本文關(guān)鍵詞：微通道內(nèi)腔體結(jié)構(gòu)對(duì)甲烷催化燃燒特性影響的數(shù)值研究

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【摘要】：隨著微型機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)的快速發(fā)展,其在生活、航空、生物、軍事等工業(yè)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。微型燃燒器作為微動(dòng)力裝置的主要供能系統(tǒng),對(duì)其開(kāi)發(fā)和應(yīng)用已成為當(dāng)前研究熱點(diǎn)。微燃燒器尺寸的減小,面積/體積比增大,影響了燃燒的穩(wěn)定性和高效性。催化燃燒是有效穩(wěn)定微尺度燃燒的方法之一,利用催化劑降低燃料的反應(yīng)活化能,從而提高燃燒效率。微燃燒室結(jié)構(gòu)對(duì)其內(nèi)的高效穩(wěn)定燃燒亦有重要影響,但目前對(duì)于微通道內(nèi)壁添加腔體結(jié)構(gòu)的甲烷催化燃燒研究不多,特別是針對(duì)凸腔微槽道結(jié)構(gòu)對(duì)提高微燃燒穩(wěn)定性更加少見(jiàn)。因此本文開(kāi)展存在腔體槽道的微型通道內(nèi)甲烷的催化燃燒特性研究十分必要。于此,論文采用詳細(xì)的基元反應(yīng)機(jī)理,首先對(duì)微直通道和存在凸腔和凹腔槽道的微通道內(nèi)甲烷/氧氣的催化燃燒進(jìn)行了數(shù)值研究,考察了當(dāng)量比、進(jìn)氣速度、壁面溫度對(duì)甲烷燃燒特性的影響。其次針對(duì)存在凸腔槽道的微通道,重點(diǎn)研究分析了凸腔槽道的寬長(zhǎng)比、深徑比、位置以及個(gè)數(shù)對(duì)于甲烷催化燃燒的轉(zhuǎn)化率、燃燒溫度以及熄火極限的影響。研究結(jié)果表明:①微凸腔槽道更有利于甲烷的微尺度催化燃燒。凸腔燃燒室內(nèi),流體流經(jīng)腔體時(shí)局部受阻,流體擾動(dòng)加劇,增加燃料對(duì)內(nèi)壁面的壓力,強(qiáng)化了甲烷與壁面催化劑的接觸,促進(jìn)。同時(shí)凸腔燃燒室內(nèi),對(duì)流換熱加強(qiáng),易形成較大的回流區(qū)域,卷吸高溫的氣體可燃燒溫度,也使燃燒室溫度分布更均勻。凸腔燃燒室內(nèi)甲烷的熄火極限最大,為16.5 m/s。②增加凸腔長(zhǎng)寬比、深徑比、凸腔個(gè)數(shù)和將凸腔設(shè)置在通道下游(距出口處L1/L=0.25)均有利于提高甲烷的轉(zhuǎn)化效率。其中增加凸腔深徑比對(duì)于甲烷催化燃燒的促進(jìn)效果比增加凸腔寬長(zhǎng)比好;當(dāng)進(jìn)氣速度較大時(shí),將凸腔位置放置于通道下游可以明顯的提高甲烷轉(zhuǎn)化率。③增加凸腔寬長(zhǎng)比、深徑比,凸腔個(gè)數(shù)和將凸腔設(shè)置在通道下游(距出口處L1/L=0.25),可延長(zhǎng)熄火極限。適當(dāng)增加凸腔寬長(zhǎng)比,提高通道內(nèi)部壁面燃料分壓力,有利于提高通道內(nèi)溫度,當(dāng)寬長(zhǎng)比為0.25時(shí)熄火極限最大,隨后有所下降;增加凸腔深徑比,產(chǎn)生的回流區(qū)域更大,甲烷催化燃燒出現(xiàn)渦街,回流區(qū)和渦街有助于提高燃燒的穩(wěn)定性,同時(shí)縮短著火距離,延長(zhǎng)熄火極限;凸腔設(shè)置在通道下游(距出口處L1/L=0.25)可延長(zhǎng)熄火極限;增加凸腔個(gè)數(shù),流體受到腔體的阻礙擾動(dòng)性更強(qiáng),燃料對(duì)內(nèi)壁面的壓力變化增大,擴(kuò)大流體的回流區(qū)域,強(qiáng)化的壁面內(nèi)側(cè)的對(duì)流換熱和熱量向流動(dòng)的下游傳遞,升高通道內(nèi)的溫度,延長(zhǎng)熄火極限。④隨著甲烷/氧氣當(dāng)量比的增加,甲烷的轉(zhuǎn)化效率先增加后減小,在當(dāng)量比為1時(shí)達(dá)到最高值。隨著催化壁面溫度的增加,甲烷的轉(zhuǎn)化效率出現(xiàn)先增加后減小的趨勢(shì),至1200 K時(shí)達(dá)到最大值。增加燃料的進(jìn)氣速度,甲烷的轉(zhuǎn)化效率減少,但發(fā)生甲烷轉(zhuǎn)化率最高值向貧氧燃燒和壁面溫度升高方向偏移。本文采用數(shù)值模擬的方法對(duì)存在凹凸腔的微通道內(nèi)甲烷的催化燃燒進(jìn)行了較全面的研究,得到了通道結(jié)構(gòu)變化對(duì)催化燃燒的影響規(guī)律。并且探討了不同條件下甲烷催化的燃燒特性。研究結(jié)果對(duì)于微尺度燃燒器的設(shè)計(jì)發(fā)展有重要的學(xué)術(shù)意義以及研究?jī)r(jià)值。
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：TK16

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中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 杜娟;田成文;范慶偉;;催化燃燒技術(shù)研究進(jìn)展及其應(yīng)用[J];節(jié)能;2006年02期

2 熊成德;;國(guó)內(nèi)催化燃燒技術(shù)的進(jìn)展概況[J];絕緣材料通訊;1984年04期

3 雷士文;煤助催化燃燒技術(shù)[J];能源研究與利用;2000年05期

4 曾文;解茂昭;;烷烴催化燃燒的數(shù)值模擬[J];燃燒科學(xué)與技術(shù);2005年06期

5 許考;劉中良;康天放;何洪;馬重芳;;預(yù)混天然氣催化燃燒特性[J];燃燒科學(xué)與技術(shù);2005年06期

6 徐侃;劉明侯;邢丹;王亞青;劉東;陸游;;滯止點(diǎn)催化燃燒的一維和二維數(shù)值分析[J];工程熱物理學(xué)報(bào);2010年10期

7 ;治理廢氣 變廢為利 消除污染 保護(hù)環(huán)境——催化燃燒熱風(fēng)雙循環(huán)臥式上膠機(jī)簡(jiǎn)介[J];絕緣材料通訊;1977年05期

8 ;高溫立式上膠機(jī)催化燃燒技術(shù)總結(jié)[J];絕緣材料通訊;1977年06期

9 ;論溶劑的催化燃燒技術(shù)[J];絕緣材料通訊;1978年01期

10 周卓華,趙國(guó)良,傅玉普,于冬娥,李呂輝;有機(jī)蒸氣在金屬氧化物上的催化燃燒(Ⅱ) 甲苯蒸氣的催化燃燒[J];大連工學(xué)院學(xué)報(bào);1985年02期

中國(guó)重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 梁寶明;王耀軍;;布朗氣(氫氧氣)的催化燃燒及其在危險(xiǎn)廢物焚燒上的應(yīng)用[A];第七屆全國(guó)氫能學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2006年

2 陶明濤;趙國(guó)明;姜鵬明;吳幫玉;富喜;沈廷財(cái);;苯催化燃燒反應(yīng)催化劑的制備及性能研究[A];第四屆全國(guó)環(huán)境催化與環(huán)境材料學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2005年

3 劉紹英;王麗;王公應(yīng);;稀土復(fù)合氧化物對(duì)二氯甲烷催化燃燒性能的研究[A];第十八屆全國(guó)稀土催化學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2011年

4 公旭中;王志;郭占成;;煤基燃料催化燃燒時(shí)燃點(diǎn)的變化規(guī)律[A];2012年全國(guó)冶金物理化學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議專(zhuān)輯（上冊(cè)）[C];2012年

5 陳景歡;李俊華;;摻雜鈷鉻尖晶石氧化物上甲烷催化燃燒性能研究[A];第六屆全國(guó)環(huán)境化學(xué)大會(huì)暨環(huán)境科學(xué)儀器與分析儀器展覽會(huì)摘要集[C];2011年

6 單石靈;唐旭東;劉忠生;;石化污水場(chǎng)含烴廢氣催化燃燒處理[A];西部大開(kāi)發(fā) 科教先行與可持續(xù)發(fā)展——中國(guó)科協(xié)2000年學(xué)術(shù)年會(huì)文集[C];2000年

7 付慧靜;傅立新;李俊華;;銦錫氧化物的制備及催化燃燒甲烷性能研究[A];第四屆全國(guó)環(huán)境催化與環(huán)境材料學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2005年

8 張世紅;何林;孫威;;天然氣催化燃燒理論和應(yīng)用[A];中國(guó)化工學(xué)會(huì)2009年年會(huì)暨第三屆全國(guó)石油和化工行業(yè)節(jié)能節(jié)水減排技術(shù)論壇會(huì)議論文集（上）[C];2009年

9 明彩兵;葉代啟;梁紅;;鈰鐵混合氧化物催化燃燒碳煙的高活性氧物種[A];第五屆全國(guó)環(huán)境催化與環(huán)境材料學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2007年

10 王永強(qiáng);趙東風(fēng);薛玉芬;趙朝成;李石;;催化燃燒法處理?yè)]發(fā)性有機(jī)污染物的研究進(jìn)展[A];2014中國(guó)環(huán)境科學(xué)學(xué)會(huì)學(xué)術(shù)年會(huì)（第十、十一章）[C];2014年

中國(guó)重要報(bào)紙全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前7條

1 本報(bào)記者 曹丙利;天然氣低碳催化燃燒[N];科技日?qǐng)?bào);2013年

2 鄭偉;橡膠廢氣催化燃燒技術(shù)獲突破[N];中國(guó)化工報(bào);2009年

3 王秀江;燃煤催化燃燒節(jié)能技術(shù)通過(guò)鑒定[N];中國(guó)化工報(bào);2009年

4 本報(bào)記者 盧偉　實(shí)習(xí)生 陸小青;運(yùn)用新技術(shù) 促節(jié)能減排[N];南寧日?qǐng)?bào);2008年

5 本報(bào)記者 薛景照;稀土催化引領(lǐng)燃品未來(lái)風(fēng)騷[N];中國(guó)高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)導(dǎo)報(bào);2002年

6 薛景照;催化燃品前景誘人[N];中國(guó)礦業(yè)報(bào);2002年

7 左云縣質(zhì)監(jiān)局 周占勝;催化燃燒式甲烷測(cè)定器事關(guān)煤礦安全[N];山西經(jīng)濟(jì)日?qǐng)?bào);2012年

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 徐金光;高溫催化材料制備方法及其在甲烷催化燃燒中應(yīng)用的研究[D];中國(guó)科學(xué)院研究生院（大連化學(xué)物理研究所）;2003年

2 張佳瑾;低濃度甲烷流向變換催化燃燒實(shí)驗(yàn)研究及模型化[D];北京化工大學(xué);2012年

3 訾學(xué)紅;甲烷催化燃燒技術(shù)基礎(chǔ)研究[D];北京工業(yè)大學(xué);2012年

4 戴宇;錳基催化劑上含氯揮發(fā)性有機(jī)化合物的催化燃燒[D];華東理工大學(xué);2012年

5 苑興洲;過(guò)渡金屬鉻基催化劑的制備及其甲烷催化燃燒性能的研究[D];大連理工大學(xué);2015年

6 牛學(xué)坤;流向變換催化燃燒空氣凈化過(guò)程的模型化研究[D];北京化工大學(xué);2003年

7 鄭建東;摻雜六鋁酸鹽高溫燃燒催化劑的制備及其在甲烷催化燃燒中性能的研究[D];北京化工大學(xué);2008年

8 李欣;抗?jié)裥愿呋钚缘倪^(guò)渡金屬催化劑的制備及其催化燃燒甲苯的性能[D];華南理工大學(xué);2012年

9 王健禮;催化燃燒去除揮發(fā)性有機(jī)氣體的整體式催化劑[D];四川大學(xué);2007年

10 余倩;六鋁酸鹽催化劑的制備及其在新能源二甲醚催化燃燒中的應(yīng)用[D];廣東工業(yè)大學(xué);2008年

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 耿孝儒;低濃度合成氣催化燃燒實(shí)驗(yàn)研究[D];上海交通大學(xué);2015年

2 王文娟;瓦斯傳感器的封裝改進(jìn)與檢測(cè)方法研究[D];中國(guó)礦業(yè)大學(xué);2015年

3 肖然;負(fù)載型鈣鈦礦催化劑上丙烯腈催化燃燒的研究[D];北京化工大學(xué);2015年

4 邢豐;非貴金屬整體式催化劑的制備及其VOCs催化燃燒性能的研究[D];浙江師范大學(xué);2015年

5 任倩茹;SBA-15負(fù)載型鈣鈦礦催化劑制備及催化燃燒性能的研究[D];浙江工業(yè)大學(xué);2012年

6 牛舒帆;基于納米催化劑的MEMS甲烷催化燃燒傳感器的研究[D];華東理工大學(xué);2013年

7 劉鑫(Shane Liu);玻璃纖維負(fù)載Ce-Mn催化燃燒滌棉熱定型廢氣的性能研究[D];東華大學(xué);2015年

8 李浩杰;超聲改性催化劑CuO/MgO-Al_2O_3結(jié)構(gòu)及催化燃燒超低濃度煤層氣研究[D];重慶大學(xué);2015年

9 李立亞;微通道內(nèi)腔體結(jié)構(gòu)對(duì)甲烷催化燃燒特性影響的數(shù)值研究[D];重慶大學(xué);2015年

10 唐瑋e，

本文編號(hào)：1277060