受控生態(tài)生保系統(tǒng)（Environment Control and Life Support System,ECLSS）是長期深空探測任務(wù)以及外星球基地任務(wù)中關(guān)鍵的技術(shù),固體廢棄物處理系統(tǒng)是其重要的組成部分。為實現(xiàn)物質(zhì)循環(huán)利用并提高系統(tǒng)閉合度,“綠航星際”—4人180天集成試驗采用高溫礦化技術(shù)處理生物質(zhì)不可食部分。本文使用FLUENT軟件對“綠航星際”—4人180天集成試驗所用高溫礦化爐進行了仿真模擬。為驗證計算方法的有效性,建立了便于觀測的透明爐壁實驗爐體,在相同工藝參數(shù)條件下對比分析了計算模擬結(jié)果與實測實驗數(shù)據(jù),結(jié)果表明:爐體發(fā)生燃燒反應(yīng)的部位及顆粒運動軌跡等參數(shù)的仿真模擬結(jié)果與實際工況基本吻合。通過高溫礦化爐體的溫度分布、速度分布以及顆粒運動軌跡等,研究了生物質(zhì)燃燒過程的氣固流動特性和燃燒特點,并分析了進氣速率對物料流化及燃燒過程的影響。結(jié)果表明:在進料速率5 g/min,進氣速率40 L/min的條件下,物料能夠被充分流化并緊貼加熱壁面螺旋上升,在此過程中生物質(zhì)顆粒充分燃燒。隨著進氣速率的降低,物料流化的程度降低且無法充分燃燒,在30 L/min的進氣速率下有11%的物料顆粒出現(xiàn)... 

【文章來源】：燕山大學(xué)河北省

【文章頁數(shù)】：67 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

爐體結(jié)構(gòu)示意圖

圖 1-4 中國工程熱物理研究所進行的蠟燭火焰落塔實驗現(xiàn)象隨后美國 NASA 也利用落塔設(shè)備研究了蠟燭火焰隨重力的變化，實驗結(jié)果如圖1-5 所示[49]。通過這些蠟燭火焰落塔實驗，兩個明顯的現(xiàn)象引起了廣泛注意和大量研究。一是微重力條件下蠟燭火焰的形狀由上升的火苗狀變?yōu)榘肭驙�；二是微重力條件下蠟燭火焰的顏色由亮黃色變?yōu)榘邓{色�；鹧娴男螤钪饕Q于反應(yīng)過程中的空氣動力學(xué)，在正常重力環(huán)境下，蠟燭點燃后高溫低密度的氣態(tài)燃燒產(chǎn)物（二氧化碳和水蒸氣）和周圍的常溫空氣產(chǎn)生密度差，從而引起了浮力對流，進而形成了向上升起的火焰；在微重力情況下浮力引起的對流消失，擴散作用成為燃料運輸?shù)目刂茩C制，因此火焰形狀變?yōu)榘肭驙頪50]�；鹧娴念伾饕Q于燃燒過程中的反應(yīng)動力學(xué)，在微重力條件下，自然對流減弱甚至消失，氧氣的供給和燃燒產(chǎn)物的運輸只能依靠擴散機制，這使得反應(yīng)速率和蠟燭火焰的溫度遠小于地面正常重力下的對應(yīng)值，這也就解釋了為什么蠟燭在微重力環(huán)境中火焰呈暗藍色。

實驗結(jié)果如圖1-5 所示[49]。通過這些蠟燭火焰落塔實驗，兩個明顯的現(xiàn)象引起了廣泛注意和大量研究。一是微重力條件下蠟燭火焰的形狀由上升的火苗狀變?yōu)榘肭驙睿欢俏⒅亓l件下蠟燭火焰的顏色由亮黃色變?yōu)榘邓{色。火焰的形狀主要取決于反應(yīng)過程中的空氣動力學(xué)，在正常重力環(huán)境下，蠟燭點燃后高溫低密度的氣態(tài)燃燒產(chǎn)物（二氧化碳和水蒸氣）和周圍的常溫空氣產(chǎn)生密度差，從而引起了浮力對流，進而形成了向上升起的火焰；在微重力情況下浮力引起的對流消失，擴散作用成為燃料運輸?shù)目刂茩C制，因此火焰形狀變?yōu)榘肭驙頪50]�；鹧娴念伾饕Q于燃燒過程中的反應(yīng)動力學(xué)，在微重力條件下，自然對流減弱甚至消失，氧氣的供給和燃燒產(chǎn)物的運輸只能依靠擴散機制，這使得反應(yīng)速率和蠟燭火焰的溫度遠小于地面正常重力下的對應(yīng)值，這也就解釋了為什么蠟燭在微重力環(huán)境中火焰呈暗藍色。圖 1-5 美國 NASA 進行的蠟燭火焰落塔實驗現(xiàn)象2002 年杜文峰等人對蠟燭火焰特征進行了數(shù)值模擬[51]，模型中蠟燭被假定放置在軸線上，燈芯的蒸發(fā)速率與燃燒速率相同，空氣沿軸線方向自下向上流動，空氣的流速代表了重力大小，流速為零時即表示微重力狀態(tài)。數(shù)值模擬結(jié)果與美國 DanielL.Dietrich 等計算結(jié)果相似，如圖 1-6 所示。

【參考文獻】：
期刊論文
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碩士論文
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本文編號：3520024