燃料NO生成的总包反应速率

基于全面化学反应体系，对燃料ＮＯ的反应特性进行了详细的数值计算和理论分析，指出了目前应用较多的ＤｅＳｏｅｔｅＮＯ总包反应模型的不足．同时，通过引入燃料氮氧化过程中关联组分Ｏ与ＯＨ离子的浓度和。

含焦油生物质气还原NO的总包反应机理模型及其数值模拟

为模拟含焦油生物质气再燃过程,建立了总包反应形式的含焦油生物质气还原NO的化学反应机理模型.通过对模拟结果的分析证实了此机理模型的可行性.该模型可用于实际含焦油生物质气再燃过程的模拟计算.

SNCR脱硝总包反应动力学模型研究

为与复杂实际流动模型结合并适应炉膛燃烧模拟计算,需要建立简化的能准确反映NO还原过程的SNCR总包反应动力学模型。不同于实验数据直接拟合方法,采用遗传算法,通过比较总包反应模型与详细机理模型的计算结果,得到了优化的总包反应动力学参数。在不同反应停留时间、不同NSR和不同温度(800~1 400 K)下利用总包反应动力学模型进行计算。结果表明:总包反应模型能够准确预测NO还原反应温度窗口、脱硝效率和氨的摩尔分数的变化规律,也能够预测停留时间和NSR对脱硝效率及氨逃逸的影响,具有较好的适用性;预测停留时间为0.3 s时最低NO摩尔分数出现在1 225 K的温度下,最佳脱硝效率约为80%;当温度为1 193 K且氨氮比为1.5、反应时间为0.1 s左右时,反应体系中NO物质的量浓度就已降为初始浓度的50%以下;当反应时间延长到0.6 s时,脱硝率几乎达到最大值,停留时间超过0.6 s之后NO摩尔分数降低不明显。

太根发射药气相总包化学反应模型及数值分析

为了研究太根发射药气相燃烧过程中的物理化学过程,本文建立了气相化学反应的总包燃烧模型。通过与相关实验和文献结果比较,验证了所建模型及计算方法的准确性,并研究了不同太根含量、燃烧压力下气相火焰温度及各种组分质量分数分布特性。计算结果表明:当硝化棉质量分数固定为0.60,太根质量分数由0增加到0.40,火焰燃烧最终温度Tf由2965 K降低到2654 K,火焰厚度由2.04 mm增加到3.63 mm;在最终火焰区,CO质量分数由0.25升高到0.35,H2的质量分数由0.0047下降到0.0033,可燃气体整体质量分数含量增加。环境燃烧压力p由1.01 MPa增加到10.1 MPa,火焰最终温度几乎不变,火焰厚度由3.01 mm减小到0.88 mm。分析认为:随着太根含量的增加,火药燃烧温度降低,可燃气体质量分数增大;燃烧压力增加火药燃烧厚度明显减小,火焰最终温度基本不变。

煤油简化化学反应机理在超燃数值模拟中的应用

针对一种适用于超声速燃烧流场数值模拟的新型26组元89反应简化燃烧反应机理,在RP-3航空煤油点火、定常/非定常燃烧流场数值模拟方面的效率与精度进行了研究。首先,对定常燃烧流场进行了典型算例数值模拟,得到了与试验数据相吻合的结果,分析表明该简化机理在计算精度方面具有明显优势。然后,针对气态煤油在超燃冲压发动机燃烧室内的非定常燃烧流场,将该简化机理与总包反应简化机理进行了对比,验证了该简化机理可以更准确地描述燃料燃烧过程中化学能的释放过程,并能够获得烯烃、炔烃等重要中间燃烧产物的空间分布规律,给出包括点火延迟等参数在内的更为全面的流场信息。研究结果表明,该新型燃烧反应简化机理在煤油燃料超声速燃烧流场的数值模拟方面具有较高的精度与效率,可以用于超燃冲压发动机内流燃烧流场的模拟与分析。

典型陕北长焰煤热解行为及其动力学实验研究

利用热重分析(TGA)技术研究了升温速率对典型陕北长焰煤热解行为的影响,并用总包反应模型和分布活化能模型(DAEM)对其进行了动力学分析,比较了两种模型对3种典型陕北长焰煤热解的适应性.TGA结果表明典型陕北长焰煤热解分为3个阶段,增加升温速率使活泼热分解阶段和二次脱气阶段最大失重峰对应的热解温度向高温区移动,热解转化率降低.动力学分析表明:总包反应模型由于其假设只能得到某一温度范围内活化能和指前因子的平均值,且数值较低.DAEM可得到热解活化能的分布区间32～446kJ.mol-1,3种长焰煤热解表现出不同的活化能分布趋势.DAEM可较好描述黄土庙(HTM)煤样热解的全过程,活化能主要分布于181～425kJ.mol-1,出现两个峰值,对应的活化能分别为419kJ.mol-1和425kJ.mol-1.DAEM可描述府谷(FG)和张明沟(ZMG)煤样失重率在10%～55%的热解行为,活化能和频率因子随转化率的增加而升高.DAEM能描述非等温热解从低温到高温的过程,真实反映不同煤样热解过程的差异性、复杂性、连续性.

煤粉燃烧过程中H_2S生成机理研究进展

本文综述了H_2S生成的总包反应机理和详细反应机理,分析了相关研究中还需进一步解决的问题。在此基础上,提出了多孔壁风耦合空气燃烧技术,以抑制煤粉燃烧过程中H_2S的生成。初步的实验结果表明,该技术可望在实现低NO_x排放和高效燃烧的同时,有效抑制水冷壁面附近H_2S的生成。今后的研究应集中在完善H_2S生成的总包反应机理、修正其详细反应机理及构建简化机理,并论证多孔壁风耦合空气分级燃烧技术优势。

高炉煤气蓄热式燃烧化学动力学机理研究

探讨了低热值煤气蓄热式燃烧的化学动力学特性。针对目前开展蓄热式燃烧数值模拟工作常用的总包化学机理进行优选,并利用PSR反应器对蓄热燃烧典型气氛进行不同时间尺度的演化,分析其主要组分的变化特性。同时将优选出来的总包机理应用到3 MW低热值煤气燃烧炉进行数值模拟预测。结果表明,采用JL机理模拟所得的CO浓度分布与详细化学机理和实验结果接近,而不考虑CO逆反应过程时,LA机理模拟结果显示CO燃烧过快。JL机理对炉膛全场的温度分布与实验值也更相近,同时炉膛出口处的温度误差为全场误差最大值,约为50 K。JL机理可以被很好的应用至低热值煤气高温空气燃烧预测。

SBS-Ⅱ型富氧燃烧锅炉数值模拟与优化

以SBS-Ⅱ型富氧燃烧中试锅炉为研究对象,对燃烧过程的反应机理和物性参数进行了分析和修正,采用数值模拟方法对炉膛富氧燃烧的流场和温度场进行了研究.结果表明:富氧燃烧下煤粉随一次风气流与二次风气流混合后的燃烧更为剧烈,26%氧分压富氧燃烧下的火焰形状和温度场分布与空气燃烧下基本保持一致,能够实现传热特性相匹配;随着到燃烧器扩口距离的增加,中心回流量呈现先增大后减小的趋势,最大回流量对应的位置基本一致,旋流强度为0.8时的回流量最大,稳燃效果明显且煤粉燃尽率较高.

当量比对连续旋转爆轰发动机的影响研究

采用新的氢气/空气总包化学反应模型,对二维圆柱连续爆轰流场的演化进行数值模拟,计算了当量比φ从0.4到2.0变化时对连续旋转爆轰的影响。计算结果表明:在此物理模型和初始条件下,当φ为0.4、0.6、0.8、1.8、2.0时不能形成连续旋转爆轰,当φ为1.0、1.2、1.4、1.6时能够形成稳定的连续旋转爆轰,这一结果与实验结果符合得很好;贫燃和富燃条件下不能形成连续旋转爆轰的机理是不同的。

详细化学反应模型中温度修正项特性研究

本研究主要讨论了爆轰过程中混合气体比热比的变化、详细化学反应模型中温度修正项的函数表达形式、以及活化能对化学反应动力学特性的影响.通过对传统Arrhenius定律的分析完善,提出了具有温度指数修正的总包一步爆轰计算模型.采用几个常用的爆轰计算模型,对满足化学当量比的H2/Air混合气体,开展了爆轰特性的数值模拟对比研究.计算结果表明,新提出的爆轰计算模型能够得到的胞格尺度与实验值符合良好,首次实现了爆轰波胞格尺度的定量数值模拟.论文进一步建立了总包反应模型与详细化学反应模型之间的关系,讨论了详细化学反应模型中温度修正项的物理意义.

3种生物质焦CO2气化反应性及动力学研究

以玉米秸秆、小麦秸秆和松木屑3种农林剩余物以及晋城无烟煤为原料,采用热重分析法考察3种生物质热解特性以及掺混少量无烟煤对生物质焦气化反应性的影响,通过总包n级反应模型和分布活化能模型(DAEM)分别对热解和等温气化过程进行动力学分析。结果表明:3种生物质热解失重先后顺序为玉米秸秆(180~360℃)>小麦秸秆(200~360℃)>松木屑(220~400℃),热解平均活化能分别是:8.976、9.11和15.081 kJ/mol;定义反应性指数R0.9表示生物质焦的气化反应性,3种生物质焦气化反应性高低顺序为玉米秸秆(R0.9=0.136)>小麦秸秆(R0.9=0.105)>松木屑(R0.9=0.038),掺混少量无烟煤后,使玉米秸秆焦和小麦秸秆焦气化反应性指数呈线性下降,而对松木屑焦影响较小;玉米秸秆、小麦秸秆和松木屑3种生物质焦等温气化活化能随着碳转化率呈先上升后下降的趋势;掺混5%无烟煤焦的玉米秸秆和小麦秸秆焦气化反应活化能均增大,但在反应后期下降趋势显著。