学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

低热值煤层气燃烧器的数值模拟与实验研究

作　者: 罗渝东
导　师: 张力
学　校: 重庆大学
专　业: 热能工程
关键词: 低热值煤层气 燃烧器 数值模拟 实验研究
分类号: TK174
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
下　载: 298次
引　用: 8次
阅　读: 论文下载
 

内容摘要


甲烷浓度在30%左右的煤矿井下抽放煤层气热值较低,研究开发适合这种煤层气高效清洁燃烧的专用燃烧器对缓解我国能源紧张、控制煤层气污染及合理利用煤层气资源具有很好的经济效益、社会效益和环境效益。文中对三种低热值煤层气燃烧器进行了全尺寸的三维燃烧数值模拟和实验研究。模拟预测了燃烧器的流动和燃烧特性随结构和热负荷的变化规律;冷态实验研究了燃烧器内部流动阻力随燃烧器结构和负荷的变化规律;热态实验考察了燃烧区域的火焰特性和温度分布随燃烧器结构和热负荷的变化规律。采用Realizable k-ε湍流模型、物质输运和漩涡耗散模型及P-1辐射换热模型对燃烧器进行燃烧模拟表明:完全预混式和部分预混式燃烧器燃烧效率都达到99.99%,扩散式燃烧器燃烧效率最低。部分预混式燃烧器燃烧温度高且高温区域分布广,射流刚性好,速度衰减慢,主流直径最小。完全预混式燃烧器燃烧温度最高,燃烧主要集中在喷口内部,主流受旋转射流影响大。扩散式燃烧器燃烧温度最低,速度衰减快。部分预混式和完全预混式燃烧器采用渐扩口燃烧效率更高,扩散式燃烧器采用渐缩口时燃烧效率更高。部分预混式燃烧器综合性能最佳。进一步的数值模拟考察了部分预混式燃烧器在不同喷口角度下的燃烧效率,结果预测当其喷口扩散角等于6.87°时的燃烧效率最高。冷态阻力实验结果表明:完全预混式燃烧器内部流动阻力最大,扩散式燃烧器内部流动阻力最小,部分预混式燃烧器和扩散式燃烧器内部流动阻力特性相似。热态燃烧实验结果表明:三种燃烧器在不同热负荷下均能稳定燃烧,不回火、不脱火,有较宽的负荷调节能力。部分预混式燃烧器燃烧温度高,高温段距离长,火焰刚性好,火焰宽度小,火焰扩散角小。扩散式燃烧器火焰长,宽度大,火焰扩散角大。完全预混式燃烧器的火焰长度最短,中心轴上的燃烧温度降幅大。数值模拟和热态实验结果基本吻合,证明数值模拟方法正确,模型选择合理,实验方法正确,结论可靠。为低热值煤层气燃烧器的工业应用和最终商业化奠定了理论与技术基础。

全文目录


摘要  3-4
ABSTRACT  4-8
主要符号表  8-9
1 绪论  9-20
  1.1 研究背景、意义及课题来源  9-10
  1.2 低热值煤层气利用现状  10-11
  1.3 气体燃料及燃烧器  11-18
    1.3.1 气体燃料的分类和燃烧特性  11-15
    1.3.2 气体燃料器的分类和要求  15-16
    1.3.3 燃烧器的研究方法及现状  16-17
    1.3.4 低热值气体燃烧器的研究现状  17-18
  1.4 课题研究方法和内容  18-20
2 燃烧器结构和参数  20-28
  2.1 燃烧器结构  20-22
  2.2 燃烧器相关参数  22-27
    2.2.1 原始参数  22
    2.2.2 流量参数  22-23
    2.2.3 流速参数  23-25
    2.2.4 流动阻力  25-27
  2.4 本章小结  27-28
3 燃烧器流动和燃烧数值模拟  28-45
  3.1 物理和数学模型  28-30
  3.2 网格划分、边界条件及求解方法  30-32
    3.2.1 网格划分  30-31
    3.2.2 边界条件  31
    3.2.3 求解方法  31-32
  3.3 模拟结果分析及优化  32-44
    3.3.1 轴向速度分布  32-36
    3.3.2 温度分布  36-41
    3.3.3 甲烷组分分布  41-43
    3.3.4 喷口角度的优化  43-44
  3.4 本章小结  44-45
4 实验研究及其与模拟结果的比较  45-60
  4.1 冷态实验  45-47
    4.1.1 实验装置  45-46
    4.1.2 实验工况及方案  46
    4.1.3 实验结果分析  46-47
  4.2 热态实验  47-57
    4.2.1 实验装置  48-50
    4.2.2 实验工况及方案  50-51
    4.2.3 实验现象及结果分析  51-57
  4.3 热态实验和数值模拟结果的比较  57-58
  4.4 本章小结  58-60
5 结论及建议  60-61
  5.1 本文主要结论  60
  5.2 进一步研究建议  60-61
致谢  61-62
参考文献  62-66
附录：作者在攻读硕士学位期间发表的论文目录  66

相似论文

  1. LNG系统中工作压力设定依据与换热器正交试验设计,TQ051.5
  2. 煤制油连续性模型系统的实现及其液化实验研究,TQ529.1
  3. 高强度钢板冲压件回弹的研究,TG386
  4. 筒形件可控径向加压充液拉深数值模拟与实验研究,TG386
  5. 硬质合金与钢连接工艺及机理研究,TG454
  6. 具有非对称端壁的涡轮叶栅气膜冷却数值研究,V231.3
  7. 复杂形体的高速气动对流及耦合换热研究,V215.4
  8. 轨道交通引起周围环境竖向振动的振源特性分析,U211.3
  9. 循环流化床内颗粒聚团的传热特性研究,TK124
  10. 生物质直接再燃的数值模拟,TK16
  11. 670t/h四角切圆锅炉炉内煤粉燃烧过程的数值模拟,TK224.11
  12. 1000MW超超临界褐煤锅炉炉内燃烧过程的数值模拟,TK224.11
  13. 喷动床内气固两相流动特性的研究,TK173
  14. 周向浓淡旋流燃烧器空气动力场的试验研究及数值模拟,TK223.23
  15. 中心回燃式燃烧室燃烧特性研究,TK223.21
  16. 迷宫式汽封和薄叶式汽封的数值模拟与对比分析,TK263.2
  17. 三峡库区水环境中营养盐磷分布规律的数值研究,X832
  18. 拓展训练引入初中学生阳光体育运动的实验研究,G633.96
  19. 阀外置式小排量抽油泵的设计及性能仿真分析,TE933.3
  20. 渗流对尾矿坝稳定性影响的分析,TV649
  21. 低渗透油藏水力压裂研究,P618.13

中图分类: > 工业技术 > 能源与动力工程 > 热力工程、热机 > 工业用热工设备 > 可燃气体设备
© 2012 www.xueweilunwen.com