【摘要】：隨著石油資源的快速消耗和環(huán)境污染的加重,需要人們?nèi)ラ_發(fā)利用清潔替代燃料和研發(fā)新的燃燒技術(shù)。天然氣以其儲(chǔ)量豐富、燃燒清潔和安全性高等優(yōu)點(diǎn)成為當(dāng)前最有發(fā)展?jié)摿Φ奶娲剂?水蒸氣純氧燃燒技術(shù)因具有高效零污染物排放的特點(diǎn)而備受關(guān)注。為了研究甲烷在水蒸氣純氧條件下的層流火焰特性,搭建了多功能定容燃燒實(shí)驗(yàn)系統(tǒng),結(jié)合紋影攝像技術(shù),對(duì)甲烷在氧/水蒸氣條件下的預(yù)混層流燃燒速度進(jìn)行試驗(yàn)研究,為O_2/H_2O條件下CH_4燃燒技術(shù)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和理論支撐。多功能定容燃燒實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)主要包括定容燃燒彈、進(jìn)排氣系統(tǒng)、點(diǎn)火系統(tǒng)、溫控加熱系統(tǒng)和火焰圖像采集系統(tǒng)。由進(jìn)排氣系統(tǒng)與溫控加熱系統(tǒng)可調(diào)控不同初始溫度下的進(jìn)氣和高濃度水蒸氣的制取。通過改變混合氣的預(yù)熱溫度、當(dāng)量比等初始條件,以及設(shè)置高水蒸氣稀釋濃度,利用定容燃燒實(shí)驗(yàn)臺(tái)獲取甲烷在高溫高濕純氧氣氛下的層流燃燒火焰圖像,然后在MATLAB上采用編寫的火焰圖像處理程序?qū)鹧鎴D像進(jìn)行處理計(jì)算,最終得出甲烷-氧氣-水蒸氣預(yù)混氣體的層流燃燒速度及其隨初始溫度和當(dāng)量比的變化規(guī)律,通過甲烷空氣條件下層流火焰速度的測(cè)量,驗(yàn)證了實(shí)驗(yàn)臺(tái)和測(cè)量方法的準(zhǔn)確性。甲烷-氧氣-水蒸氣預(yù)混燃燒實(shí)驗(yàn)初始溫度為400 K和450 K,水蒸氣稀釋濃度為0.64,當(dāng)量比從0.7到1.3。當(dāng)量比對(duì)拉伸火焰?zhèn)鞑ニ俣�、無拉伸火焰?zhèn)鞑ニ俣群蛯恿魅紵俣犬a(chǎn)生很大影響,當(dāng)量比小于1.1時(shí),拉伸火焰?zhèn)鞑ニ俣�、無拉伸火焰?zhèn)鞑ニ俣群蛯恿魅紵俣入S著當(dāng)量比的增大而增大,當(dāng)量比為1.1時(shí)達(dá)到最大值;而當(dāng)量比大于1.1之后,隨著當(dāng)量比進(jìn)一步增加拉伸火焰?zhèn)鞑ニ俣取⑽蠢旎鹧鎮(zhèn)鞑ニ俣群蛯恿魅紵俣入S之減小,此外溫度提升對(duì)燃燒速度也具有明顯的促進(jìn)作用;馬克斯坦長度為正值,并隨著當(dāng)量比的增加有所提高,溫度提升對(duì)馬克斯坦長度影響不大。
【學(xué)位授予單位】：合肥工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TK16
【圖文】：

上述學(xué)者們的研究中發(fā)現(xiàn)，不同稀釋氣體，不同初始條件下的甲烷特性研究相當(dāng)廣泛，但依然還有比較欠缺的地方，即甲烷在純氧/水預(yù)混層流燃燒。H2O 清潔燃燒技術(shù)年來有一種新的燃燒方式被提出并得到研究應(yīng)用，即 O2/H2O 燃燒技被認(rèn)為是新一代潛力巨大的新型氧燃料燃燒方式[34,36]。其以水蒸氣燒是在 O2/H2O 氣氛下進(jìn)行的，可以顯著降低污染物的排放和有利捕集。關(guān)于這種燃燒方式的背景目前主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面。方面是 O2/H2O 燃燒零排放發(fā)電技術(shù)（CES 循環(huán)）。Yantaovsky 等[37提出在 O2/H2O 混合氣中燃燒天然氣或煤基合成氣的零排放發(fā)電系潔能源公司（CES）基于火焰發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒技術(shù)對(duì)該 O2/H2O 燃燒技步的開發(fā)和利用，采用層板噴注燃燒器，實(shí)現(xiàn)氧氣、水蒸氣和 CH4產(chǎn)生 90 %的水蒸氣和 10 %的 CO2，直接推動(dòng)透平做功[38-39]。CES 發(fā)圖 1.1 所示。

第一章 緒 論的概念，計(jì)算表明發(fā)電效率可提高到 67 %以上，并且實(shí)現(xiàn) CO2的零排放另一方面為內(nèi)燃蘭金循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)。內(nèi)燃蘭金循環(huán)是在純氧燃燒技術(shù)的基來的，CES 公司在美國能源部的燃燒器發(fā)展項(xiàng)目資助下開發(fā)新一代純氧器技術(shù)時(shí)，針對(duì)純氧燃燒技術(shù)中循環(huán)工質(zhì)不足的問題，將高溫水引入燃為循環(huán)工質(zhì)，因而又被稱為內(nèi)燃蘭金循環(huán)。1999 年，悉尼大學(xué) Robert W. 首次提出將應(yīng)用在清潔能源系統(tǒng)技術(shù)（Clean Energy System）中的內(nèi)燃蘭ICRC）移植至往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)中，建立采用化石燃料的零排放內(nèi)燃機(jī)熱力蘭金循環(huán)往復(fù)活塞式內(nèi)燃機(jī)主要技術(shù)特點(diǎn)有：1、耦合廢氣再循環(huán)的純氧燃燒室內(nèi)高溫高壓循環(huán)水噴射；3、二氧化碳回收；4、基于化石燃料的（放車用內(nèi)燃機(jī)動(dòng)力系統(tǒng)。圖 1.2 為 ICRC 內(nèi)燃機(jī)試驗(yàn)系統(tǒng)示意圖。這種循現(xiàn)代高效內(nèi)燃機(jī)中的應(yīng)用近幾年開始呈現(xiàn)由實(shí)驗(yàn)室研究轉(zhuǎn)入小規(guī)模量產(chǎn)勢(shì)，在國外已經(jīng)有一些發(fā)動(dòng)機(jī)比如 BMW M4 GTS 采用了噴水技術(shù)。無論究還是實(shí)際應(yīng)用中，這項(xiàng)技術(shù)的亮點(diǎn)——高效超低排放——都是有目共

本生燈火焰圖

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 周鎮(zhèn);艾育華;孔文俊;;高壓下合成氣層流火焰?zhèn)鞑ヌ匦缘膶?shí)驗(yàn)研究[J];工程熱物理學(xué)報(bào);2013年08期

2 黃中偉，孫宏元;層流火焰速度與有關(guān)物理化學(xué)參數(shù)的關(guān)系[J];深圳大學(xué)學(xué)報(bào);1996年Z1期

3 談偉平;張佳心;盛世承;;甲烷、丙烷和甲烷/丙烷混合燃料層流火焰?zhèn)鞑ニ俣鹊臏y(cè)定[J];應(yīng)用科技;1989年01期

4 許考;張海;樊融;劉青;;流量非對(duì)稱性對(duì)層流火焰?zhèn)鞑ニ俣葴y(cè)量的影響[J];工程熱物理學(xué)報(bào);2009年02期

5 廖世勇;井明科;程前;黃佐華;蔣德明;;乙醇—空氣預(yù)混層流火焰特性的試驗(yàn)研究[J];內(nèi)燃機(jī)學(xué)報(bào);2007年05期

6 倪培永;王向麗;;苯-空氣低壓預(yù)混層流火焰燃燒特性研究[J];中國科技論文;2016年23期

7 韓敏超;艾育華;陳正;王岳;孔文俊;;不同預(yù)熱溫度下H_2/CO/O_2/CO_2的層流火焰?zhèn)鞑ヌ匦訹J];工程熱物理學(xué)報(bào);2016年01期

8 Mahdi Faghih;陳正;;用于測(cè)量層流火焰速度的定容球形傳播火焰方法(英文)[J];Science Bulletin;2016年16期

9 庫金峰;胡二江;黃佐華;;乙基叔丁基醚層流火焰特性研究[J];工程熱物理學(xué)報(bào);2019年07期

10 彭惠生;鐘北京;;1-戊烯層流火焰?zhèn)鞑ニ俣鹊臏y(cè)量[J];燃燒科學(xué)與技術(shù);2017年06期

相關(guān)會(huì)議論文 前6條

1 鄭東;鐘北京;杜雅雯;;液體燃料層流火焰?zhèn)鞑ニ俣葴y(cè)量定容燃燒彈實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)[A];中國化學(xué)會(huì)第一屆全國燃燒化學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議論文摘要集[C];2015年

2 鐘北京;鄭東;;不同結(jié)構(gòu)的C_7燃料層流火焰?zhèn)鞑ニ俣葴y(cè)量與動(dòng)力學(xué)分析[A];中國化學(xué)會(huì)第30屆學(xué)術(shù)年會(huì)摘要集-第四十六分會(huì)：燃燒化學(xué)[C];2016年

3 黃昕;蔣皓波;朱登豪;鄧俊;李理光;;不同氛圍下甲烷層流預(yù)混燃燒對(duì)比研究[A];2018中國汽車工程學(xué)會(huì)年會(huì)論文集[C];2018年

4 李智鵬;蔣榕培;王亞軍;孫海云;劉江強(qiáng);劉朝陽;;氧化亞氮基綠色單組元推進(jìn)劑火焰?zhèn)鞑ニ俣妊芯縖A];中國航天第三專業(yè)信息網(wǎng)第三十七屆技術(shù)交流會(huì)暨第一屆空天動(dòng)力聯(lián)合會(huì)議論文集[C];2016年

5 苑文浩;李玉陽;Philippe Dagaut;楊玖重;齊飛;;甲苯燃燒的實(shí)驗(yàn)與動(dòng)力學(xué)模型研究[A];第七屆全國高超聲速科技學(xué)術(shù)會(huì)議會(huì)議日程及摘要集[C];2014年

6 何海斌;吳鋒;姚棟偉;;內(nèi)燃機(jī)代用燃料焦?fàn)t氣的化學(xué)反應(yīng)機(jī)理研究[A];內(nèi)燃機(jī)科技（高校篇）——中國內(nèi)燃機(jī)學(xué)會(huì)第六屆青年學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2015年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 胡賢忠;CH_4在O_2/CO_2氣氛下燃燒特性的研究[D];東北大學(xué);2017年

2 鄧哲;Al/AP粉末推進(jìn)劑點(diǎn)火燃燒及層流火焰?zhèn)鞑ツＰ脱芯縖D];西北工業(yè)大學(xué);2016年

3 鄧幫林;生物丁醇應(yīng)用于高速汽油機(jī)及其層流火焰速度研究[D];湖南大學(xué);2014年

4 孟順;O_2/H_2O條件下CO/H_2的層流火焰特性及化學(xué)動(dòng)力學(xué)[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2016年

5 劉曉龍;摻氫內(nèi)燃機(jī)燃燒特性及整車燃油經(jīng)濟(jì)性的數(shù)值模擬研究[D];北京工業(yè)大學(xué);2015年

6 周雅君;氣體碳?xì)淙剂显诔杭皦毫l件下的燃燒特性激光診斷研究[D];浙江大學(xué);2017年

7 楊麗;煤/生物質(zhì)氣化合成氣燃燒特性的激光診斷研究[D];浙江大學(xué);2011年

8 翁武斌;激光診斷技術(shù)在煤及其氣化氣燃燒特性研究中的應(yīng)用[D];浙江大學(xué);2017年

9 何海斌;內(nèi)燃機(jī)燃用焦?fàn)t氣的燃燒過程仿真及性能優(yōu)化研究[D];浙江大學(xué);2017年

10 顏蓓蓓;低熱值燃?xì)忸A(yù)混火焰燃燒機(jī)理研究[D];天津大學(xué);2010年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 王曉東;基于定容燃燒彈的甲烷-氧氣-水蒸氣混合氣的層流火焰特性研究[D];合肥工業(yè)大學(xué);2019年

2 任星宇;鹵代烷對(duì)甲烷火焰抑制的物理化學(xué)作用機(jī)理研究[D];中國科學(xué)技術(shù)大學(xué);2017年

3 陶志強(qiáng);中低熱值氣層流火焰特性的數(shù)值模擬和實(shí)驗(yàn)研究[D];中國科學(xué)院研究生院（工程熱物理研究所）;2012年

4 周小龍;摻氫高辛烷值燃料預(yù)混層流火焰特性的數(shù)值模擬[D];北京工業(yè)大學(xué);2014年

5 王陽;烴類燃料的預(yù)混層流火焰燃燒特性研究[D];天津大學(xué);2008年

6 戈鐵柱;層流火焰淬熄電學(xué)特性的實(shí)驗(yàn)研究及數(shù)值模擬[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2016年

7 韓敏超;稀釋劑對(duì)高溫高壓下合成氣層流預(yù)混火焰燃燒特性影響研究[D];中國科學(xué)院研究生院(工程熱物理研究所);2015年

8 張雙;氫氣和稀釋氣體對(duì)甲烷/空氣預(yù)混層流火焰燃燒特性的影響研究[D];重慶大學(xué);2014年

9 郭飛;丙烷與合成氣在O_2/CO_2與O_2/H_2O氣氛下層流火焰?zhèn)鞑ニ俣鹊膶?shí)驗(yàn)與模擬研究[D];華中科技大學(xué);2015年

10 張馳;稀釋氣體和氫氣對(duì)甲烷/空氣預(yù)混層流火焰燃燒特性的影響研究[D];重慶大學(xué);2016年

本文編號(hào)：2744486