乙烯扩散火焰中氧浓度和压力对烟黑生成的影响
发布时间：2021-06-30 17:28
目前世界一次能源消费仍以化石燃料为主,烟黑是化石燃料不完全燃烧的产物,会污染环境,危害人体健康,同时是火焰中重要的辐射参与介质。实际燃烧设备的工作压力一般为高压,并且氧浓度会影响火焰的燃烧效率、辐射换热、烟黑的生成与排放等,因而研究压力和氧浓度对火焰中烟黑形成和辐射换热的影响机制极具工业价值。因此,本文以乙烯层流扩散火焰为研究对象,通过Coflame程序模拟研究了氧浓度和压力对烟黑形成和辐射换热的影响。首先,对不同氧浓度下的乙烯同轴层流扩散火焰进行了数值计算分析。结果表明,氧浓度通过两个相互竞争的机制影响烟黑生成:一方面,氧浓度升高引起温度和成核组分浓度升高,进而促进烟黑的成核、表面生长,有助于烟黑浓度升高;另一方面,氧浓度升高促进烟黑的氧化反应,同时降低了火焰高度,减少了烟黑在火焰中的停留时间,有助于烟黑浓度降低。氧浓度对辐射热损失的影响同样来自两个竞争机制:一方面,氧浓度升高引起烟黑浓度和温度升高,有助于增强辐射热损失。另一方面,氧浓度升高导致火焰尺寸减小,烟黑在火焰中的停留时间降低,有助于降低辐射热损失。最后,对不同压力下的乙烯层流扩散火焰进行了数值计算分析。结果表明,压力通过两...
【文章来源】：华中科技大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
基于HACA的双苯环生成过程
华 中 科 技 大 学 硕 士 论 文焰的温度分布相似，火焰锋面附近的温度高于其他区域温度，但峰值温度在升高，分别为 2012.6 K，2109.4 K，2444.1 K，升高了 21.44%；火焰的高度在不断降低，与 AndrèsFuentes[8]等人在层流富氧燃烧实验中的结论吻合。导致这一现象的原因是层流扩散火焰的高度与初始 QF以及化学当量的 YF，stoic相关[63]。在不考虑反应放热时，火焰的高度为 ,3 8F F stoicL Q DY，式中 ,1 1F stoic F OX F OX FstiocY m m m m m ，在燃料量相同的情况下，随着 OI 的升高，化学计量数下燃料燃烧需要的氧化剂的质量变小，F ,stoicY 变大，三种工况的FQ 又保持相同，这就导致火焰高度降低。
19% 21% 30%图 3-2 不同 OI 下烟黑浓度分布(ppm)由烟黑浓度分布图可知，烟黑的峰值都是在火焰锋面内部的环形区域（通过与温度图对比），在火焰中心线附近的浓度整体较低；随着 OI 的增加，烟黑区域也更接近燃料出口，这表明烟黑的形成过程逐渐靠近燃料出口，这也可以从之后的烟黑各个过程速率分布图看出；烟黑浓度显著升高，峰值分别为 5.79 ppm，7.34 ppm，17.41 ppm，升高了 200.69%，升高幅度远远大于 21.44%的温度升高幅度。综合来看，随着 OI 升高，温度升高，极大促进了烟黑的形成，导致烟黑浓度急剧升高。3.3.2 烟黑成核、表面生长和氧化烟黑的成核、表面生长和氧化是决定火焰中烟黑浓度的三个主要过程，对这些过程的反应速率及相关组分浓度的分析，有助于研究氧浓度影响烟黑形成的机制。首先
【参考文献】：
期刊论文
[1]氧化剂含氧浓度对甲烷反扩散火焰光谱特性影响实验研究[J]. 王宝璐,额日其太,李挺. 推进技术. 2017(04)
博士论文
[1]低压条件下气体射流的燃烧特性与火焰形态研究[D]. 李海航.中国科学技术大学 2014
[2]低压下射流扩散火焰的燃烧特性与图像特征[D]. 曾怡.中国科学技术大学 2013
[3]乙烯火焰反应动力学简化模型及烟黑生成模拟研究[D]. 张引弟.华中科技大学 2011
硕士论文
[1]富氧乙烯扩散火焰中碳黑生成的模拟研究[D]. 郭喆.华中科技大学 2014
[2]乙烯—空气扩散火焰温度和烟黑浓度的模拟研究[D]. 冯玉霄.浙江大学 2012
[3]航空发动机燃烧室中辐射换热的数值研究[D]. 张群杰.沈阳航空航天大学 2012
[4]富氧燃烧过程炉膛烟气辐射特性与辐射传热的数值模拟[D]. 齐永刚.华中科技大学 2011
[5]天然气扩散燃烧炭黑生成及与火焰辐射和NOX排放相互作用研究[D]. 宋在乐.上海交通大学 2007
本文编号：3258173
【文章来源】：华中科技大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
基于HACA的双苯环生成过程
华 中 科 技 大 学 硕 士 论 文焰的温度分布相似，火焰锋面附近的温度高于其他区域温度，但峰值温度在升高，分别为 2012.6 K，2109.4 K，2444.1 K，升高了 21.44%；火焰的高度在不断降低，与 AndrèsFuentes[8]等人在层流富氧燃烧实验中的结论吻合。导致这一现象的原因是层流扩散火焰的高度与初始 QF以及化学当量的 YF，stoic相关[63]。在不考虑反应放热时，火焰的高度为 ,3 8F F stoicL Q DY，式中 ,1 1F stoic F OX F OX FstiocY m m m m m ，在燃料量相同的情况下，随着 OI 的升高，化学计量数下燃料燃烧需要的氧化剂的质量变小，F ,stoicY 变大，三种工况的FQ 又保持相同，这就导致火焰高度降低。
19% 21% 30%图 3-2 不同 OI 下烟黑浓度分布(ppm)由烟黑浓度分布图可知，烟黑的峰值都是在火焰锋面内部的环形区域（通过与温度图对比），在火焰中心线附近的浓度整体较低；随着 OI 的增加，烟黑区域也更接近燃料出口，这表明烟黑的形成过程逐渐靠近燃料出口，这也可以从之后的烟黑各个过程速率分布图看出；烟黑浓度显著升高，峰值分别为 5.79 ppm，7.34 ppm，17.41 ppm，升高了 200.69%，升高幅度远远大于 21.44%的温度升高幅度。综合来看，随着 OI 升高，温度升高，极大促进了烟黑的形成，导致烟黑浓度急剧升高。3.3.2 烟黑成核、表面生长和氧化烟黑的成核、表面生长和氧化是决定火焰中烟黑浓度的三个主要过程，对这些过程的反应速率及相关组分浓度的分析，有助于研究氧浓度影响烟黑形成的机制。首先
【参考文献】：
期刊论文
[1]氧化剂含氧浓度对甲烷反扩散火焰光谱特性影响实验研究[J]. 王宝璐,额日其太,李挺. 推进技术. 2017(04)
博士论文
[1]低压条件下气体射流的燃烧特性与火焰形态研究[D]. 李海航.中国科学技术大学 2014
[2]低压下射流扩散火焰的燃烧特性与图像特征[D]. 曾怡.中国科学技术大学 2013
[3]乙烯火焰反应动力学简化模型及烟黑生成模拟研究[D]. 张引弟.华中科技大学 2011
硕士论文
[1]富氧乙烯扩散火焰中碳黑生成的模拟研究[D]. 郭喆.华中科技大学 2014
[2]乙烯—空气扩散火焰温度和烟黑浓度的模拟研究[D]. 冯玉霄.浙江大学 2012
[3]航空发动机燃烧室中辐射换热的数值研究[D]. 张群杰.沈阳航空航天大学 2012
[4]富氧燃烧过程炉膛烟气辐射特性与辐射传热的数值模拟[D]. 齐永刚.华中科技大学 2011
[5]天然气扩散燃烧炭黑生成及与火焰辐射和NOX排放相互作用研究[D]. 宋在乐.上海交通大学 2007
本文编号：3258173
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