往复流多孔介质燃烧器的二维数值模拟与结构改进

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多孔介质燃烧-换热器的二维数值研究

多孔介质燃烧-换热器的二维数值研究
史俊瑞;解茂昭;韩春福;李军;李刚
【期刊名称】《化工学报》
【年(卷),期】2009(0)5
【摘要】通过二维数值模型研究了多孔介质燃烧-换热器.在宽广的工况范围内,研究多孔介质燃烧-换热器内的温度、速度分布和压力损失,研究主要工作参数过量空气系数和功率对换热管总的热效率的影响.结果表明,过量空气系数和功率对总的热效率有显著的影响,随二者的增大,总的热效率降低.实验验证了数值计算结果的有效性.
【总页数】5页(P1116-1120)
【作者】史俊瑞;解茂昭;韩春福;李军;李刚
【作者单位】沈阳工程学院沈阳市循环流化床燃烧技术重点试验室,辽宁,沈
阳,110136;大连理工大学能源与动力学院,辽宁,大连,116024;沈阳工程学院沈阳市循环流化床燃烧技术重点试验室,辽宁,沈阳,110136;大连大学建筑工程学院,辽宁,大连,116622;大连大学建筑工程学院,辽宁,大连,116622
【正文语种】中文
【中图分类】TK411.1
【相关文献】
1.多孔介质内预混合燃烧的二维数值模拟 [J], 刘宏升;张金艳;解茂昭
2.基于多孔介质的煤矿低浓度瓦斯燃烧的二维数值模拟 [J], 代华明;李庆钊;林柏泉;
赵帅;成艳英
3.稀薄燃气多孔介质燃烧二维火焰数值模拟 [J], 王关晴;罗丹;丁宁;黄雪峰;徐江荣
4.多孔介质燃烧的二维数值模拟 [J], 姜海;赵平辉;徐侃;陈义良
5.往复流多孔介质燃烧换热器热量提取的数值研究 [J], 史俊瑞;刘红;李军;李刚;王启民
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汽油在多孔介质中燃烧的数值模拟

汽油在多孔介质中燃烧的数值模拟邵宇铭;徐江荣;王关晴;李源;凌忠钱【摘要】对汽油在典型多孔介质燃烧器中的燃烧特性进行了数值模拟,引入汽油详细反应热力学数据,运用平均混合分数/概率密度函数PD F的非预混燃烧模型分析了多孔介质中汽油燃烧的温度和污染物分布特性.结果表明,多孔介质燃烧器内高温区域分布较广,温度分布相对均匀.温度沿中心轴线先升至最高,后降低,最后逐渐升高形成稳定高温区;沿径向方向温度梯度分布明显,燃烧温度从中心向壁面逐渐降低;CO和CO2摩尔分数分布与燃烧温度分布相关,CO摩尔分数在火焰中心区域分布最高,随着扩散混合过程的深入逐渐降低;CO2摩尔分数在燃烧器上游率先出现峰值后,略有降低,随着扩散混合过程的深入逐渐升高.【期刊名称】《杭州电子科技大学学报》【年(卷),期】2018(038)002【总页数】5页(P84-88)【关键词】汽油;多孔介质;非预混燃烧;概率密度输运函数【作者】邵宇铭;徐江荣;王关晴;李源;凌忠钱【作者单位】杭州电子科技大学能源研究所,浙江杭州310018;杭州电子科技大学能源研究所,浙江杭州310018;杭州电子科技大学能源研究所,浙江杭州310018;杭州电子科技大学能源研究所,浙江杭州310018;中国计量大学测量工程学院,浙江杭州310018【正文语种】中文【中图分类】TK160 引言多孔介质燃烧技术是国际燃烧领域研究的一种新型的燃烧方式，相较于燃烧时存在局部高温的自由空间燃烧，多孔介质燃烧有诸多优点。

由于多孔介质的结构特点，多孔介质中气体燃烧具有燃烧效率高、燃烧强度大、燃烧区域广、温度分布均匀、污染物排放少等特点。

另外，由于其燃烧区域广，使得燃烧的贫燃极限拓宽[1]，负荷调节比也得到相应的增大[2]。

基于以上优点，人们将多孔介质燃烧技术应用于液体燃料的燃烧中。

液体燃料通过与多孔介质固体骨架的剧烈碰撞使液滴进行二次或多次雾化，促进液体燃料气化并与空气快速混合形成均质混合气体，达到提高燃烧效率，降低污染物排放的作用[3]。

多孔介质燃烧_换热器内燃烧和传热的数值模拟

第 25卷第 6期 2010年 11月热能动力工程J OURNAL OF ENG I N EER ING FOR THERMA L ENERGY AND POW ER Vo. l 25, No . 6N ov . , 2010收稿日期 :2009-09-23; 修订日期 :2010-02-25基金项目 :辽宁省教育厅科学研究计划基金资助项目 (2008491; 辽宁省博士启动基金资助项目 (20081073; 国家自然科学基金资助项目(50476073(, , .文章编号 :1001-2060(2010 06-0648-05多孔介质燃烧 -换热器内燃烧和传热的数值模拟徐有宁 1, 史俊瑞 1, 解茂昭 2, 薛治家1(1. 沈阳工程学院沈阳市循环流化床燃烧技术重点试验室 , 辽宁沈阳 110136;2. 大连理工大学能源与动力学院 , 辽宁大连 116024摘要 :通过建立二维数值模型研究了多孔介质燃烧 -换热器内的燃烧和传热。

研究系统配置对燃烧 -换热器热效率和压力降的影响。

结果表明 , 换热管的纵向距离对燃烧器内温度分布、传热速率和压力损失有显著的影响。

减小换热管纵向距离 , 热效率和压力损失增大 , 而换热管的水平距离对热效率和压力损失的影响很小。

另外 , 增大小球直径导致热效率增大和压力损失的急剧减小。

数值模型的有效性通过实验进行验证。

关键词 :多孔介质 ; 燃烧换热器 ; 二维单温模型 ; 传热 ;压力损失 ; 温度中图分类号 :TK411. 1 文献标识码 :A引言将多孔介质燃烧器和换热器集成于一体的多孔介质燃烧 -换热器 , 具有功率调节范围大、结构紧凑、热效率高和污染物排放低等优点[1~3]。

Tri m i s和 Durst 设计的多孔介质燃烧 -换热器 [1], 比同功率常规换热器体积缩小了 20倍 , 负荷调节为 1 20, 在过量空气系数为 1. 1~1. 8时 , 烟气排放中 CO 体积分数小于 10-5, NO x 体积分数为 (2~20 10-6。

多孔介质燃烧器研究

多孔介质燃烧器研究朱本奥;匡勇;刘柳;张燚;张保生【摘要】多孔介质具有大蓄热和强辐射的特点,以能够提高燃烧的经济性被人们所重视.多孔介质燃烧技术是一种相比于传统燃烧技术是一种近几年来比较新颖独特的燃烧技术,本文介绍了多孔介质应用于燃烧技术及不同类型的多孔介质燃烧器的研究现状、前景、优点和应用,分析不同类型燃烧器之间的联系,并给出各种实验性燃烧器的优缺点.对于不同的多孔介质材料的研究进行介绍.【期刊名称】《应用能源技术》【年(卷),期】2015(000)002【总页数】4页(P30-33)【关键词】多孔介质;燃烧器;渐变型;往复回流;堆积球【作者】朱本奥;匡勇;刘柳;张燚;张保生【作者单位】中国矿业大学电力工程学院,江苏徐州221116;中国矿业大学电力工程学院,江苏徐州221116;中国矿业大学电力工程学院,江苏徐州221116;中国矿业大学电力工程学院,江苏徐州221116;中国矿业大学电力工程学院,江苏徐州221116【正文语种】中文【中图分类】TK223.23近年来随着经济的进步和发展，环境和能源问题越来越受到人们的关注，为了解决燃烧过程中产生热量的低利用率和较高的排放污染物的问题，针对以上现状，近年来，各类燃烧节能技术在国内得到很大发展，比如高温空气燃烧技术(蓄热燃烧技术)能把30%被烟气带走的余热再回收60%至80%节能效果显著。

但在国内，该技术在改善加热物体的温度均匀性、减少污染物排放方面应用效果不佳；其他的有效地方法，但其对应的燃烧器有相对复杂的结构、体积大等缺点。

多孔介质燃烧新技术，是继第一代常规气体燃烧技术、第二代蓄热燃烧技术之后，目前国际上最新的第三代气体燃烧技术，它具有燃烧效率高、污染物排放低的优点，同时，兼有燃烧器体积小、结构紧凑、负荷调节范围广、燃烧稳定等优点，能广泛地应用于家用采暖系统、动力设备、汽车预热系统和各种各样的民用和工业生产过程中[1]。

在燃烧系统中引入多孔介质燃烧技术，利用多孔介质对气体或液体燃料进行充分的混合加强扰动，可使燃料的充分燃烧，多孔介质的大蓄热和强辐射，利于组织贫燃料的燃烧还能够经一步的对未燃的燃料进行预热以减少燃料达到着火点所需的燃烧热，加快燃烧速率；化学反应和热运输的过程之间有强烈的耦合作用，并且相对于传统的自由空间上的混合燃烧相比具有，火焰的稳定性比较好，燃烧效率高，多孔介质及其中的燃料与外界进行强烈的对流、导热和辐射换热，整个燃烧空间的温度比较的均匀[2]。

多孔介质内预混气体燃烧的实验和数值模拟研究共3篇

多孔介质内预混气体燃烧的实验和数值模拟研究共3篇多孔介质内预混气体燃烧的实验和数值模拟研究1多孔介质内预混气体燃烧的实验和数值模拟研究随着经济的飞速发展，人们对能源的需求在不断增加，而石化行业的快速发展也使得空气污染和温室气体排放日益加剧。

燃烧是石化生产中最重要的环节，因此节能降耗、减少环境污染和提高石化生产效率，成为石化行业亟需解决的问题。

多孔介质内的预混燃烧是一种可以实现高效能、低污染的燃烧方式。

多孔介质不仅提供了相对较大的反应表面积和热量交换面积，更重要的是，它可以改善流动场的分布，增强燃烧反应动力学过程中的传质与传热过程，并降低燃料使用量。

因此，对多孔介质内预混气体燃烧的研究成为了当前燃烧工程领域的热点和难点。

实验研究和数值模拟研究是多孔介质内预混气体燃烧研究的关键环节。

通过实验研究，可以获得多种参数的变化规律，了解多孔介质内的燃烧过程，探究燃烧机制。

而数值模拟则可以为实验提供补充，通过数值模拟，可以模拟多孔介质内燃烧的过程，预测多种参量的变化趋势，发现存在的问题并提出解决方案。

因此，实验研究和数值模拟研究是密切相关且缺一不可的。

在实验研究中，我们通常采用测量多种参量的方式，比如温度、燃料和氧气之间的摩尔分数、CO、CO2和NOx等的浓度变化，以及某一位置的速度和压力变化等。

我们可以通过改变多孔介质的孔径、厚度、形状和流向等因素来研究多孔介质内的气体燃烧过程。

同时，我们还可以利用高速摄影技术，观察燃烧时的流动场变化，建立流场模型，了解燃烧机制。

这些实验数据对于验证数值模拟的准确性，同时为未来的多孔介质内预混气体燃烧的优化提供指导。

在数值模拟研究中，我们通常采用CFD（ComputationalFluid Dynamics）方法，利用领域物理和数学数值计算的方法对多孔介质内预混燃烧的流动场和化学反应过程进行计算和分析。

通过数学方法建立多孔介质的几何模型和物理模型，同时划分计算区域，设置初始和边界条件。

多孔介质燃烧技术工业应用数值模拟研究

多孔介质燃烧技术工业应用数值模拟研究
多孔介质燃烧技术是一种新型的燃烧技术，它利用多孔介质的特殊结构和性质，将燃料和氧气混合后在多孔介质内进行燃烧反应，从而实现高效、低污染的燃烧过程。

该技术已经在工业领域得到了广泛的应用，如燃气轮机、燃煤锅炉、燃油发动机等。

为了更好地理解多孔介质燃烧技术的工业应用，数值模拟研究成为了必不可少的手段。

数值模拟可以通过计算机模拟多孔介质内的流动和燃烧过程，从而预测多孔介质燃烧技术的性能和优化设计。

在数值模拟研究中，需要考虑多孔介质的物理和化学特性，如孔隙率、孔径分布、热传导系数、燃料和氧气的扩散系数等。

数值模拟研究可以帮助工程师和科学家更好地理解多孔介质燃烧技术的工作原理和性能，从而优化设计和改进工艺。

例如，在燃气轮机中，多孔介质燃烧技术可以提高燃烧效率和减少污染物排放，数值模拟可以帮助优化多孔介质的结构和燃烧参数，从而提高燃气轮机的性能和可靠性。

多孔介质燃烧技术是一种新型的燃烧技术，已经在工业领域得到了广泛的应用。

数值模拟研究是理解多孔介质燃烧技术的工作原理和性能的重要手段，可以帮助优化设计和改进工艺，提高燃烧效率和减少污染物排放。

多孔介质燃烧技术工业应用数值模拟研究

Ａｂｔａｔｈｓａｅｒｔｎｒｄｃｓｅｃｎｌｇｏｏｓｄａｏｕｔｎ（Ｉｓｒｃ：ＴｉｐｐｒｓｉｔｕｅｗｔｈｏｏｙｎｒｕｉｃｍｂｓｏＰＭ）ｔａｉｅｈｄｓｉｌｐｌａｏ，ｔｅｔｄｃｓｉｆｏｎｅｉｐｍｅｉｏｅｌｅｎｕｔａａｐｉｔｎｈｎｎｒｕｅｒｚｔｉｒｃｉｉｏ
多孔介质燃烧技术，又称为ＰＭＣ技术（ｏｏｓｄａＰｒｕｉＭｅＣｍｂｓｏｏｕｔｎ多孔介质燃烧技术）ｉ是最近ｌ０余年国际燃烧领域发展的一种全新型燃烧方式，相比燃烧时存在局部
应用。
宝钢研究院节能项目组自２０年开展对Ｐ０７ＭＣ技术的研究［，并于２１００年８月在一台２Ｍｗ功率的加热炉
（．ａｓｅＴｃｎｌｇｅｔ，ｈｎｈｉ２１０，ｈｎ；２Ｎｏｔｅｓｍｎｖｒｉ，Ｓｅｙｎ１０４Ｃｉａ１ＢｏｔｌｅｈｏｏｙＣｎｅＳａｇａ０９０Ｃｉａ．ｒａｔＵｉｅｓｙｈｎａｇ１００，ｈｎ）ｅｒｈｅｔ
高温的 “ 有焰”燃烧，这种燃烧没有明火焰，ＮＯ和ＣｘＯ
等污染物的生成显著降低（可达７％以上）０；由于整体温
上实现了多孑介质燃烧技术的应用，Ｌ填补了国内的空白。本文介绍对该工业ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ应用利用运用Ｆｕｎ软件进行模拟研ｌｅｔ
究的情况，包括建立二维稳态层流预混反应模型，模拟了甲烷和空气在多孔介质中的预混燃烧，并和文献【】２

多孔介质内预混合燃烧的二维数值模拟

多孔介质内预混合燃烧的二维数值模拟刘宏升;张金艳;解茂昭【摘要】为了研究预混气在多孔介质内过滤燃烧特性，根据多孔介质燃烧理论，建立了甲烷/空气预混气在堆积床内燃烧的二维双温模型。

给出了当量比、入口速度和小球直径等参数对温度分布的影响，分析了燃烧器内氧化铝小球的蓄热特性。

结果表明：火焰面的前缘呈抛物线形状，燃烧波波速在0．1 mm/s数量级；随着当量比增加，波速度减小，燃烧区域范围扩大；随着入口流速增大，燃烧最高温度升高，火焰面宽度变窄，燃烧波波速增大；随着氧化铝小球直径增大，火焰面厚度变窄，燃烧波速度增大；氧化铝小球在过滤燃烧中体现出良好的蓄热能力。

%In order to study the premixed filtration combustion characteristics of a porous medium, a two-dimensional combustion model of premixed gas in a porous medium was established based on the theory of porous medium combus-tion. The influences of the equivalence ratio, the intake velocity and the spherule diameter on temperature distribution were discussed. The heat storage properties of the alumina spherule in the burner were analyzed. The results show that the front edge of the flame presents a parabola structure and the combustion wave velocity has an order of 0.1 mm/s. The burning area extends and the combustion wave velocity decreases with the increasing of the equivalence ratio. Higher peak temperature, narrower flame width and faster combustion wave velocity occur as the inlet velocity increa-ses. The flame width gets narrower and the combustion wave velocity increases with the increasing of the spheruledi-ameter. The alumina spherule shows a good heat storage capacity in the premixed filtration combustion.【期刊名称】《哈尔滨工程大学学报》【年(卷),期】2014(000)007【总页数】6页(P814-819)【关键词】多孔介质;过滤燃烧;二维数值模拟;蓄热;当量比【作者】刘宏升;张金艳;解茂昭【作者单位】大连理工大学能源与动力学院，辽宁大连116024;大连理工大学能源与动力学院，辽宁大连116024;大连理工大学能源与动力学院，辽宁大连116024【正文语种】中文【中图分类】TK411.1过滤燃烧即多孔介质中的燃烧是自然界和工程中广泛存在的一种燃烧现象，因其具有燃烧效率高、可燃极限大、污染物排放低等特点，受到国内外学者的广泛关注［1］。

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关键词：二维；结构改进；多孔介质燃烧器；往复流
中图分类号：Ｔ１Ｋ６文献标志码：Ａ文章编号：１０－７０２０）３０８－６０６８４（０７０２００
２ＮｕｅｉａｏｅｉｇａｄＳｒｃｕｅＩｐｏｅｅｔｏｒｕＤｍｒｃｌＭｄｌｎｔｕｔｒｍｒｖｍｎｆＰｏｏｓｎ
ｔｊｃｍａｉｎｗｔｘｅｉｅｔａ．Ｔｅｃｍｕｔｎｔｐｒｕｄｐｅｕｓｗｉｖｓｇｔｓｅｔｅｂｎｅ．ｈ，ｏｐｒｏｈｅｐｒｎｌｔｈｏｂｓｏｍａｒａｒｓｒｌｓｅｎｅｔａｄｉｉｕｌ￣ｓｉｍａｄａｉｅｅｔｅｎｓｅｏｉｅｎｄｈｒｗｉａｏｋｄｗｔｌｉｈｒｒｒｏｃｅｍｃｆｍｒｐｖ．Ｒｕｓｓｏａｐｍｕｅｉａｅｏｔｅｈｈｗｓｃｅｈａｍｎｓｅｅｏｐｅ／ｍｃｒｉｏｓｅ由ｃｐｉｕａｐｓ４ｏ￣ａａｅｓｔｗｈｅｌｈｔｔｏｓｍｄａｍｄｆｈ
ｓ Ⅱｅｍａｅｉｕｔｉｅｅｔｔｅｕｓｈｖｉｎｆａｔｉｕｎｅｏｏｈｔｅｈｓｅｅｒｔｒｏｅａｄｐｅｓｒｓｈｕａ】ｔｒｌｂｔｈｄｆｒｎｒｔｒａｅｓｇｉｃｆｅｃｎｂｔｈｉｈｔｍｐａｕｅｚｎｒｓｕｅｌｓｉｅｂｍ— ａｉｗｓｕｉｎｎｌｎｏｎｔ
Ｊｎ．２０ｕ０ｒ７
往复流多孔介质燃烧器的二维数值模拟与结构改进
史俊瑞，解茂昭，磊周
（大连理工大学能源与动力学院，大连ｌ６２）１０，４
摘
要：对往复式惰性多孔介质燃烧器进行了二维数值模拟，型的有效性通过实验数据进行验证．烧器中模在燃
维普资讯
第１３卷第３期２Ｏ６月Ｏ７年
燃
烧
科
学
与
技
术
Ｖ０．３Ｎｏ３１１．
ＪｕｎｌｆＣｍｂｓｉｎＳｉｎｅａｄＴｃｎｌｇｏｒａｏｏｕｔｃｅｃｎｅｈｏｏｙｏ
分别填充４Ｌｃ￣／ｍ泡沫陶瓷或小球，其内部的燃烧温度和压力损失．表明，同材料制成但结构不同的研究结果由相多孔介质对燃烧器内的高温区域和压力损失有显著的影响．隙率较大的泡沫陶瓷适合于布置在燃烧区，孔而孔隙率较小的小球适合于布置在热交换区域．进燃烧器结构，改即在燃烧器的中间布置泡沫陶瓷，而在两端布置小球．对于当量比为０１．的甲烷与空气混合气，到了更为宽广的高温区域和适度的压力降．得
ｓｏｌｅｐｅｄｉｅｔｘｈｎｅｒｏ．ｃｏｉｇｔｈｐｎｉｅｎｉｐｏｅｕｎｒａｍ￣ｔｔｅｃｎｒｗｉａｈｕｂｌｅｎｈａｅｃａｇ，ｎＡｃｒｎｏｔｓｒｃｌ，ａｍｒｄｂｒｅｗｓｐｒ，ｈｅｔｏｈｈｗｓｄａｅｄｉｉｐｖｅｆｃ
ｅ．ａｄｔａｅａｉｏｍｔｉｈｐｒｓｗｓｓｉｂｅｆｒｔｅｃｍｂｓｏｒｎｔｃｒｍｃｆａｗｈｈｓｏｏｉａｕｔｌｏｏｕｔｎ￣ｓｏｈｒａｕｎｐｅｅｉｏｏｏｉｈｉ￣ａｈｉｉｎｗｅｅｓａｍｉａｓｈｒｓｗｔｌｗｐｒｓ￣ｌｈ
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ｏｋｄｉｈｃｒｍｉｏｍｈｌｐｃｅｗｔｅａｃｆａｗｉｏｎｓｏｉｗｔａｕｎｐｅｅ．ａｄｔｉｌａｓｔｉｄｒ１ｈｔｍｐｒｔｒｒｆｅａｄｎｏｅ・ｅｂｔｅｄｆｔｉｌｍｉａｓｈｒｓｎｈｓｅｄｏａｗｅｌｓｅｅａｕｅｐｏｌｎｌｒｈｈｉｉｄａｅｐｅｓｒｓｏｘｒｍｅｉｔｒ，ａｒｍｉｔｔｒｓｕｅｌｓｆｒｔｏｅｅｌｄｌｅＣｌ／ｉｘｕｅｗｈａｅｕｖｎｅｒｔｙｕｉｎｌｉｆ．．
ＡｂｔａｔＤｎａｅｉａｄｌｇｏｒｕｎｒｍｅｉｕｎｒｉｅｉｒｃｔｏｓｐｅｅｔｄｈｄｌｓｖｌａｅｓｒｃ：２ｔｒｌｍｏｅｉｆａｐｏｓｉｅｔｄａｂｒｅｔｒｃｐｏａｉｆｗｗａｒｓｎｅ．Ｔｅｍｏｅａｉｔｄｎｃｎｏｗｈｇｎｌｗａｄ