收藏本站
《浙江大学》 2010年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

微尺度环境下预混火焰稳燃方法的研究

汪洋  
【摘要】:现代便携式电子设备要求其配套的能源系统具有更长的供电时间。使用微型能源系统供电,由于能量密度大大提高,可大大延长续航时间。将庞大的火电厂系统,通过MEMS技术微型化,作为便携式电源是可行的。但微型能量系统的核心部件,微尺度燃烧器的尺寸为毫米级甚至微米级。在如此小的尺度内实现稳定燃烧而不发生熄火或吹脱,是微动力能源系统研究领域的难点问题。 宏观尺度的基本稳燃方法主要通过提升燃料混合气体的温度、促进对流等方法提高反应强度,改善燃烧过程。因此在微尺度稳燃方案中可以依据相同的原则,使用内部加热,外部加热,催化燃烧,壁面热回流等方法提升反应温度或者降低熄火温度,从而改善燃烧稳定性。实验对象主要为内径为2mm的石英玻璃圆管,使用氢气/空气预混气体作为燃料。 本研究通过试验研究各种稳燃方案在不同运行工况下的效果。测量燃料气体不同流量、当量比工况下的可燃极限的改变。并测量特定工况下的燃烧器表面温度分布,跟踪燃烧器运行过程中的能量散失情况。并结合数值模拟方法分析燃烧器内部的详细燃烧过程。 抑制熄火由满足燃烧点火能入手。经过各种稳燃方法的试验,外部热风加热,或者直接预热燃料混合气体均可以稳燃。以预热稳燃为例:燃料混合气体总流量0.12L/min时,不预热时可燃极限当量比为0.339-3.639。在250℃预热温度时扩展到0.317-4.304。使用催化剂降低熄火温度,也可以抑制热熄火。对微型刚玉陶瓷燃烧器使用Pt催化剂的稳燃效果实验。结果显示总流量在0.12L/min时,催化剂使用前后浓相的可燃极限当量比由11.90上升到18.03。 催化剂稳燃实验中观察到使用催化剂后,由于非均相反应对气相反应的抑制作用,催化燃烧器中反应强度变弱,壁面具有更为均匀和较低的温度分布。为观察均相反应和气相反应并存的燃烧过程,在不同材质的催化燃烧器中进行了实验对比,并结合数值模拟对燃烧器内部火焰进行研究。结果显示壁面材料影响催化燃烧器中的反应模式。具有低导热率的燃烧器有利于反应模式向气相反应转变,有助于提高反应强度。比如在燃料混合气体总流量0.12L/min,石英玻璃燃烧器中OH浓度数量级为10-3气相反应占主导。而在紫铜燃烧中OH浓度降低为10-10,非均相反应占主导。相应的反应中心温度由1474K降低到约1000K。由于反应强度变弱,催化燃烧器在抑制熄火同时,较易发生吹脱。
【学位授予单位】:

知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 伍亨,钟北京;空间反应和入口速度对甲烷催化反应的影响[J];清华大学学报(自然科学版);2005年05期
2 姜培学,王补宣,任泽 ;微尺度换热器的研究及相关问题的探讨[J];工程热物理学报;1996年03期
3 王玮,李志信,过增元;粗糙表面对微尺度流动影响的数值分析[J];工程热物理学报;2003年01期
4 唐大伟,荒木信幸;应用脉冲加热/探测扫描技术进行表面下微尺度热结构探测过程的仿真[J];工程热物理学报;2004年S1期
5 马虎根,胡自成,罗行,李美玲;微尺度通道内混合物流动沸腾特性研究[J];机械工程学报;2005年01期
6 徐涛;杨泽亮;甘云华;;液体乙醇微尺度层流扩散燃烧的数值模拟[J];华南理工大学学报(自然科学版);2011年03期
7 甘云华;陈邵有;杨泽亮;赵剑剑;;液体乙醇微尺度扩散火焰高度的影响因素研究[J];工程热物理学报;2010年11期
8 潘剑锋;吴庆瑞;薛宏;万彦辉;周俊;;微平板式燃烧室内催化燃烧的试验研究[J];工程热物理学报;2011年08期
9 钟北京,伍亨;甲烷/空气预混气体在微通道中催化转化的数值模拟[J];燃烧科学与技术;2005年01期
10 陈俊杰;王谦;;微尺度催化燃烧的研究进展[J];应用化工;2008年11期
11 王景隆;餐车燃油炉灶的试验情况及其分析[J];铁道车辆;1979年06期
12 高志强;对混凝动力学中涡旋微尺度物理意义的探讨[J];中国给水排水;1986年04期
13 徐红玉,张元冲,宋亚勤,卢秉恒,陈殿云;脉冲激光加热薄膜微尺度热传递研究进展[J];物理学进展;2004年02期
14 黄显峰,赵黛青,张春林,山下博史;微尺度扩散火焰特性的数值解析[J];工程热物理学报;2005年05期
15 邓建兵;何小瓦;徐辉;沈江立;;低维材料热导率测试方法的研究进展[J];宇航材料工艺;2008年03期
16 程宁;谢代梁;;微尺度射流流量计的设计与仿真研究[J];传感器与微系统;2011年08期
17 罗晓惠,姜明健;微尺度槽道内流动与换热研究的实验测试系统[J];北京联合大学学报;1997年03期
18 王补宣;面临新世纪机遇的工程热物理[J];世界科技研究与发展;1998年05期
19 凌智勇,丁建宁,杨继昌,范真,李长生;微流动的研究现状及影响因素[J];江苏大学学报(自然科学版);2002年06期
20 黄强,朱新坚,曹广益;微尺度学在微型燃料电池数学模型中的应用[J];系统仿真学报;2005年09期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 邹琳江;翟笃棉;赵志民;邹得球;;气烧套筒石灰窑燃烧器的研究[A];第八届全国工业炉学术年会论文集[C];2011年
2 唐丽君;;超临界炉燃烧器总装胎具的通用化设计[A];2010全国机电企业工艺年会《上海电气杯》征文论文集[C];2010年
3 王琳;;输液管道动力学特性的简易控制和微尺度效应[A];第四届全国动力学与控制青年学者研讨会论文摘要集[C];2010年
4 骆广生;陈桂光;徐建鸿;汪家鼎;;微尺度混合—颗粒材料制备的新技术[A];2003年中国纳微粉体制备与技术应用研讨会论文集[C];2003年
5 李喜德;;微小尺度结构和器件的全场检测技术和方法[A];科技、工程与经济社会协调发展——中国科协第五届青年学术年会论文集[C];2004年
6 王自强;;微尺度塑性理论和应用[A];2010年海峡两岸材料破坏/断裂学术会议暨第十届破坏科学研讨会/第八届全国MTS材料试验学术会议论文集[C];2010年
7 沈韫芬;冯伟松;余育和;范晓鹏;;微尺度群落级毒性试验新的探索——种类损伤法(Taxonomic Loss)[A];中国原生动物学学会第十一次学术讨论会论文摘要汇编[C];2001年
8 丁历威;李凤瑞;黄郁明;齐晓娟;;微油点火燃烧器的数值模拟分析[A];2008中国可持续发展论坛论文集(3)[C];2008年
9 张福元;张杰;王岩峰;行飞;;海面局部图像微尺度波谱计算方法[A];第十四届全国遥感技术学术交流会论文摘要集[C];2003年
10 丁翠娇;蒋扬虎;刘占增;张道明;曾汉生;;一种单预热蓄热式燃烧器的试验研究[A];2008全国能源与热工学术年会论文集[C];2008年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 陈敬农 通讯员 胡胜友;中科大打造微尺度物质科学实验室[N];科技日报;2004年
2 ;合肥微尺度物质科学国家实验室将成立[N];中国高新技术产业导报;2004年
3 ;微尺度大气运动中的气溶胶物理[N];光明日报;2000年
4 记者 陈敬农;中科大探索国家实验室建设新途径[N];科技日报;2007年
5 记者 杜华斌;液晶聚合体可用作微机械加工材料[N];科技日报;2006年
6 记者  李陈续;我专家发现硫化铜14面体微晶[N];光明日报;2006年
7 记者  陈敬农 光明日报记者 李陈续;我科学家合成硫化铜14面体微晶[N];科技日报;2006年
8 ;散热技术继续革命 固态风扇诞生[N];中国电脑教育报;2008年
9 郑千里;侯建国———巧为分子“做手术”[N];人民日报;2005年
10 本报记者 陈敬农;学科大交叉:探索微观世界之秘[N];科技日报;2006年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 汪洋;微尺度环境下预混火焰稳燃方法的研究[D];浙江大学;2010年
2 李艳霞;微型燃烧器内燃烧与传热特性研究[D];北京工业大学;2012年
3 李小斌;粘弹性流体微尺度流动特性研究[D];哈尔滨工业大学;2012年
4 陈钢;微加热器表面微尺度沸腾特性及基于Gibbs自由能的成核热力学分析[D];上海交通大学;2011年
5 徐涛;电场作用下液体乙醇微细尺度层流扩散燃烧的实验与数值模拟[D];华南理工大学;2010年
6 唐爱坤;平板式微热光电系统能量转换过程的研究[D];江苏大学;2011年
7 徐洁;微尺度器件及旋转干气密封微间隙内流体流动问题的研究[D];上海交通大学;2007年
8 宋天一;蒸气冷凝过程微尺度特性的实验和理论研究[D];大连理工大学;2010年
9 董云开;微尺度形貌修饰硅表面的摩擦特性研究[D];清华大学;2007年
10 康志忠;基于高温空气点火煤粉炉全负荷稳定洁净燃烧技术研究[D];华北电力大学(北京);2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 姜东岳;微热光电系统中燃烧器的优化研究[D];大连理工大学;2012年
2 李林强;采用平板式燃烧器的微型热光电系统的研究[D];河南科技大学;2010年
3 何亚强;卓资电厂燃烧器结渣和风箱烧损原因分析及解决方案[D];华北电力大学(河北);2010年
4 徐军平;定向低NOx焦化专用燃烧器研制[D];中国石油大学;2011年
5 蔡松;低热值煤层气燃烧器结构设计及优化的研究[D];重庆大学;2011年
6 杨鑫;部分预混式低热值煤层气燃烧器优化设计及燃烧特性研究[D];重庆大学;2012年
7 王建华;甲烷在微小过量焓燃烧器中燃烧特性的实验研究[D];清华大学;2007年
8 卢凯芳;四风道燃烧器的结构与性能研究[D];昆明理工大学;2009年
9 彭科;0.3MW_(th)富氧燃烧器性能数值模拟及实验研究[D];华中科技大学;2012年
10 刘志成;基于外加电场液体乙醇微尺度燃烧特性的研究[D];华南理工大学;2011年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978