乙醇在对冲燃烧器内的荷电喷雾及燃烧特性研究

发布时间：2023-01-15 07:30

　　近年来,随着纳米和微加工技术的进步,设备小型化和多功能化逐渐成为一种主流趋势,而寻求高效的燃烧方法也成为了国内外的研究焦点。液体碳氢燃料由于其能量密度高、污染少等优势,具有广阔的应用前景,而其雾化燃烧的方式更是一种可以为小型设备持续供能的有效方法。然而目前液体燃料的雾化燃烧仍处于发展阶段,其内在机制还有待进一步研究。为了更好地探究液体燃料的雾化及燃烧特性,本文创造性地提出将荷电喷雾技术与对冲燃烧技术相结合,设计了适用于研究液体燃料荷电喷雾燃烧的对冲燃烧装置。在实验的基础上,以液体乙醇为燃料,对可以稳定地进行荷电喷雾对冲燃烧的条件与工况进行了探索。其次,以荷电喷雾的锥-射流模式为研究对象,拍摄了喷雾的形态,测量了喷雾的粒径和速度分布,并获得了喷雾的电压工作区间,同时对不同电极结构、燃料流量、电极电压等因素的影响规律进行了分析。最后,探讨了乙醇单电极结构荷电喷雾的燃烧情况,研究了其在对冲燃烧器内的火焰形态、温度和稳定极限,并分析了其雾化燃烧的内在机理。结果表明,在单、双两种电极结构中,随着乙醇流量的增大,喷雾的锥-射流模式电压工作区间基本保持不变,分界面越来越不明显,液柱的形成变多。在z=... 

【文章页数】：65 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
物理量名称和符号表
第一章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 荷电喷雾
        1.2.2 荷电喷雾燃烧
        1.2.3 对冲燃烧
    1.3 本文的主要研究内容
第二章 研究相关的理论基础
    2.1 液体燃料的充电方式
    2.2 液滴破碎原理
    2.3 液滴的蒸发燃烧
    2.4 对冲燃烧原理
    2.5 本章小结
第三章 实验系统及数据处理
    3.1 实验装置及方法
        3.1.1 荷电喷雾装置
        3.1.2 对冲燃烧装置
    3.2 实验系统
        3.2.1 燃料供给系统
        3.2.2 气体供给系统
        3.2.3 PDA测量系统
        3.2.4 测温系统
        3.2.5 可视化装置
    3.3 燃料的选择及物性
    3.4 误差分析
    3.5 本章小结
第四章 荷电雾化特性实验研究
    4.1 锥-射流模式荷电喷雾形态
        4.1.1 单电极对冲燃烧器的荷电喷雾
        4.1.2 双电极对冲燃烧器的荷电喷雾
    4.2 锥-射流模式的电压工作区间
    4.3 喷雾粒径分布
        4.3.1 单电极结构的喷雾粒径分布
        4.3.2 双电极结构的喷雾粒径分布
    4.4 .喷雾速度分布
        4.4.1 单电极结构的喷雾速度分布
        4.4.2 双电极结构的喷雾速度分布
    4.5 本章小结
第五章 对冲燃烧特性实验研究
    5.1 火焰形态
        5.1.1 当量比的影响
        5.1.2 应变率的影响
    5.2 火焰温度
        5.2.1 当量比的影响
        5.2.2 应变率的影响
    5.3 火焰稳定极限
    5.4 本章小结
结论与展望
参考文献
攻读硕士学位期间取得的研究成果
致谢
附件


【参考文献】：
期刊论文
[1]乙醇-生物柴油液滴的荷电与破碎特性分析[J]. 江旭丽,甘云华,江政纬,李华,闫云飞.  高电压技术. 2019(12)
[2]组合电极荷电雾化的实验研究[J]. 甘云华,李海鸽,江政纬,陈小文,佟洋.  工程热物理学报. 2018(07)
[3]锥射流模式下乙醇静电喷雾液滴速度特性分析[J]. 甘云华,江政纬,李海鸽.  力学学报. 2017(06)
[4]小尺度双网格荷电雾化燃烧器热损失特性研究[J]. 甘云华,陈小文,李海鸽.  农业机械学报. 2018(01)
[5]基于双电极荷电雾化的乙醇锥-射流特性[J]. 甘云华,张夏,佟洋,陈小文,杨泽亮.  机械工程学报. 2016(12)
[6]微尺度锥射流雾化模拟分析[J]. 甘云华,张夏,罗智斌.  高电压技术. 2015(12)
[7]乙醇在微尺度单电极燃烧器内的雾化与燃烧[J]. 甘云华,佟洋,罗智斌.  化工学报. 2015(11)
[8]异辛烷/空气对冲火焰实验与计算分析[J]. 于维铭,钟北京,袁振,王治国.  推进技术. 2014(01)
[9]液滴演化及静电场下锥射流形成的数值模拟[J]. 王军锋,左子文,霍元平.  工程热物理学报. 2013(04)
[10]静电喷雾技术影响汽油燃烧特性的实验[J]. 陈庆平,何超,金晗辉.  实验室研究与探索. 2013(02)

博士论文
[1]基于乙醇柴油单液滴蒸发和湍流扩散模型的喷雾和燃烧过程研究[D]. 胡鹏.江苏大学 2014
[2]航空煤油替代燃料火焰传播速度与反应动力学机理研究[D]. 于维铭.清华大学 2014

硕士论文
[1]单液滴燃烧的压力效应与热环境影响研究[D]. 李磊.哈尔滨工程大学 2009



本文编号：3730808