甲烷-空气预混火焰稳定特性的实验研究.pdf

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1、第2期2013年4月内燃机InternalCombustionEnginesNo．2Apr．2013甲烷一空气预混火焰稳定特性的实验研究张伟，龙江涛，刘洋(重庆通信学院，重庆400035)摘要：基于本生灯实验，测试分析了甲烷一空气预混火焰的稳定燃烧特性。试验研究了预混气体火焰闪回和吹熄极限随燃空当量比的变化关系。研究发现，甲烷一空气混合气体的闪回极限的最大值出现在接近化学当量比处，并且呈现出类似抛物线的变化规律；而火焰的吹熄极限随着当量比的增加而逐渐增大。试验通过采用13mm和11mm两种不同口径的本生灯，研究了本生灯孔径对甲烷一空气预混火焰的稳定燃烧区间的影响关系，实

2、验证明，随着孔径的增大，闪回极限将会减小，而吹熄极限随之增大：通过实验获取这些参数，能够为设计和优化燃烧系统提供理论支撑。关键词：本生灯；稳定火焰；吹熄极限；闪回极限；当量比中图分类号：TK427文献标识码：B文章编号：1000—6494(2013)02—0049—03TheExperimentalStudyofFlameStabilityofCH4／airPremixedFlameZHANGWei，LONGJiangtao，LIUYang(ChongqingCommunicationCollege，Chongqing400035，China)Abstract：Inth

3、ispaper，thestablecombustioncharacteristicsofmethane-airpremixedflamewereexperimentallydeterminedbymeansofBunsenburnermeasurements．Thepropertiesofstableflames，i．e．thelimitsofflash-backandblow—out，werecharacterizedbyfunctionsoftheequivalenceratiosofflames．Theresultsshowedthattheflash-backp

4、resentsaCHIvelikeaparabolafunctionagainsttheequivalenceratio，anditsmaximumvalveoccursnearthestoicmetriccondition．Whiletheblow—outincreaseswiththeincreaseofequivalenceratioofflame．Theeffectsofburnerdiameteronstablecharacterizationwerestudiedaswell，itisshownthatwiththeBunsenburnerdiameteri

5、ncrease，theflash-backisincreasing，buttheblow-outisreducing．Theseparametersareusefultoprovidetheoreticalsupportfordesigningandoptimizingthecombustionsystems．Keywords：Bunsenburner；stableflame；blow——out；flash——back；equivalenceratioO前言稳定火焰的传播是高效燃烧的基础。火焰的稳定燃烧区间通常表征为火焰闪回极限(flash—back)和吹熄极限(blo

6、w—out)之间的气体流动区间⋯。对于给定的混合气体，只要其当量比在着火极限区间内，火焰的稳定传播主要受气流的流动速度所决定。当其气体流量值超过了一定值，火焰将会离开燃烧器口边缘而逐渐熄灭，此时的气流流速就可定义火焰的吹熄极限。相反，当流量值低于火焰燃烧的最小临界值时，燃烧火焰呈向本生灯燃烧器内收缩，在燃烧器壁面淬熄和拉伸作用下，逐渐熄灭，此时燃气流的最小临界流速值就称为火焰的基金项目：国家自然科学基金资助项目(51076167)；重庆市杰出青年基金资助项目(cstc2012jjjq90002)作者简介：张伟(1988一)，男，硕士研究生，主要从事复合燃料的研究。收稿日

7、期：2012—1l一22闪回极限。甲烷(CH。)作为一种高效、清洁的工业和民用燃料，目前已经在包括内燃机、工业及民用燃气炉等上得到广泛的应用121。研究甲烷一空气预混气体火焰的稳定燃烧特性有助于推动甲烷的高效利用，对开发和研究以甲烷为燃料的新型燃烧系统有着极大的促进作用。1实验装置与步骤本生灯火焰实际上是火焰局部熄火”1，主要有两种认识。一种是有流场不均匀造成的气动拉伸机理”1；另外一种认为是燃料和氧化剂分层扩散的机理”】。研究表明这两种机理中分层扩散是主要原因”1。实验基于本生灯进行，实验装置主要包括本生灯燃烧器以及燃气的混合和控制系统