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氫氣和稀釋氣體對甲烷/空氣預(yù)混火焰穩(wěn)定燃燒特性的影響規(guī)律研究

來源:論文學(xué)術(shù)網(wǎng)
時間:2024-08-18 21:03:51
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氫氣和稀釋氣體對甲烷/空氣預(yù)混火焰穩(wěn)定燃燒特性的影響規(guī)律研究【摘要】:基于本生燈火焰測試,本文研究了甲烷/空氣層流預(yù)混火焰的穩(wěn)定特性隨燃?xì)猱?dāng)量比和燃燒器參數(shù)的變化關(guān)系,獲得了與他人

【摘要】:基于本生燈火焰測試,本文研究了甲烷/空氣層流預(yù)混火焰的穩(wěn)定特性隨燃?xì)猱?dāng)量比和燃燒器參數(shù)的變化關(guān)系,獲得了與他人先前測試基本吻合的數(shù)據(jù)結(jié)果。研究重點測試了摻混氫氣以及惰性氣體N2、CO2對CH4/Air層流預(yù)混火焰穩(wěn)定燃燒特性的影響。 本論文得到如下結(jié)論: 在當(dāng)量比研究范圍內(nèi),CH4/Air預(yù)混氣體層流火焰脫火極限隨著當(dāng)量比的增大而不斷增大,并且隨著燃燒器尺寸的增大脫火極限不斷減?。换鼗饦O限隨著當(dāng)量比的增大呈現(xiàn)“拋物線”形變化,最大值出現(xiàn)在當(dāng)量比為1附近,然后隨著混合氣的變濃變稀,回火極限都呈現(xiàn)變小的趨勢,同時隨著燃燒器尺寸的增大回火極限也是不斷減小。本文還將CH4/Air預(yù)混氣體火焰極限研究結(jié)果與已有文獻(xiàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了對比校核,證明了本文研究的合理性。 在CH4/Air預(yù)混火焰極限的研究基礎(chǔ)上進(jìn)一步討論了摻混H2對CH4/Air預(yù)混氣體的火焰極限的影響規(guī)律,結(jié)果表明:在摻混H2后CH4/Air預(yù)混氣體火焰脫火極限及回火極限均呈現(xiàn)不同程度的增大,并且摻混比例越大極限增長越明顯;實驗還通過特定當(dāng)量比的選取研究了摻混氫氣后火焰極限的增長率,得出了在用臨界速度梯度表征時,摻氫率對混合氣體火焰的脫火及回火極限的影響可近似總結(jié)為線性關(guān)系,燃燒器尺寸越大火焰極限的增長率越小,當(dāng)量比基本上對該線性增加率的無影響,此結(jié)論表明在CH4/Air預(yù)混氣體中摻混H2后火焰極限在小尺寸管徑中增長更加明顯。由于氫氣較強(qiáng)的擴(kuò)散能力,火焰極限參數(shù)用臨界速度梯度表征時,隨著燃?xì)鈸綒浔鹊脑龃?,混合氣體火焰的穩(wěn)定區(qū)間有變寬的趨勢。 當(dāng)摻混N2時,CH4/Air預(yù)混氣體火焰脫火極限及回火極限都減小,且隨著惰性氣體摻混比例增大火焰極限不斷減小。當(dāng)摻混CO2時,CH4/Air預(yù)混氣體火焰脫火極限及回火極限也減小,變化規(guī)律也是隨著摻混比例增大火焰極限不斷減小。這是因為CO2具有更低的溫度和更小的導(dǎo)熱系數(shù),導(dǎo)致混合火焰層流傳播速度減小的更快,導(dǎo)致CO2的摻混對于CH4/Air預(yù)混氣體火焰脫火極限及回火極限的影響比N2要大得多,即摻混CO2時得出的火焰極限數(shù)值更小。 本文最后從N2和CO2自身性質(zhì)的不同解釋了CO2比N2對火焰極限影響更大的原因,并討論了影響火焰極限的其他原因,并且對層流火焰燃燒速度影響因素做了重點介紹。 【關(guān)鍵詞】:本生火焰 預(yù)混氣體 脫火極限 回火極限 惰性氣體
【學(xué)位授予單位】:重慶大學(xué)
【學(xué)位級別】:碩士
【學(xué)位授予年份】:2014
【分類號】:O643.21
【目錄】:
  • 摘要3-4
  • ABSTRACT4-8
  • 1 緒論8-18
  • 1.1 論文研究背景8-11
  • 1.2 甲烷燃?xì)獾男再|(zhì)和特點11-12
  • 1.3 甲烷燃燒研究的相關(guān)進(jìn)展12-13
  • 1.4 摻氫甲烷燃燒簡介及進(jìn)展13-15
  • 1.5 摻惰性氣體甲烷燃燒簡介及進(jìn)展15-17
  • 1.6 論文研究意義17-18
  • 2 實驗系統(tǒng)構(gòu)建18-27
  • 2.1 實驗原理18-19
  • 2.2 實驗裝置選型19-22
  • 2.2.1 空氣壓縮機(jī)19-20
  • 2.2.2 本生燈燃燒器20-21
  • 2.2.3 混合室21
  • 2.2.4 流量計21-22
  • 2.3 實驗步驟22
  • 2.4 本文相關(guān)燃燒理論介紹22-27
  • 2.4.1 化學(xué)當(dāng)量比22-23
  • 2.4.2 層流預(yù)混火焰特性23-25
  • 2.4.3 回火和脫火25
  • 2.4.4 邊界速度梯度25-27
  • 3 甲烷/空氣預(yù)混火焰的穩(wěn)定性研究27-36
  • 3.1 甲烷燃燒的化學(xué)動力學(xué)機(jī)理27
  • 3.2 CH_4/AIR 預(yù)混火焰極限的研究27-35
  • 3.2.1 CH_4/AIR 預(yù)混氣體火焰極限隨管徑及當(dāng)量比變化關(guān)系30-32
  • 3.2.2 不同管徑對 CH4/AIR 火焰燃燒穩(wěn)定區(qū)間的影響32
  • 3.2.3 CH4/AIR 火焰極限的校核32-35
  • 3.3 本章小結(jié)35-36
  • 4 摻氫甲烷燃燒火焰的穩(wěn)定性研究36-46
  • 4.1 摻氫甲烷火焰燃燒極限的穩(wěn)定性規(guī)律探究36-44
  • 4.1.1 摻氫對 CH4/AIR 混合氣火焰穩(wěn)定區(qū)間的影響36-37
  • 4.1.2 摻氫對 CH4/AIR 混合氣火焰極限的影響規(guī)律37-41
  • 4.1.3 管徑對 CH4/AIR/H2混合氣火焰極限的影響規(guī)律41-44
  • 4.2 本章小結(jié)44-46
  • 5 稀釋氣體對甲烷/空氣預(yù)混火焰穩(wěn)定性研究46-54
  • 5.1 稀釋氣體對甲烷/空氣預(yù)混火焰影響規(guī)律探究46-52
  • 5.1.1 稀釋氣體摻混對火焰極限氣體流量的影響46-47
  • 5.1.2 稀釋氣體摻混不同燃燒器尺寸對火焰極限的影響47-49
  • 5.1.3 摻混 N2和 CO2火焰極限速率變化規(guī)律49-52
  • 5.2 稀釋氣體對甲烷/空氣預(yù)混火焰燃燒的影響機(jī)理52-53
  • 5.3 本章小結(jié)53-54
  • 6 總結(jié)與展望54-56
  • 6.1 本文研究的總結(jié)54-55
  • 6.2 課題展望55-56
  • 致謝56-57
  • 參考文獻(xiàn)57-63
  • 附錄63
  • A. 作者在攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文目錄63


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