煤燃烧特性热重试验研究及动力学分析

为了研究煤样挥发分、氧化程度及燃烧时氧气浓度对煤样燃烧难易程度的影响,设计并完成有关相应影响因素的3组热重分析(TGA)试验。采用等转化率法和特征温度分析法进行数据分析。结果表明:特征温度法显示煤燃烧时高挥发分煤样的特征温度较其他煤样低;等转化率法显示高挥发分煤样的各转化率下活化能也均低于其他煤样。2种方法的分析结果一致,都显示挥发分含量高的煤样较其他煤样易于燃烧。分析不同氧化程度下的煤样燃烧热重曲线和不同燃烧时氧浓度情况下的热重曲线得出,氧化程度越高,燃烧时氧浓度越高,煤越早开始燃烧,燃烧速度也越快。

贫氧条件干燥煤燃烧热重实验研究

为了解地下高温低氧环境下的煤燃烧特性,研究低于空气氧体积分数情况下气体氛围对干燥煤燃烧的影响情况,对褐煤及焦煤2种煤样进行了热重实验,通过分析TG曲线及DTG曲线,求出各燃烧阶段特征温度值,并对最大失重速率温度和燃尽温度与氧体积分数数据进行拟合。结果表明:氧体积分数越高,达到最大升温速率时温度越低;在氧体积分数极低情况下,不同煤质煤燃尽温度接近,燃尽温度与煤质无关,随氧体积分数增大,燃尽温度不断降低,在氧体积分数高于一定值以后,燃尽温度趋于稳定;干燥褐煤较干燥焦煤更易于燃烧。此结果对防治高温低氧地下煤火现象,以及煤矿火灾有指导作用。

颗粒堆积床辐射–导热耦合传热等效导热系数参数化分析

颗粒堆积床在高温气冷堆等工业生产中有重要应用。对于事故下颗粒床核反应堆被动冷却的安全性分析,热辐射是最重要的传热机制。本文以表征颗粒堆积床辐射–导热耦合传热过程的传热特性的等效导热系数为研究对象,采用反向离散坐标光线追踪法与有限体积法结合求解颗粒床内热辐射–导热耦合传热,获得等效导热系数。与半经验模型进行对比并分析颗粒直径、颗粒导热系数和发射率对等效导热系数的影响。结果表明,长短程模型相比较其它模型,可以更好地预测颗粒床的等效导热系数,并且随着颗粒直径、颗粒导热系数以及发射率增加,颗粒床的等效导热系数显著增加。研究结果有助于理解颗粒堆积床中的辐射传热作用,为颗粒堆积床传热分析提供参考。

均匀分布纳米粒子系近场辐射热扩散特性

当粒子系中粒子平均间距接近甚至小于热辐射特征波长时,由于倏逝波贡献,其辐射换热热流可远超黑体辐射极限热流。由于存在复杂近场作用,密集粒子系内近场辐射热扩散特性尚不清晰。本文基于涨落电磁理论研究了均匀分布纳米粒子系的近场辐射热扩散特性。研究发现:通过与离散尺度多体辐射换热理论及动理学理论关于金属及电介质粒子链近场辐射换热结果对比,常规热扩散理论可更准确地用于研究粒子系近场辐射热扩散特性,SiC纳米粒子链辐射等效导热系数随温度增大而增大,且温度只影响辐射等效导热系数的大小,而对其光谱峰值频率则无影响。当粒子间距一定时,粒子系辐射等效导热系数随粒子尺寸的增大而增大,更多能量可以在大颗粒构成的粒子链上传递。紧密堆积的粒子系内近场光子隧穿作用较强,其辐射等效导热系数也大于较稀疏粒子系的辐射等效导热系数。