热购彩票官网

廊坊驰星防腐设备有限公司

廊坊驰星防腐设备有限公司

专业的燃烧机设备生产制造商之一

服务热线 13230665489

生物质燃烧机的数值模拟详解。

人气:-212发表时间:2018-02-26

    [摘要]  考虑多孔固体构架的辐射换热以及气固相间的对流换热,引入弥散效应及相间对流换热系数,使用GRI 3 0机理和双通量辐射模J,数值求解双层多孔介质内燃烧过程.分析了双层多孔介质生物质燃烧机内火焰稳定性和污染物排放,并与单层的进行比较.结果表明,双层多孔介质生物质燃烧机能够在较宽的流量范围内将火焰稳定在它的交界面附近.

0  引言

    在燃烧系统中引入多孔介质,利用固体介质的大蓄热和强辐身寸,加强对预混可燃气的预热效果,可以提高燃烧速率和组织贫燃料燃烧,与传统自由流中的预混燃烧技术相比,多孔介质内的预混燃烧具有贫燃极限低、火焰稳定性好、燃烧效率高、温度分布均匀、污染物排放少等优点,

    多孔介质内预混燃烧的传热传质机理比较复杂,化学反应和热输运过程之间的耦合作用也很强烈,近十几年来,国外对多孔介质内的预泥燃烧开展了大量的实验和理论研究.Weinbe[1】最早提出了超绝热火焰温度的概念.TakenoSato[9建议通过增加金属多孔介质来获得超绝热火焰,KotaniTakeno[31较早使用泡沫多孔介质来组织燃烧,并且提出利用双层多孔介质来驻定火焰.Hsu[等人针对双层多孔介质内燃烧,开展了实验和数值研究,考虑气固相间换热以及固体辐射,采用Pet ers简化反应机理,使用一维稳态的计算方法,重点研究了火焰传播速度及其影响因素.Hermeke【引入多孔介质的弥散效应,使用GRI l.2机理和瞬态计算方法,重点考察了多孔介质内燃烧的瞬态特性.Barra[ 6】也使用一维非稳态方法数值模拟了双层多孔介质生物质燃烧机内的燃烧过程,着重研究了热量再利用效率和不同材料对燃烧稳定性的影响,

    本文使用的是一维稳态的数值计算方法,考虑了多孔介质构架的辐射换热和气固相间对流换热,与文锢的计算相比,加入了弥散项效应,假定气固内部对流换热系数是变化的,用经验公式计算,并且使用详细的GRI 3.0机理,辐射模型选用双通量模型,本文重点在于考察双层多孔介质生物质燃烧机内火焰驻定特性和污染物排放情况,并且与单层多孔介质生物质燃烧机进行比铰,来突出双层多孔介质的优越性.

1  数学物理模型

1.1控制方程

    1为双层惰性多孔介质生物质燃烧机的示意图,甲烷经气预混气从第一层进入,燃烧产物从第二层流出,计算区域扩展到生物质燃烧机的上游和下游.假定火焰面稳定在多孔介质内的某个位置,火焰为一维结构,燃烧过程等压,并且忽略壁面对环境的散热损失,生物质燃烧机内一维定常燃烧过程的控制方程

3  结果及分析

    双层多孔介质中,一般上游层孔径小,辐射弱,防止回火和减小热量向上游环境的辐射损失,下游层孔径大,辐射强,有利于熟量向上游的反馈和火焰的驻定.为了和Khanna的实验数据[91进行比较本文多孔介质第6期赵平辉等:双层多孔介质生物质燃烧机的数值模拟材料选用部分稳定的二氧化锆(PSZ)

3.1  火焰结构分析

    2和图3分别是当量比为0.80.5日寸,多孔介质内固体温度和气体温度的分布曲线,图中标识速度分别对应为火焰稳定在界面附近时的最大和最小火焰传播速度,若燃气流速大于此最大火焰传播速度,则火焰移向多孔介质出口处,产生吹熄;若小于此最小速度,火焰将移向进口处,产生回火,从双层多孔介质中的温度分布图中可以看出,反应区是一个很薄的区域,在火焰面的前缘,固体温度高于气体温度,固体多孔介质通过强的对流换热作用将能量传给气体,有预热的作用;在火焰面的后缘,气体温度高于固体温度,气体将能量传给固体,有储存能量的作用,所以固体多孔介质有着重要的能量传递作用,它通过强的导热和辐射作用将已燃气的能量传给未燃气,从而提高预混气的火焰传播速度,曲线的另一个特征是超绝热火焰温度在当量比等于Q 5时非常显著,但当量比等于0.8时不是很明显,这是由于使用详细化学反应机理后.随着当量比增大,反应不完全度增大,相对放热量减少的结果,比较最大与最小速度时温度曲线极大值的位置,可以看出,火焰稳定在最小速度时,反应区大部分处于第一层多孔介质内,火焰特性基本上由上层多孔介质的物性决定,火焰稳定在最大速度时,反应区大部分处于第二层多孔介质内,此时的火焰特性基本上由第二层多孔介质的物性决定.

    4给出不同当量比下,不同速度时的辐射通量曲线,可以看出辐射通量集中在火焰区和出口处,由于环境温度较低,所以多孔介质对外有很大的辐射量,可以用作辐射加热器,辐射通量强烈地依赖于当量比,当量比越大,燃烧温度越高,辐射量越大,由于第二层多孔介质的消光系数较小,所以当火焰位于第二层多孔介质内时,辐射更强,火焰传播速度也更大.

3.2  火焰传播速度和大焰的驻定

    5是火焰驻定在多孔介质交界面附近时火焰传播速度的最大和最小速度随当量比的变化曲线,不难看出随当量比的增大,火焰驻定的范围变大,这与Barra[61的计算结果一致,计算值与实验值‘9相比,普遍偏大,这可能由以下两方面原因造成,一方面计算中忽略了热损,另一方面速度的实验测量值对应的火焰位置可能并不是真正位于交界面附近,而是位于上层多孔介质内,除了上面的原因以外,多孔介质内的湍流效应未能准确模拟,而多孔介质材料热物性参数取值也存在一定的不准确性,这些因素也会造成计算与实验的差异.

3.3  污染物的排放

    6是当量比为Q 5时,火焰速度在最大和最小时,污染物在反应区内的分布图,可以看出,同一当量比下,速度较大时,由于反应区大部分位于第二层多孔介质内,辐射更强,反应区更宽,00NONOz在较大的区域内浓度都较高,

3.4  与单层多子L介质的比较

    9是假定火焰位于同一位置时单层和双层多孔介质内的温度分布的比较;图10是反应区污染物分布的比较,可以看出,大孔径的多孔介质预热效果最好,反应区最宽,其次是双层多孔介质,小孔径多孔介质最差,双层多孔介质内的温度分布在火焰面前缘接近于单层小孔径多孔介质,在火焰面后幺彖,温度分布接近单层大孔径的多孔介质,大孔径反应区内的污染物分布更均匀,在三种多孔介质生物质燃烧机内,CON0。等污染物的浓度差别不大,但大孔径单层多孔介质的反应区比较宽,污染物浓度较高区域的宽度也比较大,双层多孔介质生物质燃烧机则介于两者之间.

双层和单层多孔介质生物质燃烧机,当量比等于0 8、火焰驻定在不同位置时计算给出的火焰传播速度,从图中可以明显的看出,单层多孔介质生物质燃烧机在中间很宽的范围内,火焰传播速度基本不变,这样的分布对火焰稳定极为不利,因为如果进口气流速度稍有变化,火焰就会回火到多孔介质进口处或者吹脱到多孔介质出口处,而双层多孔介质在交界面附近有很宽的火焰稳定范围,只要速度处在最大和最小速度之间,火焰就能稳定在多孔介质交界面附近,因为双层多孑L介质的最大速度主要取决于第二层多孔介质,最小速度主要取决第一层多孔介质,可以预见要使它的稳定范围变大,第一层应该选用消光系数太,导热系数小,对流换热小的材料,第二层选用消光系数小,导热系数大,对流换热大的材料,这个结论和Barra[阳对各种物性参数影响双层多孔介质生物质燃烧机稳定范围的计算结果是基本一致的,

4结论

    本文使用稳态方法,考虑多孔介质的弥散效应和详细的化学反应机理G RI 3.0,模拟了一维双层多孔介质内的预混燃烧,研究了火焰结构,火焰传播速度,火焰稳定性,以及污染物排放等问题并与一维单层多孔介质内燃烧过程进行比较,得到了以下重要结论:

    1)单罢多孔介质生物质燃烧机不利于火焰驻定在多孔介质内,双层多孔介质生物质燃烧机可以防J}回火和吹脱,把火焰驻定在交界面附近.

    2)随着当量比的增加,火焰在交界面附近的稳定范围增大.

    3)最大稳定速度主要由第二层多孔介质的特性决定,最小稳定速度主要由第一层多孔介质决定,所以为了增大火焰在交界面附近的稳定范围,第一层应该选用消光系数大,导热系数小,对流换热小的材料,第二层选用消光系数小,导热系数大,对流换热大的材料.

    4)随着当量比的增大,污染物的排放量增加,并且同一当量比下,流量越大,气体在多孔介质内的滞留时间越短,出口处CO的排放量越多,NON02的排放量越少


此文关键词:生物质燃烧机的数值模拟详解。哪家好,生物质燃烧机的数值模拟详解。价格,生物质燃烧机的数值模拟详解。多少钱,生物质燃烧机的数值模拟详解。厂家

返回顶部

友情链接:9号棋牌  W彩票官网  博九棋牌  W彩票  9号棋牌游戏  W彩票  博九棋牌  

免责声明: 本站资料及图片来源互联网文章,本网不承担任何由内容信息所引起的争议和法律责任。所有作品版权归原创作者所有,与本站立场无关,如用户分享不慎侵犯了您的权益,请联系我们告知,我们将做删除处理!