生物质气化合成气层流预混火焰数值模拟研究
发布时间：2022-04-23 10:26
随着能源问题的日益严重,可再生能源逐渐被人们重视。生物质是一种可再生能源。其具有分布广泛、成本较低、碳排放中立的优点。目前有很多种生物质利用的方式,生物质热裂解和气化是其中一种,生物质气化后会产生大量的低热值燃气。但由于生物质气化合成气组分多样、份额多变、热值低的缺点,导致生物质气化合成气在许多使用燃气的场合的不能很好的应用。为了使其能应用到生产生活当中,首先是要全面了解研究其火焰特性。本文在此研究背景下,通过使用CHEMKIN软件中的PREMIX模型模拟了生物质气化合成气一维层流预混火焰。并针对生物质气化合成气进行不同工况的模拟研究,得到结论发现该合成气的层流预混火焰传播速度在当量比1.2至1.4附近达到峰值,此时气相反应净热值最高;当量比偏大或偏小都会使传播速度降低;当量比为1时最高火焰温度最高;未燃气体温度Tu越高,火焰传播速度越大,温度分布整体上移,产物区的未燃气体组分增大,Tu对反应净热值峰值数值影响不大,说明未燃气体温度升高对反应有抑制作用;随着压力增高火焰传播速度逐渐减小,火焰最高温度随之升高,产物区的未燃气体组分变小;环境温度及合成气入口速度几乎不影响火焰传播速度。本文...
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题研究背景
1.2 课题研究目的及意义
1.2.1 生物质气化合成气的特点
1.2.2 生物质气化合成气的来源
1.2.3 生物质气化合成气的组成
1.2.4 氢气、甲烷和一氧化碳的特性比较
1.2.5 层流预混火焰传播速度的简介
1.2.6 研究层流火焰传播速度的意义
1.3 合成气预混层流火焰的国内外研究现状
1.4 课题来源、主要研究内容
1.4.1 课题来源
1.4.2 主要研究内容
第2章 一维层流预混燃烧模型的建立和数值解法
2.1 物理模型
2.2 数学模型
2.3 动力学参数
2.4 热力学参数
2.5 化学反应动力学
2.6 数值模拟方法
2.6.1 PREMIX模型简介
2.6.2 基本控制方程
2.6.3 网格的划分及独立性
2.6.4 合成气反应机理
2.7 本章小结
第3章 合成气层流预混火焰的数值模拟
3.1 当量比对火焰特性的影响
3.1.1 当量比对火焰传播速度的影响
3.1.2 当量比对火焰温度分布的影响
3.1.3 当量比对气体反应净热值的影响
3.1.4 当量比对各组分浓度分布的影响
3.2 预混气体未燃气体温度对火焰特性的影响
3.2.1 预混气体未燃气体温度对火焰传播速度的影响
3.2.2 预混气体未燃气体温度对温度分布的影响
3.2.3 预混气体未燃气体温度对气体反应净热值的影响
3.2.4 预混气体未燃气体温度对各组分浓度分布的影响
3.3 压力对火焰特性的影响
3.3.1 压力对火焰传播速度的影响
3.3.2 压力对温度分布的影响
3.3.3 压力对气体反应净热值的影响
3.3.4 压力对各组分浓度分布的影响
3.4 环境温度对火焰传播速度的影响
3.5 合成气入口速度对火焰传播速度的影响
3.6 实验验证
3.7 本章小结
第4章 合成气掺气的数值模拟
4.1 生物质气化合成气/甲烷混合气的火焰特性模拟
4.1.1 掺甲烷比例对火焰传播速度的影响
4.1.2 掺甲烷比例对火焰温度分布及反应净热值的影响
4.2 生物质气化合成气/氢气混合气的火焰特性模拟
4.2.1 掺甲烷比例对火焰传播速度的影响
4.2.2 掺氢气比例对火焰温度分布及反应净热值的影响
4.3 生物质气化合成气/一氧化碳混合气的火焰特性模拟
4.3.1 掺一氧化碳比例对火焰传播速度的影响
4.3.2 掺一氧化碳比例对火焰温度分布及反应净热值的影响
4.4 数值模拟的实验验证
4.5 本章小结
结论
参考文献
硕士期间学术成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]水蒸气对合成气层流火焰传播特性的影响[J]. 尚融雪,李刚,张培红. 东北大学学报(自然科学版). 2017(10)
[2]生物质气化技术进展[J]. 李九如,李想,陈巨辉,孙佳伟. 哈尔滨理工大学学报. 2017(03)
[3]生物质燃气预混层流燃烧特性的实验研究[J]. 翟越,李国岫,孙作宇,李洪萌. 可再生能源. 2015(08)
[4]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)
[5]CH4/O2/CO2层流预混火焰传播速度实验研究[J]. 胡贤忠,于庆波,秦勤,王泽鑫. 东北大学学报(自然科学版). 2013(11)
[6]合成气预混层流火焰速度的热流量法测量[J]. 梁晓晔,翁武斌,王智化,朱燕群,周志军,周俊虎,岑可法. 工程热物理学报. 2013(07)
[7]CO2稀释及合成气构成对预混燃烧特性的影响[J]. 安江涛,蒋勇,邱榕,李山岭,胡勇. 燃烧科学与技术. 2011(05)
[8]高温预混气体火焰传播速度研究[J]. 范周琴,刘卫东,孙明波. 弹箭与制导学报. 2011(03)
[9]整体煤气化联合循环（IGCC）特点综述及产业化前景分析[J]. 徐强,曹江,周一工,王佳祎,何芬. 锅炉技术. 2006(06)
[10]高氢燃料预混燃烧稳定极限的计算与实验研究[J]. 田颖,徐钢,崔玉峰,房爱兵. 燃气轮机技术. 2005(03)
博士论文
[1]低热值气体燃料掺氢层流燃烧特性及火焰稳定性的研究[D]. 郑士卓.北京交通大学 2016
[2]合成气预混层流燃烧特性的研究[D]. 李洪萌.北京交通大学 2016
[3]O2/H2O条件下CO/H2的层流火焰特性及化学动力学[D]. 孟顺.哈尔滨工业大学 2016
[4]合成气/空气贫燃层流预混火焰的传播和熄灭特性研究[D]. 张扬.清华大学 2014
[5]低热值燃气预混火焰燃烧机理研究[D]. 颜蓓蓓.天津大学 2010
硕士论文
[1]合成气层流预混火焰燃烧特性实验与数值研究[D]. 周镇.中国科学院研究生院（工程热物理研究所） 2013
[2]230kW稻草压块热水锅炉研发及冷态流场模拟[D]. 张德利.哈尔滨理工大学 2013
[3]中低热值气层流火焰特性的数值模拟和实验研究[D]. 陶志强.中国科学院研究生院（工程热物理研究所） 2012
[4]层流预混燃烧火焰的数值研究[D]. 秦凤华.东北大学 2011
[5]生物质气化及其燃气燃烧试验研究与分析[D]. 刘明.天津大学 2008
本文编号：3646994
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题研究背景
1.2 课题研究目的及意义
1.2.1 生物质气化合成气的特点
1.2.2 生物质气化合成气的来源
1.2.3 生物质气化合成气的组成
1.2.4 氢气、甲烷和一氧化碳的特性比较
1.2.5 层流预混火焰传播速度的简介
1.2.6 研究层流火焰传播速度的意义
1.3 合成气预混层流火焰的国内外研究现状
1.4 课题来源、主要研究内容
1.4.1 课题来源
1.4.2 主要研究内容
第2章 一维层流预混燃烧模型的建立和数值解法
2.1 物理模型
2.2 数学模型
2.3 动力学参数
2.4 热力学参数
2.5 化学反应动力学
2.6 数值模拟方法
2.6.1 PREMIX模型简介
2.6.2 基本控制方程
2.6.3 网格的划分及独立性
2.6.4 合成气反应机理
2.7 本章小结
第3章 合成气层流预混火焰的数值模拟
3.1 当量比对火焰特性的影响
3.1.1 当量比对火焰传播速度的影响
3.1.2 当量比对火焰温度分布的影响
3.1.3 当量比对气体反应净热值的影响
3.1.4 当量比对各组分浓度分布的影响
3.2 预混气体未燃气体温度对火焰特性的影响
3.2.1 预混气体未燃气体温度对火焰传播速度的影响
3.2.2 预混气体未燃气体温度对温度分布的影响
3.2.3 预混气体未燃气体温度对气体反应净热值的影响
3.2.4 预混气体未燃气体温度对各组分浓度分布的影响
3.3 压力对火焰特性的影响
3.3.1 压力对火焰传播速度的影响
3.3.2 压力对温度分布的影响
3.3.3 压力对气体反应净热值的影响
3.3.4 压力对各组分浓度分布的影响
3.4 环境温度对火焰传播速度的影响
3.5 合成气入口速度对火焰传播速度的影响
3.6 实验验证
3.7 本章小结
第4章 合成气掺气的数值模拟
4.1 生物质气化合成气/甲烷混合气的火焰特性模拟
4.1.1 掺甲烷比例对火焰传播速度的影响
4.1.2 掺甲烷比例对火焰温度分布及反应净热值的影响
4.2 生物质气化合成气/氢气混合气的火焰特性模拟
4.2.1 掺甲烷比例对火焰传播速度的影响
4.2.2 掺氢气比例对火焰温度分布及反应净热值的影响
4.3 生物质气化合成气/一氧化碳混合气的火焰特性模拟
4.3.1 掺一氧化碳比例对火焰传播速度的影响
4.3.2 掺一氧化碳比例对火焰温度分布及反应净热值的影响
4.4 数值模拟的实验验证
4.5 本章小结
结论
参考文献
硕士期间学术成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]水蒸气对合成气层流火焰传播特性的影响[J]. 尚融雪,李刚,张培红. 东北大学学报(自然科学版). 2017(10)
[2]生物质气化技术进展[J]. 李九如,李想,陈巨辉,孙佳伟. 哈尔滨理工大学学报. 2017(03)
[3]生物质燃气预混层流燃烧特性的实验研究[J]. 翟越,李国岫,孙作宇,李洪萌. 可再生能源. 2015(08)
[4]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)
[5]CH4/O2/CO2层流预混火焰传播速度实验研究[J]. 胡贤忠,于庆波,秦勤,王泽鑫. 东北大学学报(自然科学版). 2013(11)
[6]合成气预混层流火焰速度的热流量法测量[J]. 梁晓晔,翁武斌,王智化,朱燕群,周志军,周俊虎,岑可法. 工程热物理学报. 2013(07)
[7]CO2稀释及合成气构成对预混燃烧特性的影响[J]. 安江涛,蒋勇,邱榕,李山岭,胡勇. 燃烧科学与技术. 2011(05)
[8]高温预混气体火焰传播速度研究[J]. 范周琴,刘卫东,孙明波. 弹箭与制导学报. 2011(03)
[9]整体煤气化联合循环（IGCC）特点综述及产业化前景分析[J]. 徐强,曹江,周一工,王佳祎,何芬. 锅炉技术. 2006(06)
[10]高氢燃料预混燃烧稳定极限的计算与实验研究[J]. 田颖,徐钢,崔玉峰,房爱兵. 燃气轮机技术. 2005(03)
博士论文
[1]低热值气体燃料掺氢层流燃烧特性及火焰稳定性的研究[D]. 郑士卓.北京交通大学 2016
[2]合成气预混层流燃烧特性的研究[D]. 李洪萌.北京交通大学 2016
[3]O2/H2O条件下CO/H2的层流火焰特性及化学动力学[D]. 孟顺.哈尔滨工业大学 2016
[4]合成气/空气贫燃层流预混火焰的传播和熄灭特性研究[D]. 张扬.清华大学 2014
[5]低热值燃气预混火焰燃烧机理研究[D]. 颜蓓蓓.天津大学 2010
硕士论文
[1]合成气层流预混火焰燃烧特性实验与数值研究[D]. 周镇.中国科学院研究生院（工程热物理研究所） 2013
[2]230kW稻草压块热水锅炉研发及冷态流场模拟[D]. 张德利.哈尔滨理工大学 2013
[3]中低热值气层流火焰特性的数值模拟和实验研究[D]. 陶志强.中国科学院研究生院（工程热物理研究所） 2012
[4]层流预混燃烧火焰的数值研究[D]. 秦凤华.东北大学 2011
[5]生物质气化及其燃气燃烧试验研究与分析[D]. 刘明.天津大学 2008
本文编号：3646994
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