惰性多孔介质中预混合燃烧的研究进展
2024年多孔介质燃烧市场前景分析
2024年多孔介质燃烧市场前景分析引言多孔介质燃烧技术是一种基于多孔介质的燃烧方式，具有高效、清洁、节能的特点。
随着环境污染日益严重和能源资源的逐渐枯竭，多孔介质燃烧技术在解决能源问题和减少环境污染方面具有广阔的应用前景。
多孔介质燃烧技术的基本原理多孔介质燃烧技术利用多孔介质的特性，通过调节其孔隙结构和表面性质，使燃料充分与氧气接触，并在燃烧过程中控制燃烧速率和温度分布。
基本原理包括质量传递、热传导、化学反应和动量传递等过程。
多孔介质燃烧的优势高效能源利用多孔介质燃烧技术能够提高燃料的燃烧效率，使得燃料能够更充分地燃烧，减少能源的浪费。
清洁环保多孔介质燃烧技术可以控制燃烧过程中产生的有害气体和颗粒物的排放，减少空气污染和温室气体的排放。
资源可持续利用多孔介质燃烧技术可以利用废弃物、生物质等可再生资源作为燃料，促进资源的循环利用和可持续发展。
2024年多孔介质燃烧市场前景分析国内市场多孔介质燃烧技术在中国市场具有广阔的应用前景。
随着国家环保政策的不断加强，对于清洁能源和减排技术的需求日益增长。
多孔介质燃烧技术能够有效地解决传统燃烧方式存在的环境问题，受到政府和企业的重视。
国际市场多孔介质燃烧技术在国际市场也具备较大的市场前景。
发达国家对于环境保护和能源利用效率要求较高，多孔介质燃烧技术作为一种清洁高效的能源转化技术，受到了广泛关注。
尤其在欧洲和北美等地区，多孔介质燃烧技术已经得到较为广泛的应用。
市场机遇和挑战多孔介质燃烧技术在市场上面临着机遇和挑战。
机遇在于多孔介质燃烧技术相比传统燃烧方式具有明显的优势，受到政府政策和市场需求的推动。
然而，挑战也不可忽视，如技术难度较高、成本较高等。
同时，多孔介质燃烧技术还需要进一步加强创新研发，提高技术水平和竞争力。
市场发展趋势多孔介质燃烧技术在市场上呈现出以下发展趋势：1.技术不断创新：提高多孔介质燃烧技术的燃烧效率、环境适应性和可靠性，加强技术研发和创新。
2.降低成本：通过降低多孔介质燃烧技术的生产和运营成本，提高其市场竞争力。
内燃机燃烧技术的研究现状及发展
内燃机燃烧技术的研究现状及发展关键词：内燃机；燃烧技术；工作原理前言：内燃机的发明至今已有100多年的历史，经过大量的应用实践，其供热效率、功率范围、应用技术都得到了长足的发展。
现如今，内燃机燃烧技术已经在工业、农业、交通运输业等领域普及，不过，随着科学发展观与生态保护意识的不断发展，各生产领域对内燃机燃烧技术提出了更高、更严格的要求，如何有效的降低内燃机有害气体的排放量，成为了全世界共同关心的课题。
一、关于内燃机燃烧技术（一）压燃式发动机压燃式发动机俗称柴油机，其工作原理是通过缸内压缩混合气体到一定温度和压力，使混合气体产生自燃，其预热混燃烧量与初始放热率峰值成正比，然后继续扩散燃烧工作，使燃油与空气边混合边燃烧。
所以，传统柴油机对喷射压力的要求较高，保证适当的空气涡流强度，方便扩散燃烧工作顺利完成。
压燃式燃烧技术的主要优缺点包括：（1）由于柴油机燃烧技术可以采用较高的压缩比，其热效率比较高，性价比与经济产能比较高。
（2）由于在上止点前的第一阶段非均质预混合燃烧会引起较高的压力升高率，所以压燃式燃烧技术在应用的过程中会产生的噪音。
（3）预混合燃烧会使燃烧温度不断提高，而且缸内空气比较充足，所以，柴油机在工作的过程中会排放大量的PM。
（二）点燃式发动机点燃式发动机俗称汽油机，与柴油机相比，汽油机属于典型的预混燃烧技术的应用，其燃烧技术的主要优缺点包括：（1）为了防止在工作过程中出现爆震现象，汽油机的压缩比较低、热效率比较低、经济产能比较低。
与柴油机相比HC、CO排放量比较高。
（2）在进气行程燃油就喷入进气管，燃油与空气有足够的时间在燃放发生之前进行充分的混合，形成均匀的可燃混合气体。
因此汽油机在工作的过程当中比柴油机更为柔和，震动幅度和噪音比较小。
（3）由于柴油机的工作动力源于基本均匀的预混合气体燃烧，PM的排放量比较少。
除此之外，由于燃烧温度比较低，所以汽油机在工作过程中产生的NO某要比柴油机产生的少。
燃烧模型对多孔介质内预混燃烧的影响
燃烧模型对多孔介质内预混燃烧的影响夏永放;史俊瑞;徐有宁;李本文;薛治家;谷聪伟【摘要】采用二维非稳态数学模型研究燃烧模型多孔介质内预混燃烧影响.燃烧模型分别为单步和多步化学反应动力机理(17种组分,58个反应),CH4/空气当量比的范围为0.55～1.0.对比分析两种燃烧模型下燃烧器中心处的温度、组分浓度分布曲线.结果表明,多步燃烧模型对燃烧器内温度、组分浓度分布有更准确的预测,并与文献结果比较,证实了二维非稳态数学模型的正确性.此外,将二维的温度场进行比较,结果表明单步化学机理的反应区域小,温度梯度大,而多步化学反应由于各反应步骤存在时间尺度的差异,反应区域大,温度梯度相对较小,与实际燃烧情况能很好的吻合.【期刊名称】《沈阳工程学院学报（自然科学版）》【年(卷),期】2014(010)002【总页数】5页(P118-122)【关键词】燃烧模型;预混燃烧;多孔介质;二维数值模拟【作者】夏永放;史俊瑞;徐有宁;李本文;薛治家;谷聪伟【作者单位】沈阳工程学院辽宁洁净燃烧发电与供热技术重点实验室,辽宁沈阳110316;沈阳工程学院辽宁洁净燃烧发电与供热技术重点实验室,辽宁沈阳110316;沈阳工程学院辽宁洁净燃烧发电与供热技术重点实验室,辽宁沈阳110316;大连理工大学能源与动力学院,辽宁大连116024;沈阳工程学院辽宁洁净燃烧发电与供热技术重点实验室,辽宁沈阳110316;沈阳工程学院辽宁洁净燃烧发电与供热技术重点实验室,辽宁沈阳110316【正文语种】中文【中图分类】TK16预混气体燃烧特性研究一直被许多学者作为一个热门的话题[1-2].多孔介质内预混气体燃烧具有低CO和NOx排放、热流密度高及动力调节范围大等优点，可应用在内燃机、户式供暖、工业炉等领域[3-4].近些年，在多孔介质预混燃烧器设计和运行上有了更多的研究.Fu，Hsu等[5-6]在多孔介质内燃烧的辐射效率、燃烧率、熄火极限、火焰稳定性、污染物排放等方面做了大量的试验工作.数值模拟被广泛用在研究多孔介质燃烧方面.Hsu等[7]对多孔介质内的燃烧速度、温度、组分浓度分布做了一维数值计算，确认使用多步化学反应动力模型的必要性.Barra等[8-9]首次用一维非稳态数学模型研究了多孔介质内气固传热过程及多孔介质材料特性对火焰稳定性的影响.Brenner等[10]用二维稳态数学模型对多孔介质燃烧器内温度场及组分浓度分布进行了数值模拟，并与实验数据进行比较，认为数值模拟是很好的辅助设计工具.Liu等[11]用二维非稳态数学模型研究了多孔介质燃烧器内反应物当量比、介质辐射衰减系数及导热系数对温度场的影响.采用二维非稳态数学模型，分别用单步和多步化学反应(17种组分，58个反应)机理，对CH4/空气当量比Φ在0.55～1.0范围内进行数值计算.分析比较两种燃烧模型对温度场、组分浓度分布引起的差异.此外，对两种燃烧模型下多孔介质燃烧器的排放温度进行分析，并与文献[7-8]数据进行比较来验证计算模型及结果的正确性.同时，还研究CO浓度随当量比Φ的变化规律，并与文献[12]结果进行比较，进一步证实计算模型及结果的正确性.1.1 物理模型研究对象为2段式柱形多孔介质燃烧器，数值计算区域为燃烧器模型对称轴的一半，模型如图1所示.燃烧器总长度6.05 cm，上游段小孔区A(Al2O3,25.6 ppc(单位厘米孔数))长度为3.5 cm，下游段大孔区B(PSZ(氧化钇稳定的氧化锆),3.9 ppc) [7]长度为2.55 cm，燃烧器内径为7 cm.1.2 数学控制方程为简化计算工作量，做如下假设.1) 燃气混合物为理想气体且无辐射.2) 多孔介质材料常物性且无催化作用.3) 忽略Dufour效应、Soret效应及体积力.4) 燃烧器壁面绝热.5) 忽略浮升力效应.基于以上假设，采用二维非稳态数学模型，控制方程组如下.1)连续性方程2)动量方程3)气体能量方程4)固体能量方程▽2Ts5)组分输运方程式中，ρg为气体混合物密度，uj为气流速度，p为压力，μ为气体混合物动力粘性系数，ε为多孔介质空隙率，cg为气体混合物平均比热容，Tg为气体热力学温度，Ts为固体温度，λg为气体导热系数， cg,k为第k种组分的比热容， Dk为第k种组分的扩散系数，Yk为第k种组分质量分数，ωk为第k种组分生成率，hk为第k种组分生成焓，hV为体积对流换热系数，ρs为固体密度，cs为固体比热容，λs,eff为有效固体导热系数.Vk,j为第k种组分扩散速度.有效固体导热系数λs,eff =λs+λR，其中λs为固体导热系数，λR为当量辐射导热系数.多孔介质假定为连续性介质且光学厚度为无穷大，当量辐射导热系数由扩散逼近法确定[11,13]：固相能量方程通过固气相间的对流换热进行耦合求解.由于传热的复杂性换热系数采用体积对流换热系数，体积Nusselt数一般关系表达式如下[8]：式中，常数C在小孔区和大孔区分别为0.638、0.146，指数m在小孔区和大孔区分别为0.42、0.96.为了使计算方程组封闭，气相混合物密度需要计算，其表达式如下：式中，为气体平均分子量，Ro为通用气体常数.第k种组分的扩散速度计算表达式如下：式中，Dkm组分扩散系数从CHEMKIN II物性输运数据库获得[17].1.3 燃烧模型和边界条件模拟计算燃烧模型分别使用单步燃烧模型和多步燃烧模型(17种组分，58个反应)[7].此研究采用二维非稳态数学模型，初始条件预设多孔介质燃烧器内点火温度为1 500 K，气体混合物入口边界条件为出口边界条件为假设进出口多孔介质与环境间仅存在辐射换热，其入口表达式为出口为计算使用CFD软件包FLUENT6.3，气固两相及燃烧器进出口与环境间的换热计算采用自定义函数UDF程序完成，气体组分热化学及输运特性由CHEMKIN II物性输运数据库[14]和TRANFIT数据库获得[15].用SIMPLE算法对压力速度场耦合计算，对流相离散采用一阶迎风差分格式，扩散项采用中心差分格式.使用两种燃烧模型分别在当量比Φ=0.55～1.0范围内进行二维数值计算，分析比较单步和多步化学反应机理对温度场、组分浓度分布引起的差异.另外，对多步反应中CO排放浓度与当量比变化规律进行分析.为了验证二维非稳态数学模型的正确性，绘制出不同当量比下单步和多步反应燃烧器轴中心温度及主要组分分布曲线，并进行比较，如图2所示.由于燃烧器内气体和固体间的对流换热系数较高，气体和固体间温差较小，因此，固体温度曲线不作详细分析.在预热段固体间进行导热及辐射方式传热，其温度稍高于气体；而在反应区，燃烧气体放出化学反应热，温度稍高于固体.图2表明在预热区单步反应与多步反应的温度及主要组分分布曲线是基本重合的，而在反应区段，单步反应的温度比多步反应的温度要高，温度梯度大，而且单步反应主要组分浓度也比多步反应组分浓度要高.由于单步反应无法选择化学反应路径，反应区域小，CO2生成速度要比多步反应快.相比之下，多步反应机理中CH4热解成中间碳氢化合物组分，从化学反应时间尺度来分析，燃料氧化反应生成CO和CO2速度比单步化学反应机理慢.在反应区CO出现峰值，随后部分CO组分又被氧化成CO2，多步反应释放的化学反应热比单步反应少，因此，多步反应的出口温度比单步反应低.图2还表明，随当量比Φ增加，以上对应各相同量的差值加大，与文献[7]具有相似的规律.两种反应机理情况下多孔介质燃烧器出口温度随当量比Φ变化关系，如图3所示，并与文献[8]进行比较.当量比Φ增加，出口温度近似地呈线性升高，与文献[8]具有相同的规律.随当量比Φ增加，单步反应与多步反应出口温度差值逐渐加大.在当量比Φ=0.8时，多步化学反应的出口温度几乎与文献[8]的结果相等，证明此研究采用二维非稳态数学模型的正确性.不同当量比下二维CO浓度分布云图，如图4所示.从图4中可以看出上下游多孔介质交界面上CO有很大的变化梯度，出现峰值浓度；随后，部分CO又被氧化成CO2，浓度降低.随着当量比Φ增加，CO的峰值浓度升高，排放浓度增加.燃烧器中心CO排放浓度随当量比Φ的变化关系曲线，如图5所示.CO出口排放浓度随当量比Φ呈近似幂指数变化，并与文献[12]结果进行比较，表明二维非稳态模型计算结果能够与文献实验结果吻合较好，进一步证实了研究数学模型及燃烧模型的正确性.不同当量比时，2种燃烧模型的二维温度场比较，如图6所示.由于单步化学反应模型反应迅速，反应区域小，在较小空间区域内，有较大的温度梯度.而对于多步化学反应模型，由于化学反应路径多，各反应步骤存在反应时间尺度上的差异及中间组分的不完全反应，具有较大的反应区域，温度梯度较小，温度场分布更均匀化一些，更接近实际情况.此外，燃烧器壁面处由于气体粘滞力的影响，在边界上存在流动边界层，温度分布符合边界层规律.通过采用二维非稳态数学模型对单步燃烧模型和多步燃烧模型计算结果分别进行计算分析比较，得到如下主要结论.1)计算结果与文献[7-8，12]数据相吻合，证实了此研究采用二维非稳态数学模型是正确的.2)单步燃烧模型反应迅速，反应区域小，而多步燃烧模型各个反应步聚存在反应时间尺度的差异，整体反应较平缓，反应区域较大，接近于实际燃烧规律.3)相对于单步燃烧模型，多步燃烧模型能够预测污染物形成规律及排放浓度，CO 排放浓度随当量比Φ呈幂指数增加.【相关文献】[1] Jun-Rui Shi,Mao-Zhao Xie,Hong Liu,et al.Two-dimensional numerical study of combustion and heat transfer in porous media combustor-heater[J].Proceedings of the Combustion Institute,2011,33: 3309-3316.[2] 刘慧，董帅，李本文，等.多孔介质内预混气体燃烧稳定操作范围的研究[J].东北大学学报：自然科学版，2010，31(6)：834-837.[3] D Trimis,F bustion in a porous medium-advances andapplications[J].Combustion Science and Technology,1996,121:153-168.[4] J R Howell,M J Hall,J L bustion of hydrocarbon fuels within porous inertmedia[J].Progress Energy Combustion Science,1996,22:121-145.[5] X Fu,R Viskanta,J P Gore.Measurement and correlation of volumetric heat transfer coefficients of cellular ceramics[J].Experimental Thermal and Fluid Science,1998,17:285. 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多孔介质中的流动、传热与化学反应
多孔介质中的流动、传热与化学反应姜元勇; 徐曾和; 曹建立【期刊名称】《《金属矿山》》【年(卷),期】2019(000)004【总页数】5页(P1-5)【关键词】多孔介质; 流动; 传热; 化学反应; 跨尺度; 相互作用【作者】姜元勇; 徐曾和; 曹建立【作者单位】东北大学资源与土木工程学院辽宁沈阳110819【正文语种】中文【中图分类】TD80多孔介质是一种由固体骨架和孔隙（空隙）空间所组成的多相介质。
多孔介质的分布非常广泛，在人们的日常生活、工程实践和科学研究中比较常见，如煤层、岩体、球团矿和土壤等。
多孔介质中发生的流动过程、传热传质过程和化学反应过程具有重要的工程和科研价值，多年来一直受到众多研究者的关注［1-6］。
1 多孔介质中的流动多孔介质中的孔隙通道通常被流体所占据，在一定的能量梯度驱动下，流体便会沿着彼此联通的孔隙通道流动。
由于孔隙通道几何结构的复杂性，使得流体在多孔介质中流动时，孔隙流体与固体骨架之间的接触面构型也很复杂，很难进行精确描述［7］。
Bear［8］采用连续介质方法，将微观水平与宏观水平联系起来，通过引入表征体元（Representative Elementary Volume），给出了多孔介质物性参数的严格定义，如孔隙率、比面等，奠定了多孔介质流体动力学研究的基础。
流体在多孔介质中流动时，由于孔隙通道曲折、通道壁面不够光滑、流体具有一定的黏性等原因，造成多孔介质对于在其中流动的流体表现出一定的阻力作用［9］。
为了探究多孔介质中流动动力与阻力之间的关系，许多科研人员进行了不懈的努力。
早在1856年，Darcy就通过实验，研究了水在直立均质砂柱中的流动过程，获得了Darcy公式J=aq，也就是所谓的线性渗流定律（比流量与水力梯度成线性关系），此定律后来被进行了推广和理论证明。
实践中发现，Darcy定律主要反映黏性阻力的影响，具有一定的适用范围，即雷诺数满足Re=1～10。
多孔介质燃烧技术
多孔介质燃烧技术1 多孔介质燃烧技术加入多孔介质的燃烧器由于对流，导热和辐射三种换热方式的存在，使燃烧区域温度趋于均匀，保持较平稳的温度梯度。
在燃烧稳定的同时还具有较高的容积热强度。
与自由空间燃烧相比，预混气体在多孔介质中的燃烧具有功率密度大，调节范围广，污染物排放低和结构紧凑等优点。
多孔介质预混燃烧特点是燃烧设备的热效率较高，其原因有以下两个方面：①燃气与空气预先充分混合, 在过剩空气很小的情况下也可达到完全燃烧, ②由于辐射作用, 多孔介质的高温后部对低温的前部进行加热, 从而达到对未反应的燃气混合物的预热作用, 加快了燃烧速度。
因此对多孔介质传热传质和燃烧的研究具有重大的学术价值，已成为当前最活跃最前沿的研究领域之一[1]。
传统的气体燃料燃烧主要是以自由火焰为特征的燃烧。
这种燃烧需要较大的空间，火焰周围温度梯度大，容易产生局部高温。
当温度高于1500℃时，NO生x成变得明显[2]。
由于NO的剧毒性，减少其排放也显得非常重要。
传统燃烧器的x换热器主要以烟气辐射和对流换热为主，换热系数小。
多孔介质燃烧技术是一种新颖独特的燃烧方式[3]。
其与自由空间燃烧的区别在于：（1）多孔介质的空隙率很大相对于自由空间有较大的固体表面积，因而有较强的蓄热能力[4]；（2）多孔介质的存在使混合气体在其中产生剧烈的扰动，强化了换热。
（3）相对于气体来说多孔介质有较强的导热和辐射能力，可以使预混气体燃烧产生的部分热量从下游的高温区传递到上游的低温区预热未然混合气体，这样就提高了燃烧速率并可使燃料完全燃烧，减少了CO的排放；（4）多孔介质良好的换热特性是燃烧区域温度迅速趋于均匀，保持了平稳的温度梯NO生成量；（5）辐射燃烧效率最高可达度，降低了最高温度水平，减少了x80%-90%，而常规辐射燃烧器对辐射的转换效率充其量为30%[5]，在相同的热负荷下,多孔介质预混燃烧热效率较高，比本生式燃烧节约燃气30-50%[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]。
ECT在多孔介质内火焰分布可视化测量中的应用研究
发展方向。 关键 词 ：电容 层 析 成 像 ； 孑 介 质 ； 视 化 ； 焰 分 布 多 Ｌ 可 火
中 图分 类 号 ：Ｋ ９ Ｔ ３ 文献标识码 ： Ａ 国 家 标 准 学科 分 类 代 码 ： ７ ．０ ４ ０２
Ｖｉｕａ ｉ ａ ｉ ｎ ｏ ａ ｅ ｉ ｒ ｕｓ ｍ ｅ ｉ ｉ ｌ ｃ ｒ ｃ ｌｃ ｐａ ｉａ ｃ ｏ ｏ ｒ ｐ ｓ ｌｚ ｔｏ ｆ ｆ ｍ ｎ ｐｏ ｏ ｄ ａ ｕｓｎｇ ｅ ｅ ｔ ｉ ａ ａ ｃ ｔ ｎ ｅ ｔ ｍ ｇ ａ ｈｙ ｌ
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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
多孔介质燃烧技术
1. 引言
多孔介质燃烧技术近年来受到了广泛的关注。
通过改变燃料与空气的混合方式，多孔介质燃烧技术可以使燃烧更加均匀、增加燃烧温度、减少氮氧化物的排放等诸多优点。
本文将从多孔介质燃烧技术的基本原理、工程应用和未来发展趋势等方面进行论述。
2. 基本原理
多孔介质燃烧技术的主要原理是通过多孔介质将燃料和氧气进行混合，使得燃烧反应能够更加均匀和完全。
多孔介质可以是陶瓷、金属、陶瓷金属复合物等材料，其中具有许多微小孔隙。
在燃气通过多孔介质的过程中，会形成许多微小的涡旋或者湍流，这种流动能够达到更加均匀混合燃料和氧气的效果。
3. 工程应用
多孔介质燃烧技术已广泛应用于行业燃烧领域中。
例如，多孔介质燃烧技术应用于工业炉、锅炉和燃气轮机等设备中，已经显著提高了燃烧效率和能源利用率。
此外，多孔介质还可以用于燃气汽车发动机和燃料电池等领域，改善了燃料的利用率和减少了污染物的排放。
4. 未来发展趋势
未来，多孔介质燃烧技术将继续得到发展和推广。
目前已经有许多新的研究正在进行，例如将多孔介质应用于高温氧化、蜂窝状多孔
介质燃烧等方面的研究。
此外，多孔介质的材料研究也将得到进一步深入，从而提高多孔介质的性能和适用范围。
5. 结论
总之，多孔介质燃烧技术是一项应用广泛的新技术，在燃气应用和清洁能源方面具有很大的潜力。
通过进一步研究和发展，它将达到更高的效率和更广泛的应用。
多孔介质燃烧实验报告
热工综合试验结课作业多孔介质燃烧实验报告姓名：学号：指导老师：时间：多孔介质燃烧实验报告一、实验名称：多孔介质燃烧试验研究二、实验目的研究可燃气体混合物在耐高温、导热性能较好的多孔介质里的燃烧情况，并且与无多孔介质时加以对比。
通过监测分析燃烧室各处的温度变化来分析多孔介质对燃烧的促进作用。
三、实验背景与技术简介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。
多孔介质，即由固体物质组成的骨架和由骨架分隔成大量密集成群的微小空隙构成的介质。
多孔介质是由多相物质所占据的共同空间，也是多相物质共存的一种组合体，没有固体骨架的那部分空间叫做孔隙，由液体或气体或气液两相共同占有，相对于其中一相来说，其他相都弥散在其中，并以固相为固体骨架，构成空隙空间的某些空洞相互连通。
多孔介质是一种具有大孔隙率和光学厚度的透气性固体。
多孔介质的存在使燃料和氧气的接触面积变大，燃烧过程中，多孔介质内气相的燃烧放热、内部导热、对流、传质和固相内部导热、辐射及气、固两相之问的对流换热互相耦合，这种复杂的传热和化学反应过程就构成新颖、独特的燃烧方式。
燃料和氧化剂(氧气或空气)按一定的比例预先均匀混合，再送入燃烧室中进行燃烧的方法称为预混合燃烧。
多孔介质内预混合燃烧是指预混合气体通过颗粒或小球填充床、蜂窝陶瓷或泡沫陶瓷、毛毡滤芯、金属薄片叠层、纤维膨化结构等多孔介质固体框架缝隙内的燃烧。
多孔介质燃烧优点有很多，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；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。
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，大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。
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，提高火焰温度，扩展贫燃极限，降低有害污染物的排放量。
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文献标识 码 ： Ａ
图 １ 多 孔 介 质 中 绝 热 燃 烧
示意 图
１ 前言
随着 人类 环 境 意 识 的提 高 ， 处理 各 种 工业废 气 和乏 风 的要求 越来 越 高 。从全 球规 模 的环境 保 护角 度 出发 ， 也要 求 把各 种 场 合
（）多孔 介 质 中的 预混 火 焰 ４
混合气 ， 对于低热值燃料 、 稀薄混
收 稿 日期 ：０ １ ７ ｆｊ 订 日期 ： ０ —１ ２０ —０ 一 ０ 修 ２ １ ０—０ ０ ７
基金项 目： 国家 自 然科学基金资助项 目（０ ７ ３） ５０６ ６ ０
作 者 ｊ ： 礼 明 （９３一）男 ， 北英 山人 ， 连 理 工大 学 博 士 生 畸介 杜 １７ ， 湖 太
杜 札 明 ， 茂 昭 ， 洋波 解 邓
（ 尢连 理５ 大 学 动力 ５程 春， ：大连 １６２ ） ２ ． ２ ． 辽｛ １０４
摘 要： 预混 台 气在 多孔介 质 中的燃
烧 与在 自由 空间燃 烧相 比， 在提 高燃 烧效 率 、 扩展 贫燃极 限 、 约能量 和减 节
合气的燃烧乃至高负荷燃烧来说 是必 不可 少 的前 提 。多孔 介 贡 中
火 ， 而 火 焰 稳 定 性 很 好 ． 因 另 外 ， 辐射可 保 证能 量 回流 ， 热 多孔 介 质有 很 高 的热 容 量 ， 些 因 素 这 缓冲 了热 负荷 和过 量空 气系数 的 变化对燃 烧 过 程稳定 性 的影 响 ； （）由于 多孔 介 质 内火孔 分 ５ 布均匀 ， 之相对 于 自由空间各 加 部 分之 间 的换 热 系 数 大得 多 ， 因 而燃烧 室 内温 度分 布较 均匀 ； （）在 相 同 热 负 荷 下 ， 孔 ６ 多 介 质预 混 合 燃 烧 的 热 效 率 较 高 ， 比本 生 灯 式 燃 烧 节 约 燃 料 达
成热辐射 ， 辐射燃烧转 换效 率最 高 可达 ８ ％ 一 ０ ， 常 规 辐 射 ０ ９％ 而
燃 烧器 对热 辐 射 的转换效 率充 其
量 为 ３ ％－ ｏ ；
客孔 质 火焰 区 绝 热 壁 面
关
键
词： 多孔介 质 ；预混 合燃 烧 ；
热辐射 ； 超绝 热燃 烧
物
中 囤分杂 换 热器 ， 很 难 实现 稀 薄 混 合 气 也 的 白维持 燃 烧 。用燃气 燃 烧反 应
放 出的热量 和尾 气余 热 预热 反 应
而能显著增强气相火焰中的传热
传 质 过程 ；
（ ） 利 于 降低 Ｃ Ｎ 等 ７有 Ｏ、Ｏ 污染 物 的生 成 。
３ ０％ ５ ％ ＿＿ ０ ３：
排出的尾气中微量可燃性有害气 体烧掉。这些气体通常被大量的 空气 或 惰 － 体稀 释 ， 果 热 值 性气 结
很低 ， 用 常规 燃 烧方 法 处 理 这 采 些 气 体 需 要 补 充 大 量 的 外 部 能 量 。如 果能 把 自维持燃 烧 理论 应 用 到燃 烧 这 些 气 体 中去 ， 仅 可 不 以免 于 消耗 外 部 能 量 ， 可从 这 还 些稀 薄 燃 料 中 获 取 能 量 。然 而 ，
预混 合燃 烧就 是 满足 这一 要 求的
一
（）高 温气 体 通 过 多孔 介 质 ３ 时 ， 于 强 烈 的对 流 由 辐 射 能 量 转换 效 应 ， 能使 更 多 的 显 热 转 变
轻环境 污 染等 方 面具 有 显著 优越 性
本 文 全 面 归 纳 了多 孔 介 质 预 混 合 燃烧
（）多 孔 介 质 孔 隙 率 很 大 ， １ 相对 于 自由 空间 有高 度发 达 的 固 体 表 面积 ， 而 有 很 强 的积 蓄燃 因 烧 热 的能 力 ； （）气 体 在 多孔 介质 内的 流 ２ 动特 征是 存在 旋 涡结 构和 大摩 擦 系数 ， 利 于 气 体 和 多 孔 介 质 发 有 生深 度 动量交 换 和能 量交换 另 外 与气 体相 比 ， 孔 介 质 的 导 热 多 能力 和 辐射 能 力 也 要 大得 多 ， 因
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热
能
动
力
工
程
２０ １ ２矩 ３
总之 ， 多孔 介 质 的 存 在 大 大
向火焰 内部 插 人一段 导 热系数 高
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第 ｌ卷（ 第９ 期） ７ 总 ９
热 能 动 力 工 程
２２ 月 ． 年５ ０ ０
文 章 编 号 ：１ １ ００∞ 幔 Ｉ 一０ ２ ０ １０ ６ ３ ｒ ∞ ２１ ５
惰－ 陛多孔 介 质 中预 混 合 燃 烧 的研 究 进 展
２ 多 孔 介 质 预 混 合 燃 烧 的 比 自由空 间 中的 火焰 有更 快 的传 特点 播 速度 ， 管 混合 气 的 燃 烧 速 度 尽
太 ， 于 火 孔 很 小 ， 以 发 生 回 由 难 预混 台气 体在 多 孔介 质 中燃 烧 与 在 自由空 闻 中 的燃 烧有 很 大
区别 ， 主要 是 ：
种 高温 蓄热 燃 烧技术 。近 几十
的特 点 ， 迷 了国 内外对 多孔 介 质预 详 混 合燃 烧 的研 究成 果 ， 出了研 究 中 指 存 在的 不足 ， 对今后 将 要研 究方 向厦
其 应 甩 前 景作 了展 望
年来 多孔 介质 燃 烧器 的研 制 与开 发表 明 ， 孔 介 质 内 的燃 烧 过程 多 中 ， 过 各种换 热 过程 ， 通 特别 是 辐 射换热 ， 把 燃 烧 产 物 的 余热 回 可 收并转 移 到冷 的 反 应 物 中去 ， 从 而 可 以实 现低 热值 气体 的 自维 持 反应 。此 外 ， 由于 多孔 介 质燃 烧 器 的 结 构 简 单 、 本 低 廉 ， ２ 成 近 ０ 年来 它一 直是 国 际燃烧 和 Ｔｚ ＿ 陧热 物理 学术 界 的研 究热点