【摘要】：當(dāng)前我國(guó)環(huán)境危機(jī)凸顯,能源利用效率低下、不合理的弊端日益嚴(yán)重,燃?xì)廨啓C(jī)作為國(guó)之重器,成為我國(guó)現(xiàn)階段大力開(kāi)發(fā)研究的重點(diǎn)。其中低排放燃燒技術(shù)作為燃燒室的核心技術(shù),是權(quán)衡燃?xì)廨啓C(jī)性能的重要指標(biāo),已成為燃?xì)廨啓C(jī)產(chǎn)品市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的焦點(diǎn)。目前,燃?xì)廨啓C(jī)雙燃料燃燒室燃燒技術(shù)是改進(jìn)燃燒室低排放燃燒技術(shù)的前沿方向,本文在現(xiàn)有船用液體燃料燃?xì)廨啓C(jī)的基礎(chǔ)上,通過(guò)理論分析、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和數(shù)值模擬,全面深入開(kāi)展燃?xì)廨啓C(jī)雙燃料燃燒室性能研究,以滿(mǎn)足燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室低排放的要求。根據(jù)雙燃料燃燒室3種NOx生成機(jī)理,對(duì)影響NOx生成的關(guān)鍵因素進(jìn)行了分析,得出NOx生成主要取決于燃燒室主燃區(qū)當(dāng)量比,以及燃料與空氣的混合均勻性。由此為雙燃料燃燒室的改造提供了理論依據(jù)。此外,建立了基于不同主要影響因素的NOx排放預(yù)估方法,以及不同工作原理的NOx排放控制方法,確定了適用于本文研究的貧燃預(yù)混與注蒸汽燃燒方式結(jié)合的NOx排放控制方法。研究了低排放雙燃料燃燒室的設(shè)計(jì)方法。建立了燃燒室空氣流量分配原則,以及雙燃料噴嘴的進(jìn)氣分配原則。并基于以上原則,給出了燃燒室的空氣和燃料分配結(jié)果,以及燃燒室的火焰筒和旋流器噴嘴的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)結(jié)果,對(duì)改造后的雙燃料燃燒室性能進(jìn)行了預(yù)估。結(jié)果表明,雙燃料燃燒室的各項(xiàng)性能滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。建立了雙燃料燃燒室三維數(shù)值模擬幾何模型,分析了不同旋流器旋向、不同噴嘴矩、不同裂解氣工況和不同注蒸汽量下對(duì)雙燃料燃燒室的性能影響。結(jié)果表明,在左旋45°的旋流器旋向下,相比較于左旋30°旋向,燃燒室火焰結(jié)構(gòu)更加合理,出口溫度場(chǎng)品質(zhì)滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求;在4種不同噴嘴距下,本文設(shè)計(jì)的雙燃料燃燒室最佳噴嘴距為38.764mm,在此噴嘴矩下的燃燒室燃料能夠充分預(yù)混燃燒,有利于進(jìn)一步探究提高燃燒室性能;隨燃料裂解工況的增加,燃燒室火焰組織情況從最初主要分布于主燃區(qū)后移到燃燒室出口處,出口溫度場(chǎng)均勻性變差,60%和80%裂解工況下壁面溫度分布相似且相差不大,而100%裂解工況下壁面溫度由于火焰后移,主燃區(qū)壁面溫度下降明顯;隨注蒸汽量的增大,注蒸汽對(duì)燃燒室火焰的影響逐漸增大,從10%至50%工況可以看出燃燒區(qū)高溫區(qū)集中于火焰筒頭部區(qū)域,隨回注蒸汽量的增加,蒸汽量對(duì)燃燒影響增強(qiáng),火焰出現(xiàn)較大的后移,當(dāng)達(dá)到250%注蒸汽量工況時(shí),反應(yīng)主要集中在摻混孔附近及靠近出口處的區(qū)域,使出口溫度不均勻度顯著增大。本文提出了燃?xì)廨啓C(jī)雙燃料燃燒室低排放燃燒技術(shù)的模擬研究方法,并利用CFD軟件對(duì)所設(shè)計(jì)的雙燃料燃燒室進(jìn)行了數(shù)值模擬,對(duì)燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室的改造以及CFD在燃?xì)廨啓C(jī)雙燃料燃燒室的應(yīng)用都有重要意義。
【圖文】：

火焰筒結(jié)構(gòu)示意圖

圖 3-2 火焰筒壁面冷卻孔示意圖Fig.3-2 Schematic diagram of the cooling hole on the wall of the flame tube
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：TK471

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2681715