加力燃烧室试验燃气分析取样探针设计与验证

为了满足航空发动机加力燃烧室高温低压环境下燃气分析测试对取样探针的应用要求,设计了一种双层冷却腔结构的混合取样探针,采用增材制造技术加工成型,通过试验和数值模拟,对其取样性能进行了验证和分析。研究结果表明:内、外腔分别采用空气和水作为冷却介质,可获得满足标准要求的样气,燃烧性能测试结果满足工程应用需求;探针取样性能与流场环境参数存在较强的线性相关性,其中压力影响最大,采用多元线性最佳子集回归分析方法获得的多个拟合方程拟合偏差最大不超过4%,可用于一定范围内该类探针取样性能的预测;本文采用的取样探针流-固热耦合数值模拟方法可信度较高,各性能参数计算误差在8%以内,可辅助探针流动与换热结构设计。

燃气分析测量高温燃气温度的方法

叙述了两种根据燃气成分推算高温燃气温度的计算方法——效率/余气系数法和焓值守恒法。效率/余气系数法根据燃气分析得到的余气系数和燃烧效率计算燃气温度,按燃烧效率和余气系数计算方法的不同又划分为补燃法和全成分法;焓值守恒法根据燃气成分和焓值计算燃气温度。分析和比较了两种计算方法,这些方法已应用到燃烧室出口高温燃气温度测量中。

基于燃气分析法的航空发动机燃烧室性能研究

为深入了解燃烧室性能,用燃气分析法测量了燃烧室在高压状态下的气态污染物排放和排气冒烟,用热电偶法测量了燃烧室出口温度场。混合式取样器安装于摆盘上,随摆盘沿周向匀速旋转采集样气,通过测试仪器分析样气组分,计算得到了燃烧室的油气比、燃烧效率、污染物排放指数及冒烟数。通过比较采用燃气分析法和流量法得到的油气比、燃烧效率的测试结果,分析了慢车状态误差偏高的原因,结果表明:燃气分析法是1种准确、可靠的燃烧室性能测试方法。改进了混合式取样器结构,提高了排气冒烟测试的精度。

新型燃气分析仪的研究

空燃比不合理会造成热损失增加,热效率降低,环境污染加重。鉴于现有燃气热值分析仪存在的缺陷,设计出一款新型燃气分析仪。新燃气分析仪由煤气流量、空燃比-残氧双闭环及燃烧器构成。首先,通过监测燃烧器烟道中的残氧,调节空燃比,将残氧稳定在1%2%范围内,保证燃烧器中的煤气燃烧充分;其次,将此分析仪的空燃比在线实时传输给燃气设备,用于其燃烧过程优化控制。根据某钢厂热风炉现场数据,建立BP神经网络温度预测模型。结果表明:热风炉拱顶温度上升速率提高,蓄热期温度降低,废气温度升高,单位能耗降低,送风效果提高,该热值仪具有实际应用价值。

燃气分析系统优化设计及应用研究

为了实现高温、高压环境下航空发动机燃烧室出口温度、燃烧效率、污染排放等性能参数的准确测量,对现有的燃气取样及分析系统进行了优化设计,对数据后处理方法进行了修正,并建立了适用于燃烧室出口温度计算的全成分焓值守恒法。基于贫油直接喷射低污染燃烧室对燃气分析系统和数据后处理方法进行了性能评估和应用研究。研究结果表明:优化后的燃气分析系统符合国际民航组织的污染排放测量要求,并且该系统响应时间快、数据有效性高;通过对比燃气分析法和传统测量方法,燃气分析法精度更高、工作范围更宽、稳定性更好,能够准确评估燃烧室出口温度、燃烧效率和污染排放等性能。

高油气比下燃气分析测温探针反应冻结性能研究

要使用燃气分析法实现燃烧室出口温度分布的高精度测量,需要确保取样探针内燃气样本的化学反应能够快速冻结.随着航空发动机燃烧室出口温度的不断提高,化学反应冻结的难度增加.本研究通过数值模拟与化学反应动力学计算,获得了气动探针内化学反应冻结随当量比和探针落压比的变化规律,分析了探针内部化学反应冻结过程的主要影响因素与机制.研究结果表明,随着当量比增加,探针内CO相对含量的变化量先上升后下降,在当量比为0.9~1.0时最大,达5.2%.随着落压比降低,激波内吞、静温升高,最终将会导致CO、CO_(2)的相对含量的变化量大幅上升.

燃气分析法在高温升全环燃烧室出口温度场试验中的应用

为了给某型高温升全环燃烧室的出口温度分布改进优化提供技术支持,采用燃气分析法和热电偶法2种测量方法测量出口温度场。燃气分析法通过2支5点非混合式取样器随旋转机构旋转1 80°,采集燃烧室出口600点样气,测量CO_2和CO_2种组分的体积分数进而计算燃气温度。在油气比0.03状态下,燃气分析法与热电偶法测量的燃烧室出口温度分布基本一致,在油气比0.037状态下,燃气分析法测到的热点温度达到2285 K,经误差分析得出CO_2和燃料热值的测量偏差对燃气分析法的温度测量影响较大,采用的燃气分析法测温系统总误差在1%以内。研究结果表明:燃气分析法是1种具有较高测试精度、可靠的高温测试技术。

重庆燃气分析小屋正式交接 燃气计量技术新突破

2011年10月27日，重庆燃气供气分公司与燃气集团相关部门在长南首站进行了分析小屋的验收及交接工作，此次交接标志着供气分公司将正式对首站分析小屋进行使用、维护和管理。

燃气分析在燃气轮机中的特殊应用

本文提出燃气分析在燃气轮机中的特殊应用,包括用燃气分析法求航空发动机的喷气推力、功率、空气流量,求燃烧室出口温度,以及求非单一燃料燃烧室的燃烧效率和余气系数。试验表明,用笔者导出的公式计算结果与用常规方法实测结果比较,相差不大于6％。

燃气分析法测量小尺寸全环燃烧室出口温度场

为探索燃气分析法测量小尺寸全环燃烧室出口温度场的应用,介绍了适应小尺寸全环燃烧室出口通道高度的多点非混合式水冷燃气取样探针设计,燃烧室出口分别布置2支5点非混合式水冷燃气取样探针和双铂铑热电偶,随位移机构旋转180°,实现正、反双向数据采集,测量二氧化碳(CO_(2))、一氧化碳(CO)和未燃碳氢化合物(UHC)3种组分的体积分数进而计算燃气温度.试验结果表明:燃气分析法与热电偶法测量的燃烧室出口温度分布基本一致,两者测量的相对偏差在2%以内;同时表明燃气分析法在测量航空发动机燃烧室温度场具有测温上限高、测量准确的优点.

燃气分析法测量航空发动机五头部燃烧室温度场

介绍了航空发动机燃烧室温度场测量所用的燃气取样器和燃气分析系统,并对系统简化所引起的误差进行了分析.阐述了"点"燃烧温度的计算方法以及利用"点"燃烧效率、油气比和燃烧温度计算总平均值的方法.数据显示利用热电偶测量温度获得的燃烧效率比燃气分析法燃烧效率约低4%,在燃气温度约为1 500℃时,热电偶测得的燃气平均温度比燃气分析法平均温度低55℃左右,同时表明燃气分析方法在测量航空发动机燃烧室温度场具有可测温度高、影响因素少、数据准确的优势.

航空燃气涡轮发动机燃气分析测试及计算方法

针对航空燃气涡轮发动机整机及燃烧室部件试验的燃气分析测试,介绍了测试的原理和系统组成,完善了液体碳氢燃料的计算方法,发展了气体燃料的计算方法;分析了燃气组分测量值误差对燃烧参数计算结果的影响,讨论了取样方式及混合式取样器结构的影响,给出了混合式取样器结构是否合理的判定条件;对比了高压全环燃烧室试验的燃气分析和常规测试的结果,结果表明:使用设计合理的混合式取样器、保证足够的测点密度和使用合理配置的燃气分析测试系统,余气系数的测量精度优于5%,并对热电偶法和燃气分析法燃烧效率偏差进行了分析.

高效快速多种燃气组分色谱分析法

采用热导检测器，通过几种柱的组合．采用多维柱切换系统，并自动完成阀的驱动和信号切换，实现性质不同的人工煤气和液化石油气主要成分一次进样全自动分析，该方法操作简便、分离效果好、灵敏度高、结果准确可靠．

燃气分析法测试燃气轮机主燃烧室燃烧效率、气态污染物误差分析

介绍了测量燃气涡轮发动机主燃烧室燃烧效率、气态污染物排放的燃气分析系统,从取样、摆动测量方式、过程温度控制、仪器测量4方面分析了燃烧效率、气态污染物的误差.结果表明:采用混合式取样器以摆动测量方式得到的燃烧效率误差在0.21%以内,余气系数的误差在1.11%以内,气态污染物误差在2.24%以内.此外还对燃烧室不同工况下的燃烧效率和污染物组分体积分数分布进行了统计分析,确认了除较高油气比状态的燃烧效率分布较为均匀,可适当减少取样点数量外,足够的取样点数量是保证燃气分析测试结果准确性的必要条件.

基于有限体积法的城市燃气管网运行分析

在大力发展燃气用户的同时,要确保燃气输配管网运行的可靠性,就需要对燃气输配管网进行工程计算。目前对燃气管网工程计算的研究多集中在天然气长输管线,而与之相比,城市燃气管网结构更复杂、计算数据量更庞大。为此,建立了采用有限体积法对管网模拟方程组进行求解的燃气管网分析系统,并据此对某次高压管线进行了动态工程计算,各站点压力的计算结果与实际监控信息平均相对误差为0.02%～4.13%(与采用美国SPS软件验证计算结果基本一致);采用燃气管网分析系统还对某城市中压管网进行了稳态工程计算,得到管网压力最低点及"瓶颈"管段,这将有助于管网改造与运行方案的制订;同时结合运营经验、监控信息对计算结果进行了综合分析。结论认为:①如果对城市燃气输配管网进行动态模拟,必须研究各燃气用户的用气规律,找出不同工况下燃气用户的小时流量估算方法;②监控点信息值选取城市全年最大小时流量发生日对应的时段值,并结合日常运营工作的经验判断计算结果的合理性。

油气比对燃气分析法燃烧效率、气态污染物测试精度的影响

在燃气分析单点测试偏差的基础上,针对燃气轮机、主燃烧室及加力燃烧室目前采用的取样方式的现状,建立了燃气分析法和流量法的油气比偏差对燃烧效率和气态污染物测试精度的影响规律。结果表明:对于采用移位机构进行测量的主燃烧室,流量法和燃气分析法油气比相差在5.1%以内时,说明有足够的测点密度,数据有效,此时的燃烧效率精度优于0.5%;对于加力燃烧室和整机测试,由于取样点不足,油气比偏差较大,燃烧效率的精度还取决于油气比和CO的体积分数。保证足够的取样点密度是燃气分析测试结果具有较高精度的前提。

虚拟燃气色谱分析仪

文章叙述了结合虚拟仪器技术、数据采集技术、LabVIEW软件技术以及气相色谱分析技术,开发出一种新的燃气色谱分析软件,其能够利用老式色谱分析仪进行分析,具有测试结果显示直观,数据处理快捷准确以及试验费用低廉等优点。