铁颗粒非均相着火模型与着火特性研究

基于缩小未反应核模型,考虑氧化层对氧气的扩散影响,构建了空气中Fe颗粒的非均相着火模型.模型计算的着火温度与实验着火温度的最大误差为6.95%,与Mi等的着火模型对比,两者所计算的颗粒升温速率基本一致,着火延迟时间的数量级相同.基于该模型研究了环境压强、氧气浓度、初始氧化层厚度和颗粒粒径对着火温度、着火延迟的影响.结果表明:着火温度、着火延迟时间随环境压强、氧气浓度增大而减小,随初始氧化层厚度增厚而增大;粒径小于10μm的范围内,着火温度随粒径减小而增大,粒径在10~50μm范围内,粒径对着火温度影响不大;随着粒径增加,着火延迟时间增加.

受辐射加热的煤粉颗粒群着火模型

本文建立了仅受辐射加热的煤粉颗粒群着火的不稳态模型。通过数值模拟，研究了煤粉浓度与颗粒群的着火方式、着火时间和着火温度等的关系。研究表明，颗粒群着火时间与煤粉浓度的倒数成线性关系；当煤粉浓度由高向低变化时，颗粒群的着火方式会由均相着火向多相着火过渡，其临界浓度随辐射热源的温度、颗粒直径和挥发份含量等的变化而改变。

微型HCCI自由活塞发动机着火模型的研究

通过分析微型自由活塞发动机HCCI(Homogeneous Charge Compression Ignition)燃烧过程主要受化学动力学控制的特性,结合自由活塞运动特点,使用变体积法对单次冲击微型HCCI自由活塞发动机着火时刻进行预测,并建立了相应的模型。在一台微型自由活塞发动机装置上,运用该模型对不同初始混合气压力情况进行了着火时刻的预测模拟,得到一定的结果,并进行了理论分析。

输电线路着火模型及分析

分析了输电线路绝缘层电热着火的原因 ,建立了两种着火模型 ,并给出了相应的边界条件。对模型的分析计算揭示了导线电流、绝缘层尺寸及绝缘材料物理化学性质与导线外围散热条件之间的相互制约关系。该模型对分析线路起火原因 ,预防电气火灾的发生具有实际意义。

煤粉群非稳态统一着火模型

现有的煤的着火模型都存在通用性差的缺点，不能同时简单明了地分析着火机理和确定着火温度．本文提出了能联系单颗粒着火与群体着火的非稳态模型，以分析不同着火条件下煤的着火机理和着火温度．本模型的基本特点是，引人有限气体空间的假定，考察有限空间内的升温，确定着火条件和参数，井以此反映不同浓度的颗粒群的着火．通过对辐射换热的条件下的煤粉着火的计算，显示了本模型的优越性．它预测了不同条件下的着火机理、着火温度和着火时间，为工程设计提供了较为准确的着火温度数据，而这些结果正是现有着火模型所无法同时、准确获得的．

正庚烷-甲醇二元燃料着火的23步反应模型

试验发现,与甲醇混合或在甲醇氛围中,柴油、正庚烷的着火受到一定的抑制.为了揭示其机理,采用零维模型对甲醇影响正庚烷着火的化学反应进行了分析.结果表明,在温度低于1 000 K时,由于甲醇的存在,OH大量转化为H2O2,而此时H2O2分解的活化能较高,尚不能大规模参与反应,从而降低了系统的活性.但温度超过1 000 K时,H2O2分解为OH的势垒被打破,甲醇的抑制作用即消失.根据以上分析结果,创建了用于预测着火的骨架反应模型,共包含23步反应、23种物质,计算结果表明,该模型对各个当量比和掺混比的燃料两阶段着火时刻和重要物质变化规律有较好地预测.

O_2/CO_2气氛下无烟煤着火温度的实验与模型研究

为了研究O2/CO2气氛下无烟煤的着火特性尤其是着火温度Ti,采用垂直沉降炉(DTF)实测了阳泉无烟煤在空气(21%O2/79%N2)气氛及4种不同O2浓度(10%、21%、30%、40%)的O2/CO2气氛下着火时的气体温度Ti,g,并采用改进的非均相热力着火模型对该无烟煤着火时的气体温度Ti,g和颗粒温度Ti,p进行了预报与比较。研究结果表明:在相同O2浓度时,O2/CO2气氛下阳泉无烟煤的着火温度明显高于O2/N2气氛下的着火温度,这主要是因为CO2比N2有更高的摩尔比热容以及O2在CO2中的质量扩散率比在N2中更低;在O2/CO2气氛中阳泉无烟煤的着火温度随着O2浓度的增加而呈指数形式降低;各气氛下煤粉着火时的气体温度预报值与实测值吻合较好。

受高温空气加热的煤粉气流着火过程数学模型

在一维平面层流煤粉气流着火模型的基础上,提出了一种一维平面紊流煤粉气流的着火模型。该模型不仅考虑了火焰中的辐射传热,煤粉热解,挥发分燃烧和多相反应等过程,同时还考虑了紊流对气相质量及能量扩散的影响,使该模型更能真实地反映工程实际。此外,通过实验对所建立的数学模型进行了实验验证,两者结果吻合较好,表明所建立的数学模型是正确可信的。

混煤着火特征温度的试验测定及模型预测

文中介绍了采用小型动态着火试验炉对多种单一煤及混煤的着火特性所进行的试验研究,测定了单一煤及混煤的着火特征温度,并对其进行了比较和分析,提出了混煤“等效挥发分”的概念.在上述试验研究的基础上,对混煤的着火机理进行了初步分析,并提出了混煤的着火模型。为混煤着火性能的进一步研究奠定了基础.为燃烧混煤的电站锅炉一次风配风提供了重要参考依据。

蒸发和着火模型对甲醇射流火焰模拟的影响

为了提高甲醇射流火焰数值模拟的精度,本文首先通过实验得到了甲醇蒸发率与温度的关系曲线,形成新的两相传质关系;其次应用基于Frank-Kamentsky近似的液滴着火模型和新的蒸发模型对某甲醇空气射流火焰进行了数值模拟,将应用已有模型、仅应用蒸发模型、同时应用蒸发模型和着火模型(混合模型)的预报结果与实验结果对比检验。结果表明,应用蒸发模型的预报结果比已有模型的模拟结果更接近实验值,混合模型的预报结果最好。

对冲扩散火焰中单颗粒煤着火瞬态模型

建立了适用于分析对冲扩散火焰中单个煤粉颗粒穿焰过程的瞬态模型,考虑了流场、温度场及组分浓度分布对单颗粒煤的运动、升温及着火特性的影响.结果表明,计算条件下煤粉颗粒最大升温速率均超过1×105,K/s.煤颗粒在穿焰过程中的着火温度随粒径增长单调递减,同时着火延迟时间先增长后趋缓.在火焰面后发生均相着火的煤颗粒其着火延迟时间随粒径变化很小,可能是因为进入高浓度氧化性气氛使得析出的挥发分迅速着火.

甲烷对煤粉着火的实验研究与模型计算

依据零值边界梯度着火理论,建立煤粉颗粒群与甲烷的混合着火模型。采用该模型对煤粉颗粒群与甲烷混合物在滴管炉中的着火孕育时间实验进行模拟,通过与实验结果的对比,表明该模型计算得到的结果与实验结果符合较好。

单液滴高温静止空气环境着火模型

航空煤油等液体燃料在高温环境中会发生单液滴着火(带着独立火焰蒸发)现象,本文首先实验测量了煤油、RP3航空煤油和柴油单液滴在855 K到1085 K的温度范围内静止空气环境下,液滴最低着火温度和初始直径的数据。结果显示:在实验温度范围内,煤油、RP3航空煤油和柴油单液滴着火的最小初始直径随环境温度的升高而减小,随环境温度的降低而增大。原因在于同样温度环境下大液滴能够提供足够浓度的混气发生着火现象。在相同环境温度下,煤油单液滴能够着火的最小初始直径最大,其次是柴油液滴,而航空煤油液滴能够着火的最小初始直径最小。本文在Frank-Kamenetskii分析基础上,进一步推导了高温静止空气环境下单液滴着火预测模型,所得模型预测结果与实验数据相符。

煤粉着火难易模型的初步建立

利用沉降炉试验系统 ,针对不同煤质的煤种进行了着火燃烧试验 ,采用回归分析方法确定了煤粉着火难易模型 ,按照该模型计算得到的着火温度指数与实际试验中测量得到的结果相符合 ,证明了模型的精确性。

钛颗粒着火过程氧化膜破裂行为的理论研究

在着火热自燃理论基础上,通过分析钛颗粒表面氧化膜与基体之间的应力状态,结合实验事实,提出氧化膜最外层首先发生破裂但不形成贯穿裂纹的观点,基于该观点建立模型理论研究外层氧化膜的破裂行为对钛颗粒着火过程的影响,并对钛的着火过程进行物理模拟实验研究。结果表明:在673～1373K范围,当环境温度较低时,钛颗粒发生恒温氧化,氧化膜破裂导致氧化动力学曲线由抛物线向直线转化,当处于高温时,氧化膜的破裂使着火温度降低45K,不会对钛颗粒的着火过程产生强烈影响;当钛颗粒尺寸增大时,钛颗粒的着火温度未出现明显升高,与铝颗粒着火过程氧化膜的完全破裂机制不同;氧化膜内应力的变化使由外而内的裂纹扩展到一定程度后停止,即外层氧化膜不完全破裂,从而加速氧在内层氧化膜内扩散,增大了钛颗粒发生着火的敏感性;非等温氧化实验间接验证了外层氧化膜非贯穿破裂对钛着火过程影响的理论研究。

大颗粒碳／炭着火规律的研究

本文研究了大颗粒碳／炭的着火过程，通过实验和数值模拟发现，大颗粒碳／炭的着火与小颗粒的不同，它的温升历程不存在突跃现象，因此也就不存在ｄ２Ｔ／ｄｔ２＝０的着火特征点。为此，本文针对大颗粒碳／炭着火过程的特点，提出了一个新的着火判据，据此建立了大颗粒碳／炭着火模型，导出了与小颗粒碳／炭相同形式的着火表达式。实验验证了在小颗粒模型下推导出的着火温度与煤质之间的通用关系仍适用于大颗粒碳／炭的着火。

直流煤粉射流着火稳定性指数研究

基于炉膛内煤粉射流微元段,分析煤粉射流卷吸、挥发分与焦炭燃烧以及辐射传热引起的质量与热量变化,建立煤粉射流中氧质量浓度变化、煤焦颗粒直径变化、煤粉颗粒温度变化及一次风射流温度变化微分方程。在此基础上,提出煤粉射流着火稳定性指标的定量计算方法,对于在实际运行中预测与诊断燃烧状态、优化燃烧、预防熄火具有重要意义。

柴油机湍流燃烧模型的研究现状及发展趋势

本文根据湍流燃烧模型研究的最新文献资料,综述了柴油机湍流燃烧模型的研究现状,重点介绍了作为当今研究热点的拟序火焰面模型(ＣＦＭ)和概率密度函数模型(ＰＤＦ),并指出了今后湍流燃烧模型研究的趋势。

相对静止气氛下硼颗粒着火过程

针对相对静止气氛下单颗粒硼的着火过程展开了系统研究,考虑硼颗粒周围径向气相流动以及硼颗粒与周围环境间的传热和传质过程,建立了一维硼颗粒着火模型。分析了硼颗粒在实现着火和未能实现着火两种典型情形下的颗粒相、气相组分参数以及颗粒外表面上Stefan流的变化规律,并对其成因展开了分析。研究表明,在实现着火和未能实现着火两种典型情形下,硼颗粒外表面的Stefan流都会经历先由周围空间流向颗粒表面,而后变为由颗粒表面流向周围空间的过程;考虑颗粒外表面处气相Stefan流作用后,硼颗粒的着火延迟时间减少,且压力越大,影响越大。