值班火焰甲烷湍流燃烧过程(火用)特性研究_第1页
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文档简介

1、值班火焰甲烷湍流燃烧过程火用特性研究热力系统火用分析方法广泛地应用于电站锅炉、换热器、发动机等用能 设备中, 为提高能量系统的利用率、减少燃料的损失提供理论根底。传统的火 用分析方法只能指出系统宏观热力过程的总体火用特性 , 无法得知燃烧过 程中局部的损失规律及分布特性 , 无法有针对性地根据火用特性对热力过程 进行优化。本文基于非平衡态热力学理论 , 结合数值模拟方法 , 整理了局部 火用及局 部火用损失计算理论 , 对值班火焰甲烷湍流燃烧系统进行局部和总体的火 用特性分析,并研究该火焰参数变化对 火用特性的影响 ,从而为降低燃烧过 程的损失 ,提高燃烧利用效率提供帮助。 具体研究内容如下

2、: 对基于悉尼值班火焰 燃烧器的甲烷湍流燃烧 Flame D 火焰实验进行数值模拟。结果说明, 火焰的模拟与实验趋势大体相同 , 根本满足研究需求。整理燃烧过 程中局部火用及火用损失理论。根据根本假设 ,对局部火用及火用损失进行分类 , 从理论上分析了局 部火用随时间变化过程中的输运和转化规律。基于局部火用及火用 损失理论,利用数值模拟数据,计算并分析了 Flame D火焰的火用特性。分析说明,化学火用控制区和热火用控制区交界面上产生剧烈的燃 烧、传热和传质过程。化学反响火用损失控制区周围形成传热火用损失 控制区。从计算域入口到出口 , 截面化学火用、机械火用和总火用逐渐减 小; 截面热火用和

3、化学反响火用损失先增大后减小。从火用损失量 的观点来看,在火用的输运和转化过程中 ,传热是火用损失的最主要因素 , 化学反响次之 , 粘性耗散和扩散传质影响可以忽略不计。火用转化的总趋势为化学 火用和机械火用 向热火用的转化。 分析燃料流雷诺数和预混当量比变化对火用特性的影响。随着雷诺数的增加 , 沿流动方向同一截面各火用及火用损失都增大 而系统热火用效率、总火用效率、传热和化学反响火用损失比例的 影响甚微 , 传热火用损失在数量上对总火用损失起到支配作用。随着预 混当量比的提高 ,沿流动方向同一截面热火用 、化学火用和总火用都 增大,热火用和总火用效率提高,传热火用损失在数量上对总 火用 损失起到支配作用。综合火用特性分析结果说明 ,可燃尽系统中 , 化学反响在空间的合理分布 可以调整局部传热火用损失的空间分布 , 使得系统总体的传热火用损失 减小, 从而让系统整体的热火用效率和总火用效率最正确。对于复杂热力 系统, 有些火用损失变化微弱却能显著影响热火

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