內嵌換熱面多孔介質燃燒與傳熱研究.pdf

1、多孔介質燃燒技術作為一種高效、清潔能源利用方式，具有燃燒速率高，負荷調節(jié)范圍寬、污染物排放量低等優(yōu)點。本文通過試驗和模擬相結合的手段，對內嵌換熱面雙層多孔介質中的氣體燃燒特性和換熱面?zhèn)鳠釞C理進行了研究，為內嵌受熱面多孔介質燃燒裝置的設計運行提供指導。主要的研究內容如下：
　?。?）試驗研究可燃氣體在具有內嵌換熱面泡沫型多孔介質中的燃燒、傳熱特性。搭建多孔介質燃燒熱態(tài)試驗系統(tǒng)，將換熱面內嵌布置于雙層泡沫型多孔介質下游碳化硅泡沫陶瓷中

2、，試驗研究甲烷/空氣預混氣體在其中的溫度分布、穩(wěn)燃范圍、燃燒產(chǎn)物排放特性，并分析了燃燒器熱效率和換熱面在多孔介質內的傳熱過程。結果表明，在泡沫型多孔介質燃燒系統(tǒng)中內嵌換熱面后燃燒器溫度水平降低，仍具有較寬的穩(wěn)燃范圍；相較于無內嵌換熱面情況，燃燒器出口NOx排放量下降，試驗工況范圍內低于35mg/m3；燃燒器熱效率隨入口氣流速度下降并保持在60％～80%范圍內；換熱管外壁與多孔介質氣固兩相的傳熱相較于傳統(tǒng)的氣流橫向沖刷管束，平均傳熱系數(shù)增

3、幅逾150%；基于 MATLAB軟件擬合得到內嵌換熱面?zhèn)鳠嵯禂?shù)半經(jīng)驗公式，公式計算值與試驗值誤差低于10%。
　?。?）試驗研究不同換熱面布置對于內嵌換熱面多孔介質燃燒器性能的影響。結果表明：內嵌換熱面多孔介質燃燒器CO排放量隨著橫、縱向管間距的升高均降低，為降低CO排放，在實際設計內嵌換熱面時，應盡量避免換熱面過于密集的布置方式；不同橫縱向管間距下，氮氧化物排放量均低于20mg/m3。
　?。?）以CFD商業(yè)軟件FLUEN

4、T6.3為平臺，數(shù)值模擬甲烷、空氣預混氣體在內嵌換熱面雙層多孔介質中的燃燒、傳熱，重點分析了換熱面與多孔介質間的傳熱機理。結果顯示：模型可以較好的預測甲烷、空氣預混氣體在內嵌換熱面雙層多孔介質中燃燒特性，溫度預測值與試驗結果誤差低于20%；三排換熱面?zhèn)鳠崃侩S布置位置與氣體反應區(qū)距離的增加依次降低；第二、三排換熱面與多孔介質氣固兩相間的傳熱以高溫固體輻射傳熱為主，輻射傳熱占總傳熱量的55.4%，第一排換熱面以導熱為主，達42.6%；燃燒器