【摘要】：隨著石油資源的快速消耗和環(huán)境污染的加重,需要人們去開發(fā)利用清潔替代燃料和研發(fā)新的燃燒技術。天然氣以其儲量豐富、燃燒清潔和安全性高等優(yōu)點成為當前最有發(fā)展?jié)摿Φ奶娲剂?水蒸氣純氧燃燒技術因具有高效零污染物排放的特點而備受關注。為了研究甲烷在水蒸氣純氧條件下的層流火焰特性,搭建了多功能定容燃燒實驗系統(tǒng),結合紋影攝像技術,對甲烷在氧/水蒸氣條件下的預混層流燃燒速度進行試驗研究,為O_2/H_2O條件下CH_4燃燒技術提供基礎數(shù)據(jù)和理論支撐。多功能定容燃燒實驗系統(tǒng)主要包括定容燃燒彈、進排氣系統(tǒng)、點火系統(tǒng)、溫控加熱系統(tǒng)和火焰圖像采集系統(tǒng)。由進排氣系統(tǒng)與溫控加熱系統(tǒng)可調控不同初始溫度下的進氣和高濃度水蒸氣的制取。通過改變混合氣的預熱溫度、當量比等初始條件,以及設置高水蒸氣稀釋濃度,利用定容燃燒實驗臺獲取甲烷在高溫高濕純氧氣氛下的層流燃燒火焰圖像,然后在MATLAB上采用編寫的火焰圖像處理程序對火焰圖像進行處理計算,最終得出甲烷-氧氣-水蒸氣預混氣體的層流燃燒速度及其隨初始溫度和當量比的變化規(guī)律,通過甲烷空氣條件下層流火焰速度的測量,驗證了實驗臺和測量方法的準確性。甲烷-氧氣-水蒸氣預混燃燒實驗初始溫度為400 K和450 K,水蒸氣稀釋濃度為0.64,當量比從0.7到1.3。當量比對拉伸火焰?zhèn)鞑ニ俣取o拉伸火焰?zhèn)鞑ニ俣群蛯恿魅紵俣犬a生很大影響,當量比小于1.1時,拉伸火焰?zhèn)鞑ニ俣�、無拉伸火焰?zhèn)鞑ニ俣群蛯恿魅紵俣入S著當量比的增大而增大,當量比為1.1時達到最大值;而當量比大于1.1之后,隨著當量比進一步增加拉伸火焰?zhèn)鞑ニ俣�、未拉伸火焰�(zhèn)鞑ニ俣群蛯恿魅紵俣入S之減小,此外溫度提升對燃燒速度也具有明顯的促進作用;馬克斯坦長度為正值,并隨著當量比的增加有所提高,溫度提升對馬克斯坦長度影響不大。
【學位授予單位】：合肥工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TK16
【圖文】：

上述學者們的研究中發(fā)現(xiàn)，不同稀釋氣體，不同初始條件下的甲烷特性研究相當廣泛，但依然還有比較欠缺的地方，即甲烷在純氧/水預混層流燃燒。H2O 清潔燃燒技術年來有一種新的燃燒方式被提出并得到研究應用，即 O2/H2O 燃燒技被認為是新一代潛力巨大的新型氧燃料燃燒方式[34,36]。其以水蒸氣燒是在 O2/H2O 氣氛下進行的，可以顯著降低污染物的排放和有利捕集。關于這種燃燒方式的背景目前主要體現(xiàn)在兩個方面。方面是 O2/H2O 燃燒零排放發(fā)電技術（CES 循環(huán)）。Yantaovsky 等[37提出在 O2/H2O 混合氣中燃燒天然氣或煤基合成氣的零排放發(fā)電系潔能源公司（CES）基于火焰發(fā)動機的燃燒技術對該 O2/H2O 燃燒技步的開發(fā)和利用，采用層板噴注燃燒器，實現(xiàn)氧氣、水蒸氣和 CH4產生 90 %的水蒸氣和 10 %的 CO2，直接推動透平做功[38-39]。CES 發(fā)圖 1.1 所示。

第一章 緒 論的概念，計算表明發(fā)電效率可提高到 67 %以上，并且實現(xiàn) CO2的零排放另一方面為內燃蘭金循環(huán)發(fā)動機。內燃蘭金循環(huán)是在純氧燃燒技術的基來的，CES 公司在美國能源部的燃燒器發(fā)展項目資助下開發(fā)新一代純氧器技術時，針對純氧燃燒技術中循環(huán)工質不足的問題，將高溫水引入燃為循環(huán)工質，因而又被稱為內燃蘭金循環(huán)。1999 年，悉尼大學 Robert W. 首次提出將應用在清潔能源系統(tǒng)技術（Clean Energy System）中的內燃蘭ICRC）移植至往復式發(fā)動機中，建立采用化石燃料的零排放內燃機熱力蘭金循環(huán)往復活塞式內燃機主要技術特點有：1、耦合廢氣再循環(huán)的純氧燃燒室內高溫高壓循環(huán)水噴射；3、二氧化碳回收；4、基于化石燃料的（放車用內燃機動力系統(tǒng)。圖 1.2 為 ICRC 內燃機試驗系統(tǒng)示意圖。這種循現(xiàn)代高效內燃機中的應用近幾年開始呈現(xiàn)由實驗室研究轉入小規(guī)模量產勢，在國外已經有一些發(fā)動機比如 BMW M4 GTS 采用了噴水技術。無論究還是實際應用中，這項技術的亮點——高效超低排放——都是有目共

本生燈火焰圖

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