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1、多孔介质燃烧试验研究 多孔介质燃烧技术 多孔介质中的预混燃烧方式是气体混合物在一种 既耐高温、导热性能又好的特殊多孔介质材料里燃烧 的过程，燃气和空气充分混合后经预热接近着火温度 ，然后进入多孔介质燃烧室中进行燃烧。由于多孔介质的存在，在燃烧过程中，通过各种 换热形式，尤其为辐射放热，有大量部分反应区产生 的热量回流有效预热未燃混合气体，使燃烧保持更好 的稳定性。相对于气体，多孔介质具有更良好的热交 换特性，使燃烧区域温度迅速趋于均匀；此外，相对 于自由空间，多孔介质有更大的固体表面积，因而具 有很强的蓄热能力。大量的研究表明多孔介质中的预 混燃烧可大幅度提高燃烧速率，显著增强火焰稳定性 ，提
2、高火焰温度，扩展贫燃极限，降低有害污染物的 排放量。 试验系统与设备以及试验步骤 试验试验系统与设备系统与设备 试验试验过程与步骤过程与步骤 目前用于多孔介质燃烧器的泡沫耐火材料种类不 多，主要以Al2O3、ZrO2、SiC为代表。从表1的数据可 以发现，根据本系统的特点和要求，碳化硅（SiC）是 非常理想的陶瓷材料。 表1 陶瓷材料性能根据实验室的具体情况以及本实验的需 要，选择了接触式的热电偶来测量温度。因为 热电偶是最常用的温度检测元件之一，其优点 是：测量精度高。因热电偶直接与被测对象 接触，不受中间介质的影响。测量范围广。构造简单，使用方便。热电偶通常是由 两种不同的金属丝组成，而且
3、不受大小和开头 的限制，外有保护套管，用起来非常方便。返回返回测试方法的选择试验系统与设备本研究的实验装置结构系统包括燃 烧器、供气系统和测量系统三个部分。 燃烧器由预混室和燃烧室组成。燃烧室 下部装置厚20mm,孔径为1mm的直孔陶瓷 板，用以对预混气体进行整流，使预混 气体尽量均匀地进入燃烧室燃烧。燃烧 室中填充的多孔介质为泡沫陶瓷片（主 要成分为SiC）1 液化石油气； 2 减压阀； 3 ，9 球阀； 4，8 流量计； 5 预混室； 6 燃烧室； 7 流量计； 10 稳压储气罐； 11 空压机实验系统图 1 直孔陶瓷板（两片）； 2 均匀孔 径多孔介质（图中为四片）； 3 T1-T12
4、为热电偶（共12个，相互间 距10mm）； 4 石英玻璃管 燃烧室结构示意图实验用燃气为常用液化石油气(丙烷 、丁烷体积分数各占36%，64%)。 液化 石油气经减压阀后进入预混室与空气混 合。空气源由空气压缩机供给, 经过稳 压罐后进入到预混室。在进入预混室之 前, 液化石油气和空气都由玻璃转子流 量计监测流量，另用U型管测量空气流量 计出口压力，用以测空气流量时的修正 。实验所选用流量计为燕山仪表总厂生产的 LZB-4（量程为25250L/h，测量燃气流量） 和LZB-15（量程为6006000L/h，测量空气流 量）型玻璃转子流量计。实验时需要对流量数 据按以下公式进行修正：QS=QNP
5、N=1.013105Pa，TN=293.15K, N=1.2046Kg/m3PS, TS ,SN-被测气体在测量时的绝对压力，绝对温度 以及被测气体在标准状态下的密度。Z :气体压缩系数。燃烧室轴向隔10mm均匀布置12个K型热电 偶，通过补偿导线与惠普34970A巡回检测仪相 连, 测量燃烧室壁面温度分布。惠普温度采集 仪与微机相连，对温度实时采集处理。 返回返回试验过程与步骤实验分别进行自由火焰燃烧和加入不同厚度多孔 介质燃烧共五种燃烧工况，具体方案如下：1) 自由火焰燃烧试验：先把燃气固定在某一流 量，然后根据不同的当量比调节空气流量，观察混和 气体在燃烧室内的燃烧状况，测量外壁面的温度
6、分布 。2) 放入多孔陶瓷片燃烧试验：先把燃气固定在 某一流量（本实验分别为50L/h），然后根据不同的当 量比调节空气流量，观察混和气体在燃烧室内的燃烧 状况，测量外壁面的温度分布。试验过程试验开始时，从燃烧器顶端出口处点火，实验过程中发现， 当燃气流量较大并且空气量小于理论空气量时比较容易着火。当 着火以后，调节燃气和空气流量接近理想配比，使火焰尽快的稳 定下来。等到燃烧面烧到直孔陶瓷板表面时，开始调节燃气和空 气流量到试验设定值，按计划做试验。火焰稳定的过程大概要15 到30分钟，随着多孔介质厚度的增加，所需的时间会长一些。试验中，惠普温度采集仪设定为每10秒种采集一组数据。先 把燃气流量调节到设定值，然后调节空气流量到设定值，记录调 节时候的时间，观察火焰燃烧的状况以及微机上显示的所采集温 度的变化，以确定燃烧工况是否稳定。待燃烧稳定后调节流量到 下一组设定值继续试验。本实验过程中每一燃烧工况大概在2到5 分钟，个别时间会长一些。实验后，通过对以上所测数据进行比较分析，验证多孔介质 在燃烧器中使用的可行性和优越性，并分析实验过程中所出现的 问题，寻求最佳的燃烧效果：即既要保证燃气在燃烧室内稳定燃 烧又能使燃烧室壁面温度高且分布均匀。 返回返回试验过程与步骤试验结果与分析结论 参考文献
