首頁(yè) > 學(xué)術(shù)論文

新型回?zé)崛紵鲀?nèi)甲烷/空氣預(yù)混催化燃燒特性的數(shù)值研究

來源:論文學(xué)術(shù)網(wǎng)
時(shí)間:2024-08-18 21:03:37
熱度:

新型回?zé)崛紵鲀?nèi)甲烷/空氣預(yù)混催化燃燒特性的數(shù)值研究【摘要】:微尺度燃燒器為我國(guó)汽車、機(jī)電、航空和軍事等領(lǐng)域的微動(dòng)力機(jī)電系統(tǒng)的發(fā)展提供了先決條件,其具有高能量密度和長(zhǎng)壽命的特點(diǎn)。微

【摘要】:微尺度燃燒器為我國(guó)汽車、機(jī)電、航空和軍事等領(lǐng)域的微動(dòng)力機(jī)電系統(tǒng)的發(fā)展提供了先決條件,其具有高能量密度和長(zhǎng)壽命的特點(diǎn)。微尺度燃燒特性的研究作為微燃燒器高效、穩(wěn)定持續(xù)燃燒的研究基礎(chǔ)。近年來,研究學(xué)者對(duì)微尺度燃燒方向做了大量研究,尤其是甲烷的微尺度催化燃燒,但是至今還有許多科學(xué)和技術(shù)難題需要去解決。本文研究主要圍繞微尺度燃燒器內(nèi)甲烷/空氣預(yù)混燃燒特性和穩(wěn)燃特性展開的,主要對(duì)甲烷的催化燃燒進(jìn)行了數(shù)值模擬。首先回顧了微尺度燃燒的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀,分析和總結(jié)了開展微尺度燃燒研究所需要面臨的問題,同時(shí)提出并確定本文主要的研究方向。比較系統(tǒng)地研究了壁面反應(yīng)、流動(dòng)速度、壁面參數(shù)以及幾何參數(shù)等因素對(duì)甲烷催化反應(yīng)過程的影響,對(duì)直通道燃燒器提出了“回?zé)岢式Y(jié)構(gòu)”的改進(jìn)方案,并采用三維穩(wěn)態(tài)數(shù)值模擬進(jìn)行研究。通過選擇合適的燃燒器幾何形狀、壁面材料、初始條件和較好地控制散熱損失來實(shí)現(xiàn)甲烷穩(wěn)定燃燒,對(duì)進(jìn)一步設(shè)計(jì)和優(yōu)化微尺度燃燒提供一定理論依據(jù)和參考價(jià)值。首先,對(duì)常規(guī)微燃燒器和回?zé)峤Y(jié)構(gòu)微燃燒器中的甲烷催化燃燒進(jìn)行了數(shù)值模擬,比較系統(tǒng)地研究了相關(guān)因素對(duì)催化過程的影響,得出:回?zé)峤Y(jié)構(gòu)有利于甲烷催化燃燒,且有效地將燃燒釋放的熱量通過隔板傳遞給未燃?xì)怏w,提高了甲烷轉(zhuǎn)化率和穩(wěn)燃極限,實(shí)現(xiàn)穩(wěn)燃。甲烷當(dāng)量比是影響催化燃燒的主要因素,隨著當(dāng)量比的增加,甲烷轉(zhuǎn)化率出現(xiàn)了先增大后降低的趨勢(shì)。其次,對(duì)回?zé)峤Y(jié)構(gòu)燃燒器中的壁面材料和對(duì)流換熱系數(shù)進(jìn)行了數(shù)值模擬,得出:燃燒器的壁面材料對(duì)甲烷燃燒穩(wěn)定性的影響較大。壁面材料為導(dǎo)熱系數(shù)較小的石英玻璃的燃燒器內(nèi)平均溫度略高于導(dǎo)熱系數(shù)較大的紫銅,且導(dǎo)熱系數(shù)越大,燃燒器內(nèi)溫度分布均勻,不存在熱量集中的現(xiàn)象,熱回流區(qū)的面積減小。隨著燃燒器壁面對(duì)流換熱系數(shù)的增大,在一定入口速度范圍內(nèi)可以維持穩(wěn)定的催化燃燒,且臨界速度和外壁面平均溫度逐漸降低,而甲烷轉(zhuǎn)化率呈現(xiàn)先增大后降低的趨勢(shì)。最后,對(duì)回?zé)峤Y(jié)構(gòu)燃燒器中的隔板長(zhǎng)度和隔板夾角進(jìn)行了數(shù)值模擬,得出:隨著燃燒器內(nèi)隔板長(zhǎng)度的逐漸增大,能提高甲烷轉(zhuǎn)化率和平均溫度,但會(huì)降低甲烷轉(zhuǎn)化速度,且沿著燃燒器內(nèi)軸向方向,甲烷轉(zhuǎn)化速度呈現(xiàn)先增大后降低的趨勢(shì)。回?zé)岢嗜紵鲀?nèi)改變隔板夾角會(huì)極大程度地影響速度流場(chǎng)分布,繼而對(duì)溫度場(chǎng)分布的影響不容忽視。本文通過數(shù)值模擬的方法對(duì)微尺度條件下甲烷的催化燃燒特性、壁面散熱條件以及幾何參數(shù)對(duì)甲烷燃燒的影響等內(nèi)容進(jìn)行了較為全面的研究,得出了工況條件和壁面條件以及結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)甲烷穩(wěn)定燃燒特性的影響規(guī)律。本文研究有助于改進(jìn)和優(yōu)化微型燃燒器的結(jié)構(gòu)及燃燒特性,推進(jìn)微尺度燃燒技術(shù)的深入研究,對(duì)微型裝置的設(shè)計(jì)具有學(xué)術(shù)指導(dǎo)意義及工程價(jià)值。 【關(guān)鍵詞】:催化燃燒 數(shù)值模擬 回?zé)?/strong> 壁面參數(shù) 幾何參數(shù)
【學(xué)位授予單位】:重慶大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【學(xué)位授予年份】:2015
【分類號(hào)】:TK16
【目錄】:
  • 中文摘要3-5
  • 英文摘要5-9
  • 主要符號(hào)表9-10
  • 1 緒論10-20
  • 1.1 課題研究背景10-11
  • 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)11-17
  • 1.2.1 回?zé)岢嗜紵鞯难芯楷F(xiàn)狀12-14
  • 1.2.2 燃燒器壁面屬性的研究現(xiàn)狀14-15
  • 1.2.3 燃燒器結(jié)構(gòu)屬性的研究現(xiàn)狀15-16
  • 1.2.4 甲烷催化燃燒研究中存在的主要問題16-17
  • 1.3 本文研究?jī)?nèi)容17-20
  • 2 物理、數(shù)學(xué)模型及計(jì)算方法20-28
  • 2.1 模型的建立20-21
  • 2.1.1 物理模型20-21
  • 2.1.2 數(shù)學(xué)模型21
  • 2.2 催化反應(yīng)機(jī)理及計(jì)算方法21-25
  • 2.2.1 催化反應(yīng)機(jī)理21-24
  • 2.2.2 計(jì)算方法24-25
  • 2.3 數(shù)值計(jì)算驗(yàn)證25-27
  • 2.3.1 網(wǎng)格無(wú)關(guān)性驗(yàn)證25-26
  • 2.3.2 數(shù)值方法可行性分析26-27
  • 2.4 本章小結(jié)27-28
  • 3 常規(guī)平板燃燒器與回?zé)岢嗜紵鲀?nèi)甲烷催化穩(wěn)燃特性的對(duì)比數(shù)值研究28-42
  • 3.1 進(jìn)氣速度的影響28-33
  • 3.2 進(jìn)氣溫度的影響33-37
  • 3.3 當(dāng)量比的影響37-40
  • 3.4 本章小結(jié)40-42
  • 4 回?zé)岢嗜紵鲀?nèi)壁面參數(shù)對(duì)甲烷催化燃燒特性的影響42-56
  • 4.1 壁面材料的影響42-51
  • 4.1.1 壁面材料對(duì)穩(wěn)燃極限的影響43-45
  • 4.1.2 壁面材料對(duì)溫度的影響45-49
  • 4.1.3 壁面材料對(duì)自由基的影響49-51
  • 4.2 壁面對(duì)流換熱系數(shù)的影響51-54
  • 4.3 本章小結(jié)54-56
  • 5 回?zé)岢嗜紵鲀?nèi)幾何參數(shù)對(duì)甲烷催化燃燒特性的影響56-68
  • 5.1 隔板長(zhǎng)度的影響56-61
  • 5.2 隔板與水平方向上夾角的影響61-67
  • 5.3 本章小結(jié)67-68
  • 6 結(jié)論與展望68-70
  • 6.1 主要結(jié)論68-69
  • 6.2 后續(xù)研究工作的展望69-70
  • 致謝70-72
  • 參考文獻(xiàn)72-78
  • 附錄78
  • A. 作者在攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文78
  • B. 作者在攻讀學(xué)位期間參加的科研項(xiàng)目78


您可以在本站搜索以下學(xué)術(shù)論文文獻(xiàn)來了解更多相關(guān)內(nèi)容

燃燒器    潘申生;

R型燃燒器目前發(fā)展?fàn)顩r    夏暾;

藥條燃燒器的發(fā)展    張平;張群星;

脈動(dòng)燃燒器的研究    張肇富

液排渣燃燒器液態(tài)渣膜厚度求解模型及傳熱分析     閻常峰,林伯川,陳恩鑒

四角燃燒器射流向火側(cè)相干結(jié)構(gòu)渦的研究    刁永發(fā),何伯述,許晉源,陳昌和

機(jī)械鼓風(fēng)紊流燃燒器的設(shè)計(jì)    王鳳偉

縮放式噴管燃燒器及其數(shù)值模擬    陳冬林;鄢曉忠;王政允;周旅;

燃燒器出口磨損數(shù)學(xué)模型的建立及其應(yīng)用    徐順生;徐友良;周學(xué)平;楊勁松;

自身蓄熱燃燒器的模擬與結(jié)構(gòu)優(yōu)化    夏德宏;薛根山;任春曉;敖雯青;

氣燒套筒石灰窯燃燒器的研究    鄒琳江;翟篤棉;趙志民;鄒得球;

超臨界爐燃燒器總裝胎具的通用化設(shè)計(jì)    唐麗君;

灶具聚火燃燒器的設(shè)計(jì)    譚爭(zhēng)鳴;

微油點(diǎn)火燃燒器燃燒過程的數(shù)值研究    李文蛟;宋純龍;周孟;

平板式預(yù)混燃燒器的污染物排放特性實(shí)驗(yàn)研究    劉鳳國(guó);尤學(xué)一;王啟;劉文博;

HP型多通道燃燒器的研究開發(fā)及廣泛應(yīng)用    楊春華;唐憲國(guó);

灶具回火和防回火裝置的探討    夏德奇;

球頂式熱風(fēng)爐環(huán)形上噴燃燒器的燃燒室冷態(tài)流場(chǎng)特性的實(shí)驗(yàn)研究    陳維漢;劉世聚;

霍戈文熱風(fēng)爐燃燒器燒嘴優(yōu)化仿真    張建良;裴燚;陳杉杉;國(guó)宏偉;

豫興內(nèi)置頂式熱風(fēng)爐環(huán)形上噴燃燒器的燃燒室冷態(tài)流場(chǎng)特性的實(shí)驗(yàn)研究    陳維漢;劉泉興;

博納旋流式四風(fēng)道煤粉燃燒器的使用    江超 高紅旗

淺析威索RL-7型燃燒器的常見故障和解決辦法    付明川 周先進(jìn)

硅基微尺度燃燒器燃燒特性與結(jié)構(gòu)失效的研究    朱林

凹腔駐渦燃燒器的實(shí)驗(yàn)與數(shù)值研究    武輝

微型燃燒器內(nèi)甲烷催化燃燒特性數(shù)值研究及實(shí)驗(yàn)    閆云飛

用于煤礦通風(fēng)甲烷的Swiss-roll燃燒器特性研究    扈鵬飛

微型燃燒器內(nèi)燃燒與傳熱特性研究    李艷霞

荷電霧化特性及小型燃燒器性能的實(shí)驗(yàn)研究    羅智斌

旋流燃天然氣燃燒器燃燒特性實(shí)驗(yàn)研究    回勝

自激抖動(dòng)射流燃燒器的數(shù)值模擬及實(shí)驗(yàn)研究    王安

低NOx天然氣燃燒器數(shù)值模擬及優(yōu)化    董璐

新型商用燃燒器的高效節(jié)能技術(shù)    王增輝

新型回?zé)崛紵鲀?nèi)甲烷/空氣預(yù)混催化燃燒特性的數(shù)值研究    潘文麗

微熱光電系統(tǒng)中燃燒器的優(yōu)化研究    姜東岳

電磁感應(yīng)加熱無(wú)油直接點(diǎn)火燃燒器的試驗(yàn)研究    雷震春

甲烷在微小過量焓燃燒器中燃燒特性的實(shí)驗(yàn)研究    王建華

窯用新型燃燒器的三維熱態(tài)模擬仿真研究    潘麗萍