【摘要】：隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展,對能源的需求量越來越大。2016年我國天然氣消耗對外依存度為31%,石油為64.2%,而且該值呈現(xiàn)逐年遞增的趨勢。因此,有必要開發(fā)傳統(tǒng)一次能源的替代品,高爐煉鐵工藝產(chǎn)生的高爐煤氣即是該類替代品之一。但高爐煤氣在燃燒過程中因為熱值較低而使點火困難,燃燒穩(wěn)定性差,容易發(fā)生熄火等現(xiàn)象。等離子體點火助燃技術(shù)即可解決以上問題,等離子體點火助燃技術(shù)不僅可以使可燃混合物溫度升高到著火點以上,而且能產(chǎn)生大量活性粒子來改善燃料的燃燒特性,從而提高燃燒室的點火可靠性和燃燒穩(wěn)定性。本文以某型等離子體點火器為研究對象,首先對點火器的點火特性進行實驗研究,然后建立描述燃燒場的基本控制方程和補充方程,數(shù)值模擬研究等離子體對燃燒流場的強化作用,為等離子體點火助燃發(fā)生器的設(shè)計提供理論基礎(chǔ),主要研究內(nèi)容如下:(1)對點火器的放電電壓特性、火核發(fā)展過程及空氣電離等離子體的發(fā)射光譜特性進行實驗研究。得到了點火器的放電電壓和火核尺寸隨時間的變化關(guān)系、空氣電離等離子體中的活性粒子成分,實驗結(jié)果為數(shù)值模擬等離子體點火過程奠定了基礎(chǔ)。(2)數(shù)值模擬等離子體火核的尺寸大小和能量變化過程,并且在火核附近引入活性粒子�；谀承铜h(huán)管燃燒室系統(tǒng)分析等離子體點火器點火位置、點火功率、點火頻率、活性粒子成分和濃度及等離子體射流深度對點火性能的影響;研究結(jié)果為點火器的設(shè)計和布局提供了指導。(3)基于簡單湍流擴散射流火焰Flame D對比研究了不同濃度的活性粒子對低熱值燃料燃燒流場的強化作用以及不同濃度的活性粒子在不同燃料熱值工況下的助燃效果;最后對等離子體助燃低熱值氣體燃料的助燃效果進行歸納總結(jié),并從化學機理的角度分析其作用原理。
【圖文】：

控。而造度控制提供了。第一種路而將可燃混高能電子和子反應(yīng)生成造新的鏈分為多個小分體產(chǎn)生的離度、湍流強了新的解決路徑是熱力學混合物的溫度和離子以及成活性自由分支反應(yīng)并分子，從而改離子流通過強度從而增哈爾濱方式。等離學路徑，等度提升到到及帶電的活性基和反應(yīng)組最終加速鏈改變?nèi)剂系穆鍌惼澚蛷娏丝扇蓟鞛I工程大學碩離子體通過四等離子體可以到著火點以性分子（比組分（比如鏈式反應(yīng)。第的反應(yīng)活性并和庫侖力破混合物之間碩士學位論文四種路徑來以快速地將上。第二種比如：2O 、：O 、OH第三種途徑并增加混合壞了流動的的混合。來改善燃燒室將電子中的能種是化學動力2N ），這些H 、 H 、 H徑是電子直接合物的擴散的穩(wěn)定性，改室的性能，能量轉(zhuǎn)移給力學路徑，些活性分子2HO 、3O 和接撞擊燃料性。第四種改變了附近給子料種近

（20作用化學氧化劑周圍ionic解為合作等離強化20化效a）不同燃12 年，普林效果可以分反應(yīng)的進行劑的摻混。的分子，使wind effect多個小分子用于燃料的子體強化燃、化學輸運15 年，俄羅果的作用展料噴射速度圖 1.2 O3和林斯頓大學分為熱效應(yīng)行；②混合氣非熱效應(yīng)使其獲得能量t）（電場強化子燃料，最終的燃燒過程燃燒的作用運強化和化羅斯物理研展開數(shù)值模度的抬升火O2（1a 學的 Starikov和非熱效應(yīng)氣的溫度迅：①電子和量而成為激化氣流的動終改變?nèi)剂铣蹋瑥亩鴮崿F(xiàn)原理展開了學動力學強研究所的 Ale擬研究。研火焰 （b）從g）對火焰vskiy 等[15]研應(yīng)兩種。熱效迅速升高，擾和離子受到激發(fā)態(tài)，從而動量輸運）；料分子的動力現(xiàn)對燃燒的了實驗和數(shù)強化。eksandrov 等研究結(jié)果表明從空氣電離焰?zhèn)鞑ニ俣扔把芯勘砻�，效�?yīng)：①能擾亂氣流的電場力和洛而形成更多③電子撞擊力學機理。的控制和強化值模擬研究[17]對高壓明：等離子離等離子體影響的實驗氣體放電等能量轉(zhuǎn)移導致的流動，形成洛倫茲力而做多的活性粒子擊燃料分子以上兩種強化作用。同究，并將研究壓放電后產(chǎn)生子體中的負離中分離 O2驗圖片等離子體強致氣體溫度成紊流，，促做無規(guī)則運子；②離子子，使其發(fā)生強化效應(yīng)單同時，SUN究結(jié)果總結(jié)生的負離子離子（O2-、（1ga ）強化燃燒度上升促促進燃料運動，撞子風效應(yīng)生電離、單獨或者等[16]也結(jié)為熱力子對燃燒CO3-、
【學位授予單位】：哈爾濱工程大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TK16

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 沈雙晏;金星;張鵬;;甲烷-空氣混合氣體放電等離子體增強點火機理分析[J];推進技術(shù);2015年10期

2 張鵬;洪延姬;沈雙晏;丁小雨;馬第;;介質(zhì)阻擋放電等離子體的化學動力學效應(yīng)研究[J];光譜學與光譜分析;2015年03期

3 趙兵兵;張鵬;何立明;杜宏亮;;等離子體助燃對燃燒產(chǎn)物影響的實驗[J];航空動力學報;2012年09期

4 王峰;何立明;蘭宇丹;杜宏亮;;直流電壓等離子體點火器點火特性研究[J];光譜學與光譜分析;2011年09期

5 蘭宇丹;何立明;丁偉;杜宏亮;王峰;陳鑫;;直流航空等離子體點火器射流特性分析[J];高電壓技術(shù);2010年11期

6 湯潔;段憶翔;趙衛(wèi);羅文峰;;介質(zhì)阻擋放電等離子體增強引擎燃燒技術(shù)的初步研究[J];高電壓技術(shù);2010年03期

7 周少任;張煜盛;;內(nèi)燃機脈沖電暈放電點火研究現(xiàn)狀與發(fā)展方向[J];車用發(fā)動機;2006年05期

8 穆勇,鄭洪濤,譚智勇,李智明,周春良;等離子點火器三維燃燒流場的有限速率化學反應(yīng)數(shù)值模擬[J];汽輪機技術(shù);2004年06期

9 黃锏,葉玲,牛濤,苗雨旺;等離子點火燃燒裝置——電站燃煤節(jié)能環(huán)保新技術(shù)[J];節(jié)能與環(huán)保;2001年03期

10 婁馬寶;低熱值氣體燃料(包括高爐煤氣)的利用[J];燃氣輪機技術(shù);2000年03期

相關(guān)博士學位論文 前3條

1 李雅軍;環(huán)管型燃燒室點火及熄火特性研究[D];哈爾濱工程大學;2013年

2 湯潔;非平衡等離子體增強燃燒的光譜診斷研究[D];中國科學院研究生院(西安光學精密機械研究所);2011年

3 胡宏斌;非平衡等離子體助燃低熱值氣體燃料的實驗研究[D];中國科學院研究生院（工程熱物理研究所）;2011年

相關(guān)碩士學位論文 前2條

1 廖勝;等離子體輔助燃燒的數(shù)值模擬研究[D];華中科技大學;2014年

2 李智明;等離子發(fā)生器化學反應(yīng)流場數(shù)值模擬[D];哈爾濱工程大學;2003年

本文編號：2641025