多孔介質(zhì)燃燒器性能的實驗研究.pdf

1、作為新型的燃燒技術(shù)，多孔介質(zhì)燃燒具有穩(wěn)定性好、燃燒效率高、熱負(fù)荷調(diào)節(jié)范圍大、污染物排放低、體積小、結(jié)構(gòu)緊湊等優(yōu)點，受到各國學(xué)者的高度關(guān)注。隨著對多孔介質(zhì)燃燒技術(shù)日益全面、深入的研究，多孔介質(zhì)燃燒技術(shù)應(yīng)用到各類設(shè)備中的研究也受到國內(nèi)、外研究者關(guān)注。本文在總結(jié)、分析前人研究結(jié)果的基礎(chǔ)上，利用多孔介質(zhì)燃燒技術(shù)的諸多優(yōu)點，設(shè)計了應(yīng)用于不同系統(tǒng)的幾種燃燒器，并通過實驗證實了預(yù)期的各項性能，為以后燃燒器的研究、設(shè)計和運行提供實驗數(shù)據(jù)。本文主要工作包

2、括用于多孔介質(zhì)燃燒器的回?zé)崞鞯脑O(shè)計，側(cè)面輻射式多孔介質(zhì)燃燒器的實驗研究，端面輻射式多孔介質(zhì)燃燒器的性能研究，CO2發(fā)生器的研制等。
　　 本文基于回?zé)崾蕉嗫捉橘|(zhì)燃燒系統(tǒng)的構(gòu)想，在提高能量利用率同時，提高燃燒器工作性能?；?zé)崾抢没責(zé)崞鲗⑷紵矚庵械挠酂峄厥?，加熱新鮮來流空氣，從而提高多孔介質(zhì)燃燒器的燃燒特性。為此，本文首先設(shè)計了用于多孔介質(zhì)燃燒器的氣-氣換熱器。通過對不同類型換熱器的比較分析，最終選擇殼管式固定管板換熱器，并采用

3、工程實用設(shè)計方法進(jìn)行設(shè)計計算。實驗結(jié)果表明，本文設(shè)計的換熱器性能符合設(shè)計要求。
　　 為了給TPV提供輻射熱源，本文利用多孔介質(zhì)高熱容和良好的導(dǎo)熱特性，設(shè)計了側(cè)面輻射式SiC多孔介質(zhì)燃燒輻射器，研究當(dāng)量比、功率對燃燒輻射器的熱負(fù)荷、燃燒穩(wěn)定范圍、表面溫度均勻性和輻射效率的影響，并將回?zé)崞鲬?yīng)用于該系統(tǒng)，研究回?zé)釋θ紵餍阅艿挠绊?。研究結(jié)果表明：當(dāng)量比與功率對多孔介質(zhì)燃燒器輻射效率都有較大影響。固定當(dāng)量比時，提高燃燒功率可增大燃燒器

4、表面溫度和降低表面溫度梯度，固定功率時，存在最佳當(dāng)量比使輻射器表面溫度梯度最低?；?zé)崞骺梢蕴岣咻椛淦鞅砻鏈囟染鶆蛐院洼椛湫?。小功率時，增大功率導(dǎo)致輻射效率增加明顯。本實驗研究的燃燒輻射器無回?zé)峁β蕿?.0kW、當(dāng)量比為0.75時，輻射效率最高達(dá)34.7％；而回?zé)岷笞罴旬?dāng)量比降低到0.54，其對應(yīng)的輻射效率提高到36.9％。
　　 為了提高TPV熱源溫度均勻性，本文設(shè)計了一種基于多孔介質(zhì)燃燒的新型端部輻射器，研究不同預(yù)混氣體流速

5、(功率)下當(dāng)量比對燃燒器燃燒穩(wěn)定性、多孔介質(zhì)內(nèi)部溫度、輻射器表面溫度及其均勻性、污染物排放等特性的影響。實驗結(jié)果表明，該燃燒器輻射表面的溫度均勻性較好，最大相對溫度波動小于3％；小功率燃燒時，多孔介質(zhì)內(nèi)部溫度及端部輻射表面溫度都隨當(dāng)量比增大而增加，且流量越大增大程度越劇烈。實驗工況范圍內(nèi)，最大輻射效率達(dá)23％，污染物NOx排放低于25PPM。在當(dāng)量比高于0.45時，CO排放均低于10PPM。
　　 為了滿足仿生學(xué)滅蚊器對CO2溫

6、度、濃度合適氣體源的需求，設(shè)計了小型二氧化碳發(fā)生器。該裝置的核心部分是小尺寸多孔介質(zhì)燃燒器。通過系統(tǒng)的一體化設(shè)計，將預(yù)熱、回?zé)?、散熱環(huán)節(jié)集成到一個緊湊的裝置內(nèi)，并具備自動電子點火、熄火報警等功能。實驗采用丙烷為燃料，由小功率風(fēng)扇提供燃燒空氣，丙烷由噴嘴噴入，完成空氣/燃料預(yù)混后，在多孔介質(zhì)中組織燃燒。實驗研究了不同當(dāng)量比時燃燒室溫度與尾氣溫度的變化，并對尾氣的成分進(jìn)行了分析。結(jié)果表明，該裝置能產(chǎn)生符合要求的二氧化碳?xì)怏w，且NOx、CO等