮气浓度的提高而明显增加;不...