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往复式多孔介质燃烧器的试验研究

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第一章绪论

§1-1引言

§1-1-1目前我国能源利用的现状

§1-1-2目前世界环境污染的现状和主要来源

§1-2往复式多孔介质燃烧器的提出

§1-2-1自由火焰燃烧的缺点

§1-2-2往复式多孔介质燃烧器的提出

§1-3本文研究的内容

参考文献

第二章往复式多孔介质燃烧研究现状分析

§2-1往复式多孔介质燃烧技术的提出

§2-2往复式多孔介质燃烧的技术原理

§2-2-1绝热燃烧和超绝热燃烧

§2-2-2多孔介质预混燃烧

§2-2-3循环往复流动超绝热燃烧

§2-2-4燃烧所用多孔介质材料

§2-3 RSCP的国内外的研究状况简介

§2-3-1国外RSCP的主要研究状况

§2-3-2国外应用RSCP的主要研究状况

§2-3-3国内应用RSCP的主要研究状况

§2-3-4 RSCP的关键技术的分析

§2-4浙江大学热能工程研究所的研究工作

§2-5本章小节

参考文献

第三章往复式多孔介质燃烧器的冷态试验研究

§3-1往复式多孔介质燃烧器试验系统与实验方法

§3-2往复式多孔介质燃烧器冷态实验结果

§3-2-1燃烧器冷态试验的调试

§3-2-2不同工况下各个测点压力的试验

§3-2-3往复式多孔介质燃烧器的阻力特性

§3-3往复式多孔介质燃烧器内气体流动特性

§3-4本章小结

参考文献

第四章往复式多孔介质燃烧器的热态实验研究

§4-1热态试验所用系统简介

§4-2不同当量比下的热态试验结果

§4-2-1试验工况

§4-2-2试验结果与分析

§4-3燃烧器两侧相对测点的温度分布

§4-4不同影响参数对热态试验的影响

§4-4-1当量比对多孔介质中的温度的影响

§4-4-2空截面流速对多孔介质中的温度的影响

§4-4-3同空截面流速下当量比对多孔介质中的温度的影响

§4-4-4切换半周期对多孔介质中的温度的影响

§4-4-5切换半周期对出口温度的影响

§4-4-6切换半周期对测点温差的影响

§4-4-7当量比对测点温差的影响

§4-5往复式燃烧与单个燃烧温度的比较

§4-6往复式燃烧与单个燃烧污染物排放的比较

§4-7预热空气的试验研究

§4-8本章小结

参考文献

第五章往复式多孔介质燃烧的简单数学模型

§5-1引言

§5-2往复式多孔介质燃烧模型的理论依据

§5-3往复式多孔介质燃烧模型的建立

§5-3-1往复式多孔介质燃烧模型的假设条件

§5-3-2往复式多孔介质燃烧模型的方程建立

§5-3-3往复式多孔介质燃烧模型的初始条件和边界条件

§5-3-4往复式多孔介质燃烧模型中物性参数和温度的关系

§5-3-5往复式多孔介质燃烧简单数学模型的数值解法

§5-4模型计算的结果

§5-4-1多孔介质温度的动态变化

§5-4-2当量比对温度分布的影响

§5-4-3空截面流速对温度分布的影响

§5-4-4热损失系数对温度分布的影响

§5-4-5试验和计算结果的比较

§5-5本章小节

参考文献

第六章全文总结和今后工作的建议

§6-1本文总结

§6-2对今后工作的建议

致 谢

附录

附录Ⅰ符号说明

附录Ⅱ压力变送器

附录Ⅲ孔隙率的计算

附录Ⅳc++计算程序

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摘要

本文的研究工作分为四个部分.第一部分对往复式多孔介质燃烧技术的研究发展状况进行了概述.在介绍往复式多孔介质燃烧中涉及到的两个重要的概念一超绝热燃烧、多孔介质燃烧的基础上,讨论了往复式多孔介质燃烧在基础研究和应用研究方面目前的研究现状,为本研究的进行打下基础.第二部分主要内容是往复式多孔介质燃器的冷态阻力特性的试验研究.在前述综述的基础上,对往复式多孔介质燃器进行了冷态实验研究,主要研究了空截面流速和多孔介质厚度两个影响因素对燃烧器稳定时间以及阻力特性的影响,并由此建立了简单的数学模型.结果表明,在其他条件不变的情况下,往复式多孔介质燃烧器的压差△P与空截面流速的平方u<'2>基本成正比关系,与多孔介质厚度h呈线性增大关系;多孔介质厚度h以及空截面流速u对燃烧器的流动稳定时间t<,0>影响很小;实验结果与数学模型得到了较好的吻合.为了研究燃烧器的燃烧特性,进行了往复式多孔介质燃烧器的热态实验研究,这是本文第三部分的主要工作.试验研究了当量比、切换半周期、空截面流速三个影响参数对温度分布的影响规律,以及燃烧器污染物排放的特点.结果表明,当量比φ<1的时候,随着φ的减小,燃烧器内多孔介质的温度也随着减小,燃烧火焰的中心逐步上移,温度最大值也随着减小;在切换半周期和当量比一定的情况下,随着空截面流速的增加,燃烧器两侧的温度也随着增大,燃烧器的温度趋于等同值的趋势增加.在其他条件不变的条件下,切换半周期越长,出口温度越高;随着切换半周期增大,测点温差也随着增大,并且越是距离火焰中心近的测点,其温差的变化越大;对往复式燃烧和单个燃烧进行比较,往复式燃烧的温度分布更均匀,排烟温度更低,污染物排放更低.第四部分在理论上对往复式多孔介质燃烧器进行探讨,确定了燃烧过程的主要的特点,建立了简单的数学模型.计算并分析了当量比、空截面流速、散热系数对温度分布的影响,将计算结果与试验结果进行了对比.结果发现,在沿轴向方向上,呈现出M型的温度分布.随着当量比的增加,整体的温度升高;随着空截面流速的增加,整体的温度升高;散热系数增大,整体的温度下降;计算结果和试验结果的吻合较好,证明模型一定的正确性.

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