铁矿-煤球团在空气中还原时的燃烧过程实验研究

数码照相机拍照和球团表面附近温度测量结果示出,铁矿-煤球团在空气中还原时,从球团内排出的可燃性气体在球面附近的球形"火焰环"上燃烧.火焰环随反应的进行由小变大,然后收缩,并随反应温度的升高而扩大.     

铁矿-煤球团在空气中的还原过程

铁矿-煤球团在空气中能够还原的原因是:从球团排出的可燃性气体在球面附近的火焰面上燃烧,在火焰面内侧是氧化性较弱的可燃性气体和燃烧产物的混合物,铁矿-煤球团在弱氧化性气氛中具有抗氧化性;在火焰面燃烧放出的热量向球团传递,进行自热还原.     

含碳球团高温抗压强度的实验测定

采用自制的高温抗压强度测定装置,研究了使用有机黏结剂的含碳球团在不同温度、气氛条件下高温强度随时间的变化.试验结果表明,采用有机黏结剂“CC”的含碳球团在800℃下保温1 h,球团仍能保持较高的高温强度（30～40 N/球）.在球团开始显著的自还原反应之前,球团高温强度主要由有机黏结剂来保证;而在还原反应（1 000℃以上）之后,球团高温强度则主要依靠还原的大量金属铁;球团的高温强度能满足转底炉生产工艺的要求.     

铁矿-煤球团在空气中的还原过程

铁矿-煤球团在空气中能够还原的原因是：从球团排出的可燃性气体在球面附近的火焰面上燃烧,在火焰面内侧是氧化性较弱的可燃性气体和燃烧产物的混合物,铁矿-煤球团在弱氧化性气氛中具有抗氧化性;在火焰面燃烧放出的热量向球团传递,进行自热还原．     

红格含铬钒钛磁铁矿球团矿物学和等温氧化动力学

研究了红格钒钛磁铁矿(HCVTM)球团等温氧化动力学及其矿物学特征.在不同的温度(1073~1373 K)和不同的时间(10~60 min)范围内,对HCVTM球团矿进行了等温氧化动力学实验.首先分析了球团在不同温度和时间下的微观结构和矿物组成规律.然后根据定义的氧化率,计算和分析了氧化率及其变化规律,以及矿相结构对氧化率的影响.最后结合缩核模型、修正的氧化率函数和阿伦尼乌斯公式,计算了反应速度常数、修正系数和反应活化能,并判断了反应限制性环节.研究表明:随温度的提高,低熔点液相增加,赤铁矿晶粒的生成、长大和再结晶,形成连续的黏结相,空隙数量减少.随时间的增加,生成的液相促进了赤铁矿晶粒间的黏结和长大,但是晶粒间硅酸盐相和钙钛矿类物相恶化了球团结构.同时,钙钛矿和铁板钛矿相生成.HCVTM球团矿空隙数量的减少和黏结相的生成,表现在氧化速率随时间增加而减慢.HCVTM球团氧化反应主要受扩散控制,球团氧化前期的反应活化能为13.74 kJ·mol-1,氧化后期的活化能为3.58 kJ·mol-1,氧化率函数的修正参数u2=0.03.     

含碳球团直接还原熔分机理

为了探究含碳球团还原熔分机理,将分析纯的Fe₂O₃、氧化物和不同还原剂固结成球并进行等温还原实验,研究了温度、还原时间、配碳量、还原剂种类等条件对球团还原熔分行为的影响.进一步采用X射线衍射、扫描电子显微镜等手段表征了含碳球团在不同还原时间的微观结构及物相变化.实验结果表明:焙烧温度过低或过高含碳球团都不能良好熔分,配碳量增加可以提高球团还原和熔分速率,适宜的温度、碳氧摩尔比、还原剂分别是1400℃、1.2和煤粉.含碳球团还原熔分包括直接还原反应、间接还原反应、碳的气化反应、渗碳反应和铁的熔化反应,最后实现渣铁分离.     

球团回转窑火焰纹理特征与温度模型

为了完成球团回转窑内温度监测,本文对温度影响最大的火焰状况进行研究。首先将彩色图像进行RGB分解成三幅灰度图像,利用灰度共生矩阵研究RGB各通道的纹理参数,如能量、熵、对比度、相关性,与通过黑体炉标定的温度建立对应关系,制成温度模型,用于实时监测球团回转窑内火焰状况,指导生产。在实际测试中,该模型最大误差为5%,能够满足生产要求。     

幂律流体在内管旋转下放环空中的流动与传热规律

对柱坐标系下泡沫流体运动方程和能量方程进行简化,结合幂律流体本构方程并将其离散,运用有限差分方法对方程进行求解,得到幂律流体在内管旋转下放环空中的水力参数分布.结果表明:随内管转速的增大,环空中幂律流体的轴向流速、角速度、合速度增大,温度升高,表观黏度降低;随内管下放速度增加,环空中幂律流体的轴向流速、角速度和合速度减小,表观黏度增大,内管壁附近温度升高而外管壁附近温度降低.     

航空煤油火焰蔓延脉动过程数值模拟研究

建立了航空煤油火焰脉动模型,并进行了数值模拟.根据航空煤油的活化能计算平均反应速率,参照火焰温度的实验测量结果,确定以最大燃烧化学反应速率0.077kg·m-3·s-1为航空煤油着火判据.通过对燃料蒸气浓度分布、速度矢量分布、反应速率分布和温度分布数值模拟结果的分析,将航空煤油火焰蔓延脉动过程划分为发展阶段和衰退阶段,并证明主火焰的着火方式主要包括扩散燃烧和预混燃烧,闪燃火焰为预混燃烧.建立了航空煤油火蔓延脉动频率预测模型.证明燃料初温低于闪点时,火焰脉动频率随T00.58正比增长;当燃料初温高于闪点时,脉动频率随T0正比增长.     

高含碳金属化球团强度性质

在1050～1200℃条件下研究了不同的配碳比、添加剂、还原温度、生球粒度等对高含碳金属化球团强度的影响.结果表明:高含碳金属化球团还原后的强度随温度的升高而升高;并且以粘土为添加剂的高含碳金属化球团具有较高的强度.     

火焰稳定器外环修形对发动机排气系统雷达散射特性的影响

为了缩减航空发动机排气系统的RCS,设计了两种火焰稳定器外环修形结构,利用高频计算方法弹跳射线法获取了火焰稳定器外环修形对发动机排气系统在X波段10GHz频点下雷达散射特性的影响。结果表明：(1)修形结构改变了照射在火焰稳定器外环的雷达波的散射方向,降低了火焰稳定器外环的热点强度,消除了火焰稳定器外环的角反射器特征。(2)在水平探测面-26°～-16°与16°～26°范围内,火焰稳定器外环修形对排气系统的RCS具有明显的缩减效果,减小修形角度,会提升对排气系统RCS的缩减效果。(3)随着俯仰角的增加,火焰稳定器外环修形对发动机排气系统的RCS缩减效果有所提升,对排气系统水平极化与垂直极化RCS均值的缩减效果最大可达27.5%与37.4%。     

气体驻波的火焰环演示

本实验通过观察火焰环燃烧的火苗分布,形象生动地展现了两列相向传播的波列在环内空间相干并形成驻波的情况。火苗的波峰和波谷数目随入射声波的频率改变而有规律的变化。     

三维加力燃烧室湍流燃烧的数值模拟

本文对涡扇发动机三维加力燃烧室内的气相湍流燃烧过程进行了数值模拟。湍流模型采用标准ｋ－ｅ模型,湍流燃烧采用涡旋破碎（ＥＢＵ）模型,数值方法采用ＳＩＭＰＬＥ算法。计算结果定性合理。     

光滑管中预混火焰传播物理机理的实验研究

开展了常温常压下二元燃料氢气/丙烷和空气预混气体在光滑方管道中火焰传播物理机理的实验研究。采用压力-时间记录法和纹影法两种测试方法,获得火焰传播速度和火焰阵面结构沿管道变化情况。结果表明:两种方法所测得的火焰传播速度在所测量范围内都先增加后减小。火焰加速传播机理主要是前方未燃气体受到前驱压缩波作用而被加热和压缩的正反馈微分加速机制,之后在管端反射的压缩波影响下,火焰传播速度略有降低。     

层流中粉尘的火焰传播速度

建立了筛落式粉尘火焰试验装置和火焰信的号光电测量系统。提出确定火焰前沿位置的“最大斜率切线法”和判定火焰传播稳定性的“相对入射能量法”。测定了硅钙粉和煤粉的火焰传播速度和火焰厚度。结果表明数据合理,测量装置和方法可用于速度范围很宽的粉尘火焰传播研究,用修正的田中达夫模型计算的硅钙粉层流火焰传播速度与实验值接近。     

火焰长度可调式燃烧器的数值模拟

对一种火焰长度可调式燃烧器的燃烧过程建立了数学物理模型,以Fluent63为平台,采用数值模拟的方法研究了热负荷及中心燃料流量与燃料总流量之比β对燃烧室内温度分布和火焰长度的影响.结果表明:改变外围燃气与中心燃气之间的流量比,能够在热负荷不变条件下,实现对燃烧室内温度场和火焰长度的调整.在同一热负荷条件下,燃烧室内的温度场和最高温度都依β而变.随β的增大,燃烧室内的前部高温区逐渐缩小,后部高温区逐渐增大并前移.当β小于05时,火焰长度随β的增大而缩短,而当β大于05时,火焰长度随β的增大而增长,β等于05时,火焰长度最短.     

可变视场下的火灾探测算法

针对火灾发生初期由火焰面积小、特征不够明显且易受干扰等因素所导致的火焰识别困难的问题,提出一种可变视场下小面积火焰快速探测方法.该方法利用旋转云台实现小面积火焰疑似区域的大监控范围跟踪和视野中央聚焦;通过镜头变焦处理对小面积火焰进行自动放大,提高火焰区域“多分辨”视觉识别特征的显著性;采用自适应区域增长算法对火焰图像进行识别,有效完成火焰疑似区域分割;通过建立的信任度概率模型,将疑似概率作为火焰判定的量化参数,用于火焰区域的最终确定,从而在识别算法和图像获取硬件设备两方面改善火焰探测系统的工作效率.实验结果表明,火焰成像质量得到明显改善,火焰特征识别速度得以明显加快,小火焰检测精度显著提升,可广泛应用于火灾早期以及远距离火焰检测与预警.     

硅/磷协同阻燃剂的制备及应用

以甲基三甲氧基硅烷(MS)为前驱体,高聚合度聚磷酸铵(APPⅡ)为载体,采用溶胶-凝胶工艺,制备硅/磷协同阻燃剂。通过电镜表征(SEM,TEM)发现该阻燃剂为硅/磷包覆结构,在详细讨论硅氧烷溶胶制备工艺的影响因素的基础上,将该阻燃剂与水性聚氨酯复合制成阻燃涂层剂,用于织物的阻燃涂层整理。结果表明,该阻燃剂相对APP而言,能赋予织物优异的阻燃、高强力及防"霜化"等效果。且随着硅/磷比增加,阻燃效果及织物强力和静水压均提高,并最终稳定;随着阻/胶比增加,阻燃效果提高,织物强力及静水压反而下降。     

新型含磷环氧树脂的合成、固化及阻燃性能研究

基于2-甲基-2,5-二氧-1,2-氧磷杂环戊烷(OP)的环状酸酐结构和可以通过水解或醇解开环的特点,对OP/对苯二酚/环氧树脂预聚体的反应可行性、固化过程以及阻燃性能进行了研究;成功制备了含磷环氧树脂,固化12 h后的环氧树脂具有良好的阻燃性能,极限氧指数(LOI,%)为25.7%,垂直燃烧测试达到UL-94 V-0级别。     

韶关发电厂“W”火焰锅炉运行特性初探

韶关发电厂10号炉是“W”型火焰燃煤锅炉,结合10号炉在调试运行中出现的问题,对该锅炉的温度和燃烧等特性进行了分析。有助于我们进一步掌握该锅炉特性,确保机组安全经济运行。