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微型定容燃燒腔內(nèi)C 2 ~C 4 烷烴/空氣火焰?zhèn)鞑?/H1>
發(fā)布時間:2021-01-11 21:59
  在直徑35 mm、高度2 mm光學(xué)可視的定容燃燒腔內(nèi),實驗研究了常溫常壓靜止乙烷/空氣、丙烷/空氣和正丁烷/空氣預(yù)混氣在燃燒腔中心由電火花點燃后向外傳播的火焰?zhèn)鞑ヌ匦。結(jié)果表明:3種燃料空氣混合氣可形成火焰?zhèn)鞑サ漠?dāng)量比范圍不同,范圍由大到小排序為乙烷>丙烷>正丁烷;3種燃料均存在由光滑火焰面向褶皺火焰面轉(zhuǎn)變的傳播形態(tài);在微型定容燃燒腔內(nèi),3種燃料的火焰?zhèn)鞑ニ俣染陀诔R?guī)尺度下定容燃燒彈內(nèi)火焰?zhèn)鞑ニ俣?且火焰?zhèn)鞑ニ俣入S半徑增加而減小;隨著當(dāng)量比增加,火焰鋒面容易出現(xiàn)褶皺和斷裂現(xiàn)象,在高當(dāng)量比情況下,火焰?zhèn)鞑霈F(xiàn)短暫停滯。 

【文章來源】:化工學(xué)報. 2016,67(11)北大核心

【文章頁數(shù)】:6 頁

【部分圖文】:

微型定容燃燒腔內(nèi)C 2 ~C 4 烷烴/空氣火焰?zhèn)鞑? src='http://image.cnki.net/getimage.ashx?id=HGSZ2016110070001'  style='max-width:500px'></p><br> 微型定容燃燒腔結(jié)構(gòu)和裝置<br><p align='center'><img src='http://image.cnki.net/getimage.ashx?id=HGSZ2016110070002' alt='亮度分布,干空氣,質(zhì)量流量,氧化劑' style='max-width:500px'></p><br> ?實驗所用微型燃燒室如圖1所示,其大小為φ35.0mm×2.0mm,高度2mm接近C2~C4烷烴/空氣熄火距離。其由兩塊可視石英玻璃蓋板(D0=60mm)構(gòu)成,下蓋板開有3個圓孔通道,左側(cè)孔(d1=1.5mm)距離中心14mm,作為進(jìn)口;右側(cè)孔(d2=2.5mm)距離中心13mm,作為出口;中心孔(d3=2.5mm)作為點火電極通道。點火電極由雙孔陶瓷管以及鎢絲(d4=0.2mm)組成。上下石英玻璃蓋板由兩塊圓柱形不銹鋼蓋板和四顆螺栓緊固。在石英玻璃和不銹鋼之間墊有銅片防止爆炸沖擊損壞玻璃。如圖1所示。實驗系統(tǒng)如圖2所示。乙烷(純度>99.9%)、丙烷(純度>99.9%)、正丁烷(純度>99.9%)作為圖1微型定容燃燒腔結(jié)構(gòu)和裝置Fig.1Structureofgapconstant-volumecombustionmicro-chamber圖2實驗系統(tǒng)Fig.2Schematicgraphoftestrig燃料,壓縮干空氣作為氧化劑,分別由質(zhì)量流量計(MKSGE50a誤差0.1%)控制,在進(jìn)入燃燒室之前充分預(yù)混。點火電極布置在燃燒腔室中心,由高壓線圈通過兩根間距0.5mm鎢絲放電來實現(xiàn)點火。每次實驗開始前,預(yù)混氣通入燃燒室掃氣10min,然后關(guān)閉進(jìn)出口靜置20min以確保燃燒室內(nèi)無殘留氣體以及預(yù)混氣混合均勻,初始壓力為1個大氣壓,初始溫度為室溫。點火后,通過高速攝像機(MEMRECAMHX-6)拍攝火焰?zhèn)鞑ミ^程,曝光時間196.6μs,拍攝記錄5000幅/秒。對所拍攝每張圖片使用Matlab編程處理,通過提取每張圖片中心垂直線上的最亮點到中心的像素距離,將所提取距離進(jìn)行換算,可得出火焰?zhèn)鞑ゾ嚯x,其方法與過程如圖3所示。首先對火焰原始圖像提取軸線上每個像素亮度值,然后運用二值法去噪點,得到火焰軸線上的亮度分布值,提取最亮點峰值作為火焰鋒面位置,換算得到火焰鋒面實際空間位置。本文提取豎直 <br><br><p align='center'><img src='http://image.cnki.net/getimage.ashx?id=HGSZ2016110070003' alt='當(dāng)量比,可燃,范圍,火焰?zhèn)鞑? style='max-width:500px'></p><br> 化工學(xué)報第67卷·4576·2實驗結(jié)果與分析2.1火焰?zhèn)鞑タ扇籍?dāng)量比范圍在固定點火電極位置、間距和點火能條件下,分別測試了乙烷、丙烷和正丁烷3種燃料在微燃燒室內(nèi)能點著并形成火焰?zhèn)鞑サ漠?dāng)量比(φ)范圍,結(jié)果如圖4所示。由于微尺度效應(yīng)的作用,乙烷/空氣混合氣在本實驗裝置中能點燃的范圍為φ=0.9~1.6;丙烷/空氣混合氣在本實驗裝置中能點燃的范圍為φ=1.0~1.55;正丁烷/空氣混合氣在本實驗裝置中能點燃的范圍為φ=1.0~1.5。圖4微型燃燒腔內(nèi)3種燃料可燃當(dāng)量比范圍Fig.4Flammableequivalenceratiorangesofthreefuelsinmicrochamber可燃當(dāng)量比范圍與點火能和熄火距離密切相關(guān)。本文中高壓線圈固定放電點火能在100mJ左右(不包含線路點火能的損失),遠(yuǎn)大于3種燃料的最低點火能。最低點火能隨燃料當(dāng)量比的變化是開口向上拋物線的變化趨勢,隨當(dāng)量比增加,最低點火能量先降低后增大,在某一個當(dāng)量比附近,最低點火能最校如乙烷/空氣,在當(dāng)量比φ=1.2時,最低點火能0.24mJ,丙烷/空氣在φ=1.3時,最低點火能0.25mJ,正丁烷/空氣在φ=1.5時,最低點火能0.26mJ[14]。同時,2mm間距已經(jīng)接近3種燃料的熄火距離。3種燃料中,熄火距離按大小排序是正丁烷>丙烷>乙烷,在相同點火能和微型燃燒腔間距下,熄火距離小的燃料容易點燃并形成火焰?zhèn)鞑ァI鲜鲈驅(qū)е聢D4中可燃極限范圍當(dāng)量比排序是乙烷>丙烷>正丁烷。2.2火焰?zhèn)鞑セ咎匦?種燃料在不同當(dāng)量比下火焰?zhèn)鞑ヌ匦匀鐖D5所示,火焰?zhèn)鞑バ螒B(tài)可分為4種,以乙烷為例[圖5(a)]:①在當(dāng)量比較低時(φ=1.0),火焰光亮暗淡,火焰鋒面光滑,火焰可傳播至燃燒室盡頭;②φ=1.2,火焰鋒面光滑,火焰可傳播至燃燒室盡頭;③φ=1.4,火焰鋒面有褶皺,火焰可傳播至燃燒室盡頭 <br><!--https://kns.cnki.net/kcms/detail/detail.aspx?dbcode=CJFD&dbname=CJFDLAST2016&filename=HGSZ201611007&v=NDBrkc7pqKk%25mmd2BYB5GeigDiBizaGUZuQeH1euFB7LfYELEBrgbfDv5noS01SIVSUfy-->
					<br/><br/>本文編號:<b>2971553</b><div style='float:right'>
					

			
				
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