多孔介質(zhì)燃燒實驗報告0808180122

多孔介質(zhì)燃燒實驗報告班級：08081801學號：0808180122姓名：黃錦宏指導老師：譚洪一、實驗背景：多孔介質(zhì)，即由固體物質(zhì)組成的骨架和由骨架分隔成大量密集成群的微小空隙構(gòu)成的介質(zhì)。多孔介質(zhì)是由多相物質(zhì)所占據(jù)的共同空間，也是多相物質(zhì)共存的一種組合體，沒有固體骨架的那部分空間叫做孔隙，由液體或氣體或氣液兩相共同占有，相對于其中一相來說，其他相都彌散在其中，并以固相為固體骨架，構(gòu)成空隙空間的某些空洞相互連通。多孔介質(zhì)是一種具有大孔隙率和光學厚度的透氣性固體。多孔介質(zhì)的存在使燃料和氧氣的接觸面積變大，燃燒過程中，多孔介質(zhì)內(nèi)氣相的燃燒放熱、內(nèi)部導熱、對流、傳質(zhì)和固相內(nèi)部導熱、輻射及氣、固兩相之問的對流換熱互相耦合，這種復雜的傳熱和化學反應過程就構(gòu)成新穎、獨特的燃燒方式。燃料和氧化劑(氧氣或空氣)按一定的比例預先均勻混合，再送入燃燒室中進行燃燒的方法稱為預混合燃燒。多孔介質(zhì)內(nèi)預混合燃燒是指預混合氣體通過顆?；蛐∏蛱畛浯?、蜂窩陶瓷或泡沫陶瓷、毛氈濾芯、金屬薄片疊層、纖維膨化結(jié)構(gòu)等多孔介質(zhì)固體框架縫隙內(nèi)的燃燒。多孔介質(zhì)燃燒優(yōu)點有很多，相對于氣體，多孔介質(zhì)具有更良好的熱交換特性，使燃燒區(qū)域溫度迅速趨于均勻；相對于自由空間，多孔介質(zhì)有更大的固體表面積，因而具有很強的蓄熱能力。由于多孔介質(zhì)的存在，在燃燒過程中，通過各種換熱形式，尤其為輻射放熱，大部分反應區(qū)產(chǎn)生的熱量回流有效預熱未燃混合氣體，使燃燒保持更好的穩(wěn)定性。大量的研究表明多孔介質(zhì)中的預混燃燒可大幅度提高燃燒速率，顯著增強火焰穩(wěn)定性，提高火焰溫度，擴展貧燃極限，降低有害污染物的排放量。二、實驗目的：研究可燃氣體混合物在耐高溫、導熱性能較好的多孔介質(zhì)里的燃燒情況，并且與無多孔介質(zhì)時加以對比。通過監(jiān)測分析燃燒室各處的溫度變化來分析多孔介質(zhì)對燃燒的促進作用。三、實驗系統(tǒng)與設備本研究的實驗裝置結(jié)構(gòu)系統(tǒng)包括燃燒器、供氣系統(tǒng)和測量系統(tǒng)三個部分。燃燒器由預混室和燃燒室組成。燃燒室下部裝置厚20mm,孔徑為1mm的直孔陶瓷板，用以對預混氣體進行整流，使預混氣體盡量均勻地進入燃燒室燃燒。燃燒室中填充的多孔介質(zhì)為泡沫陶瓷片（主要成分為SiC）四、實驗系統(tǒng)圖：1液化石油氣；2減壓閥；3，9球閥；4，8流量計；5預混室；6燃燒室；7流量計；10穩(wěn)壓儲氣罐；11空壓機五、實驗系統(tǒng)燃燒器：燃燒室結(jié)構(gòu)示意圖1直孔陶瓷板（兩片）；2均勻孔徑多孔介質(zhì)（圖中為四片）；3T1-T12為熱電偶（共12個，相互間距10mm）；4石英玻璃管供氣系統(tǒng)：實驗用燃氣為常用液化石油氣(丙烷、丁烷體積分數(shù)各占36%，64%)。液化石油氣經(jīng)減壓閥后進入預混室與空氣混合?？諝庠从煽諝鈮嚎s機供給,經(jīng)過穩(wěn)壓罐后進入到預混室。在進入預混室之前,液化石油氣和空氣都由玻璃轉(zhuǎn)子流量計監(jiān)測流量，另用U型管測量空氣流量計出口壓力，用以測空氣流量時的修正。測量系統(tǒng)：實驗所選用流量計為燕山儀表總廠生產(chǎn)的LZB-4（量程為25～250L/h，測量燃氣流量）和LZB-15（量程為600～6000L/h，測量空氣流量）型玻璃轉(zhuǎn)子流量計。實驗時需要對流量數(shù)據(jù)按以下公式進行修正：QS=QNPN=1.013×105Pa，TN=293.15K,ρN=1.2046Kg/m3PS,TS,ρSN---被測氣體在測量時的絕對壓力，絕對溫度以及被測氣體在標準狀態(tài)下的密度。Z:氣體壓縮系數(shù)。燃燒室軸向隔10mm均勻布置12個K型熱電偶，通過補償導線與惠普34970A巡回檢測儀相連,測量燃燒室壁面溫度分布?；萜諟囟炔杉瘍x與微機相連，對溫度實時采集處理。六、實驗方法和步驟：實驗分別進行自由火焰燃燒和加入不同厚度多孔介質(zhì)燃燒共五種燃燒工況，具體方案如下：1)自由火焰燃燒試驗：先把燃氣固定在某一流量，然后根據(jù)不同的當量比調(diào)節(jié)空氣流量，觀察混和氣體在燃燒室內(nèi)的燃燒狀況，測量外壁面的溫度分布。有自由燃燒嚴格，在實際使用中能夠更容易是實現(xiàn)完全燃燒。當空氣的流量為1.8kL/h時，燃燒仍然可以進行下去，說明多孔介質(zhì)燃燒拓展了貧燃極限。八、結(jié)論：兩者對比可以發(fā)現(xiàn)，多孔介質(zhì)燃燒相對于自由燃燒具有以下優(yōu)點：一、多孔介質(zhì)室燃燒室內(nèi)的溫度分布更