水霧對層流預(yù)混甲烷火焰燃燒速度影響的實驗研究.pdf

1、本文自行設(shè)計了氣體協(xié)流管式燃燒器實驗系統(tǒng)，對水霧對層流預(yù)混甲烷火焰燃燒速度的影響規(guī)律進(jìn)行了實驗研究。主要研究內(nèi)容和結(jié)論包括： (1)自行設(shè)計了獨(dú)具特色的氣體協(xié)流管式燃燒器實驗系統(tǒng)，水霧噴頭安置在燃燒管內(nèi)部，預(yù)混氣流帶動水霧到達(dá)燒嘴上方與穩(wěn)定層流預(yù)混火焰相互作用，整個實驗臺主要包括燃燒管系統(tǒng)、預(yù)混氣系統(tǒng)、水噴霧系統(tǒng)和各種測試系統(tǒng)等，首先對管式燃燒器進(jìn)行了火焰穩(wěn)定性和燒嘴上方水霧霧場特性的實驗研究。 (2)通過多次實驗得到管

2、式燃燒器的層流預(yù)混甲烷/空氣火焰的回火和吹脫曲線，找到層流預(yù)混甲烷/空氣火焰的穩(wěn)定范圍，結(jié)果表明富燃料時火焰的穩(wěn)定范圍比貧燃料時火焰的穩(wěn)定范圍要大的多。 (3)利用激光多譜勒三維粒子測試系統(tǒng)(LDV/APV)對管式燃燒器燒嘴上方的水霧霧場特性進(jìn)行了實驗研究，實驗結(jié)果表明燒嘴上方細(xì)水霧滴軸向速度、霧滴徑和霧通量都隨預(yù)混氣流量的增大而增大，液滴在燒嘴上方30mm范圍內(nèi)近似保持勻速運(yùn)動，水霧滴徑(D32)遠(yuǎn)大于無氣體協(xié)流狀態(tài)的霧滴徑，

3、通常都大于55μm，甚至達(dá)到100μm以上，霧通量的大小與預(yù)混氣流量和水霧噴頭距進(jìn)氣孔的距離有關(guān)。對燒嘴出口截面上氣體協(xié)流水霧兩相流作用的理論分析表明水霧使得預(yù)混氣流速增大，對不同預(yù)混氣流量下的水霧滴雷諾數(shù)的計算表明水霧滴的雷諾數(shù)隨著預(yù)混氣流量的增大而增大，水霧流場始終處于層流狀態(tài)。 (4)采用全面積法和噴嘴法分別對不同濃度的穩(wěn)定層流預(yù)混甲烷火焰的燃燒速度進(jìn)行實驗測量，實驗結(jié)果表明甲烷濃度約在10.1％時火焰燃燒速度最大，全面積

4、法的測量結(jié)果比噴嘴法的測量結(jié)果偏低，但是與前人的實驗測量結(jié)果符合的更好，所以層流預(yù)混甲烷火焰的燃燒速度均采用全面積法來計算。 (5)重點(diǎn)實驗研究水霧與層流預(yù)混甲烷/空氣火焰的相互作用，研究不同條件的水霧對穩(wěn)定火焰燃燒速度的影響規(guī)律，用水霧作用后與作用前火焰燃燒速度的比值SL/S0來表征水霧的抑制或增強(qiáng)效果。實驗結(jié)果表明水霧與預(yù)混火焰的相互作用可改變火焰穩(wěn)定的條件，當(dāng)水霧的質(zhì)量分?jǐn)?shù)約大于40％時，足量的水霧可使得火焰產(chǎn)生拉伸吹脫現(xiàn)