基于定容燃烧弹的低热值气体掺氢火焰特性研究

发布时间：2020-05-03 15:37

【摘要】：随着能源的短缺和环境的日益恶化,对清洁能源的研究逐渐成为内燃机领域的研究热点。低热值气体比如说沼气、煤层气等气体被认为是现今比较有前途的清洁燃料之一,而氢气同天然气相比,具有火焰传播速率快,可燃范围广,点火能量低,排气中无含碳污染物并且能够再生等优点。因此,低热值气体掺氢成为发动机研究的一大热点。 本文设计了定容燃烧弹加热及温度控制系统,完成了定容燃烧弹加热及温度控制的整体搭建和安装,并针对这一系统进行性能测试;利用LabVIEW平台开发了定容燃烧弹试验监测系统,完成试验监测系统界面设计；完成了定容燃烧弹气体喷射湍流强度测量试验,并针对不同压力、不同位置处的气体流速和湍流强度进行数据处理,总结压力和位置对湍流强度的影响规律。结果表明随着压力不断增大,气体流速和湍流强度呈现上升趋势,而且位置越靠近射流器速度和湍流强度也在增大,不过位置的影响没有压力影响明显。 此外在定容燃烧弹中开展了不同当量比、掺氢比例、初始温度、初始压力、不同的低热值气体内二氧化碳体积分数工况下低热值气体的层流燃烧试验,结果表明随着压力升高,无拉伸火焰传播速率下降,而温度提升会使火焰传播速度明显升高,但对火焰稳定性的影响不敏感；随着掺氢比的增加火焰的不稳定性也随着增加,燃烧会更加剧烈。掺氢比增大,燃烧的稀燃极限也随之扩展；在稀燃极限附近,会发生不完全燃烧,此时燃烧速率非常之慢,火焰受浮力的作用明显,燃烧中心发生偏移；另外掺混惰性气体会使火焰传播速度下降。
【图文】：

三个960W、1440W和1920W,分别进行计算，记求下中心点温度达到333K：停止，，下图2-4到图2-6分别为中心温度为333K时刻的温度分布阁，如图可以着出在960W加热功率时，中心温度为333K：时刻足加热后610秒，加热时间较长，功率为1440W时达到温度时是加热后480秒，功率为1920W时达到温度时足加热后390秒，后两者时间大大^短，若选用较小功率的加热祷哲丨板加热效率较低，选用较大的功率会减少加热祷板的寿命，因此本文选择加热祷锅板的功率选定为3W/cm2总功率为1440W

图3-7 2bar K 20%捧氧、当比0.8时的压力变化曲线Fig. 3-7 equivalent pressure curves under 2 bar and 20% mixing hydrogen
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TJ410

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本文编号：2647745