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水煤浆在双锥逆喷燃烧器内着火特性的数值模拟研究

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水煤浆在双锥逆喷燃烧器内着火特性的数值模拟研究

作者：莫日根煤炭科学研究总院

学位级别：硕士

现有煤浆燃烧技术普遍存在点火困难、燃尽率低、燃烧组织不合理,不能确保稳定运行等问题。煤炭科学研究总院自主研发的煤粉双锥燃烧器是一种先进的煤炭燃烧利用技术体系。经工程实践验证,双锥逆喷燃烧器具有点火功率小,启停时间短,热效... 详细信息

现有煤浆燃烧技术普遍存在点火困难、燃尽率低、燃烧组织不合理,不能确保稳定运行等问题。煤炭科学研究总院自主研发的煤粉双锥燃烧器是一种先进的煤炭燃烧利用技术体系。经工程实践验证,双锥逆喷燃烧器具有点火功率小,启停时间短,热效率高,燃烧稳定,宽负荷调节等特性。研究其稳燃机理与煤浆燃烧过程的适应性对开发煤浆双锥逆喷燃烧器具有十分重要的指导意义。在煤粉双锥逆喷燃烧器内搭建气力雾化逆喷装置,本文实现水和煤粉的逆喷燃烧组织,并获得验证数值模拟结果的试验平台。基于对燃烧反应不同的数学模型描述,分别建立了快速反应模型和有限速率模型。通过试验数据对模拟数据进行验证,结果表明有限速率模型既包含快于混合速率的反应(快反应),又包含慢于混合速率的反应(慢反应)。在雷诺时均体系下的流体力学反应流计算中,认为所有的湍流是各向同性的,因此所有快反应的速率都等于湍流混合速率,致使计算结果与实际情况出现偏差。这一结论在有限速率模型的富氧燃烧模拟中得到验证。改进涡耗散数值模型计算的结果在燃烧器的温度、压力、NO等方面基本符合实际试验情况,因而数值计算数据具有参考价值。至此,建立了适用于煤浆燃烧过程数值模拟研究平台。以模拟计算为研究方法,从流体动力学和燃烧组织的角度对煤浆在双锥燃烧器内的燃烧过程进行研究,比较了煤粉与煤浆燃烧的区别,验证了双锥燃烧器燃用煤浆的可行性。主要结论为:煤浆在双锥燃烧器内的火炬相比煤粉更坚挺,摇曳较小,NO排放降低20%左右。煤浆火焰核心温度降低201℃,并且出现早,衰减速度快。试验和模拟均出现在煤浆燃烧工况下,燃烧器前锥端盖超温、超压现象。造成这一现象的原因包括,水分雾化和水蒸气体积膨胀增加初始速度,煤浆点火过程滞后等。试验过程中通过在燃烧器内布置钝体降低了端盖的温度。针对以上现象,煤浆双锥逆喷燃烧器开发应考虑降低双锥冷却强度,增加轴向距离并加装钝体。基于已获得的试验和计算结果,对煤粉双锥燃烧器进行优化,技术措施包括:燃烧器出口直径由500mm降低至450mm;前锥角度由7°增加至9°,旋流强度增加20%;助燃空气预热温度由20℃增加至150℃。建立计算模型并进行计算,结果显示燃烧器内温度提高120℃,燃烧过程得到有效强化,前锥压力降低。因此,所采用技术手段可有效解决煤浆燃烧组织问题。

关键词：双锥逆喷燃烧器燃烧组织煤浆燃烧稳燃机理数值建模工业验证

基于TDLAS的RBCC发动机出口燃烧流场诊断实验研究

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基于TDLAS的RBCC发动机出口燃烧流场诊断实验研究

作者：黄斌西北工业大学

学位级别：硕士

火箭基组合循环(RBCC)发动机将火箭发动机和冲压发动机有机的结合在一个流道中,兼具前者高推重比和后者高比冲效率的优势,通过各工作模态过渡可实现宽马赫数范围内飞行,具有良好的发展和应用前景。RBCC发动机研究迅速发展的同时也面临... 详细信息

火箭基组合循环(RBCC)发动机将火箭发动机和冲压发动机有机的结合在一个流道中,兼具前者高推重比和后者高比冲效率的优势,通过各工作模态过渡可实现宽马赫数范围内飞行,具有良好的发展和应用前景。RBCC发动机研究迅速发展的同时也面临着巨大的挑战,随着研究的重点逐步转向更加细致化的燃烧机理等方面,亟需更加先进的测量和燃烧诊断技术以获取更加精确的燃烧流场参数,而可调谐二极管激光吸收光谱(TDLAS)技术具有非接触式测量、时间分辨率高、测量范围广等优势,可满足RBCC发动机燃烧流场参数测量的需求。但是由于煤油燃料RBCC发动机燃烧生成大量的炭黑等颗粒,产生强烈的火焰辐射对测量产生严重的干扰,影响了TDLAS技术的实际应用。本文从TDLAS技术的理论基础出发,介绍了波长扫描和固定波长两种直接吸收光谱技术及其燃烧流场参数测量原理,分析了利用该系统开展以煤油为燃料的RBCC发动机地面直连实验出口流场参数测量时所遇到的问题,提出了一些改进措施,有效实现了基于TDLAS技术的RBCC发动机出口燃烧流场诊断。利用改进后的TDLAS系统进行来流5.5Ma下燃料支板喷注二次燃料的RBCC发动机出口燃烧温度测量,获得了该工况条件下H2O组分吸收光谱,基于TDLAS双线测温原理,计算得到了发动机出口燃气温度随时间变化曲线。通过对比二次燃料喷注流量为120 g/s实验工况下TDLAS测量结果与数值模拟结果,结果显示两者吻合较好。因此,开展了不同工况下RBCC发动机出口燃气温度测量实验研究,详细分析了某一工况下不同时序阶段以及不同工况实验出口燃气温度结果,为发动机出口燃烧诊断提供了直接数据支撑,这对RBCC发动机燃烧组织方式优化和燃料喷注规律具有重要参考价值。此外,还分析了基于多普勒效应的TDLAS交叉光束测速方法用于RBCC出口燃气速度测量的局限性,提出了一种结合TDLAS技术与互相关法的速度测量方法,并开展了模拟来流6Ma下RBCC发动机地面直连实验出口流场速度测量探索,结果表明该方法可以有效实现不同时序阶段的RBCC发动机出口燃气速度在线测量。

关键词： TDLAS RBCC 燃烧组织燃烧诊断速度测量

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固体火箭冲压发动机技术研究进展

上海航天 2019年第6期36卷 11-18页

作者：夏智勋陈斌斌黄利亚王德全马立坤国防科技大学空天科学学院

近年来,固体火箭冲压发动机获得飞快发展,本文综述了其技术研究进展,为后续固体火箭冲压发动机技术及相似技术的发展提供借鉴。主要介绍了固体火箭冲压发动机的燃气流量调节技术、贫氧推进剂技术、高效燃烧组织技术、转级技术等关键技... 详细信息

近年来,固体火箭冲压发动机获得飞快发展,本文综述了其技术研究进展,为后续固体火箭冲压发动机技术及相似技术的发展提供借鉴。主要介绍了固体火箭冲压发动机的燃气流量调节技术、贫氧推进剂技术、高效燃烧组织技术、转级技术等关键技术。总结发现国内外关键技术已取得了较全面突破,逐渐进入工程实用阶段,但燃烧基础问题研究不足。因此,有必要进一步深入开展推进剂细观燃烧、多相湍流燃烧、金属颗粒燃烧等基础科学研究,进而促进固体火箭冲压发动机技术发展。

关键词：固体火箭冲压发动机贫氧推进剂燃气流量调节燃烧组织金属颗粒燃烧细观燃烧

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低温等离子体助燃技术及其在燃烧室中的应用

航空动力 2020年第3期 62-65页

作者：吴云柯杨谦王慧汝夏姣辉中国航发研究院

低温等离子体助燃技术作为一种新兴燃烧组织技术,有望突破常规燃烧组织技术瓶颈,为航空发动机面向高速、高效发展需求的常规主燃烧室、加力燃烧室设计以及超声速冲压燃烧技术、脉冲爆震燃烧技术、定容燃烧技术的发展提供新的思路。

关键词：加力燃烧室航空发动机主燃烧室脉冲爆震低温等离子体燃烧组织超声速常规燃烧

小型工业锅炉燃用林业废弃物产生的问题及解决方法

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工业锅炉 2008年第2期 25-28页

作者：王进卿孙公钢池作和中国计量学院计量测试工程学院杭州310018

林业废弃物作为一种价格低廉的燃料,其生产成本比煤低很多,这使得许多燃煤工业锅炉改烧林业废弃物。通过对林业废弃物的燃烧特性及燃烧组织(挥发分、锅炉通风量和烟气量、燃料水分)进行分析,并对其应用于工业锅炉燃烧后可能出现的司炉... 详细信息

林业废弃物作为一种价格低廉的燃料,其生产成本比煤低很多,这使得许多燃煤工业锅炉改烧林业废弃物。通过对林业废弃物的燃烧特性及燃烧组织(挥发分、锅炉通风量和烟气量、燃料水分)进行分析,并对其应用于工业锅炉燃烧后可能出现的司炉劳动强度大、受热面积灰、烟囱冒黑烟等问题进行了探讨,提出了一些相应的技术措施供有关人员参考。

关键词：林业废弃物工业锅炉燃烧特性燃烧组织技术措施

300MW机组锅炉排烟温度高的原因分析及改进措施

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电力系统装备 2008年第4期 69-70页

作者：蔡勇华电国际十里采发电厂

降低锅炉各项热损失是提高锅炉热效率的有效方法,而锅炉排烟热损失是锅炉各项热损失中最大的一项,一般占锅炉热损失的60%～70%.由于煤质的变化、燃烧组织不合理、炉膛和制粉系统的漏风、受热面污染等因素,不少锅炉长期在排烟温度超设计... 详细信息

降低锅炉各项热损失是提高锅炉热效率的有效方法,而锅炉排烟热损失是锅炉各项热损失中最大的一项,一般占锅炉热损失的60%～70%.由于煤质的变化、燃烧组织不合理、炉膛和制粉系统的漏风、受热面污染等因素,不少锅炉长期在排烟温度超设计值状态下运行.影响排烟热损失的主要因素是排烟温度.电厂锅炉排烟温度偏高是目前锅炉经济运行中困扰人们的一大难题.文中分析了华电国际十里采发电厂300 MW机组锅炉排烟温度高的原因,并介绍了改进措施.

关键词：机组锅炉排烟温度高原因分析锅炉排烟排烟热损失各项热损失锅炉经济运行锅炉热效率锅炉热损失制粉系统温度偏高燃烧组织华电国际改进措施发电厂受热面设计值状态污染煤质

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新型电子燃液灶具

中国乡镇企业信息 1994年第9期 6-7页

液体燃料目前使用最多的是煤油,煤油价格便宜,很容易获得,不易挥发,运输、储存方便。市场上常见的煤油炉有普通的灯芯式煤油炉和压力气化油炉两种。灯芯式油炉燃烧组织不好,效率不高,使用不方便,但由于其价格便宜,在部分单身人员中有一... 详细信息

液体燃料目前使用最多的是煤油,煤油价格便宜,很容易获得,不易挥发,运输、储存方便。市场上常见的煤油炉有普通的灯芯式煤油炉和压力气化油炉两种。灯芯式油炉燃烧组织不好,效率不高,使用不方便,但由于其价格便宜,在部分单身人员中有一定的市场。

关键词：液体燃料灶具煤油炉压力容器燃烧组织电子价格新型大市场气化炉

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降低燃烧室冒烟数设计方法研究

降低燃烧室冒烟数设计方法研究