传热对脉动燃烧稳定性影响的研究

来源 :天津科技大学 | 被引量 : 3次 | 上传用户:kensenwey
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微燃烧器是微型动力系统的核心部件,但现有微燃烧器都是基于连续燃烧的方式工作,在微尺度效应的作用下,燃烧器内易出现工作不稳定、燃烧不完全、燃烧效率和热效率低、污染物排放浓度高等问题。脉动燃烧具有燃烧效率高、燃烧强度大、热效率高、污染物排放低等优点,或可克服现有微燃烧技术难题。课题组提出了一种微脉动燃烧技术的概念,并通过实验验证微脉动燃烧的可行性。基于此本文对微小管径的Rijke型脉动燃烧器在不同的换热条件下运行稳定性进行了实验研究,通过对不同工况下运行频率、稳定性、信噪比以及传热特性的分析,得到了如下研究结果:1. Rijke型脉动燃烧器中产生脉动燃烧需要满足以下几个条件:燃烧位置位于管子下半部的某个区域,管内需要达到一定的气体流速,燃烧放热必须达到一定强度。2.脉动燃烧器运行过程中存在频率跳变现象,并且尾管外的换热增强会丰富燃烧器内的频率含量。按照频率特性,其运行工况可分为四个区域:低频区、高频区、高次谐波区和湍动区,石英管脉动燃烧器在湍动区易出现熄火的现象,而不锈钢管脉动燃烧器没有出现类似的现象。3.绘制了不同管径不同烧嘴高度不同换热条件下的脉动燃烧运行稳定性图。发现管径越小,燃烧位置越低,燃烧器内能够产生脉动的气体流量范围越大,运行也越稳定。随着Rijke管外换热的增强,燃烧器内起振所需的最小丙烷流量增加,频率跳变时的丙烷流量增加,脉动停止时的丙烷最大流量也有所增加,燃烧器的稳定性更好。4.对信噪比的研究发现,信噪比并不是随着丙烷流量(功率)的增大而简单的增大,而是随着丙烷流量的增大先增大后减小,在中间某个丙烷流量下达到最大值,出现了热源功率“饱和”现象。并且随着Rijke管外换热的增强,烧嘴位置的升高,信噪比是逐渐降低的。5.在燃烧器的换热效率研究方面,换热效率与脉动频率、振动强度是成正比的,空气流量和丙烷流量的增大,会减弱频率和振动强度减小对热效率的负面影响。
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