汽油掺水—空气层流火焰传播速度实验研究

实验采用圆管法在1个大气压和483K 条件下,对汽油掺水和空气混气的层流火焰传播速度进行了测量。为了确保测量的可靠性,首先测定了在不同温度下异辛烷及汽油和空气混气的层流火焰传播速度,并将结果和已有的本生灯法和密闭组法的结构作了比较,证明本实验所采用的圆管法和相应的处理方法是正确可靠的.     

超细水雾作用下CH4层流火焰传播速度数值研究

层流火焰传播速度(LFPS)是研究分析燃烧与爆炸的关键特征参数,层流火焰速度下降率也是评价各种稀释剂对燃烧抑制效果的常用方法。基于CHEMKIN 17.0中的一维层流预混火焰速度计算模型,定量分析了稀释、潜热冷却、化学抑制对CH4-AIR层流火焰传播速度的影响规律;并考虑了化学当量比变化的影响。研究表明稀释和潜热冷都是降低CH4层流火焰传播速度的主要因素。随着稀释剂浓度的增加,稀释作用对火焰传播速度的影响增大,潜热冷却作用对火焰传播速度的影响减小,化学抑制作用的影响基本不变化,范围在8.8%~10.2%。化学当量比小于1.2时,化学抑制作用会降低火焰传播速度,降低比例在8.1%~9.7%之间;当化学当量比大于1.3时,化学抑制不起作用,甚至促使火焰传播速度的增大。     

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。     

氢气—空气、丙烷—空气及氢气、丙烷混合燃料—空气的层流火焰传播速度的测量

实验主要是测量氢气——空气、丙烷——空气和氢气/丙烷混合燃料——空气的层流火焰传播速度。得到的氢曲线、丙烷曲线与前人所作的曲线基本吻合;对混合燃料曲线进行了分析。还集中介绍了实验方法、装置、原理;论述了实验意义,并指出圆管法的优、缺点。     

稀释气体对甲烷层流预混火焰燃烧速度的影响

基于GRI-Mech 3.0详细化学反应机理,利用预混燃烧模型(PREMIX Code)研究了甲烷-空气-稀释气层流预混火焰燃烧特性及火焰结构.重点探讨了不同化学当量比(0.5～1.5)、初始压力(0.05～0.40 MPa)、稀释气体种类(N2,CO2及H2O)和稀释摩尔比(0～0.35)对甲烷-空气-稀释气混合气层...     

圆管法测量液体燃料层流火焰传播速度的方法

本文对测量液体燃料层流火焰传播速度的圆管法测试装置的建立、实验方法进行了比较详尽的论述。通过对二种不同液体燃料甲醇和异辛烷测试分析表明,数据与资料相比完全一致。此实验方法用于测量任何液体燃料(汽化点低于300℃)数据十分可靠。     

甲烷浓度和煤粉粒径对混合爆炸火焰传播速度的影响

为评价瓦斯空气煤粉混合爆炸危险性大小,探究爆炸机理,方便相关事故原因分析,利用水平透明玻璃式爆炸管道,探究了甲烷浓度、煤粉粒径对复合爆炸中火焰传播速度的影响。实验结果表明:随着甲烷浓度的增大,火焰传播速度先增大后减小,在接近爆炸上限浓度和爆炸下限浓度时达到最大值;随着煤粉粒径的增大,火焰传播速度逐渐变小,最大火焰传播速度也变小,甲烷浓度为10%,煤粉粒径为30μm时火焰传播速度最大。     

微细通道中甲烷预混火焰传播的实验

对微细通道中甲烷/氧气(空气)预混火焰传播现象进行了实验研究。确定了火焰能够在细管中稳定传播的当量比极限,以及在不同甲烷百分比下火焰的传播速度。结果表明:在室温条件下,甲烷和氧气预混火焰可以在细管中稳定地停留在一点燃烧,并且可以很好地控制其移动;相反,对于甲烷和空气的预混气体,即便环境温度在1 100K以上,也不能在微细通道中得到稳定的火焰。在同一甲烷流量下存在着两个当量比极限。在这两个当量比之间,火焰可以进入细管传播。在较小气体流量下,当氧气过量时微细通道中甲烷和氧气预混火焰的传播速度与宏观尺度下火焰的传播速度基本相当,随着流量的增加火焰传播速度很明显地增加。     

影响木材火焰传播速度特征量的实验研究

木材着火时火焰的传播规律将为木材在火灾场景中的行为提供重要参考,分析了木材燃烧的机理和影响木材燃烧时火焰传播速度的特征量,借助于实验的方法,研究了空间方位角和几何尺寸等特征量对火焰传播速度的影响.结果表明,方位角越小,不同尺寸木条火焰传播速度差别越大;火焰传播速度随方位角的增大而增大;木条宽度越大,火焰传播速度越慢.     

碳酸二甲酯层流火焰特性的实验和数值研究

在定容燃烧弹上,利用高速纹影摄像系统对碳酸二甲酯(DMC)的预混层流燃烧特性进行了研究,获得了不同温度、压力和当量比下的层流燃烧速度、马克斯坦长度和胞状结构的临界半径,同时对火焰不稳定性进行了理论分析。研究表明:层流燃烧速度随当量比的增加先提高后下降,在当量比为1.1时达到峰值;层流燃烧速度随初始温度的升高而提高,随初始压力的增加而降低;马克斯坦长度、临界火焰半径随当量比和压力的增加而减小,表明火焰不稳定性随初始压力和当量比的增加而增强;临界贝克来数Pe随当量比的增加而减小。利用Chemkin软件对预混层流燃烧速度进行了数值模拟,结果显示,Glaude机理对DMC层流燃烧速度的模拟值与实验测量值有较大偏差,表明该机理不能很好地预测DMC的层流燃烧速度。     

四氢呋喃族燃料层流燃烧特性的实验研究

为探究高温高压条件下四氢呋喃族燃料的层流燃烧过程,利用高速摄影和纹影技术的定容燃烧弹实验,采用非线性外推方法,获得了四氢呋喃(THF)、2-甲基四氢呋喃(MTHF)、2,5-二甲基四氢呋喃(DMTHF)在初始压力为0.1～0.4MPa、初始温度为373～453K及当量比为0.7～1.6下的层流燃烧特性。结果表明:3种燃料的层流燃烧速率随初始温度升高而增大,随初始压力增大而减小,随当量比增加先增大后减小,峰值出现在当量比为1.1附近,三者层流燃烧速率的关系为S_u,THF>S_u,MTHF>S_u,DMTHF;三者速率的差异主要是由于绝热火焰温度关系为T_ad,THF>T_ad,MTHF>T_ad,DMTHF、热扩散率关系为D_th,THF≈D_th,MTHF>D_th,DMTHF所致。定量分析表明:层流燃烧速率与初始温度之间呈正指数幂函数关系,与初始压力呈负指数幂函数关系,三者中...     

ABE燃料成分变化对其预混层流燃烧特性的影响

利用球形传播火焰试验和一维平面火焰数值模拟,研究了在393K、0.1MPa、当量比分别为0.8、1.1、1.3条件下,不同组分含量的丙酮-正丁醇-乙醇(ABE)混合燃料预混层流燃烧特性,并对其进行化学动力学分析.结果表明,当ABE组分含量比为0.8∶9∶0.2与0.2∶9∶0.8时,组分含量变化对ABE混合物层流燃烧速...     

柴油机燃用柴油-丙烷混合燃料的性能与排放研究

利用高压氮气将丙烷在常温下液化,按不同比例与柴油进行充分而均匀的混合,制成柴油-丙烷混合燃料.在直喷式柴油机上开展了燃用柴油-丙烷混合燃料时的发动机性能和排放特性研究.研究结果表明:与燃用柴油相比,燃用柴油-丙烷混合燃料时,在整条曲线上,有效热效率随混合燃料中丙烷比例的增加而增加,平均由31.6%增加至33.7%;有效燃料消耗率随混合燃料中丙烷比例的增加而降低,平均由268.3 g/(kW.h)降低至248.6 g/(kW.h);CO、HC和碳烟排放随混合燃料中丙烷比例的增加而降低,CO排放平均由0.059%降至0.046%,HC排放平均由45×10-6降至21.8×10-6,碳烟排放平均由1.057 m-1降至0.364 m-1;NOx排放随混合燃料中丙烷比例的增加而增加,平均由730×10-6增至1 226×10-6.     

污泥与地沟油制混合燃料的燃烧特性

市政污泥和地沟油混合制备新型燃料为废弃物资源化利用提供了新方法． 文中 利用热重－差示扫描量热同步分析仪对不同混合比例( 污泥与地沟油的质量比分别为1∶0．0, 1∶ 0． 1, 1∶ 0． 2, 1∶ 0． 3, 1∶ 0． 4, 0∶ 1． 0) 的燃料燃烧特性进行了研究,结果显示燃烧特性指数 随着地沟油混入比例的增加而增加,而燃尽温度却相反,表明地沟油的混入有利于污泥的 燃烧与燃尽． 通过对10、 20、 30℃ /min 升温速率下 Ozawa-Flynn-wall( OFW) 和 Friedmen 两 种无模型方法反应动力学的分析,并计算平均活化能发现: 混合质量比为 1∶ 0． 3 时,混合 燃料的平均活化能最小,其值分别为 149． 2 kJ/mol( OFW) 和 139． 5 kJ/mol( Friedmen) ,此 时混合燃料还具有较低的燃尽温度( 575． 5℃) ．     

水蒸气对合成气层流火焰传播特性的影响

选用Davis-机理模拟研究初始温度400 K时,含有水蒸气的合成气/空气预混层流火焰传播特性.结合敏感性分析,从热力学效应、直接化学反应效应及化学三体反应效应方面详细分析水蒸气稀释作用.研究结果表明:当燃料中氢气的体积分数大于25%时,层流火焰传播速度、绝热火焰温度及重要自由基摩尔分数均随稀释剂比例的增加显著降低;在水蒸气整体稀释作用中,热力学效应起支配作用;随氢气体积分数的增加,当混合物当量比较小时,直接化学反应效应影响从促进作用发展为抑制作用;当稀释剂较少时,化学三体反应效应影响存在显著的抑制—促进—抑制作用的变化过程.     

甲烷、煤尘复合体系燃烧特性及火焰结构的实验研究

利用高速摄像机、超细热电偶、离子电流探针、光电二极管等对管道内甲烷、煤尘复合体系中传播火焰进行了实验研究，对火焰传播特征和火焰结构进行了分析．结果表明，甲烷、煤尘复合体系中初期的火焰主要由甲烷空气的气相火焰构成，随着传播过程的进行，煤粒逐步开始参与燃烧，形成甲烷、煤尘的复合火焰．复合火焰中，煤粒热解和燃烧过程持续时间较长，火焰区域在传播过程中不断被拉长，火焰在较大的区域存在．甲烷、煤尘复合火焰的预热区厚度大约为2.57cm，预热区的后面是化学反应区，在这个区域中，化学反应强度迅速上升，温度也随着迅速升高，同时发出较强的光．对甲烷、煤尘复合体系火焰传播过程进行研究，可以为防止煤矿井下瓦斯、煤尘爆炸提供理论基础和技术支持.     

CH4/O2/CO2层流预混火焰传播速度实验研究

采用本生灯法,测量了CH4/O2/CO2混合气在不同工况下的层流预混火焰传播速度.采用基于火焰图像的全面积法计算本生灯火焰的传播速度.主要研究了化学当量比(08~12)、氧气体积分数(25%~35%)和稀释剂种类(N2,CO2)对火焰传播速度的影响规律.结果表明:当化学当量比为1时火焰传播的速度达到最大值,在其两侧火焰传播速度逐渐下降;火焰传播速度随着氧气体积分数的增加而增加,且火焰传播速度与氧气体积分数呈二次函数关系;与N2相比,高浓度CO2降低了火焰传播速度,CH4在O2/CO2气氛下的火焰传播速度约为O2/N2气氛下的五分之一.     

不同电极结构下电场对甲烷/空气火焰的影响

基于电场促进燃烧的理论,为了进一步研究不同电极结构对燃烧的影响,利用定容燃烧弹来模拟发动机气缸内的燃烧,在常温常压不同当量比(0.8、1.0和1.2)下通过分别加载3种不同结构的电极对直流电场与甲烷/空气火焰的关系进行了研究。结果表明:3种电极结构下电场对火焰横向传播均有明显的促进作用,且网状电极下火焰横向传播的促进效果最明显,然后依次是柱状电极和点电极;3种电极结构下燃烧压力一开始均得到不同程度的提高,而网状电极下电场对燃烧压力的影响最为明显。综上所述:3种电极结构中,网状电极下电场对火焰的促进作用最大,在今后的应用中较其他两种电极有更为明显的优势。     

配方对含硼富燃料推进剂绝热火焰温度的影响研究

针对含硼富燃料推进剂的组分特点,设计了不同配方的含硼富燃料推进剂,并使用埋置钨铼热电偶的方法对其绝热火焰温度进行测试,以此来分析配方对含硼富燃料推进剂绝热火焰温度的影响。研究结果表明：增加镁铝合金的用量可以提高含硼富燃料推进剂的绝热火焰温度;氧化剂含量的增大,一般会使含硼富燃料推进剂的绝热火焰温度升高,但当氧化剂含量减小、镁铝合金含量增大时,含硼富燃料推进剂的绝热火焰温度升高;粘结剂含量增大、氧化剂含量减小时,含硼富燃料推进剂的绝热火焰温度下降,粘结剂含量增大、硼含量减小时,含硼富燃料推进剂的绝热火焰温度略有上升;硼粉含量升高会使含硼富燃料推进剂的绝热火焰温度下降;提高含硼富燃料推进剂绝热火焰温度的最有效方法是适当增加铝镁合金或氧化剂的含量。