中文名 | 非預(yù)混燃燒 | 外文名 | Non premixed combustion |
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又????稱 | 擴(kuò)散燃燒 | 求解方法 | 火焰面方法 |
優(yōu)????點(diǎn) | 穩(wěn)定燃燒范圍寬和不會產(chǎn)生回火 | 影響因素 | 噴口的數(shù)量和噴口間距 |
非預(yù)混燃燒現(xiàn)象廣泛存在于液體火箭發(fā)動機(jī)等液體推進(jìn)劑噴霧燃燒、戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈等固體藥柱燃面退移燃燒領(lǐng)域。有限速率化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)模型的各種數(shù)值算法。
火焰面方法是求解非預(yù)混燃燒最有效的手段之一。
火焰面方法僅需求解流動控制方程和一個混合分?jǐn)?shù)傳輸方程, 然后根據(jù)各網(wǎng)格點(diǎn)的混合分?jǐn)?shù)分布及火焰面方程預(yù)先生成的火焰面庫, 插值得出流場的組分及溫度分布。該方法略去了燃燒流場控制方程中含剛性化學(xué)源項(xiàng)的組分及能量方程, 減少了控制方程數(shù)量, 并有效避免了流場與化學(xué)反應(yīng)的耦合, 現(xiàn)已成為最有效的非預(yù)混燃燒數(shù)值計算方法。
燃燒器噴口的數(shù)量和噴口間距是影響燃燒器效率的兩個很重要的因素,合理調(diào)節(jié)燃燒器中噴口的數(shù)量和布局 , 會對整個燃?xì)鉅t熱效率的變化起到重要作用 。不論噴口數(shù)量多少,燃燒器噴口間距為 2ds 時, 火焰最長,高溫區(qū)域范圍最廣 ;當(dāng)各股氣流之間的擾動成為影響火焰長度的主要因素時,37 個噴口的布局方案使得火焰長度最短,高溫區(qū)域分布最集中;當(dāng)噴口之間的間距成為影響燃?xì)夂涂諝饣旌纤俾实闹鲗?dǎo)因素后 ,74 個噴口的布局方案使得火焰最短,高溫區(qū)域最集中 。因此 ,要提高燃?xì)鉅t的熱效率,可以從改變?nèi)紵鞯慕Y(jié)構(gòu)入手,在燃?xì)饬恳欢ǖ那闆r下,改變火焰長度,調(diào)整高溫區(qū)域的分布范圍 。
噴口數(shù)量相同,噴口間距改變
不論噴口數(shù)量如何變化, 火焰長度和溫度分布情況與噴口間距的關(guān)系基本一致。當(dāng)噴口間距為2ds 的時候,火焰長度達(dá)到最大值,燃燒區(qū)域中溫度高于 1 500 K 的高溫區(qū)域的分布范圍最廣;當(dāng)噴口間距小于 2ds 的時候同,火焰的長度會隨著噴口間距的增加而變長,高溫區(qū)域的分布范圍也會隨著噴口間距的增加而擴(kuò)大;當(dāng)噴口間距大于 2ds 的時候,火焰的長度會隨著噴口間距的增加而變短,高溫區(qū)域分布范圍也會相應(yīng)縮小。
非預(yù)混燃燒中空氣和燃?xì)庖圆煌穆窂竭M(jìn)入燃燒區(qū)域,邊混合邊燃燒,燃燒速率和火焰長度均取決于燃?xì)夂涂諝獾幕旌纤俣?。噴口間距的變化會直接影響到它們的混合速率,且因?yàn)閲娍陂g距的不同 , 影響燃?xì)夂涂諝饣旌纤俾实闹鲗?dǎo)因素也不一樣 。當(dāng)燃?xì)鈬娍诘拈g距小于 2ds 的時候,各股燃?xì)饨?jīng)噴口進(jìn)入燃燒區(qū)域后 ,相近氣流之間會相互擾動 ,各噴口間距越小,這種擾動越劇烈,使得燃?xì)夂涂諝獾幕旌纤俾试娇欤紵俣仍酱螅瑒t火焰越短,高溫區(qū)域越集中 。隨著噴口間距的增大;各股燃?xì)忾g的擾動不斷減小,火焰增長;當(dāng)燃?xì)鈬娍诘拈g距大于 2ds 后,各股燃?xì)忾g的擾動幾乎可以忽略,此時影響燃?xì)夂涂諝饣旌纤俾实闹饕蛩厥歉鞴蓺饬鏖g的空間, 空間越大,燃?xì)夂涂諝饨佑|混合的幾率就越大,燃燒得越快,火焰越短,高溫區(qū)域越小。
噴口數(shù)量不同,噴口間距比例相同
火焰的長度不僅受噴口間距的影響 , 噴口數(shù)量對其的作用也不可忽略 。當(dāng)噴口間距小于等于 2ds 時,影響火焰長度的主要因素是各股氣流之間的擾動,各股氣流之間擾動最強(qiáng)烈的情形表現(xiàn)在噴口數(shù)量為 37 個時,此時相對于其它數(shù)量的噴口布局而言火焰長度最短,高溫區(qū)域最集中 。當(dāng)噴口間距大于 2ds 以后,影響燃?xì)夂涂諝庵g混合速率的主要因素是噴口間距 , 噴口間距越大火焰就越短 。相對于不同的噴口半徑而言,當(dāng)噴口數(shù)量為 74 個時噴口間距與噴口半徑的比值最大, 說明該工況下的噴口分布最為稀疏,所以與其它情況相比,此時的火焰長度最短,高溫區(qū)域分布范圍最小。 2100433B
由于燃料和空氣未預(yù)混,故允許將兩者預(yù)熱至較高的溫度 (不受著火溫度限制),以便充分利用廢氣余熱,并可 使低發(fā)熱量燃料也能達(dá)到較高的燃燒溫度。
非預(yù)混燃燒具有穩(wěn)定燃燒范圍(指燃料空氣比的變化范圍) 寬和不會產(chǎn)生回火等優(yōu)點(diǎn),因此在燃燒設(shè)備中常采用非預(yù)混燃燒。
非預(yù)混燃燒具有以下兩個特點(diǎn):(1)由于是邊混合邊燃燒,故燃燒火焰長度較長;(2)在空氣供應(yīng)不足或與燃 料混合欠佳時,一些尚未進(jìn)入火焰前鋒的燃料因受熱會分解產(chǎn)生碳粒和難于燃燒的重質(zhì)碳?xì)浠衔铮@將造成不完全燃燒。此外,常把氣體燃料的非預(yù)混燃燒稱作“有焰燃燒”。
而預(yù)混燃燒在充滿預(yù)混合氣的燃燒設(shè)備內(nèi),通常是在某一局部區(qū)域首先著火,接著形成一層相當(dāng)薄的高溫燃燒區(qū),靠它幫助使鄰近的預(yù)混合氣引燃,逐漸把燃燒擴(kuò)展到整個混合氣范圍。這層高溫燃燒區(qū)如同一個分界面,把燃燒完的已燃?xì)怏w(燃燒產(chǎn)物)和尚未進(jìn)行燃燒的未燃混合氣分隔開來。在它的前方是未燃的混合氣,而在它的后方是已燃的燃燒產(chǎn)物。隨時間推移,火焰面在預(yù)混合氣中不斷向前擴(kuò)展,呈現(xiàn)出火焰?zhèn)鞑サ默F(xiàn)象
在著火以后隨著溫度增加,燃燒速率猛烈增加,并大大超過了可燃混合氣的形成速率。此后,由于滯燃期內(nèi)形成的可燃混合氣耗盡,燃燒速率迅速下降,形成一個銳峰,不易辨認(rèn)其與后繼燃燒階段的分界。
預(yù)混式燃燒蒸汽發(fā)生器主要是指低氮燃燒器是預(yù)混式的;預(yù)混式燃燒是相對于煙氣循環(huán)而言的。預(yù)混燃燒相對來講具有燃燒充分、熱力分布位置可控、對爐膛尺寸要求低等特點(diǎn),特別適合模塊化鍋爐產(chǎn)品。國內(nèi)的雷普頓公司的模...
燃燒方式分為:蒸發(fā)燃燒、分解燃燒、表面燃燒和陰燃四種,各有什么例
蒸發(fā)燃燒是指熔點(diǎn)較底的可燃固體,受熱后熔融,然后像可燃液體一樣蒸發(fā)成蒸氣而燃燒。如硫、瀝青、石蠟、高分子材料、萘和等。分解燃燒是指分子結(jié)構(gòu)復(fù)雜的固體可燃物,在受熱分解出其組成成分及加熱溫度相應(yīng)的熱分解...
陜西省西安地區(qū),鍋爐更換燃燒機(jī)燃燒器,熱風(fēng)爐,烘干爐用燃燒機(jī)燃燒器,鍋爐油改氣,燃燒機(jī)燃燒器更換。
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為提高化工行業(yè)現(xiàn)有加熱爐的熱效率,降低其能耗和污染,經(jīng)Fluent數(shù)值模擬計算,利用航天發(fā)動機(jī)燃燒技術(shù)試驗(yàn)平臺優(yōu)勢,研制出新型加熱爐引射式多噴頭預(yù)混燃?xì)馊紵鳌T谀称髽I(yè)天然氣加熱爐中使用后,解決了溫度場分布不合理、熱效率低、能耗大、污染高等問題。同時,利用該企業(yè)合成氨工藝產(chǎn)生的廢氣作為新型燃燒器的燃料,可節(jié)約天然氣燃料4 800 m3/d~9 600 m3/d,年節(jié)約成本259.2萬元~518.4萬元。實(shí)現(xiàn)了廢氣的零排放,經(jīng)濟(jì)、環(huán)保效益顯著。
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對人工均布小孔的多孔陶瓷板內(nèi)城市燃?xì)獾念A(yù)混燃燒進(jìn)行了研究.討論了作為目前上海城市煤氣的主要成分CO、H2、CH4的反應(yīng)動力學(xué)及其參數(shù)——活化能、頻率因子等,建立了反應(yīng)動力學(xué)方程.通過理論分析推導(dǎo)出燃?xì)猓諝忸A(yù)混氣體的連續(xù)性方程、組分方程、能量方程、狀態(tài)方程及多孔陶瓷的能量方程,建立了多孔陶瓷板中城市煤氣預(yù)混式燃燒的數(shù)學(xué)模型.由數(shù)值計算得到多孔陶瓷板的板內(nèi)固體溫度分布,并與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較
1、燃燒器可分為:預(yù)混燒嘴,內(nèi)混燒嘴和部分預(yù)混燒嘴
2、預(yù)混系統(tǒng)的作用:在燒嘴和點(diǎn)火點(diǎn)之前完成一次空氣和氣體燃料的混合。
也就是說,空氣和燃?xì)庠谶M(jìn)入燒嘴之前已經(jīng)混合成為可燃?xì)怏w。
3、預(yù)混合氣的流量應(yīng)考慮以下因素:
a.可燃性氣體與空氣混合物的著火極限
b.火焰?zhèn)鞑ニ俣?
c.混合壓力
d.調(diào)節(jié)比
4、保證完全預(yù)混式燃燒的條件:
燃?xì)夂涂諝庠谥鹎邦A(yù)先按照化學(xué)當(dāng)量比混合均勻設(shè)置專門的火道,使燃燒區(qū)內(nèi)保持穩(wěn)定的高溫在以上條件下,燃?xì)?空氣混合物到達(dá)燃燒區(qū)后能在瞬間燃燒完畢。火焰很短,甚至看不到,所以又稱為無焰燃燒。
5、預(yù)混系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn):
形成短火焰,火焰溫度高,延展性好,使用集中的預(yù)混合系統(tǒng)可簡化燃燒系統(tǒng)的管路。
6、預(yù)混系統(tǒng)的缺點(diǎn):
存在回火的可能性,調(diào)節(jié)比有限,空氣/燃料比受限,難于應(yīng)用在燃油燒嘴上。2100433B
預(yù)混可燃?xì)怏w的燃燒是典型的預(yù)混燃燒。預(yù)混可燃?xì)怏w由著火開始進(jìn)一步發(fā)展,使化學(xué)反應(yīng)加劇,并出現(xiàn)火焰,該火焰首先發(fā)生在局部,然后向其余未燃?xì)怏w中傳播,直到燃燒結(jié)束,其傳播速度稱為火焰?zhèn)鞑ニ俣龋卜Q為預(yù)混可燃?xì)怏w的燃燒速度。因此,預(yù)混可燃?xì)怏w的燃燒火焰處于運(yùn)動傳播之中,只有滿足一定條件時,火焰才處于穩(wěn)定平衡狀態(tài)(動態(tài)平衡)。當(dāng)流動達(dá)到湍流時,燃燒火焰表現(xiàn)的特點(diǎn)與層流火焰不同,其火焰鋒不再平滑有序,屬于湍流預(yù)混火焰。
燃燒方式有:
(1)余氣系數(shù)>1,均相預(yù)混貧燃料燃燒。
(2)余氣系數(shù)<1,均相預(yù)混富燃料燃燒。
燃燒特點(diǎn)是預(yù)混燃燒的火焰以湍流方式傳播,燃燒速度取決于化學(xué)反應(yīng)的速度,火焰面的溫度取決于燃料空氣摻混比。