【摘 要】
:
燃烧是人类利用能源的最主要方式,全球能源供应目前仍依赖于化石能源。氨(NH3)作为无碳燃料,近期由于其在能源利用过程中降低碳排放的潜力受到了研究者的广泛关注。然而,氨燃料的推广应用面临着低可燃性与高燃料型NOx排放等挑战。研究表明,甲烷与氨混合可以有效改善氨燃料的低可燃性并保持较低的CO2排放水平。研究氨/甲烷混合燃料的燃烧特性可以为含氨燃料的推广应用提供理论支持,降低能源供应对化石能源的依赖,对
论文部分内容阅读
燃烧是人类利用能源的最主要方式,全球能源供应目前仍依赖于化石能源。氨(NH3)作为无碳燃料,近期由于其在能源利用过程中降低碳排放的潜力受到了研究者的广泛关注。然而,氨燃料的推广应用面临着低可燃性与高燃料型NOx排放等挑战。研究表明,甲烷与氨混合可以有效改善氨燃料的低可燃性并保持较低的CO2排放水平。研究氨/甲烷混合燃料的燃烧特性可以为含氨燃料的推广应用提供理论支持,降低能源供应对化石能源的依赖,对逐步过渡到无碳社会至关重要。旋流燃烧是当前工业燃烧设备中应用最广泛的强化燃烧技术,本文将对氨/甲烷旋流火焰的燃烧特性进行数值模拟研究,探究不同工况条件(如氨掺混比例、空气预热温度、旋流强度)对燃烧特性,尤其是火焰结构、燃烧稳定性及污染物排放特性的影响。研究采用大涡模拟方法,基于开源CFD软件Open FOAM进行,采用结构化网格和动态Smagorinsky模型对湍流流动过程进行模拟。使用Okafor提出的详细反应机理用于预测化学反应,亚网格修正的局部搅拌反应器(Pa SR)模型用于处理湍流-化学相互作用。数值模拟的准确性将通过PIV技术测量燃烧流场所得的实验数据进行验证。研究结果表明:(1)大涡模拟得到的流场与PIV实验得到的流场具有良好的一致性。随着氨掺混比例的增加,火焰高度降低,并逐渐由蓝色变为橙色,NO排放增加。氨掺混比例的升高会降低火焰传播速度并增强湍流-化学相互作用,从而降低火焰稳定性。氨掺混比例低于30%时,氨掺混比例升高无法有效降低CO排放。(2)随着助燃空气温度升高,优势扩散诱导的热扩散不稳定性被抑制,NO对OH自由基的敏感性降低。空气预热在提高火焰传播速度的同时,降低火焰根部的熄火概率,从而增强火焰稳定性。SNCR反应是NO减排的关键,空气预热改变了中央回流区的温度及停留时间,NO排放随温度升高而增加,随停留时间增加而减少。(3)随着旋流强度的增加,火焰高度降低,回流速度增加,中央回流区在径向扩展而在轴向收缩,NO排放降低。火焰稳定性随旋流强度升高而降低,但过低的旋流强度无法生成中央回流区以稳定火焰,过高的旋流强度会导致火焰根部熄灭。
其他文献
本课题研究的MEMS高g值加速度传感器,是一种可用于检测强烈振动与大冲击信号的装置,广泛应用于航天、军事技术以及科学实验,是在现代武器实验和探测控制技术中所不能缺少的关键检测部件。本文经过理论分析计算、建模仿真调整以及样品标定试验,最终设计出的传感器量程满足了对50000g以内强振动和冲击信号的测量需求,具有高精度和高可靠性。首先,本课题针对加速度信号与电压信号转换的问题,提出了MEMS压阻式敏感
旋风分离器作为典型的气固分离设备,广泛应用于工业生产领域。当处理高硬度、高腐蚀性颗粒时会对设备壁面造成磨损,除导致设备使用寿命显著缩短外,还会引起关键部位尺寸改变,最终影响分离性能;严重磨损引起壁面穿孔还将导致非计划停车,产生巨大的安全隐患和经济损失。因此,开展旋风分离器磨损机理及局部磨损对其性能影响规律的研究具有十分重要的工程应用价值。本文以Stairmand型旋风分离器为研究对象,基于欧拉-拉
随着生活水平的提高,人们对于海产品的需求量越来越大。近海养殖开发过度导致环境恶化,几乎没有进一步增长的空间。深海海域具有较为稳定的温度和适宜鱼类生长的水质,而且尚未进行大规模养殖开发,极具发展潜力。出于绿色发展的需要,深远海养殖已经成为研究的热点。然而深海环境复杂多变,恶劣的自然条件严重威胁着深海养殖设施的生产安全。另外,深海远离海岸,缺乏补给,单独的网箱难以实现可持续的规模化发展。本文针对南海地
射频通道是雷达系统中微波信号的传输通道,是雷达系统中微波信号产生、转换的主要单元。随着现代雷达技术的快速发展,射频通道的体积越来越小,集成度也越来越高,在这种情况下,保持射频通道的高性能综合设计尤为重要。通常情况下,雷达系统中的射频通道主要由频率综合、接收通道和发射通道组成。随着射频通道的快速发展,接收通道和发射通道的设计水平和工艺水平已非常成熟;而频率综合作为射频通道的“心脏”,其性能直接影响接
变电站GIS(气体绝缘金属封闭开关设备)是变电站内实现线路与变压器互联的重要一次设备,特别是在当前大力发展智能电网,推动智能变电站建设的前提下,对GIS设备智能化水平提出了更高的要求。结合我国智能电网和智能变电站的发展情况,论述了变电站GIS设备智能化的演变过程和发展趋势,以ABB公司ELKSP3-21型GIS设备为例,研究了变电站GIS设备的控制技术需求,针对传统变电站GIS设备电磁型继电器构成
随着电子产品逐渐向小型化、智能化不断发展,当下市场对小型化频综产品的需求越来越迫切。小型化电子产品不仅仅在民品领域得到重视,在航空航天等军用领域也越来越重要。通过转变设计思路,引入新的工艺技术,进行频综接收一体化组件的研制,对实现产品小型化具有重要意义。在理论分析的基础上,对频综接收一体化组件的技术指标进行分配与计算,设计了一体化组件的总体方案。充分优化传统互联技术的应用,开展微组装关键工艺的研究
矿山爆破后大量杂物会遗留在矿石堆中,前期主要依靠人工作业清理掉部分大体积杂物,然而受现场环境条件限制,人工清理费时费力且效率低下。因此仍有部分杂物会随矿石进入后期输送环节,对选矿设备和浮选工艺产生影响,进而造成严重经济损失。为解决此问题,本文设计了基于深度学习算法的矿石输送带杂物智能检测系统,综合考虑算法检测精度与速度,提出一种基于YOLOv3的改进算法YOLO-SD,实现对杂物的实时检测,具体研
随着技术进步和消费类智能设备的普及,设备使用者的身份辨识问题受到越来越多的重视,原来只用于旗舰手机的3D结构光人脸识别技术也逐渐下放到更多产品中。然而,当前的3D结构光模组设计都依赖于全局快门式感光芯片,元器件成本较高,供应不足,严重影响其广泛应用。而传统的卷帘快门式感光芯片虽然制造技术成熟,单位成本低,但其成像原理却限制它无法用于高速运动的测量对象。本文提出一种新的3D结构光识别系统的设计方案,
天然气燃料汽车快速发展,与之相匹配的加气站迅速发展,加气站主要有LNG加气站、CNG加气站和L-CNG加气站三种,且L-CNG加气站同时涵盖了LNG加气站和CNG加气站的主要流程和设备操作内容。加气站属于高危险行业,如果操作出现问题,将会造成严重后果,导致高校相关专业学生实训及加气站员工培训困难。因此开发一套L-CNG加气站仿真教培系统对于高校学生和加气站员工具有十分重要的意义。本文以中海油某L-
随着可再生能源产业的快速发展,以分布式光伏为主要电源形式的主动配电网的数量不断增多;为确保电压质量和减少网络功率损失,需要进一步提高配电网的优化运行水平。本文针对张家口市可再生能源示范区的需求,研究了基于主动配电网的配网优化重构算法,通过张家口市城区配电网的馈线自动化系统来对含可再生能源的配电系统进行优化运行,在保证系统的供电可靠性前提下进一步提高系统的电能质量。本文的主要内容如下:首先,基于线性