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正丁烷燃料中低温氧化的骨架反应机理

工程热物理学报 2020年第3期41卷 748-757页

作者：李凡霍杰鹏蒋利桥汪小憨杨浩林赵黛青南京航空航天大学能源与动力学院南京210016 中国科学院广州能源研究所广州510640 中国科学院可再生能源重点实验室广州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州510640 中国科学院大学北京100049

本文基于Healy等人建立的正丁烷详细反应机理(230个组分,1328个反应),采用直接关系图法,反应路径分析以及敏感性分析相结合的方法,构建了一个包含83个组分,397个反应的中低温反应动力学骨架模型。路径分析发现,在低温反应中,正丁烷氧化... 详细信息

本文基于Healy等人建立的正丁烷详细反应机理(230个组分,1328个反应),采用直接关系图法,反应路径分析以及敏感性分析相结合的方法,构建了一个包含83个组分,397个反应的中低温反应动力学骨架模型。路径分析发现,在低温反应中,正丁烷氧化着火主要受链传播反应中的放热循环控制。而在中温反应中,正丁烷及其下游产物正丁基的裂解反应变得重要,大分子裂解后的小分子氧化加快反应进程。本文骨架模型在温度范围550~1050 K、压力范围0.1~3MPa、当量比范围0.5~2.0条件下对着火延迟时间、层流火焰速度、温度以及重要组分浓度分布的预测均与详细机理保持很好的一致性,同时与文献中快压机、定容燃烧弹和搅拌射流反应器的实验结果也吻合较好。

关键词：中低温氧化正丁烷机理简化反应路径分析,敏感度分析骨架机理

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微喷管甲烷非预混射流火焰燃烧特性实验研究

工程热物理学报 2016年第4期37卷 907-911页

作者：李星张京杨浩林蒋利桥汪小憨赵黛青中国科学院广州能源研究所广州510640

为发展微尺度燃烧器并拓展微尺度燃烧理论,对具有外部伴流空气的甲烷非预混微喷管射流火焰燃烧特性进行了实验研究。微喷管采用内径为710μm、425μm及280μm的不锈钢管,通过实验得到了微喷管非预混射流火焰的火焰形态、高度、最小熄灭... 详细信息

为发展微尺度燃烧器并拓展微尺度燃烧理论,对具有外部伴流空气的甲烷非预混微喷管射流火焰燃烧特性进行了实验研究。微喷管采用内径为710μm、425μm及280μm的不锈钢管,通过实验得到了微喷管非预混射流火焰的火焰形态、高度、最小熄灭流速及吹熄极限,并与常规尺度(管内径2 mm)非预混射流火焰进行了对比。研究表明微喷管射流火焰只有层流火焰一种形态;微喷管射流火焰高度主要取决于燃料流速而不受外部伴流速度影响;微喷管射流火焰的吹熄极限随伴流速度先增加后减小,而微射流火焰的最小熄灭流速受伴流空气速度影响较小,随管径减小微喷管射流火焰的可燃范围急剧减小。

关键词：微喷管非预混射流火焰火焰高度熄灭极限吹熄极限可燃范围

掺氢对微尺度空间内预混层流火焰转捩爆燃特性的影响

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燃烧科学与技术 2021年第1期27卷 23-28页

作者：苏航霍杰鹏汪小憨蒋利桥赵黛青中国科学院广州能源研究所广州510640 中国科学院可再生能源重点实验室广州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州510640 中国科学院大学北京100049

针对基于燃烧的微小型动力装置存在燃烧效率低、火焰传播速度慢的问题,设计了一个可视化的、特征间距仅为0.45 mm的微尺度定容燃烧室,实验比较了0~1的掺氢比例下,丙烷/氢气/空气预混火焰在该燃烧室内的传播以及加速过程.实验发现没有掺... 详细信息

针对基于燃烧的微小型动力装置存在燃烧效率低、火焰传播速度慢的问题,设计了一个可视化的、特征间距仅为0.45 mm的微尺度定容燃烧室,实验比较了0~1的掺氢比例下,丙烷/氢气/空气预混火焰在该燃烧室内的传播以及加速过程.实验发现没有掺氢时,丙烷/空气预混火焰需要在0.25 MPa初始压力下才能够传播;当掺氢比例为0.2时,火焰在传播过程中会发生从缓燃到爆燃的转变,这种燃烧模态的转变可以大幅缩短燃烧室内火焰传播时间,极大提升火焰传播速度.实验还发现掺氢比例以及初始压力的提升均能使得微尺度火焰传播速度提升.

关键词：微尺度燃烧燃烧模式转变爆燃定容燃烧

CO_2气氛下生物质焦气化反应动力学模型研究:Ⅱ.指数前因子

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燃料化学学报 2017年第5期45卷 529-536页

作者：汪小憨宋谦石曾小军吴勇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 中国科学院大学北京100049

基于简单碰撞理论,建立了生物质焦炭CO_2气化反应速率的计算方法,找出了表征指数前因子大小的关键组合参数。在此基础上,对六种生物质及其脱灰焦炭的物理化学特性进行了检测分析,利用热重分析仪在800-1 000℃对各种生物质进行了CO_2等... 详细信息

基于简单碰撞理论,建立了生物质焦炭CO_2气化反应速率的计算方法,找出了表征指数前因子大小的关键组合参数。在此基础上,对六种生物质及其脱灰焦炭的物理化学特性进行了检测分析,利用热重分析仪在800-1 000℃对各种生物质进行了CO_2等温气化实验,将得到的指数前因子实验数据与模型分析结果进行对比。研究表明,指数前因子与构建的组合参数之间存在较好的相关性,建立的通用关系式可为气化反应规律的进一步阐明提供有益的参考。

关键词：生物质焦炭 CO2气化简单碰撞理论指数前因子模型研究

CH4/CO2非预混射流火焰燃烧特性实验研究

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燃烧科学与技术 2019年第6期25卷 542-548页

作者：陈钰方张孝春李星张京汪小憨赵黛青广东工业大学环境科学与工程学院广州510006 中国科学院广州能源研究所广州510640 中国科学院可再生能源重点实验室广州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州510640

为了掌握含杂质生物沼气在工业燃烧装置中非预混射流火焰燃烧特性,对CH4/CO2非预混射流火焰在300 K和600 K伴流空气中的火焰形态、火焰高度以及推举高度进行了实验研究,并与CH4/N2非预混射流火焰燃烧特性进行对比.实验结果表明:在相同... 详细信息

为了掌握含杂质生物沼气在工业燃烧装置中非预混射流火焰燃烧特性,对CH4/CO2非预混射流火焰在300 K和600 K伴流空气中的火焰形态、火焰高度以及推举高度进行了实验研究,并与CH4/N2非预混射流火焰燃烧特性进行对比.实验结果表明:在相同工况下,CH4/CO2火焰高度较低,但其推举高度高于CH4/N2火焰;两种火焰推举高度随伴流温度升高而降低.采用预混火焰模型对火焰推举高度进行了理论分析,得到了两种非预混火焰无量纲火焰推举高度与无量纲燃料流速的关联式.基于预混火焰模型的理论分析表明,预混气层流火焰速度及燃料和氧化剂密度比对非预混火焰的推举高度的影响较为显著.

关键词：非预混射流火焰燃料稀释高温伴流火焰推举

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氧化锆基涂层壁面改善火焰稳定性研究

化工学报 2021年第11期72卷 5883-5892页

作者：李凡姜奥林杨浩林曾小军蒋利桥汪小憨中国科学院广州能源研究所广东广州510640 阜南县商务粮食局安徽阜阳236300

从调控燃烧室壁面热和化学性能角度出发,利用大气等离子喷涂技术制备了ZrO_(2)和ZrO_(2)+Al_(2)O_(3)两种陶瓷涂层壁面,并结合OH平面激光诱导荧光(OH-PLIF)技术研究了涂层材料对平板通道内甲烷/空气预混火焰特性的影响。涂层材料表征结... 详细信息

从调控燃烧室壁面热和化学性能角度出发,利用大气等离子喷涂技术制备了ZrO_(2)和ZrO_(2)+Al_(2)O_(3)两种陶瓷涂层壁面,并结合OH平面激光诱导荧光(OH-PLIF)技术研究了涂层材料对平板通道内甲烷/空气预混火焰特性的影响。涂层材料表征结果显示,高温热喷涂能使混合材料内部形成部分Zr-Al固溶体,表面分布的晶格氧含量明显增加。ZrO_(2)基混合材料热导率的增加也会增强流向导热作用。狭缝燃烧实验证实相比使用纯ZrO_(2)涂层,混合一定量Al_(2)O_(3)在不同壁温、当量比条件下均能有效降低火焰淬熄间距,表现出更好的燃烧稳定性。特别是随着壁温升高、通道间距缩小,ZrO_(2)+Al_(2)O_(3)近壁面区域以及火焰核心区OH基浓度均显著提高。

关键词：氧化锆+氧化铝涂层 OH-PLIF 晶格氧淬熄间距强化稳燃

增强型地热系统能耗及CO_2排放强度的生命周期评价

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可再生能源 2013年第5期31卷 95-98,102页

作者：毛永宁汪小憨呼和涛力王乐赵黛青中国科学院广州能源研究所广东广州510640

以装机容量10 MW的增强型地热系统(EGS)为例,对其生命周期内能耗和CO2排放进行详细核算,结果表明:EGS能耗以造井和储层建造阶段能耗为主,分别占生命周期能耗的80.04%和12.73%。EGS能耗强度和CO2排放强度(合标准煤)分别为3.45 g/kWh和8.2... 详细信息

以装机容量10 MW的增强型地热系统(EGS)为例,对其生命周期内能耗和CO2排放进行详细核算,结果表明:EGS能耗以造井和储层建造阶段能耗为主,分别占生命周期能耗的80.04%和12.73%。EGS能耗强度和CO2排放强度(合标准煤)分别为3.45 g/kWh和8.25 g/kWh,能耗强度略高于风电,显著低于光伏发电与火电;CO2排放强度以EGS为最低,相较国内单位发电量764 g/kWh的碳排放,EGS服役期满20 a后,可实现减排CO2106万t。

关键词：增强型地热系统生命周期评价能耗强度碳排放强度

微小空间内丙烷/空气火焰传播特性与加氢爆燃实验

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爆炸与冲击 2018年第2期38卷 381-389页

作者：苏航蒋利桥曹海亮刘秦飞李言钦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 郑州大学河南郑州450001

在内径150mm的圆盘狭缝微型燃烧室内,实验探讨了在常温常压下,不同当量比的丙烷/空气预混气以及掺氢的丙烷/空气混合气在电火花点火后向外传播的特性,通过高速摄影方法获得了在狭缝间距为2.0、2.5、3.0、5.0mm时微燃烧室内的火焰传播形... 详细信息

在内径150mm的圆盘狭缝微型燃烧室内,实验探讨了在常温常压下,不同当量比的丙烷/空气预混气以及掺氢的丙烷/空气混合气在电火花点火后向外传播的特性,通过高速摄影方法获得了在狭缝间距为2.0、2.5、3.0、5.0mm时微燃烧室内的火焰传播形态。实验中观察到火焰传播存在光滑、皱褶和断裂三种火焰锋面形态。当量比的增加和狭缝间距的减小会使火焰更容易发生褶皱。随着火焰的传播,火焰半径逐渐增大,火焰传播速度整体呈下降趋势。火焰传播速度随着间距的减小先增大后减小,在间距3 mm时最大。因为壁面散热的影响,微尺度效应在降低火焰传播速度和增加火焰不稳定性方面具有重要作用。掺入氢气能提高预混气的火焰传播速度,在间距2.5mm的微燃烧腔中还观察到了爆燃现象。

关键词：微尺度燃烧火焰传播火焰皱褶传播速度爆燃

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陶瓷宽体隧道窑燃烧系统整体模拟

陶瓷学报 2019年第1期40卷 79-83页

作者：曾小军汪小憨杨卫斌李萍中国科学院广州能源研究所广东广州510640

针对陶瓷宽体隧道窑建立了分结构耦合的模拟方法,并采用商业流体软件对隧道窑整体燃烧系统进行了模型构建和数值计算。结果表明分结构耦合计算有效减少了计算网格数量,降低了复杂系统的整体模拟难度;隧道窑燃烧系统整体模型计算的温度... 详细信息

针对陶瓷宽体隧道窑建立了分结构耦合的模拟方法,并采用商业流体软件对隧道窑整体燃烧系统进行了模型构建和数值计算。结果表明分结构耦合计算有效减少了计算网格数量,降低了复杂系统的整体模拟难度;隧道窑燃烧系统整体模型计算的温度分布与实际运行工况吻合良好,模型可为宽体隧道窑的结构优化和运行参数调节提供准确的计算依据。

关键词：宽体隧道窑燃烧系统整体模拟耦合计算