煤层气扩散燃烧性能影响因素分析.pdf

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1、北京石油化工学院学报第20卷第2期Vo1．2ONO．2JournalofBeijingInstituteof2012年6月Jun．2012Petro—chemicalTechnology煤层气扩散燃烧性能影响因素分析*乔伟彪马贵阳孟向楠。冯云飞(1．中机国际工程设计研究院有限公司华东分院，江苏南京210042；2．辽宁石油化工大学石油天然气工程学院，辽宁抚顺113001)摘要基于计算流体力学的涡耗散模型，采用有限容积法建立组分燃烧与扩散数学模型。针对长为2．9Ill，直径为0．5m的喷口型燃烧器进行数值模拟。

2、研究表明：随着煤层气中甲烷浓度的增加，氧气体积分数的峰值逐渐右移，非预混系统的最高温度与平均温度都有所增加；随着速度比的逐渐增加，煤层气中甲烷燃烧较快；随着过量空气系数的增加，非预混系统燃烧温度最大值逐渐右移。该结果可为生产实际提供一定的理论指导。关键词喷口型燃烧器；甲烷浓度}速度比；过量空气系数；数值模拟中图法分类号V231．2煤层气是一种非常规天然气，开发煤层气分输运化学反应方程。故计算煤层气一空气非在安全、环境、经济等方面都具有一定的优势，预混燃烧过程的控制方程如下：煤层气作为燃料燃烧是目前煤层气的主要

3、研究1．1组分质量守恒定律方向，因此要逐渐摸索煤层气燃烧性能的影响组分质量守恒定律方程为因素，研究在各项参数都优化的煤层气燃烧+()一V((10D+)Vy器l_】]。在喷口形燃烧室内，不同燃料的燃烧N结果已经成为很多企业所关心的重要问M—R(1题_3“]，但目前为止，关于这方面的研究还很百少。燃烧室内的燃烧结果以及燃烧室内的温式中：y为第i种物质的质量分数；p为第i种度、火焰稳定性受很多因素的影响，如燃料的人组分的密度，kg／m。；／1为湍流黏度，Pa·S；D口速度及人口温度，空气的入口速度及人口温为混合物中

4、第i种物质的扩散系数，M为第i度等。随着数值方法的不断发展，数值模拟已种物质的相对分子质量；Sc为湍流施密特数；经成为一种非常重要的研究手段_4]。基于计为速度矢量，m／s；为第i种物质在第r个算流体力学的涡耗散模型，采用有限容积法建反应中的分解速率，m／s。立组分燃烧与扩散数学模型]，笔者针对长为1．2动量守恒定律2．9m，直径为0．5m的喷口型燃烧器进行数值动量守恒方程为模拟，得到不同影响因素对煤层气燃烧的燃烧亘+鱼!+一一+性能影响。aaaa1数学模型塞)+考)2，描述燃烧器内非等温流动的控制方程包括+

5、鱼!+鱼!一一+a￡。aIz。aa质量守恒、动量守恒、能量守恒、湍流方程及组未)+考)c3收稿日期：201卜12一O6式中：，为速度V在z，方向的分量，m／s；p*辽宁省自然基金项目，项目号：20082186；辽宁省科学技术项目，项目号：2007220051。为流体微元压力，Pa；／~为流体动力黏度，Pa·S。68北京石油化工学院学报2012年第2O卷[5]李军伟，钟北京，王建华．甲烷／空气在微小型参考文献Swiss-roll燃烧器内燃烧的实验研究[j]．热能动力工程，2008，23(2)：195—200．E

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8、engYunfei。(1．ChinaInternationalEngineeringDesignandResearchInstituteCompanyLimitedinEastChinabranch，JiangsuNanjing210042，China；2．AcademyofPetrolandNaturalGasEngineering，LiaoningPetroleumChemicalUnivers