乙醇-氢气-空气混合燃气的层流燃烧速度测定

为了研究乙醇的层流燃烧特性,在定容燃烧弹内,分别研究了初始压力为0.3 MPa,氢气比例为50%时,不同初始温度(370 K和450 K)和当量比(0.7~1.4)下,氢气-乙醇混合燃气的火焰传播规律。计算得到了混合燃气的层流燃烧速度和马克斯坦长度,分析了拉伸率对火焰传播速度的影响,同时将研究结果与文献数据进行了比较,验证了计算模型的可靠性。结果表明:随着初始温度的增加,混合燃气的层流燃烧速度也会随之提升;当量比的增加也会提升混合燃气的层流燃烧速度,在当量比为1.2时达到了峰值,随后开始降低。初始温度的增加会在一定条件下会导致火焰的不稳定;在初始温度370 K下,马克斯坦长度始终大于0,火焰一直处于稳定状态;初始温度450 K、0.7~0.9当量比下的马克斯坦长度小于0,火焰出现了不稳定状态,因为较高的初始温度会产生强烈的对流和湍流效应,这些效应会使火焰的边界层受到扰动,造成火焰不稳定;不同初始温度下的马克斯坦长度都随当量比的增加而增加,火焰的稳定性不断提升。对计算得到的层流燃烧速度进行数据拟合,得到了计算乙醇-氢气-空气混合气层流燃烧速度的关系式。

高温下掺氢燃气层流燃烧速度和稳定性研究

基于定容燃烧弹系统结合高速纹影技术,研究了初始温度为450 K,初始压力为0.2 MPa,氢气含量为50%,70%和80%,当量比为0.7~1.4时的氢气-乙醇-空气混合燃气的层流火焰燃烧特性。对掺氢燃气的层流燃烧速度(LBV)以及火焰不稳定性进行研究。结果表明:扩大燃料中氢气的占比能提高混合燃气的LBV;氢气掺混含量为50%,70%和80%预混燃气的层流燃烧速度均在当量比为1.3下达到峰值,随后呈下降趋势。当氢气掺混含量为50%,70%和80%时,随着当量比的上升,L b逐渐减小,在当量比为1.4左右变成负值,火焰表面出现裂纹并发展出细胞结构,火焰呈现不稳定状态。