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多孔焦炭燃烧特性的模型构建及数值模拟

工程热物理学报 2012年第1期33卷 167-170页

作者：王潜龙汪小憨曾小军赵黛青中国科学院研究生院北京100049 中国科学院广州能源研究所广东广州510640 中国科学院可再生能源和天然气水合物重点实验室广东广州510640

焦炭燃烧在固体含碳燃料燃烧进程中占有主导地位,常规燃烧温度范围内(1273～1700 K)的焦炭燃烧过程研究及其模型化对于燃烧设备的设计和优化具有重要的意义。本文根据实际炉内的炭粒燃烧情况,将焦炭燃烧的模拟过程分解成几个环节分别进... 详细信息

焦炭燃烧在固体含碳燃料燃烧进程中占有主导地位,常规燃烧温度范围内(1273～1700 K)的焦炭燃烧过程研究及其模型化对于燃烧设备的设计和优化具有重要的意义。本文根据实际炉内的炭粒燃烧情况,将焦炭燃烧的模拟过程分解成几个环节分别进行研究,即热解后焦炭的初始化学反应活性、焦炭燃烧中化学活性变化、外部氧的扩散对于内孔燃烧的影响,并给出了相关过程的模型计算式。通过与已有管式炉实验结果的比较,新模型的预测结果能较好地反映焦炭的真实燃烧状况。与目前常用的焦炭燃烧模型相比,本模型具备一定的燃料通用性,计算负荷低且能保持相当的预测精度,可耦合到大型燃烧计算程序之中,更为有效地指导实际燃烧设备的优化设计。

关键词：焦炭燃烧模型构建数值模拟含碳燃料

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自由射流预混合微火焰的燃烧特性

燃烧科学与技术 2009年第5期15卷 440-444页

作者：蒋利桥赵黛青杨卫斌汪小憨中国科学院广州能源研究所广州510640

对静止空气中自由射流微喷管甲烷/空气预混合火焰的燃烧特性进行了实验研究,考察了火焰高度特征及其相关影响因素,详细探讨了尺度变化对微火焰熄火极限的影响.结果表明:微喷管射流预混合火焰为层流火焰,火焰高度与微喷管出口流速成正比... 详细信息

对静止空气中自由射流微喷管甲烷/空气预混合火焰的燃烧特性进行了实验研究,考察了火焰高度特征及其相关影响因素,详细探讨了尺度变化对微火焰熄火极限的影响.结果表明:微喷管射流预混合火焰为层流火焰,火焰高度与微喷管出口流速成正比,火焰高度随当量比减小而减小;同一当量比下,无量纲参数H/d(火焰高度/微喷管直径)与出口Re数呈线性关系.微尺度效应导致预混合火焰淬熄速度明显增大,同时可燃极限当量比远大于1,微预混合火焰发生淬熄的主要原因是微尺度下热量和质量扩散作用明显增强.

关键词：微尺度燃烧预混合火焰火焰高度熄火极限

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新型低热损失微燃烧器原型的实验研究

热能动力工程 2008年第1期23卷 88-91页

作者：蒋利桥赵黛青汪小憨杨卫斌中国科学技术大学热科学与能源工程系安徽合肥230026 中国科学院广州能源研究所广东广州510640

试验研究了一种降低微燃烧器热损失的新方式,其原理是通过多孔壁面均匀进气来预热未燃混合气,同时降低壁面温度,从而有效降低燃烧器热损失。结果表明:采用燃烧器周向供给富燃料混合气,端面中心供给空气的组合进气方式,可以在微燃烧器内... 详细信息

试验研究了一种降低微燃烧器热损失的新方式,其原理是通过多孔壁面均匀进气来预热未燃混合气,同时降低壁面温度,从而有效降低燃烧器热损失。结果表明:采用燃烧器周向供给富燃料混合气,端面中心供给空气的组合进气方式,可以在微燃烧器内形成稳定的管状预混合火焰,火焰呈蓝色,燃烧稳定。当火焰温度达到1100℃以上时,燃烧器内壁的温度低于500℃,外壁面温度在150℃左右,微燃烧器的侧壁面热损失率约为6%,对于强化微燃烧器的火焰稳定性效果显著。

关键词：微燃烧器微尺度火焰热损失多孔介质

预混气温度及多孔材料特性对多孔介质表面火焰的影响

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中国电机工程学报 2010年第32期30卷 46-52页

作者：冯耀勋王勇蒋利桥赵黛青汪小憨中国科学院广州能源研究所广东省广州市510640

为优化设计基于多孔介质壁面的低热损失微燃烧器结构,以甲烷/空气为预混气实验考察了预混气初始温度多孔壁面材料对多孔介质平面火焰形成、燃烧特性的影响。实验表明:在低当量比工况下(≤0.8)由于预混气初始温度升高可以有效降低多孔板... 详细信息

为优化设计基于多孔介质壁面的低热损失微燃烧器结构,以甲烷/空气为预混气实验考察了预混气初始温度多孔壁面材料对多孔介质平面火焰形成、燃烧特性的影响。实验表明:在低当量比工况下(≤0.8)由于预混气初始温度升高可以有效降低多孔板对火焰的影响(热损失),可以有效地拓宽平面火焰形成范围。当量比较大时(>0.8),由于甲烷在多孔板内部消耗,多孔表面火焰温度反而下降。不同材料的多孔板对火焰的影响主要由于导热系数差异引起,而且在火焰温度较低的时候明显。当火焰温度较高时几乎没影响。导热系数越小,多孔介质壁面温度越低。

关键词：微燃烧器多孔壁面预混气温度多孔材料特性平面火焰

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强旋流燃烧中固体燃料沉积特性的模型化

工程热物理学报 2010年第7期31卷 1251-1254页

作者：汪小憨赵黛青曾小军杨卫斌高健中国科学院广州能源研究所广东广州510640 中国科学院可再生能源和天然气水合物重点实验室广东广州510640

在强旋流燃烧中,固体颗粒向壁面的沉积趋势急剧增强,高温下甚至发生附壁燃烧和熔渣流动等复杂现象。考虑到现有理论模型的缺陷,本文首先构建了相关的颗粒沉积、附壁燃烧和熔渣流动的子模型,并考察了在煤和木粉不同掺混比下,固体颗粒的... 详细信息

在强旋流燃烧中,固体颗粒向壁面的沉积趋势急剧增强,高温下甚至发生附壁燃烧和熔渣流动等复杂现象。考虑到现有理论模型的缺陷,本文首先构建了相关的颗粒沉积、附壁燃烧和熔渣流动的子模型,并考察了在煤和木粉不同掺混比下,固体颗粒的沉积特性以及渣层的熔融特性。研究结果表明,在同样粒径时,木粉的沉积能力比煤粉弱很多,形成飞灰排放的趋势更加明显;与纯煤工况相比,适量木粉的添加,不但可以提高燃烧性能,同时也可以促使颗粒和沉积表面的快速熔化,有利于形成连续稳定的液渣层。本文的模型和数值模拟研究能够定量地反映出强旋流燃烧时的颗粒沉积规律,对于燃烧工程设计有一定的参考价值。

关键词：强旋流固体燃料沉积特性液渣流动

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多孔介质表面火焰的燃烧特性

中国电机工程学报 2009年第29期29卷 67-71页

作者：王勇蒋利桥赵黛青汪小憨杨卫斌中国科学院广州能源研究所广东省广州市510640

为优化设计基于多孔介质壁面的低热损失微燃烧器,以甲烷/空气预混气为燃料,对多孔介质表面平面火焰形成特性进行实验研究。试验表明:在一定燃料当量比和流量范围内,多孔介质表面能够形成稳定的平面火焰。在燃料当量比小于1时,平面火焰... 详细信息

为优化设计基于多孔介质壁面的低热损失微燃烧器,以甲烷/空气预混气为燃料,对多孔介质表面平面火焰形成特性进行实验研究。试验表明:在一定燃料当量比和流量范围内,多孔介质表面能够形成稳定的平面火焰。在燃料当量比小于1时,平面火焰极限范围随当量比增加而增加,过高的预混气流量时会引起平面火焰面不稳定、破裂和火焰厚度增加。形成平面火焰时,随预混气流量和当量比增加,火焰温度升高,火焰高度降低,火焰面更贴近壁面。同当量比下,预混流量越大多孔进气壁面温度越低。该火焰和壁面温度特性适合在微小空间内组织稳定燃烧。

关键词：微燃烧器多孔壁面表面火焰燃烧特性

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微尺度甲烷扩散火焰及其熄灭特性

燃烧科学与技术 2007年第2期13卷 183-186页

作者：蒋利桥赵黛青汪小憨中国科学技术大学热科学与能源工程系合肥230026 中国科学院广州能源研究所广州510070

用不同直径微/小尺度圆管对甲烷在空气中的扩散燃烧进行实验研究,分析了微/小尺度火焰的结构,考察了影响火焰高度的相关因素,详细探讨了火焰的熄灭极限特点,并拟合了淬熄速度与喷管出口直径d之间的经验关系式.结果表明,火焰的高度与喷... 详细信息

用不同直径微/小尺度圆管对甲烷在空气中的扩散燃烧进行实验研究,分析了微/小尺度火焰的结构,考察了影响火焰高度的相关因素,详细探讨了火焰的熄灭极限特点,并拟合了淬熄速度与喷管出口直径d之间的经验关系式.结果表明,火焰的高度与喷管出口速度呈线性关系,随d减小而减小;H/d(火焰高度/喷口直径)与出口处Re值成正比,与d无关;随尺度d的减少,下限(淬熄速度)增大,火焰的稳燃区间变小,稳定燃烧条件苛刻.

关键词：微尺度燃烧扩散火焰熄灭极限

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乙醇和二甲醚微射流火焰燃烧特性研究

化工学报 2019年第5期70卷 1973-1980,I0003页

作者：任帅李星张京汪小憨赵黛青中国科学院广州能源研究所广东广州510640 中国科学院大学北京100049 中国科学院可再生能源重点实验室广东广州510640 广东省新能源和可再生能源研究开发与应用重点实验室广东广州510640

采用实验及数值计算研究了乙醇和二甲醚微圆管射流火焰燃烧特性。通过实验观察到不同燃料流速下乙醇和二甲醚火焰都具有四种典型的火焰形态;使用平面激光诱导荧光测试系统获得了微射流火焰的OH基元分布,实验结果表明在较高流速下稳定燃... 详细信息

采用实验及数值计算研究了乙醇和二甲醚微圆管射流火焰燃烧特性。通过实验观察到不同燃料流速下乙醇和二甲醚火焰都具有四种典型的火焰形态;使用平面激光诱导荧光测试系统获得了微射流火焰的OH基元分布,实验结果表明在较高流速下稳定燃烧的乙醇火焰比二甲醚火焰直径小,且略高于二甲醚火焰;采用考虑详细化学反应机理的数值计算对乙醇和二甲醚火焰进行了数值模拟,计算结果与实验现象吻合较好;利用一维非预混对冲火焰计算进一步研究了这两种燃料的化学反应路径,分析结果表明乙醇和二甲醚火焰的中间产物有显著差异,两种燃料化学反应特性的差异导致了不同的微火焰结构。

关键词：微尺度非预混火焰乙醇二甲醚火焰形态化学反应特性

主动冷却通道内正庚烷热裂解与换热过程的数值模拟

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推进技术 2018年第4期39卷 827-834页

作者：李浩瀚吴勇于会宾汪小憨中国科学院广州能源研究所广东广州510640 中国科学院可再生能源重点实验室广东广州510640 广东省新能源和可再生能源研究开发与应用重点实验室广东广州510640 中国科学院大学北京100049

为了深入研究碳氢燃料在主动冷却通道中的传热特性,采用详细基元反应机理对微小通道内正庚烷热解反应耦合流动换热过程进行了数值模拟。根据燃料的热裂解反应和壁面传热特性可将通道分为三个换热区域。通过对不同的入口温度、运行压力... 详细信息

为了深入研究碳氢燃料在主动冷却通道中的传热特性,采用详细基元反应机理对微小通道内正庚烷热解反应耦合流动换热过程进行了数值模拟。根据燃料的热裂解反应和壁面传热特性可将通道分为三个换热区域。通过对不同的入口温度、运行压力、壁面温度和通道直径等典型工况进行模拟,探索了正庚烷的热裂解反应和流动换热过程耦合的基本规律。研究结果表明,入口温度对通道整体的换热性能影响不大;保持其它参数不变,通道直径从2mm减小到0.5mm,其整体换热量降低约10%,单位面积的换热量提升约4倍。

关键词：热裂解详细反应动力学微小通道正庚烷数值模拟