微/纳米铝颗粒在微尺度下的激光点火及燃烧特性研究

发布时间：2021-04-15 13:09

　　本文开展了微/纳米铝粉在微燃烧室内激光点火及燃烧特性研究。在研究过程中采用了红外激光点火技术、微燃烧技术、显微测量技术、图像处理等多种技术手段,开发出一套固体微颗粒燃料在微燃烧室内激光点火及燃烧的光学诊断实验系统,可以实现颗粒形状、粒径、点火延迟时间、颗粒燃烧辐射信号等参数的测量。本文研究的主要内容包括:（1）微燃烧室内单颗微米铝颗粒的激光点火、燃烧研究。采用激光点火技术在微燃烧器内常温常压静止空气流下对单颗铝颗粒成功实现点火,对其着火、燃烧特性参数进行测量。结果表明:初始粒径范围为2-4μm时,最低点火功率为35.1mW,粒径为5-8μm的铝颗粒,最低点火功率为63.2mW,对于9-10μm的铝颗粒,最低点火功率为84.1mW。当激光的点火功率为72.7mW时,粒径范围为2-8μm的铝颗粒,其点火延迟时间为0.2-0.4ms;当激光的点火功率为111.7mW时,对于4-8μm的铝颗粒,其点火延迟时间为0.3-0.4ms,对于9-12μm的铝颗粒,其点火延迟时间为0.6-1.2ms;可见,铝颗粒的最低点火功率随着颗粒粒径增加而增加,点火延迟时间随着颗粒初始粒径增加有增大的趋势。根据热力... 

【文章来源】：杭州电子科技大学浙江省

【文章页数】：60 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

MIT的微燃气轮机（左）和涡轮叶片（右）原理图

杭州电子科技大学硕士学位论文，h为对流换热系数，Sp 为颗粒受光面积， 是颗粒的发射率， 为波数， 为燃料对加热激光的有效吸收系数，取决于燃料几何系数和光谱系 1， 1Q为激光加热能量。 实验系统.1 实验装置介绍实验装置主要由红外激光点火器、显微操作系统、光学测量系统、微燃分构成，图 2-1 为实验装置的示意图。

图 3-1 铝粉在不同温度下的晶型转变表 3-2 铝氧化过程中形成的不同多晶氧化铝的密度多晶态 密度（g/cm3）Amorphous- Al2O33-3.1γ， ，θ-Al2O33.6-3.67-Al2O33.99.2.3 气相扩散较大粒径的铝颗粒燃烧过程和液滴燃烧相似[63]，铝颗粒受热内部铝核先熔起表面氧化层破裂，在氧化层破裂区域，液相铝和气体氧化剂发生非均相表应，颗粒温度进一步升高，氧化层达到氧化铝的熔点（约为 2200K），熔融的铝凝聚在液相铝表面，由于较大的表面张力，氧化铝在液相铝一侧形成貌似”结构，熔融的铝核暴露在气态氧化剂中，熔融铝气化与氧化剂发生准稳态燃的一个显著特点就是在颗粒周围形成一个扩散火焰，扩散火焰的结构示意图

【参考文献】：
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本文编号：3139400