本文關(guān)鍵詞：液體燃料在毛細(xì)管出口處燃燒特性的研究

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【摘要】：隨著各種移動小型化設(shè)備的廣泛使用,對體積小、能量密度高以及質(zhì)量輕的供電設(shè)備的需求日益廣泛,新型的液體碳?xì)淙剂夏芰棵芏容^大,對其微尺度燃燒發(fā)電系統(tǒng)的基礎(chǔ)研究很有必要。為了解液體燃料的微尺度擴(kuò)散燃燒特性,本文以正庚烷為燃料,對其在毛細(xì)管出口的燃燒特性進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)和理論研究。在實(shí)驗(yàn)中,選用外徑為0.5mm、內(nèi)徑為0.3mm的石英管和不銹鋼管為研究對象,研究了不同燃料流量、燃料種類(正庚烷、酒精、煤油和異辛烷)、毛細(xì)管的放置方式(水平和豎直放置)和毛細(xì)管材料(石英玻璃和不銹鋼)對擴(kuò)散火焰特性的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:毛細(xì)管水平放置時,當(dāng)庚烷流量為Qf=5μl/min時,火焰的長度很短,長徑比L/D是2,寬徑比W/D是4;當(dāng)庚烷流量為Qf=70μl/min時,其長徑比達(dá)到了10.3。因此,當(dāng)流量不斷增大時,更多燃料汽化,在末端燃燒,火焰特征數(shù)(長度和寬度)均在變大;且火焰顏色由低流量時的淡藍(lán)色變化到高流量的亮黃色;氣液分界面不斷地靠近毛細(xì)管的出口;同一流量下離毛細(xì)管出口處越近處的管壁溫度越高,在毛細(xì)管出口處管壁溫度達(dá)到最大,最高可達(dá)1098K;而燃料的汽化帶走更多的熱量,因而傳遞給管壁的熱量減少,導(dǎo)致管壁溫度降低。實(shí)驗(yàn)還發(fā)現(xiàn),不同燃料和不同材質(zhì)的毛細(xì)管對實(shí)驗(yàn)的結(jié)果影響較大。在相同的外界條件下,燃燒熱值大的燃料,其火焰要更亮,毛細(xì)管的管壁溫度更高。燃燒熱值大的燃料,燃燒時釋放的熱量要多,從而管壁的溫度就相對高;石英毛細(xì)管的管壁溫度要比不銹鋼的管壁溫度要高出不少。這是由于不銹鋼的導(dǎo)熱率是15W/(m·K),是石英玻璃管導(dǎo)熱率的12.3倍。導(dǎo)熱率越大,其散發(fā)給外界環(huán)境的熱量就越多,導(dǎo)致管壁溫度低。此外,研究表明:在低流量下,毛細(xì)管的放置方式對燃料的燃燒特性影響不大;當(dāng)流量Qf=70μl/min時,豎直放置時的火焰的長徑比比水平放置時增大了,達(dá)到了43.5,而最大的管壁溫度只有386K,減少了近250K。最后,采用二維自適應(yīng)網(wǎng)格、單步化學(xué)反應(yīng)模型,分析了不同流量下庚烷的燃燒特性。數(shù)值結(jié)果表明:擴(kuò)散火焰的特征數(shù)的變化規(guī)律與實(shí)驗(yàn)所觀測的比較一致,均是隨著燃料流量的增大,不斷地變大。這也證明了所建立的物理模型的可靠性。
【學(xué)位授予單位】：北京理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TK16

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 楊澤亮;董覺非;甘云華;;電場作用下乙醇汽化及其擴(kuò)散火焰特性的實(shí)驗(yàn)研究[J];熱科學(xué)與技術(shù);2008年03期

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本文編號：1299481