煤和生物质燃烧碳烟生成的实验研究
发布时间：2023-04-22 02:17
针对开放式燃烧中碳烟颗粒生成这一涉及环境和气候效应的热点科学问题，本文建立了一维的平面火焰燃烧器、激光诱导白炽光和平面激光诱导荧光测量系统，研究了煤和生物质单颗粒开放式燃烧中碳烟的生成和在颗粒周围的分布规律，特别是通过单一改变环境温度（1200K，1500K和1800K）、气流相对速度（1m/s，1.5m/s和2m/s）和含氧量（10%，20%和30%），系统地研究这些参数对固体颗粒燃烧时碳烟生成的影响。 研究表明，对固体单颗粒燃烧的碳烟分布，在燃烧的初始阶段，碳烟主要集中在颗粒背风侧的两翼上，在后期逐渐向中间集中，在雷诺数大于100之后碳烟浓度和分布会发生显著变化，最大碳烟浓度增加50%到200%，分析表明这是由于脱体和回流产生的扰动形成利于碳烟生成的挥发份浓度和气氛分布引起的。 煤、红木和麦秸颗粒上方的碳烟总浓度、最大碳烟浓度和挥发份向碳烟的最大转化率相比，都是煤大于红木，大于麦秸，分析表明这是由于煤和生物质热解产物的成分差异造成的，煤的热解产物更易生成碳烟。 环境温度变化对单颗粒燃烧碳烟生成的影响主要是对挥发份析出之后气相反应的影响，温度增加使碳烟的生成速率和氧化速率都提高；温度...
【文章页数】：136 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 引言
1.1 碳烟颗粒的影响及其特性
1.1.1 碳烟颗粒的影响
1.1.2 碳烟颗粒的特性
1.2 碳烟颗粒生成的研究综述
1.2.1 火焰中碳烟生成的机理
1.2.2 固体燃料燃烧碳烟生成的机理
1.2.3 固体燃烧碳烟和多环芳烃总量的研究
1.2.4 固体燃烧周围碳烟分布的研究
1.3 本章总结-已做研究及结论总结
1.4 本论文的目标和主要内容
第2章 单颗粒燃烧中碳烟的激光测量平台和方法
2.1 本章引言
2.2 实验系统与方法
2.2.1 燃烧器的设计与测试
2.2.2 激光测量方法与测量平台
2.2.3 实验材料
2.2.4 实验方法探索
2.2.5 单颗粒实验的测量与处理方法
2.3 本章小结
第3章 煤和生物质燃烧时碳烟的生成和分布
3.1 煤和生物质燃烧时的变化过程
3.2 碳烟在颗粒周围的分布及其变化
3.2.1 碳烟在颗粒周围的分布
3.2.2 碳烟分布随着参数的变化
3.3 环境温度变化对碳烟生成的影响
3.3.1 环境温度变化对煤的碳烟生成的影响
3.3.2 环境温度变化对生物质的碳烟生成的影响
3.3.3 环境温度变化的影响分析与小结
3.4 气流相对速度对碳烟生成的影响
3.4.1 气流相对速度变化对煤的碳烟生成的影响
3.4.2 气流相对速度变化对生物质的碳烟生成的影响
3.4.3 气流相对速度变化对碳烟生成的影响分析与小结
3.5 含氧量变化对碳烟生成的影响
3.5.1 含氧量变化对煤燃烧时碳烟生成的影响
3.5.2 含氧量变化对生物质燃烧时碳烟生成的影响
3.5.3 含氧量变化对燃烧时碳烟生成的影响分析与小结
3.6 本章小结
第4章 煤和生物质燃烧时挥发份向碳烟的转化率
4.1 本章引论
4.2 火焰中燃料向碳烟的转化率的统计方法及已有研究
4.2.1 碳烟生成总量的处理
4.2.2 火焰中燃料向碳烟转化的已有规律
4.3 本文对挥发份向碳烟转化率的数据处理方法
4.4 温度变化对挥发份向碳烟转化的影响
4.4.1 温度变化对煤的挥发份向碳烟转化的影响
4.4.2 温度变化对生物质的挥发份向碳烟转化的影响
4.4.3 温度变化对挥发份向碳烟转化的影响小结与分析
4.5 气流相对速度变化对挥发份向碳烟转化的影响
4.5.1 气流相对速度变化对煤挥发份向碳烟转化的影响
4.5.2 气流相对速度变化对生物质挥发份向碳烟转化的影响
4.5.3 气流相对速度变化对挥发份向碳烟转化的影响小结与分析
4.6 含氧量变化对挥发份向碳烟转化的影响
4.6.1 含氧量对煤挥发份向碳烟转化的影响
4.6.2 含氧量对生物质挥发份向碳烟转化的影响
4.6.3 含氧量对挥发份向碳烟转化的影响小结与分析
4.7 煤和生物质生成碳烟的比较
4.7.1 相同工况下煤和生物质生成碳烟的差异
4.7.2 煤和生物质燃烧过程中挥发份向碳烟转化的对比
4.7.3 煤和生物质生成碳烟差异的原因分析
4.8 本章小结
第5章 煤燃烧时的喷射现象
5.1 本章引论
5.2 可见光对辐射强度的观察
5.2.1 问题引入
5.2.2 喷射时对辐射强度的影响
5.3 喷射对碳烟浓度和分布的影响
5.4 本章小结
第6章 大颗粒热解挥发份释放的模拟
6.1 本章引论
6.2 大颗粒热解的模型选取
6.3 大颗粒热解的二维模型和计算结果
6.3.1 模型介绍
6.3.2 模拟结果
6.4 环境温度对热解过程的影响
6.5 气流相对速度的影响
6.6 喷射产生的原因分析
6.7 本章小结
第7章 论文总结
7.1 本文的工作内容
7.2 本文的主要结论和创新点
7.3 对未来研究的建议
参考文献
致谢
个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果
本文编号：3796714
【文章页数】：136 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 引言
1.1 碳烟颗粒的影响及其特性
1.1.1 碳烟颗粒的影响
1.1.2 碳烟颗粒的特性
1.2 碳烟颗粒生成的研究综述
1.2.1 火焰中碳烟生成的机理
1.2.2 固体燃料燃烧碳烟生成的机理
1.2.3 固体燃烧碳烟和多环芳烃总量的研究
1.2.4 固体燃烧周围碳烟分布的研究
1.3 本章总结-已做研究及结论总结
1.4 本论文的目标和主要内容
第2章 单颗粒燃烧中碳烟的激光测量平台和方法
2.1 本章引言
2.2 实验系统与方法
2.2.1 燃烧器的设计与测试
2.2.2 激光测量方法与测量平台
2.2.3 实验材料
2.2.4 实验方法探索
2.2.5 单颗粒实验的测量与处理方法
2.3 本章小结
第3章 煤和生物质燃烧时碳烟的生成和分布
3.1 煤和生物质燃烧时的变化过程
3.2 碳烟在颗粒周围的分布及其变化
3.2.1 碳烟在颗粒周围的分布
3.2.2 碳烟分布随着参数的变化
3.3 环境温度变化对碳烟生成的影响
3.3.1 环境温度变化对煤的碳烟生成的影响
3.3.2 环境温度变化对生物质的碳烟生成的影响
3.3.3 环境温度变化的影响分析与小结
3.4 气流相对速度对碳烟生成的影响
3.4.1 气流相对速度变化对煤的碳烟生成的影响
3.4.2 气流相对速度变化对生物质的碳烟生成的影响
3.4.3 气流相对速度变化对碳烟生成的影响分析与小结
3.5 含氧量变化对碳烟生成的影响
3.5.1 含氧量变化对煤燃烧时碳烟生成的影响
3.5.2 含氧量变化对生物质燃烧时碳烟生成的影响
3.5.3 含氧量变化对燃烧时碳烟生成的影响分析与小结
3.6 本章小结
第4章 煤和生物质燃烧时挥发份向碳烟的转化率
4.1 本章引论
4.2 火焰中燃料向碳烟的转化率的统计方法及已有研究
4.2.1 碳烟生成总量的处理
4.2.2 火焰中燃料向碳烟转化的已有规律
4.3 本文对挥发份向碳烟转化率的数据处理方法
4.4 温度变化对挥发份向碳烟转化的影响
4.4.1 温度变化对煤的挥发份向碳烟转化的影响
4.4.2 温度变化对生物质的挥发份向碳烟转化的影响
4.4.3 温度变化对挥发份向碳烟转化的影响小结与分析
4.5 气流相对速度变化对挥发份向碳烟转化的影响
4.5.1 气流相对速度变化对煤挥发份向碳烟转化的影响
4.5.2 气流相对速度变化对生物质挥发份向碳烟转化的影响
4.5.3 气流相对速度变化对挥发份向碳烟转化的影响小结与分析
4.6 含氧量变化对挥发份向碳烟转化的影响
4.6.1 含氧量对煤挥发份向碳烟转化的影响
4.6.2 含氧量对生物质挥发份向碳烟转化的影响
4.6.3 含氧量对挥发份向碳烟转化的影响小结与分析
4.7 煤和生物质生成碳烟的比较
4.7.1 相同工况下煤和生物质生成碳烟的差异
4.7.2 煤和生物质燃烧过程中挥发份向碳烟转化的对比
4.7.3 煤和生物质生成碳烟差异的原因分析
4.8 本章小结
第5章 煤燃烧时的喷射现象
5.1 本章引论
5.2 可见光对辐射强度的观察
5.2.1 问题引入
5.2.2 喷射时对辐射强度的影响
5.3 喷射对碳烟浓度和分布的影响
5.4 本章小结
第6章 大颗粒热解挥发份释放的模拟
6.1 本章引论
6.2 大颗粒热解的模型选取
6.3 大颗粒热解的二维模型和计算结果
6.3.1 模型介绍
6.3.2 模拟结果
6.4 环境温度对热解过程的影响
6.5 气流相对速度的影响
6.6 喷射产生的原因分析
6.7 本章小结
第7章 论文总结
7.1 本文的工作内容
7.2 本文的主要结论和创新点
7.3 对未来研究的建议
参考文献
致谢
个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果
本文编号：3796714
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