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柴油机与汽油机的燃烧模式

内燃机 1995年第2期11卷 3-6页

作者：乔信起高希彦陈家骅大连理工大学

内燃机的燃烧系统处在不断发展中。本文论述柴油机和汽油机燃烧模式发展的独立性和融合性。

关键词：燃烧模式柴油机汽油机

GE LM2500+DLE燃机节能运行研究及管理

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石油石化节能与计量 2023年第9期13卷 38-44页

作者：郑志明中油国际管道公司

中油国际管道公司海外某天然气项目使用GE公司干式低排放LM2500+DLE燃气轮机驱动压缩机进行增输,燃气轮机自耗气占比达到管道年度输气量的1.3%及以上,自耗气已成为天然气管道运营最大成本。为契合公司持续推进降本增效的管理理念,从生... 详细信息

中油国际管道公司海外某天然气项目使用GE公司干式低排放LM2500+DLE燃气轮机驱动压缩机进行增输,燃气轮机自耗气占比达到管道年度输气量的1.3%及以上,自耗气已成为天然气管道运营最大成本。为契合公司持续推进降本增效的管理理念,从生产实践过程中发现,机组从怠速至额定负荷转速燃烧室5种燃烧模式的重叠区域B、B+C/2、BC、AB、ABC有明显的节能效果。从DLE机型的结构、工作原理,研究燃烧模式切换转速重叠区域的节能原理。通过1 a多的运行证明燃烧模式切换安全有效,可以用来指导燃气轮机操作人员将机组在高效节能区域运行,达到每台机每小时最高791 m^(3)/h天然气的节能效果。

关键词：燃机燃烧模式火焰温度节能减排

基于大分子燃料封闭空间内末端气体自燃及爆轰的实验研究

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基于大分子燃料封闭空间内末端气体自燃及爆轰的实验研究

作者：李匡迪天津大学

学位级别：硕士

为应对能源危机与环境污染的挑战,内燃机朝着小型强化的方向发展,这使内燃机的热负荷增加,爆震现象更容易产生,导致高频压力震荡,降低发动机可靠性。爆震成为了制约高强化发动机进一步提升热效率的瓶颈。基于光学实验的结果,目前普遍认... 详细信息

为应对能源危机与环境污染的挑战,内燃机朝着小型强化的方向发展,这使内燃机的热负荷增加,爆震现象更容易产生,导致高频压力震荡,降低发动机可靠性。爆震成为了制约高强化发动机进一步提升热效率的瓶颈。基于光学实验的结果,目前普遍认为爆震是由末端气体自燃引起的。本文基于大分子燃料,在定容燃烧弹(CVCB)实验平台上开展了针对末端气体自燃及爆轰发生机理的研究,并探究了末端自燃的影响因素,为进一步揭示爆震产生机理,抑制爆震提供理论指导。首先,通过提高混合气氧浓度的方法,实现了末端气体的可控自燃,探究了末端自燃及爆轰的产生机理:加速火焰产生的冲击波在燃烧室中往复传播,压缩未燃气体,提高局部的温度和压力,诱发自燃,自燃火焰与冲击波耦合形成强烈的爆轰波。此外分析了氧浓度和初始压力对末端自燃的影响。提高氧浓度一方面提高了混合气的反应活性,另一方面提高了火焰传播速度,有利于实现可控自燃。随初始压力的升高,实现可控自燃所需的氧浓度逐渐降低。高压力下更容易发生末端自燃,且产生的爆轰波更强。其次,探究了火焰传播速度对于末端气体自燃的影响。在相同的条件下,使用不同孔隙率的孔板实现不同的火焰传播速度,发现火焰速度越高,冲击波越强,促进燃烧模式由正常燃烧向末端壁面自燃和末端两点自燃转变。随后使用不同组合的双孔板,实现不同加速条件下的可控自燃。高火焰速度下混合气可在较低氧浓度下实现自燃,低火焰速度下末端气体需要较高氧浓度才能发生自燃。同时对火焰速度相同,氧浓度不同下的燃烧模式进行对比,氧浓度提高有利于末端自燃的发生,说明火焰传播速度不是末端自燃的唯一影响因素,混合气反应活性对末端自燃的产生也有重要影响。最后,改变了混合气中惰性气体和燃料种类,探究了反应活性对末端气体自燃的影响。在使用不同的惰性气体和燃料时,随氧浓度升高均可实现正常燃烧向末端自燃及爆轰的燃烧模式转变。其中惰性气体对于末端自燃的抑制程度按照氩气、氮气、二氧化碳的顺序增大,并对应着三种不同的自燃模式。不同燃料下,达成可控自燃所需的氧浓度按照氢气、正庚烷、PRF50、异辛烷、甲烷的顺序逐渐升高,其自燃倾向逐渐降低。

关键词：末端自燃爆轰燃烧模式火焰传播爆震

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内燃机能量平衡和[火用]平衡研究综述

内燃机与配件 2023年第3期 111-114页

作者：刘博长安大学能源与电气工程学院陕西西安710064

本文主要从试验和理论研究两个方面对内燃机能量平衡和[火用]平衡进行了概述与总结。在试验研究中,柴油/2-甲基呋喃混合燃料随2-甲基呋喃含量增加,[火用]效率与热效率先增大后减小;而在生物柴油中加入2-甲基呋喃,随着2-甲基呋喃含量的增... 详细信息

本文主要从试验和理论研究两个方面对内燃机能量平衡和[火用]平衡进行了概述与总结。在试验研究中,柴油/2-甲基呋喃混合燃料随2-甲基呋喃含量增加,[火用]效率与热效率先增大后减小;而在生物柴油中加入2-甲基呋喃,随着2-甲基呋喃含量的增加,使得发动机整体的有效功能占比降低,[火用]效率也降低。在理论研究中:RCCI模式热效率高于PPC模式;涡轮增压可以降低熵产,从而降低不可逆性。通过对内燃机能量平衡和[火用]平衡的试验和理论研究结合分析,寻求内燃机节能的最大潜力。

关键词：能量平衡 [火用]平衡燃烧模式热力学第二定律

突扩型凹腔超声速燃烧稳焰机制及尺度效应研究

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突扩型凹腔超声速燃烧稳焰机制及尺度效应研究

作者：李凡国防科技大学

学位级别：硕士

超燃冲压发动机性能优越,是高超声速飞行器的上最佳备选动力装置。燃烧室是其核心部件,在燃烧室中能否实现稳定的燃烧,对于发动机的性能影响很大。本文主要利用实验探究、数值仿真和理论分析相结合的方法,对超声速来流条件下,突扩型凹... 详细信息

超燃冲压发动机性能优越,是高超声速飞行器的上最佳备选动力装置。燃烧室是其核心部件,在燃烧室中能否实现稳定的燃烧,对于发动机的性能影响很大。本文主要利用实验探究、数值仿真和理论分析相结合的方法,对超声速来流条件下,突扩型凹腔燃烧稳焰机制和尺度效应开展研究。首先,本文从实验探究和数值仿真的角度,对突扩型凹腔在不同长深比和喷注距离,以及不同喷注总温下的凹腔稳焰机制开展研究,分析不同因素影响下的突扩型凹腔附近的流场结构、燃烧模式、火焰传播特性等,从而进一步明晰突扩型凹腔稳焰机制。研究发现凹腔长深比和喷注距离对于凹腔稳焰机制都有着正面和负面的双重影响,并且两者对于凹腔稳焰的影响存在一定的耦合关系;同时发现不同喷注总温下的凹腔稳焰机制与燃烧模态相关:当燃烧处于超燃模态时,喷注总温的增加不利于凹腔中的火焰稳定;当燃烧处于亚燃模态时则相反。其次,设计并搭建了1 kg/s、2 kg/s和5 kg/s三种尺度的直连式超声速燃烧机理实验台,并通过乙烯和煤油的燃烧实验研究了突扩型凹腔稳焰的尺度效应。实验发现燃烧室尺度的增大会导致燃烧释热的增加和凹腔稳焰能力的增强。并且首次发现了稳焰模式的尺度效应:随着当量比的增加,小尺度燃烧室维持在凹腔稳焰模式,而大尺度燃烧室则由凹腔稳焰模式向射流尾迹模式过渡。同时基于火焰稳定性相关的无量纲参数Damk（?）hler数,并引入凹腔驻留时间作为流动特征时间,点火延迟时间作为化学反应特征时间,对超燃冲压发动机燃烧室的尺度效应规律进行理论分析与建模,并对稳焰模式的尺度效应形成机制进行阐述。最后基于小尺度燃烧室中的火焰更容易被吹熄的问题,开展突扩型凹腔的稳焰增强机制研究。研究发现在小尺度燃烧室中,相比于凹腔上游喷注方案,通过在凹腔底壁增加一路喷注（该路喷注仅占燃料总流量的4%）的凹腔组合喷注方案可以极大地提高凹腔稳焰能力,其增强机制为:额外的凹腔底壁喷注可以极大改善燃料的混合,同时使得在凹腔底壁的前缘处始终有一个驻留火焰,可以维持火焰不被吹熄,从而提高凹腔的稳焰能力。然而也发现由于凹腔底壁附近的驻留火焰始终处于富燃状态,在燃烧时很难起到增强燃烧的效果。在此基础上又探究了不同凹腔组合喷注对于凹腔稳焰的影响,发现适当增大凹腔上游双路喷注间的距离,可以进一步提高凹腔组合喷注方案的稳焰效果,并增强燃烧释热。

关键词：超声速突扩凹腔火焰稳定燃烧模式尺度效应

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PG9171E燃气轮机燃料分配算法解析

机电信息 2022年第1期 1-5页

作者：陈子静王勇王兆舜曹伟平熊超国电南京自动化股份有限公司江苏南京210000

以某厂PG9171E燃气轮机为研究对象,介绍了DLN1.0燃烧室结构特点、燃烧模式及燃料控制策略,结合实际案例,对燃气轮机在燃烧模式切换过程中的燃料分配算法进行了深入的研究分析。DLN1.0燃烧技术的解析对于燃烧调整以及燃机控制系统国产化... 详细信息

以某厂PG9171E燃气轮机为研究对象,介绍了DLN1.0燃烧室结构特点、燃烧模式及燃料控制策略,结合实际案例,对燃气轮机在燃烧模式切换过程中的燃料分配算法进行了深入的研究分析。DLN1.0燃烧技术的解析对于燃烧调整以及燃机控制系统国产化具有一定的实际参考价值及指导意义。

关键词： PG9171E 燃气轮机 DLN1.0燃烧室燃烧模式燃料控制策略

35MW富氧燃烧煤粉锅炉运行工况的切换研究

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35MW富氧燃烧煤粉锅炉运行工况的切换研究

作者：程文丰华中科技大学

学位级别：硕士

随着温室效应、雾霾等环境问题日益严重,优化能源结构、发展清洁高效燃煤技术迫在眉睫。相比其它碳捕集技术,富氧燃烧技术得益于技术兼容性友好、运营成本更经济等优势,被视作减少燃煤锅炉CO等温室气体排放及降低大气污染物生成的最可... 详细信息

随着温室效应、雾霾等环境问题日益严重,优化能源结构、发展清洁高效燃煤技术迫在眉睫。相比其它碳捕集技术,富氧燃烧技术得益于技术兼容性友好、运营成本更经济等优势,被视作减少燃煤锅炉CO等温室气体排放及降低大气污染物生成的最可行技术解决方案。本文以35WM富氧燃烧示范项目为研究对象,基于富氧燃烧技术工艺流程的不同,设计了空气/富氧燃烧切换控制系统,提出了包括燃烧模式转换和炉膛压力调整的控制策略,并基于现场试验数据建立了一组控制系统的动态模型。富氧燃烧切换控制系统应在保证机组运行安全、稳定和经济的前提下,能满足负荷调控需要,并协调控制配风系统与ASU空气分离系统:保证煤粉燃烧完全、炉膛压力平稳、一次风流量及其氧浓度稳定,通过调节空分系统出氧量、进入炉膛的大气量及再循环烟气流量,能够保证系统从空气燃烧模式平稳地切换至富氧燃烧状态。切换控制系统主要由3个子系统组成,即炉膛压力控制系统、负荷控制系统、循环倍率-注氧浓度调节系统,其中循环倍率-注氧浓度调节系统为整个切换控制系统的核心。在该中试平台上完成了多次全流程实验,成功实现了由空气燃烧向富氧燃烧的燃烧模式平稳切换,还在富氧工况下将炉膛压力由负逐渐调整至微正压,并最终稳定在微正压下的富氧燃烧。选取了其中持续时间较长、切换操作过程中各工况之间界限清晰的一次实验,对阀门开度、温度、压力、流量和气体成分等5种类型,共计39个重要运行参数进行了全流程分析,另外也探讨了烟气循环倍率η和入炉总氧气浓度?对煤粉燃烧和烟气中CO富集效果的影响。实验结果表明:当?范围在29.5%0.5%内、η在0.6.7范围内时,更有利于烟气中CO富集;?过低时,煤粉燃尽效果较差;? 较高时,过量的氧气又会稀释烟气中的CO。

关键词：富氧燃烧燃烧模式切换控制控制策略煤粉锅炉

双边扩张对称型超声速燃烧室火焰稳定过程研究

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双边扩张对称型超声速燃烧室火焰稳定过程研究

作者：谢松柏国防科技大学

学位级别：硕士

本文采用并联凹腔稳焰的双边扩张对称型超声速燃烧室,在模拟飞行Ma6的来流条件下,对超声速气流中乙烯与煤油的喷注、燃烧过程开展了实验研究。燃料喷注位置分为三组,均位于并联凹腔上游,实验中上下两侧扩张壁面同时向燃烧室中喷注燃料... 详细信息

本文采用并联凹腔稳焰的双边扩张对称型超声速燃烧室,在模拟飞行Ma6的来流条件下,对超声速气流中乙烯与煤油的喷注、燃烧过程开展了实验研究。燃料喷注位置分为三组,均位于并联凹腔上游,实验中上下两侧扩张壁面同时向燃烧室中喷注燃料。当以乙烯为工质时,并联凹腔双边扩张对称型燃烧室在不同当量比下呈现出多种燃烧稳焰模式。高当量比时,大量的燃烧释热在下游形成高反压,流场纹影图像中未观察到激波波系,两侧壁面射流基本具有相同的穿透深度,该亚燃模态下的火焰形态较为对称;对于高当量比远凹腔喷注位置,火焰锋面在燃料喷注位置与凹腔前缘之间来回移动,形成振荡,振荡频率大约为450Hz。在中等当量比和低当量比的实验工况下,不同喷注位置下均能观察到非对称燃烧现象,主要表现为一侧扩张壁面为射流尾迹稳焰模式,另一侧扩张壁面为凹腔剪切层稳焰模式,且这种非对称的稳焰模式会在燃烧过程中发生转换。在非对称燃烧过程中,燃烧区域由于释热压力升高,使得预燃激波串和边界层分离区不断发展。分析表明,分离区发展的随机性和非对称性强,在对称的双边扩张燃烧室流道内,两侧扩张壁面能够随机发展出现大分离区。非对称发展的分离区使得大分离区一侧壁面的燃料射流的穿透深度大,混合和燃烧过程更具有优势,因此该侧的燃烧模式一般处于射流尾迹稳焰模式;而另一侧壁面的燃料射流受到抑制,使得穿透深度小和混合效果差,燃烧过程一般处于凹腔剪切层稳焰模式。当以液态煤油为工质时,实现了高当量比液态煤油横向喷注的稳焰燃烧。同乙烯相比,相当实验工况下,液态煤油穿透深度更低,并联凹腔燃烧室壁面峰值压力稍低,火焰图像明亮程度和燃烧区域也更小。液态煤油高当量比的燃烧过程主要表现为非对称燃烧,射流尾迹燃烧模式和凹腔稳焰模式在燃烧过程中同时存在,喷注位置对燃烧模式的影响不明显。燃烧流场纹影图像中均能够观察到激波等波系结构,同冷流喷注相比,相同位置处不同喷孔的射流方向受到下游不均匀反压的影响,液态煤油燃烧过程射流形态和射流方向多样。

关键词：超声速燃烧室并联凹腔乙烯非对称燃烧燃烧模式

不同分子结构生物质含氧燃料对低温燃烧影响的试验研究

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不同分子结构生物质含氧燃料对低温燃烧影响的试验研究

作者：王小峰天津大学

学位级别：硕士

采用废气再循环(EGR)实现低温燃烧是柴油机满足未来排放法规的重要技术途径。EGR能够大幅降低NO排放,但高EGR率下会出现soot-bump区域。寻找适合的生物燃料来改善传统柴油的燃料特性,能够在降低soot排放的同时保持较低的NO,同时能够缓... 详细信息

采用废气再循环(EGR)实现低温燃烧是柴油机满足未来排放法规的重要技术途径。EGR能够大幅降低NO排放,但高EGR率下会出现soot-bump区域。寻找适合的生物燃料来改善传统柴油的燃料特性,能够在降低soot排放的同时保持较低的NO,同时能够缓解对传统石油资源的依赖,符合能源多元化的发展要求。本文针对典型生物质含氧燃料对低温燃烧的影响开展了试验研究。本文研究在一台改造的单缸柴油机上进行,试验所用燃料为国V柴油以及6种分子中含有6个C原子的含氧生物燃料:具有环状分子结构的环己酮、环己醇和2,5-二甲基呋喃(DMF);具有链状分子结构的2-己酮、正己醇和异丙醚。分别将6种含氧生物燃料以一定比例与国V柴油掺混,获得6种具有相同氧含量(4%质量比)的混合燃料。在60 mg/cycle当量柴油油量条件下进行不同EGR率下的燃烧和排放试验。结果表明,含氧燃料主要通过其低十六烷值和含氧特性影响发动机燃烧和排放特性,其中燃烧特性主要受到十六烷值的影响。混合燃料的滞燃期更长,瞬时放热率更高,在高EGR率下尤为明显。环状含氧燃料对燃烧特性的影响比链状含氧燃料更为明显,其滞燃期排序为:DMF>环己醇>环己酮。较长的滞燃期使油气混合效果更好,有利于降低碳烟排放。通过添加一定比例的十六烷值改进剂(EHN)使混合燃料滞燃期与柴油一致,可以分离出十六烷值和含氧两个因素的作用。结果表明,不同含氧官能团降低碳烟能力排序为:醇类燃烧方面具有更大的潜力。将DMF掺混比例提高至40%,并采用EGR将NO排放控制在0.4 g/kW·h,在不同负荷下进行试验研究。结果表明,提高DMF掺混比例使碳烟排放进一步降低,然而最大压升率(MPRR)过高不利于发动机的稳定运行和燃烧噪声控制。为此,在大负荷下进行了喷油策略的研究及不同燃烧模式的对比。结果表明,推迟CA50有效降低了MPRR,同时碳烟排放降低;采用预喷只有在较小的主、预喷间隔下能够有效降低MPRR,但滞燃期的缩短导致碳烟排放明显上升;DMF-柴油双燃料活性控制压燃(RCCI)模式可大幅降低MPRR,但在本试验工况下由于柴油滞燃期短、混合效果较差而产生更多的碳烟,THC和CO排放也较高。通过提高进气道喷射DMF的比例,在MPRR仍低于DMF40掺混模式的情况下,气道80%DMF的RCCI在较宽的CA50范围内基本实现了零碳烟排放。

关键词：含氧燃料分子结构低温燃烧碳烟排放喷油策略燃烧模式