微尺度燃燒的研究對于提高微型動力系統(tǒng)的性能具有重要意義,同時也將豐富燃燒學(xué)基礎(chǔ)理論。本文基于對國內(nèi)外相關(guān)研究動態(tài)的分析,針對預(yù)熱后的預(yù)混氣體在微燃燒室內(nèi)的燃燒過程進行研究,對燃燒室內(nèi)部的CH₄/Air預(yù)混合燃燒進行了相關(guān)測試,分析了不同入口參數(shù)下甲烷和空氣預(yù)混合燃燒特性,并獲得了預(yù)熱作用對燃燒過程的影響規(guī)律。論文的主要工作和成果如下:（1）搭建了可對入口預(yù)混氣體進行預(yù)熱的可視化微燃燒實驗測試平臺,并加工了不同通道高度的燃燒室,針對不同入口參數(shù)下的燃燒室內(nèi)預(yù)混火焰燃燒過程、可燃界限和外壁面溫度進行了實驗測試。同時,建立了微尺度下甲烷空氣預(yù)混燃燒的數(shù)值計算三維模型,并進行了實驗驗證。（2）通過實驗測試分析了提高入口混合氣溫度對燃燒室的可燃界限以及外壁面溫度分布的影響。結(jié)果表明:提高進氣溫度后通道高度為3.0 mm的燃燒室內(nèi)火焰穩(wěn)定燃燒的范圍較常溫時明顯擴大,說明預(yù)熱有助于增強燃燒的穩(wěn)定性。且預(yù)熱后的甲烷/空氣預(yù)混火焰可穩(wěn)定燃燒時的最小通道高度由常溫下的2.5mm降低至2.0 mm。在通道高度為2.0 mm的燃燒室內(nèi),低流量下的富燃和貧燃極限范圍較高流量時縮小較為顯著,... 

【文章來源】：江蘇大學(xué)江蘇省

【文章頁數(shù)】：90 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

碳氫燃料與現(xiàn)有電池能量密度的對比

圖 1.2 微型燃氣輪機示意圖Fig. 1.2 Schematic diagram of micro gas turbine微型燃氣輪機實現(xiàn)了燃料的化學(xué)能向機械能的轉(zhuǎn)化，圖 1.2 為微型燃氣計圖樣。它的工作原理是空氣經(jīng)壓縮機壓縮后與燃料先進行混合，隨后微型燃燒器內(nèi)點火燃燒，混合燃氣溫度升高后膨脹，進而推動渦輪機的高速旋轉(zhuǎn)。法國航空航天研究院 Dessornes 等人[3]一直致力于從事 Deca，旨在實現(xiàn)微型燃氣輪機的輸出功率能夠達到 50 W～100 W。他們設(shè)計徑為 22.0 mm，高度為 32.0 mm 的微型燃氣輪機（如圖 1.3（a）所示）在相同的子午面上設(shè)有 24 個空氣噴射器和 24 個燃料噴射器，實驗測試安裝如圖 1.3（b）所示。該發(fā)動機基于 Brayton-Joule 循環(huán)，包括了直0 mm 的離心式壓縮機（及其測試臺如圖 1.3（c）所示），徑向汽輪機和室。該燃氣輪機在額定速率工作時燃料轉(zhuǎn)化為電能的總效率為 5%～1出功率預(yù)計高達 200W/kg。初步測試的結(jié)果表明，微型發(fā)電機的轉(zhuǎn)速

（c）微型壓縮機及其測試臺圖 1.3 法國航空航天研究院[3]研制的微型燃氣輪機Fig. 1.3 Micro gas-turbine engine made by ONERA[3]型三角轉(zhuǎn)子發(fā)動機04 年英國伯明翰大學(xué)[4]研發(fā)出了一種微型轉(zhuǎn)子式發(fā)動機，該類發(fā)動機采形的轉(zhuǎn)子，以替代傳統(tǒng)的活塞來壓縮特殊形狀燃燒室中的預(yù)混合氣體計中三角形轉(zhuǎn)子的材料是鎳，其熔點高達 1455℃，足夠承受燃燒過程過程中的高溫。為了避免發(fā)動機尺寸減小導(dǎo)致熱損失過大引起燃燒不穩(wěn)，三角形轉(zhuǎn)子的每一邊都設(shè)計了凹腔，目的是擴大燃燒室的容積使得燃熱量增加。凹腔將轉(zhuǎn)子分成了四層，其中兩層保持原始的凸形狀，而原則被凹腔直接分割成中間的兩層，如圖 1.4（a）所示。這些凹腔改善了形狀，且使得燃燒室的體積增加了 1.432 mm3。該發(fā)動機的總設(shè)計尺寸

【參考文獻】：
期刊論文
[1]入口溫度對微型凹腔燃燒器中H2/air燃燒效率的影響[J]. 楊巍,范愛武.  工程熱物理學(xué)報. 2016(07)
[2]微小型凹腔燃燒器內(nèi)甲烷/空氣預(yù)混火焰特性[J]. 萬建龍,劉毅,范愛武,皮博明,杜一慶.  化工學(xué)報. 2014(09)
[3]肋片對微小燃燒室內(nèi)甲烷燃燒與傳熱特性影響[J]. 李艷霞,劉中良,宮小龍,桑麗霞.  陶瓷學(xué)報. 2012(02)
[4]微尺度燃燒過程中傳熱準(zhǔn)則數(shù)分析[J]. 潘劍鋒,周俊,唐愛坤,邵霞,薛宏.  農(nóng)業(yè)機械學(xué)報. 2011(12)
[5]不同外部風(fēng)溫對微尺度火焰的影響[J]. 周俊虎,汪洋,楊衛(wèi)娟,劉建忠,王智化,岑可法.  浙江大學(xué)學(xué)報(工學(xué)版). 2011(01)
[6]燃料氣體預(yù)熱溫度對微燃燒器性能影響的分析[J]. 周俊虎,汪洋,楊衛(wèi)娟,劉建忠,王智化,岑可法.  農(nóng)業(yè)機械學(xué)報. 2010(08)
[7]微細直管內(nèi)預(yù)熱氣體燃燒的數(shù)值模擬[J]. 崔強,楊衛(wèi)娟,汪洋,周俊虎,黃鎮(zhèn)宇,岑可法.  中國科技論文在線. 2010(08)
[8]提升反應(yīng)溫度對微尺度火焰穩(wěn)定性的改善[J]. 周俊虎,汪洋,楊衛(wèi)娟,劉建忠,王智化,岑可法.  燃燒科學(xué)與技術(shù). 2010(03)
[9]微熱光電系統(tǒng)中多孔介質(zhì)燃燒室性能試驗[J]. 潘劍鋒,張會峰,唐愛坤,李德桃,丁建寧,薛宏.  農(nóng)業(yè)機械學(xué)報. 2010(05)
[10]微熱光電系統(tǒng)原型的設(shè)計制造和測試[J]. 潘劍鋒,楊文明,李德桃,黃俊.  工程熱物理學(xué)報. 2005(05)

碩士論文
[1]微通道內(nèi)腔體結(jié)構(gòu)對甲烷催化燃燒特性影響的數(shù)值研究[D]. 李立亞.重慶大學(xué) 2015



本文編號：3283783