家用燃氣快速熱水器全預(yù)混燃燒的數(shù)值模擬與實驗研究.pdf

1、隨著我國城鎮(zhèn)天然氣的發(fā)展，民用燃氣具燃燒過程產(chǎn)生的NOx和CO對室內(nèi)環(huán)境品質(zhì)的的影響，越來越多地受到人們的關(guān)注。作為一種被廣泛使用的民用燃氣具，家用快速式燃氣熱水器普遍采用部分預(yù)混燃燒方式，氮氧化物的排放量可達90~95ppm，對室內(nèi)環(huán)境的污染嚴重。針對這一問題，本文開發(fā)了一種穩(wěn)定燃燒且低污染物排放的家用燃氣快速熱水器全預(yù)混燃燒器，通過數(shù)值模擬和實驗驗證，研究了全預(yù)混燃燒器混氣系統(tǒng)的混合效果和燃燒特性，解決了全預(yù)混燃燒器開發(fā)過程的關(guān)鍵技

2、術(shù)問題，指出了該技術(shù)在燃氣具中應(yīng)用潛力。
　　本文提出了利用多個引射器實現(xiàn)燃氣和空氣全預(yù)混概念，并建立了數(shù)學模型，進行了數(shù)值模擬研究。結(jié)果表明：噴嘴的直徑越小，燃氣壓力增大，噴嘴位置對燃氣壓力影響可以忽略；噴嘴直徑應(yīng)大于1.3mm，否則燃氣的質(zhì)量流量不能滿足熱負荷要求；當噴嘴位置和空氣系數(shù)不變時，噴嘴直徑越大，風壓越大；當噴嘴位置大于4mm時，燃氣和空氣的混合效果較好，但混氣出口速度分布的均勻性差。在此基礎(chǔ)上，提出了在混氣系統(tǒng)出口

3、加分配孔板技術(shù)，有效解決混氣出口速度分布均勻問題。實驗證明了本文研制的混氣系統(tǒng)可以實現(xiàn)燃氣和空氣的完全預(yù)混。
　　建立了燃燒器污染物排放數(shù)學模型，研究了空氣系數(shù)、火孔直徑、火孔熱強度對燃燒室內(nèi)溫度場、NO和CO濃度場的影響。結(jié)果表明，當空氣系數(shù)一定時，CO的排放量隨著火孔熱強度的增加而減少；當火孔熱強度不變時，CO的排放量隨著空氣系數(shù)的增加而迅速降低；方火孔和圓火孔族間、圓火孔族間產(chǎn)生氣流渦旋，導致該區(qū)域溫度的升高，氧氣濃度的降低

4、，使得NO和CO的生成量增加。通過增大火孔簇中小火孔的間距，減小火孔族與火孔族的間距，對火孔板進行了優(yōu)化。結(jié)果表明，NO濃度較高的面積縮小，NO排放量降低。
　　論文開展了燃氣快速熱水器全預(yù)混燃燒器整機燃燒工況的實驗研究。搭建了全預(yù)混燃燒器實驗臺，研究了全預(yù)混燃燒器污染物排放量和燃燒穩(wěn)定性隨噴嘴位置、噴嘴直徑、空氣系數(shù)和熱負荷（火孔熱強度）的變化。實驗表明：空氣系數(shù)對CO生成量的影響顯著，當1.1＜α＜1.2時，CO的生成量受空氣