【摘要】：低旋流燃燒(簡稱LSC)技術(shù)是一種背離傳統(tǒng)回流穩(wěn)焰機理的燃燒方式,利用低旋轉(zhuǎn)擴散無回流湍流流動方式穩(wěn)定自由傳播湍流火焰。低旋流噴嘴(LSI)具有結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉、易于適配現(xiàn)有燃機、NO_x排放低等特點。因此,對低旋流燃燒的研究具有重要的應(yīng)用價值和學術(shù)意義。本文自行設(shè)計了燃燒室腔體并加裝在燃燒實驗臺上,使用丙烷、甲烷以及摻氫甲烷混合氣作為燃料。通過更換低旋流噴嘴中心孔板來改變旋流器的旋流數(shù),主要使用的旋流數(shù)為S=0.521、0.545、0.575、0.623。本文中分別使用光譜儀對低旋流貧預混燃燒的火焰頻譜進行測量;使用Canon EOS 7D相機對低旋流貧預混燃燒的火焰形態(tài)進行拍攝;使用B型雙鉑銠熱電偶對低旋流貧預混燃燒的火焰軸向和徑向溫度進行測量;使用便攜式煙氣分析儀對低旋流貧預混燃燒的火焰污染物排放進行測量。得出以下結(jié)論:(1)甲烷、摻氫甲烷混合氣燃燒過程中隨著旋流數(shù)S的增加,OH和CH自由基的相對能量值隨之減小。(2)藍色火焰由"W"型變成掃帚型,隨著旋流數(shù)的增加火焰前緣和噴口的距離縮短。隨著燃料C-H比的減小,火焰的顏色明顯變淡。在甲烷中摻混氫氣后,火焰長度也會隨之縮短。(3)在藍色火焰溫度輪廓峰值的兩側(cè)存在高溫區(qū)。隨著旋流數(shù)增加,高溫區(qū)變窄并且藍色火焰溫度輪廓線兩側(cè)溫度梯度變陡。在旋流數(shù)大于一定數(shù)值時(臨界旋流數(shù)S_0在0.575-0.598之間),火焰上端溫度會由雙峰型變?yōu)閽佄锞�型。(4)隨著旋流數(shù)S的增加,低旋流火焰中心徑向溫度逐漸降低。(5)LSI的NO_x和CO的排放水平主要取決于氣體的組分和熱負荷。隨著旋流數(shù)S的增加,低旋流火焰的EI_(NO_x)隨之增大。(6)在相同工況條件下,低旋流火焰的燃燒效率高于高旋流火焰。
[Abstract]:Low swirl combustion (LSC) technology is a kind of combustion mode which deviates from the traditional reflux flame stabilization mechanism and uses the low rotation diffusion non-reflux turbulent flow to stabilize the free-propagating turbulent flame. Low swirl nozzle (LSI) has the advantages of simple structure, low cost and easy to adapt to the existing gas turbine, such as low Nox emission. Therefore, the study of low swirl combustion has important application value and academic significance. In this paper, the combustion chamber is designed and installed on the combustion test bench. The mixture of propane, methane and hydrogen methane is used as fuel. The swirl number of the cyclone is changed by replacing the central orifice plate of the low swirl nozzle. The main swirl number used is S0. 521 0. 545U 0. 575N 0.623. In this paper, the flame spectrum of low swirl lean premixed combustion was measured by spectrometer, and the flame morphology of low swirl lean premixed combustion was photographed by Canon EOS 7D camera. The flame axial and radial temperatures of low swirl lean premixed combustion were measured by B type double platinum rhodium thermocouple, and the emission of flame pollutants from low swirl lean premixed combustion was measured by portable flue gas analyzer. The following conclusions are obtained: (1) the relative energy values of OH and CH radicals decrease with the increase of swirl number S during the combustion of methane mixed with hydrogen. (2) the blue flame changes from "W" to "broom". With the increase of swirl number, the distance between flame leading edge and nozzle is shortened. With the decrease of C H ratio of fuel, the color of the flame becomes lighter obviously. The flame length will also be shortened after mixing hydrogen in methane. (3) there is a high temperature region on both sides of the blue flame temperature profile. With the increase of swirl number, the high temperature region becomes narrower and the temperature gradient on both sides of the blue flame temperature profile becomes steeper. When the swirl number is greater than a certain value (critical swirl number S0 is between 0.575-0.598), the temperature at the top of the flame will change from bimodal to parabolic. (4) with the increase of swirl number S, The radial temperature of low swirl flame center decreases gradually. (5) the emission levels of NO_x and CO of LSI mainly depend on the gas composition and heat load. With the increase of swirl number S, the EI_ (NO_x) of low swirl flame increases. (6) under the same condition, the combustion efficiency of low swirl flame is higher than that of high swirl flame.
【學位授予單位】：大連海事大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TK16

【參考文獻】

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本文編號：2224362