基于局部非热平衡低浓度瓦斯在多孔介质内燃烧过程数值模拟

发布时间：2017-08-14 10:07

  本文关键词：基于局部非热平衡低浓度瓦斯在多孔介质内燃烧过程数值模拟

  更多相关文章： 局部非热平衡 多孔介质 增压 预热 内热源 低浓度瓦斯 燃烧

【摘要】：多孔介质燃烧技术是一种新型燃烧技术,其在能源回收利用、扩展可燃极限、降低污染排放、提高燃烧效率等方面有着极强的优越性。使用多孔介质燃烧器燃烧利用从矿井抽采的低浓度瓦斯气是一种行之有效的方法。本文以低浓度煤矿瓦斯的有效利用目的,基于局部非热平衡低浓度煤矿瓦斯在泡沫陶瓷内的预混燃烧特性展开了数值模拟研究。首先根据设计的一种低浓度瓦斯多孔介质燃烧器,建立相对应的物理及数学模型,列出控制方程,并对参数进行了设置。本文模拟了分别为不带内热源和带内热源时燃烧室内的燃烧情况,模拟结果表明:对比不带内热源和带内热源时燃烧情况,带内热源时燃烧情况明显优于不带内热源时,且初始条件相同下,带内热源100KW/m3的燃烧器燃烧火焰温度变大,贫燃极限达到0.24,稳定燃烧速度范围变宽并且贫燃极限扩展了。同时带内热源时,组分发生反应位置向燃烧器前部移动,化学反应速率更快。在初始条件相同下,增大内热源的热量,稳定燃烧的速度范围变宽。运用数值模拟预测了混合气在不同预热温度和不同初始压力下燃烧器中火焰的燃烧温度。数值模拟显示,随着混合气体初始温度增大,燃烧温度最大温度上升,燃烧区有向多孔介质上游移动的趋势。增加预混气初始压力时,气体初始压力越大,最大燃烧温度也有所增加但增加幅度较小,且火焰有向下游移动的趋势,但是随着压力的增大火焰变得更加稳定,温度分布更加均匀,与自由空间燃烧规律相反。
【关键词】：局部非热平衡 多孔介质 增压 预热 内热源 低浓度瓦斯 燃烧
【学位授予单位】：中国矿业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ038.4
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-15
• 变量注释表15-17
• 1 绪论17-28
• 1.1 背景及意义17-18
• 1.2 多孔介质预混燃烧技术概述18-20
• 1.3 多孔介质燃烧器概述20-22
• 1.4 多孔介质预混燃烧技术的研究现状22-24
• 1.5 预混气预热增压燃烧理论分析24-26
• 1.6 本文的研究内容和方法26-27
• 1.7 本章小结27-28
• 2 数学模型28-42
• 2.1 燃烧物理模型简化28
• 2.2 模型假设28-29
• 2.3 控制方程29-30
• 2.4 辐射换热的计算方法30-34
• 2.5 泡沫陶瓷传热性能计算方法34-38
• 2.6 多孔介质的透过性能38-41
• 2.7 本章小结41-42
• 3 数值模拟及求解方法42-48
• 3.1 FLUENT软件42-43
• 3.2 数值模拟条件设定43-46
• 3.3 参数说明46
• 3.4 本章小结46-48
• 4 局部非热平衡状态下中温度和压力的研究48-56
• 4.1 数值模拟验证48
• 4.2 燃烧器中预热温度不同时燃烧火焰的分布48-52
• 4.3 燃烧器内压力不同时火焰的分布52-54
• 4.4 当量比影响54-55
• 4.5 本章小结55-56
• 5 带内热源对瓦斯燃烧的影响56-67
• 5.1 带内热源对瓦斯燃烧的影响56-58
• 5.2 带内热源对燃烧流速范围的影响58-60
• 5.3 带内热源对贫燃极限的影响60-61
• 5.4 带内热源对组分的影响61-64
• 5.5 内热源不同时对燃烧流速范围的影响64-66
• 5.6 本章小结66-67
• 6 结论与展望67-69
• 6.1 结论67
• 6.2 展望67-69
• 参考文献69-72
• 作者简历72-74
• 学位论文数据集74

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本文编号：672095