收藏本站
《哈尔滨工业大学》 2010年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

Helmholtz型无阀自激脉动燃烧器运行特性研究

翟明  
【摘要】: 脉动燃烧作为一种先进的燃烧方式具有燃烧效率高、低污染排放等优点。然而脉动燃烧机理复杂,传统的Helmholtz型机械阀或气动阀脉动燃烧器由于受到其自吸供气方式的限制,其热负荷低、调节范围窄,这也成为该设备大型化的主要瓶颈。本文提出了Helmholtz型无阀自激脉动燃烧器的设计思想,采用连续强制供气方式,直接利用燃烧器的声学结构产生脉动燃烧,具有自主调节平衡压力,运行可靠性强,容积热负荷高,负荷调节范围宽,并可实现大功率化等优点。本文以Helmholtz型无阀自激脉动燃烧器为研究对象,对燃烧器的频率特性、压力特性、传热特性、运行稳定性及调节方法进行了实验研究和理论分析,得到如下研究结果: (1)研制了Helmholtz型无阀自激燃气脉动燃烧器实验系统,通过连续供气、供燃料的方式,直接利用燃烧器的Helmholtz型共振声学结构来实现脉动燃烧,可自主调节燃烧器的热负荷。实验运行结果表明本文设计的Helmholtz型无阀自激燃气脉动燃烧器不仅能够产生稳定的脉动燃烧,且脉动的压力幅度明显高于相同条件下的传统Helmholtz型脉动燃烧器。 (2)对上述Helmholtz型无阀自激脉动燃烧器的频率特性、压力特性、传热特性进行了理论分析和实验研究,得到了燃烧器几何结构、过量空气系数、放热量与频率、压力之间的关系,并通过实验研究单尾管及多尾管条件下的燃烧器运行特性,验证了理论分析的正确性;定量地比较了单尾管及多尾管条件下脉动流与相同雷诺数下稳定流的传热系数,得到脉动流的传热系数是稳定流传热系数的2~5倍;通过实验测量和计算,以及在实验工况条件下对尾管内脉动流动进行数值模拟,阐述了尾管内脉动流动特性,解释了脉动燃烧强化传热的原因。 (3)建立了Helmholtz型无阀自激脉动燃烧器稳定性数学模型。该模型考虑了反应物的供给方式、燃烧室内的化学反应、燃烧室壁面辐射与对流传热损失以及尾管内流体的密度变化对脉动燃烧稳定运行的影响。在实验条件范围内对实验结果与理论计算结果进行比较,得到了Helmholtz型无阀自激脉动燃烧器能够稳定运行的条件。 (4)提出了在不改变燃烧器结构的条件下调节脉动燃烧的方法。在脉动燃烧器尾部建立去耦室压力调节系统,实验研究了去耦室压力变化对脉动燃烧器运行特性的影响,并根据声学理论分析了各参数之间的关系,提出了能够增强脉动燃烧强度及增强传热的方法。针对Helmholtz型无阀自激脉动燃烧器运行过程中可能出现的频率跳变现象进行了实验研究,得到了脉动燃烧器的运行频率随热负荷、当量比跳变的规律,并运用瑞利准则分析了产生这一现象的原因,提出了调节脉动燃烧器频率跳变的有效方法。
【学位授予单位】:哈尔滨工业大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TK17

【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 程显辰;脉动燃烧器的设计与研究[J];北京航空航天大学学报;1998年02期
2 章成骏,王国璟;脉冲燃烧热水器的热负荷、过剩空气系数和空气阀间距的最优化关系[J];城市煤气;1994年12期
3 何雅玲,杨卫卫,赵春凤,陶文铨;脉动流动强化换热的数值研究[J];工程热物理学报;2005年03期
4 谢丽芳;张长勇;程榕;郑燕萍;;脉动流化干燥过程的实验研究[J];干燥技术与设备;2007年01期
5 臧述升,张志华,孙聿峰,郑洪涛;空气-旋转阀脉冲燃烧器的性能模拟[J];哈尔滨工程大学学报;1999年02期
6 路慧霞;马晓建;赵凌;;脉动流动强化传热的研究进展[J];节能技术;2008年02期
7 秦朝葵,隋元春,张同,姜正候;脉冲燃烧的数学模型[J];煤气与热力;1993年04期
8 于国峰,张敏华,姜正侯;常压热水锅炉脉冲燃烧空气瓣阀的设计[J];煤气与热力;1994年05期
9 秦朝葵,张同,吴念劬,姜正侯;脉冲燃烧控制和稳定性的研究[J];煤气与热力;1995年06期
10 于国峰,章成骏;脉冲燃烧着火过程分析[J];煤气与热力;1996年01期
中国硕士学位论文全文数据库 前4条
1 郑海啸;Rijke管型自激式脉动流化床流化、脉动和传热特性实验研究[D];浙江大学;2006年
2 谢丽芳;脉动流化干燥过程研究[D];浙江工业大学;2007年
3 程良梅;Rijke管型自激式脉动流化床燃烧、脱硫和干燥特性实验研究[D];浙江大学;2007年
4 王斌;燃气脉动燃烧过程NOx生成规律的研究[D];中国石油大学;2008年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 汪淑奇,余秉彬,陈冬林;煤粉炉脉动二次风四角切圆燃烧初探[J];长沙电力学院学报(自然科学版);1998年01期
2 吴晋湘,苟湘,刘联胜,韩振兴,闫运忠,贾云飞;天然气燃烧的低NO_x排放研究现状和发展动向[J];城市燃气;2003年10期
3 刘云芳,程乐鸣,郑海啸,骆仲泱,岑可法;固体燃料的脉动燃烧技术[J];动力工程;2005年05期
4 季俊杰;罗永浩;胡瓅元;;层燃炉“喘息”燃烧压力波动的研究[J];动力工程;2006年03期
5 张国俊;钟英杰;张雪梅;徐璋;任建莉;;里克管的数值模拟[J];动力工程;2007年02期
6 欧阳昭,吕永靖,邹斌,田华宁,任建兴;声能作用下的煤炭燃烧过程分析与实验[J];上海电力学院学报;2000年04期
7 季俊杰 ,罗永浩 ,胡瓅元;锅炉燃烧系统的声学固有频率分析[J];电站系统工程;2005年06期
8 段丽红;邹显宏;;420 t/h燃油锅炉的振动测试和治理[J];发电设备;2012年02期
9 朱永波,刘克,程明昆;Rijke管的实验研究和理论分析[J];工程热物理学报;2001年06期
10 刘向东;时凯;郭雨含;鲁进利;王淑娟;郝英立;;闭式振荡热管内流动状态与传热性能实验研究[J];工程热物理学报;2010年10期
中国重要会议论文全文数据库 前3条
1 秦朝葵;李伟奇;谢卫华;;微燃机CCHP系统的热力学分析[A];中国土木工程学会燃气分会应用专业委员会2007年会论文集[C];2007年
2 张仲凌;;全预混燃烧的燃烧振荡问题[A];中国土木工程学会城市燃气分会应用专业委员会2010年年会论文集[C];2010年
3 谢国威;张明喜;徐大勇;李强生;回勇;;高炉煤气脉冲蓄热烘烤装置的研制[A];2010全国能源与热工学术年会论文集[C];2010年
中国博士学位论文全文数据库 前8条
1 李国能;燃烧诱发热声不稳定特性及控制研究[D];浙江大学;2009年
2 黄玉辉;液体火箭发动机燃烧稳定性理论、数值模拟和实验研究[D];国防科学技术大学;2001年
3 刘云芳;脉动流化床机理研究[D];浙江大学;2007年
4 黄善波;聚驱井采出液流动规律研究与应用[D];中国石油大学;2007年
5 贾宝菊;波壁管内的脉动流动及其传质特性的实验和数值模拟[D];大连理工大学;2009年
6 宋权斌;多旋流合成气燃烧室燃烧特性的实验研究[D];中国科学院研究生院(工程热物理研究所);2009年
7 姜波;振动强化传热机理分析及新型振动传热元件实验研究[D];山东大学;2010年
8 韦静思;内燃机燃烧过程中热声耦合机理的研究[D];天津大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 刘广山;流量周期性变化流场数值分析[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 汪威;管壳式换热器脉冲流动传热数值模拟和实验研究[D];武汉工程大学;2010年
3 吕小亮;背景纹影技术的温度场测量[D];浙江大学;2011年
4 纪翠娟;平面热源低温差散热的数值模拟研究[D];浙江大学;2011年
5 赵殿鹏;Rijke管热声效应及热声制冷机的数值模拟[D];杭州电子科技大学;2011年
6 巩少君;基于PLC的沥青路面热再生养护车控制系统研究[D];长安大学;2011年
7 齐肖璐;风力机叶片气动性能的研究及其模拟仿真[D];华北电力大学;2011年
8 张越峰;声波作用下预混火焰热工参数的测量与分析[D];浙江工业大学;2010年
9 王飞;Helmoholtz型无阀自激脉动燃烧器弯尾管传热特性的实验研究[D];哈尔滨工业大学;2011年
10 林纬;横纹管脉冲流动与壁面振动对流传热特性研究[D];武汉工程大学;2011年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 程显辰;脉动燃烧器的设计与研究[J];北京航空航天大学学报;1998年02期
2 徐华保,乔五之,刘克;Rijke热声管的热声特性研究[J];北京轻工业学院学报;2001年02期
3 任建兴,熊强,章德龙,魏敦崧,陈福连;Rijke燃烧装置中热源位置的数学模型[J];动力工程;2000年02期
4 陈冬林,鄢晓忠,刘亮,夏侯国伟;用可调卫燃带改善燃煤锅炉低负荷燃烧效率[J];动力工程;2001年05期
5 申莉,刘德昌,张世红,郭强;影响循环流化床锅炉燃烧效率的因素分析及改善措施[J];动力工程;2002年06期
6 刘云芳,程乐鸣,郑海啸,骆仲泱,岑可法;固体燃料的脉动燃烧技术[J];动力工程;2005年05期
7 沈月芬,宋晓峰,曹子栋;国产50MW燃贫煤锅炉炉膛负压脉动的分析[J];动力工程;1999年04期
8 祝庆一,俞骏,任建兴;Rijke型燃烧对内部温度分布的影响[J];上海电力学院学报;1999年01期
9 何雅玲,杨卫卫,赵春凤,陶文铨;脉动流动强化换热的数值研究[J];工程热物理学报;2005年03期
10 胡光华,张进疆;罗非鱼热泵梯度变温干燥试验研究[J];现代农业装备;2004年05期
中国重要报纸全文数据库 前1条
1 符立萍 通讯员 袁定伟;[N];中国石油报;2007年
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 程世庆;钙基脱硫剂微观结构特性与流化床燃烧脱硫试验研究[D];浙江大学;2003年
2 俞接成;脉冲流动和壁面振动传热研究[D];清华大学;2005年
中国硕士学位论文全文数据库 前3条
1 郎芝花;脉动燃烧干燥过程的传热传质研究[D];中国农业大学;2001年
2 胡玉生;流体脉动强化对流换热的数值模拟[D];重庆大学;2005年
3 郑海啸;Rijke管型自激式脉动流化床流化、脉动和传热特性实验研究[D];浙江大学;2006年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 钟英杰,陈福连,吴心平;里克-ZT型脉动燃烧器频率特性研究[J];燃烧科学与技术;1998年04期
2 李保国;脉动燃烧器及其尾管传热分析[J];上海理工大学学报;2001年03期
3 陈福连,陈翔,鲍卫兵;Rijke-ZT型脉动燃烧器的频率特性研究[J];声学学报(中文版);2004年06期
4 李保国,洪新华;Hel mholtz型脉动燃烧器的研制[J];郑州工程学院学报;2001年02期
5 陈福连,陈翔;无阀自激脉动燃烧器频率特性的参量分析[J];科学技术与工程;2003年02期
6 徐元凡;王科;;脉动燃烧器燃气供给系统理论设计[J];农业装备与车辆工程;2008年12期
7 沙风生;孟军政;李佳新;;燃气型脉动燃烧器[J];油气田地面工程;2009年08期
8 杜治平;;脉动燃烧器噪声控制技术研究现状[J];广西轻工业;2009年12期
9 崔峰;杨德勇;宫英振;刘相东;;80kW脉动燃烧器及其测试系统的设计[J];农机化研究;2010年03期
10 高丽霞;刘杰;;脉动频率对低浓度瓦斯脉动燃烧影响的试验分析[J];电力与能源;2011年04期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 李艳波;孙连友;洪伟;;Helmholtz方程多过渡区子网格方法[A];2011年全国微波毫米波会议论文集(下册)[C];2011年
2 高东宝;曾新吾;;一维Helmholtz腔超材料声透射特性研究[A];中国声学学会第九届青年学术会议论文集[C];2011年
3 李保国;杨海燕;;一种新型食品加工热能产生装置——脉动燃烧器[A];中国机械工程学会包装与食品工程分会第五届学术年会论文集[C];1998年
4 吴竞;刘洪;刘礼农;;Helmholtz算子逆的多方向分裂[A];中国科学院地质与地球物理研究所二○○三学术论文汇编·第四卷(油气资源)[C];2003年
5 刘亭亭;肖灵;;分数步法求Helmholtz方程近似解[A];2004年全国水声学学术会议论文集[C];2004年
6 Eric J.Connor;林乔元;;回收制浆化学药品的新型黑液低温气化系统[A];2004中国造纸学会学术报告会论文集[C];2004年
7 沈卫凯;徐明海;;Gibbs和Helmholtz函数法计算氨水热力性质对比[A];中国化工学会2011年年会暨第四届全国石油和化工行业节能节水减排技术论坛论文集[C];2011年
8 刘克;蒋剑;彭锋;;强非线性条件下Helmholtz共振器喉部声学特性研究[A];2004年全国物理声学会议论文集[C];2004年
9 卢旦;楼文娟;孙炳楠;唐锦春;;建筑物突然开孔时风致瞬态内压研究[A];第十一届全国结构风工程学术会议论文集[C];2004年
10 ;Control of Erosion of Safe Basins in a Helmholtz Oscillator via Delayed Velocity Feedbacks[A];第十三届全国非线性振动暨第十届全国非线性动力学和运动稳定性学术会议摘要集[C];2011年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 江西 陶波;前置自激致屡烧功放管[N];电子报;2009年
2 韩宝强;欧洲基本乐理与民族音乐学[N];音乐周报;2002年
3 青化 摘译;D类放大器基础与数字功放实践(九)[N];电子报;2009年
4 特约记者 李荣惠 通讯员 刘长江 袁耿林 本报记者 唐先武 张强;春兰秋菊傲军营[N];科技日报;2011年
5 湖南 李怀贞;天逸功放机故障快修[N];电子报;2009年
6 湖南 李怀贞;湖山H-05型功放机故障快[N];电子报;2009年
7 山东 申世忠;直流电机扩大机工作原理及常见故障检修(下)[N];电子报;2009年
8 深圳国人通信有限公司 肖和群;ICS数字无线直放站技术日渐普及[N];通信产业报;2009年
9 闫茂德;赵增民;直放站:CDMA网络盈利的支撑点[N];通信产业报;2002年
10 ;三相电动机能否改为发电机[N];河北科技报;2009年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 翟明;Helmholtz型无阀自激脉动燃烧器运行特性研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
2 翟明;Helmholtz型无阀自激脉动燃烧器运行特性研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
3 秦海华;Helmholtz方程的若干反问题研究[D];兰州大学;2010年
4 张晔;具有周期结构的Helmholtz方程散射问题与反散射问题的数值计算[D];吉林大学;2012年
5 马云云;Helmholtz方程与Maxwell方程组中若干Cauchy问题数值解法的研究[D];吉林大学;2011年
6 栾天;近场与无界表面散射问题的数值方法[D];吉林大学;2012年
7 刘云芳;脉动流化床机理研究[D];浙江大学;2007年
8 张学仓;Sturm-Liouville算子的矩阵逼近及其应用[D];浙江大学;2011年
9 宋仁成;配点法及其在光波导计算中的应用研究[D];浙江大学;2010年
10 伍湘君;GRAPES高分辨率气象数值预报模式并行计算关键技术研究[D];国防科学技术大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 向衡;生物质燃料的脉动燃烧器及其燃烧特性的研究[D];华中农业大学;2012年
2 王飞;Helmoholtz型无阀自激脉动燃烧器弯尾管传热特性的实验研究[D];哈尔滨工业大学;2011年
3 艾海华;关于Helmholtz方程的第三类混合边值问题解的研究[D];华中师范大学;2011年
4 李云强;关于求解Helmholtz方程界面问题的研究[D];湘潭大学;2011年
5 梅耀林;变形Helmholtz方程的函数论性质[D];四川师范大学;2011年
6 庞永;Helmholtz方程的有限元方法[D];电子科技大学;2011年
7 杨宏;修正的Helmholtz方程柯西问题的一种正则化方法[D];兰州大学;2012年
8 周坚源;Helmholtz方程Neumann边界问题的一类高精度有限差分格式[D];浙江大学;2010年
9 陈丹丹;求解Helmholtz方程的代数多重网格预条件技术的研究[D];电子科技大学;2012年
10 孙瑶;Helmholtz方程Cauchy问题的一种数值解法[D];吉林大学;2010年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026