目前世界一次能源消費仍以化石燃料為主,煙黑是化石燃料不完全燃燒的產(chǎn)物,會污染環(huán)境,危害人體健康,同時是火焰中重要的輻射參與介質(zhì)。實際燃燒設(shè)備的工作壓力一般為高壓,并且氧濃度會影響火焰的燃燒效率、輻射換熱、煙黑的生成與排放等,因而研究壓力和氧濃度對火焰中煙黑形成和輻射換熱的影響機制極具工業(yè)價值。因此,本文以乙烯層流擴散火焰為研究對象,通過Coflame程序模擬研究了氧濃度和壓力對煙黑形成和輻射換熱的影響。首先,對不同氧濃度下的乙烯同軸層流擴散火焰進行了數(shù)值計算分析。結(jié)果表明,氧濃度通過兩個相互競爭的機制影響煙黑生成:一方面,氧濃度升高引起溫度和成核組分濃度升高,進而促進煙黑的成核、表面生長,有助于煙黑濃度升高;另一方面,氧濃度升高促進煙黑的氧化反應(yīng),同時降低了火焰高度,減少了煙黑在火焰中的停留時間,有助于煙黑濃度降低。氧濃度對輻射熱損失的影響同樣來自兩個競爭機制:一方面,氧濃度升高引起煙黑濃度和溫度升高,有助于增強輻射熱損失。另一方面,氧濃度升高導(dǎo)致火焰尺寸減小,煙黑在火焰中的停留時間降低,有助于降低輻射熱損失。最后,對不同壓力下的乙烯層流擴散火焰進行了數(shù)值計算分析。結(jié)果表明,壓力通過兩... 

【文章來源】：華中科技大學(xué)湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：76 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

基于HACA的雙苯環(huán)生成過程

華 中 科 技 大 學(xué) 碩 士 論 文焰的溫度分布相似，火焰鋒面附近的溫度高于其他區(qū)域溫度，但峰值溫度在升高，分別為 2012.6 K，2109.4 K，2444.1 K，升高了 21.44%；火焰的高度在不斷降低，與 AndrèsFuentes[8]等人在層流富氧燃燒實驗中的結(jié)論吻合。導(dǎo)致這一現(xiàn)象的原因是層流擴散火焰的高度與初始 QF以及化學(xué)當(dāng)量的 YF，stoic相關(guān)[63]。在不考慮反應(yīng)放熱時，火焰的高度為 ,3 8F F stoicL Q DY，式中 ,1 1F stoic F OX F OX FstiocY m m m m m ，在燃料量相同的情況下，隨著 OI 的升高，化學(xué)計量數(shù)下燃料燃燒需要的氧化劑的質(zhì)量變小，F(xiàn) ,stoicY 變大，三種工況的FQ 又保持相同，這就導(dǎo)致火焰高度降低。

19% 21% 30%圖 3-2 不同 OI 下煙黑濃度分布(ppm)由煙黑濃度分布圖可知，煙黑的峰值都是在火焰鋒面內(nèi)部的環(huán)形區(qū)域（通過與溫度圖對比），在火焰中心線附近的濃度整體較低；隨著 OI 的增加，煙黑區(qū)域也更接近燃料出口，這表明煙黑的形成過程逐漸靠近燃料出口，這也可以從之后的煙黑各個過程速率分布圖看出；煙黑濃度顯著升高，峰值分別為 5.79 ppm，7.34 ppm，17.41 ppm，升高了 200.69%，升高幅度遠遠大于 21.44%的溫度升高幅度。綜合來看，隨著 OI 升高，溫度升高，極大促進了煙黑的形成，導(dǎo)致煙黑濃度急劇升高。3.3.2 煙黑成核、表面生長和氧化煙黑的成核、表面生長和氧化是決定火焰中煙黑濃度的三個主要過程，對這些過程的反應(yīng)速率及相關(guān)組分濃度的分析，有助于研究氧濃度影響煙黑形成的機制。首先

【參考文獻】：
期刊論文
[1]氧化劑含氧濃度對甲烷反擴散火焰光譜特性影響實驗研究[J]. 王寶璐,額日其太,李挺.  推進技術(shù). 2017(04)

博士論文
[1]低壓條件下氣體射流的燃燒特性與火焰形態(tài)研究[D]. 李海航.中國科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2014
[2]低壓下射流擴散火焰的燃燒特性與圖像特征[D]. 曾怡.中國科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2013
[3]乙烯火焰反應(yīng)動力學(xué)簡化模型及煙黑生成模擬研究[D]. 張引弟.華中科技大學(xué) 2011

碩士論文
[1]富氧乙烯擴散火焰中碳黑生成的模擬研究[D]. 郭喆.華中科技大學(xué) 2014
[2]乙烯—空氣擴散火焰溫度和煙黑濃度的模擬研究[D]. 馮玉霄.浙江大學(xué) 2012
[3]航空發(fā)動機燃燒室中輻射換熱的數(shù)值研究[D]. 張群杰.沈陽航空航天大學(xué) 2012
[4]富氧燃燒過程爐膛煙氣輻射特性與輻射傳熱的數(shù)值模擬[D]. 齊永剛.華中科技大學(xué) 2011
[5]天然氣擴散燃燒炭黑生成及與火焰輻射和NOX排放相互作用研究[D]. 宋在樂.上海交通大學(xué) 2007



本文編號：3258173