| 河南達冠120萬大卡生物質燃燒機 |
 |
價格：15000 元(人民幣) | 產地：河南鄭州 |
| 最少起訂量：1臺 | 發貨地：河南鄭州 | |
| 上架時間：2019-08-04 07:17:16 | 瀏覽量：321 | |
鄭州達冠節能環保設備有限公司
 |
||
| 經營模式：貿易公司 | 公司類型：私營獨資企業 | |
| 所屬行業：其他環保分類 | 主要客戶：全國 | |
 在線咨詢  |
||
| 聯系人:游飛 (先生) | 手機:15638177798 |
電話: |
傳真: |
| 郵箱:jieganji@126.com | 地址:鄭州市二七區馬寨產業集聚區 |
|
多孔介質回熱微生物質燃燒機的擴散燃燒 摘要：設計了多孔介質回熱微生物質燃燒機．進行了微生物質燃燒機的擴散燃燒特性實驗研究，得到了其燃燒效率、出口尾氣溫度、壁面溫度和熱損失率隨燃燒熱功率和過量空氣系數的變化規律．實驗發現，在較寬的操作范圍內，微生物質燃燒機具有較高的燃燒效率和出口尾氣溫度，而且隨著燃燒功率和過量空氣系數的增大，微生物質燃燒機的壁面溫度和熱損失率反而減小．分析表明，采用回熱夾層和多孔介質相向的進氣方式，使得反應氣體的流動方向與散熱方向相反，有效回收了熱量損失，提高了微生物質燃燒機的熱效率和出口尾氣溫度．所設計的多孔介質回熱微生物質燃燒機對開發微燃燒透平發電系統具有重要應用價值． 徽燃燒透平系統[1-2]由于具有能量密度高、體積微小等優點，可作為微動力系統為微型飛行器、微小衛星等提供動力，或者作為微型電源為單兵系統或便攜電子設備等提供電能，因此，微燃嬈透平發電系統在、民用領域都具有重要的現實意義，是學術界研究的熱點問題之一．微生物質燃燒機是微燃燒透平(50706046, 51176174)：河南省高等學校青年骨干教師資助計劃項目；杰出青年資助曹海亮等：多孔介質回熱微生物質燃燒機的擴散燃燒系統的關鍵部件．隨著尺度的減小，微生物質燃燒機的表面積體積比∞／功卻反比增加，導致微生物質燃燒機的熱損失相應地增大‘3]．在早期的實驗研究‘41中，微生物質燃燒機的熱損失非常大，甚至超過70%，燃燒產生的熱能僅有少量轉換為電能，導致微燃燒透平系統的熱電轉換效率很低‘5]．因此，開發熱效率高、操作范圍寬、熱損失小的微生物質燃燒機是開發微燃燒透平發電系統的關鍵． 多孔介質燃燒是一種新穎的燃燒方式，一些學者進行了多孔介質的預混燃燒研究[6-7]．當反應氣體經過多孔介質材料時，與比熱容較大的多孔材料之間進行換熱，大幅度提高自身熱焓，實現超絕熱燃燒，因此多孔介質燃燒具有燃燒效率高、燃燒強度高的優點．因此，筆者結合了多孔介質燃燒的優點開發了新型多孔介質回熱微生物質燃燒機． 在基于微燃燒的微動力系統中，厘米級的外形體積導致了氣體通道非常短小，在較低的雷諾數下和較短的微小通道內，燃料與空氣的混合非常困難，因此，目前學者進行的微燃燒的實驗研究大都避開了燃料和空氣混合的問題，而采用預混進氣考察微小尺度下微生物質燃燒機的預混燃燒特性[8-10]．另一方面，受微燃燒室的加熱，在微通道內氣體溫庋被顯著提高，燃料的最小熄火界限拓寬，預混氣體在微燃燒室前的氣體通道內就可能燃燒．基于以上兩種因素，本實驗設計了空氣和氫氣分別進氣的新型微小多孔介質回熱燃燒器，進行了微小尺度下氫氣的擴散燃燒特性的實驗研究． 1 多孔介質回熱微生物質燃燒機的結構和實驗系統 1.1 多孔介質回熱微生物質燃燒機的三維結構 微生物質燃燒機的三維結構如圖1所示，其外徑為@30 mm，高度為11 mm，氫氣通過周向均布的3根內徑為痧1.5 mm的不銹鋼管進入氫氣環室，然后通過0.4 mm的環形間隙（氫氣噴嘴）噴入燃燒室．空氣通過周向均布的3根內徑為痧1.5 mm的不銹鋼管進入間隙為0.5 mm的回熱夾層，然后通過上下兩塊多孔介質板相向噴入燃燒室，并與氫氣混合，實現擴散燃燒．微燃燒室的高度為5 mm，外徑為21 mm．在微燃燒室內的氫氣噴嘴處安裝一點火電極，通過高壓放電實現點火．燃燒后的尾氣通過痧2.5 mm的尾氣出口噴出微生物質燃燒機．為了防止空氣從多孔介質板的中心區域直接短路流出生物質燃燒機，強化空氣和氫氣的混合湍動程度，多孔板采用不同孔隙率的梯級分布，靠近中心區域的多孔介質板的孔隙率較小，而靠近氫氣環形噴嘴的多孔介質板的孔隙率較大．微生物質燃燒機的材料為不銹鋼(OOCr17N114M02)．多孔介質板則采用泡沫鎳板． 1.2實驗系統 圖2是多孔介質回熱微生物質燃燒機燃燒的實驗裝置系統示意，整個實驗系統由氣體質量流量控制系統、多孔介質回熱微生物質燃燒機、數據采集系統和尾氣成分分析系統組成．氫氣和空氣分別經過精密減壓閥和精密質量流量控制器進入微生物質燃燒機，氫氣和空氣的質量流量測量均選用D07-19A型質量流量控制器，測量精度均為±1% F.S．氫氣質量流量控制器的量程為1SLM，為了適應較大的空氣質量流量測量范圍，采用量程分別為5 SLM和10 SLM的兩塊質量流量控制器并聯來測量空氣的質量流量．數據采集系統主要用來測量微生物質燃燒機的出口尾氣溫度、生物質燃燒機外壁面溫度和外界環境溫度．實驗采用美國Omega公司K型熱電偶絲點焊于微生物質燃燒機的前后端面和環型側面，用于測量微生物質燃燒機的外壁面溫度，熱電偶絲的直徑為0.254 mm，其測量精度為±0.5 K．在微生物質燃燒機的尾氣出口孔中心，距端部1 mm處布置了一根K型熱電偶來測量出口尾氣溫度，該熱電偶固定在二維坐標機上進行熱電偶的精確重復定位測量．實驗測量的壁面溫度和尾氣溫度通過Agilent 34970A數據采集儀采集后存儲在計算機中．尾氣成分分析系統包括氣體采樣管、微型真空泵、干燥器、氣體采樣袋、 2實驗數據處相色譜儀組成．燃燒后的尾氣由微型真空泵抽出經干燥器干燥后收集于氣體采樣袋中，采用GC-14C型島津氣相色譜儀對生物質燃燒機的出口尾氣進行成分分析． 根據氮平衡原則，確定微生物質燃燒機的燃燒效率77。為實驗測量了氫氣和空氣的體積流量，分別為VH、VAir進而可求出氫氣、空氣的質量流量和過量空氣系數，即/T/H、/T/Ai，、甜．熱損失是考察微生物質燃燒機熱性能的一個重要指標，整個微生物質燃燒機的熱損失包括微燃燒器外壁面與外界環境之間的自然對流熱損失Qn。和輻射熱損失Qr兩部分．根據測量的外壁面溫度來計算自然對流散熱和輻射散熱，由于生物質燃燒機壁面溫度分布不均勻，生物質燃燒機各個表面的自然對流散熱量和輻射散熱量采用平均壁面溫度來求解，各自壁面的對流換熱系數為 對多孔介質回熱微生物質燃燒機進行了氫氣流量分別為4.136xl0-4 g/s．5.791xl0-4 g/s、7.445 xl0-4g／s、8.273 xl0。4g／s下的微燃燒實驗研究，完全燃燒時所對應的燃燒熱功率為50W、70 W、90 W和100 W．對每一種氫氣流量，進行了不同過量空氣系數下的燃燒實驗測量，得到了燃燒效率、出口尾氣溫度、燃燒室壁面溫度和熱損失率隨過量空氣系數、燃燒熱功率的變化規律． 經冷凝和干燥后的采樣尾氣主要成分為氫氣、氧氣和氮氣，通過氣相色譜儀分析可得到各自的體積分數，進而求出各自的質量分數w(H)、w(0)、w(N)． 3.1燃燒效率 燃氣透平的輪軸功率與燃燒室中氣體工質的質量流量和出口溫度成正比．為了提高微透平發電系統的輪軸功率和輪軸效率，對于一定質量的燃料，微燃燒器應該具有較高的燃燒效卒、出口尾氣溫度和較寬的燃燒運行界限，但這三者又互為制約．在微小尺度下，燃料在燃燒室內的停留時間和燃燒反應時間處于同一量級，停留時間過短將會導致燃料來不及燃燒而降低燃燒效率．對于一定質量的燃料，過量空氣系數過高，導致燃氣質量流量過大，縮短了氣體在微燃燒室中的停留時間，從而降低了微生物質燃燒機的燃燒效率和出口尾氣溫度，最終降低了透平輪軸功率和輪軸效2011年10月曹海亮等：多孔介質回熱微生物質燃燒機的擴散燃燒率；過量空氣系數過小，雖然可保證較高的燃燒效率和出口尾氣溫度，但會相應減小燃氣的質量流量，降低透平的輪軸功率，同時過高的尾氣溫度會降低透平葉片材料的強度，從而導致透平轉子的破壞．因此，必須找出微生物質燃燒機合適的燃燒操作范圍． 圖3是微生物質燃燒機的燃燒效率77。隨燃燒熱功率P和過量空氣系數甜的變化曲線，從圖中可以看出，當過量空氣系數凹<1.0時，燃燒效率低于100%，說明氫氣沒有完全燃燒．當過量空氣系數位于1.5<凹<4.0時，4種工況下的燃燒效率幾乎均為100%．對于燃燒功率為100 W、過量空氣系數甜為4.5時，微生物質燃燒機的燃燒效率仍然可達到98%．說明微生物質燃燒機具有較高的燃燒效率和較寬的完全燃燒界限．當過量空氣系數大于4.5時，燃燒效率開始逐漸下降．因此，所設計的微生物質燃燒機在較寬的燃燒范圍內具有較高的燃燒效率，尤其是在較高的過量空氣系數下，氫氣和空氣在微生物質燃燒機仍然能夠完全燃燒． 3.2出口尾氣溫度 對于微燃燒透平發電系統，燃燒室出口尾氣溫度是決定燃燒透平效率高低的主要因素，尾氣溫度越高，微透平效率越高，系統的熱電轉換效率也越高，因此獲得較高的燃燒室尾氣溫度是微生物質燃燒機設計和運行的主要目的．但另一方面，微燃燒室的出口尾氣溫度不能過高，其受到微透平材料的制約．對于轉速為幾萬甚至幾十萬轉的高速旋轉的微透平轉子，由離心力引起的拉應力非常大．高溫下，金屬材料的許用應力將顯著下降，這樣勢必降低微透平轉子工作的安全性．因此，微燃燒室出口尾氣溫度過高將會大大降低透平葉片材料的強度，不利于微透平的高速運轉，嚴重時甚至會燒壞葉片．綜合兩方面因素可知，微燃燒室的尾氣溫度應在滿足葉片強度的前提下盡可能地提高，這樣才能在保證葉片強度的前提下，盡可能地提高微透平效率．筆者所設計的微燃燒透平系統的微透平轉子的外徑為14 mm，在設計轉速為lxl05 r/min時，根據等厚度葉輪強度理論可求出微透平轉子的應力為17.44 MPa，仍小于316不銹鋼在1000 K溫度下的許用應力22 MPa，因此，微燃燒室出口尾氣溫度選為1000K比較理想． 圖4是不同燃燒熱功率P下微生物質燃燒機出口尾氣溫度Tout陋過量空氣系數甜的變化關系．可以看出，隨著燃燒熱功率P的增大，微生物質燃燒機的出口尾氣溫度隨之增大，當過量空氣系數為1.2時，生物質燃燒機出口氣體溫度達到，隨著過量空氣系數的繼續增大，出口尾氣溫度開始逐漸降低．當燃燒熱功率為100 W、過量空氣系數為1.2時，微生物質燃燒機的出口溫度可達到1372 K．早期設計的微生物質燃燒機的實驗研究‘4]得到，回熱型微生物質燃燒機在分別進氣條件下，當燃燒熱功率為52.2 W時，出口尾氣溫度約為916 K；燃燒熱功率為64.7 W時，出口尾氣溫度為1 005 K．本實驗中，燃燒熱功率為50W時，出口尾氣溫度已經達到1093 K，燃燒熱功率為70 W時，出口尾氣溫度達到了1250 K．比較可知，采用回熱夾層回熱技術和多孔介質板相向進氣組織方式的多孔介質回熱微生物質燃燒機的出口尾氣溫度較原回熱型微生物質燃燒機約提高200 K左右，因此，所設計的多孔介質回熱微生物質燃燒機具有較高的熱性能，可顯著提高生物質燃燒機的出口尾氣溫度，從而提高微燃燒透平發電系統的輪軸效率．這主要是因為多孔介質回熱微生物質燃燒機采用了回熱夾層和多孔介質過濾燃燒的燃燒方式，空氣經回熱夾層和多孔介質板時，吸收了微燃燒室向外的散熱，提高了自身的溫度和熱焓，同時臧少了微燃燒室的向外散熱，起到了保溫作用，有效減少了熱量損失，使得更多的熱量用來加熱燃氣．因此，相同燃燒功率下，多孔介質回熱微生物質燃燒機的出口尾氣溫度有明顯提高． 另外，從圖4中還可以看出，設計燃燒功率為100 W時微生物質燃燒機的出口尾氣溫度在甜=4.0時達到1000 K左右，為的燃燒運行工況． 3.3外壁面溫度 圖5是微生物質燃燒機的燃氣出口側外壁面溫度Tw隨半徑尺的分布、燃燒熱功率P和過量空氣系數甜的變化關系．從圖中可以看出，在同樣的燃燒熱功率時，隨著過量空氣系數從1.0增大到4.0，微生物質燃燒機的外壁面溫度持續降低，當燃燒熱功率為100 W、過量空氣系數為凹= 4.5時，外壁面的平均溫度較低，僅為460 K，較其出口尾氣溫度低500 K左右．因此可看出，當燃燒熱功率較高時，在保證有較高的出口尾氣溫度條件下，可獲得較低的壁面溫度，這樣可盡可 減少微生物質燃燒機的壁面熱損失． 另外，從圖中可以看到一個奇怪的現象：隨著過量空氣系數的增大，燃燒熱功率較高的外壁面溫度下降幅度越大，甜從1.0增大到2.5的過程中，燃燒功率為100 W、90 W的外壁面溫度逐漸靠近70 W時的外壁面溫度；當甜達到3.0時，90 W、100 W時的外壁溫度甚至低于70 W的外壁面溫度；當甜在3.5～4.5之間時，100 W時的外壁面溫度反而低于90 W的外壁面溫度，而且均低于70 W的外壁面溫度，且逐漸趨于50 W的外壁面溫度；當過量空氣系數5.0<凹<6.0時，微燃嬈器的外壁面溫度的分布趨于正常． 對于所設計的微生物質燃燒機，在一定過量空氣系數范圍內，燃燒熱功率高的外壁面溫度反而較低，這一現象對于設計微燃燒透平發電系統來說是令人欣喜的．在高過量空氣系數下，燃燒熱功率較高時，微燃燒器的外壁面溫度反而更低，其相應的向外熱損失也越小，意味著有更多的燃燒熱能將轉化為燃氣的熱能，將會明顯提高微燃燒透平發電系統的輪軸效率，因此所設計的微生物質燃燒機爐在高燃燒熱功率和高過量空氣系數時具有較好的熱性能． 3.4熱損失率 將微生物質燃燒機爐向外界環境的自然對流散熱Qn。和輻射散熱Qr的總和與燃燒熱功率P的比值定義為燃燒熱損失率，即是微生物質燃燒機爐的熱損失率7710ss隨燃燒熱功率P和過量空氣系數甜的變化關系，從圖中可以看出，當燃燒功率一定時，隨著過量空氣系數的增大，微燃燒器的外壁面溫度先開始增大，微生物質燃燒機爐的熱損失也逐漸增大．當過量空氣系數超過1.2后，隨著過量空氣系數的增大，微生物質燃燒機爐的熱損失開始逐漸減小．當燃燒熱功率為50W、甜=1.2時，微生物質燃燒機爐的熱損失為38.26%，較早期回熱型微生物質燃燒機爐‘41在52.28 W時的熱損失率70%大犬降低，說明多孔介質回熱微燃燒器的熱損失明顯減少，意味著有更多的熱量轉化為燃氣的熱能． 另外從圖中可以明顯看出，燃燒熱功率越高，微生物質燃燒機爐的熱損失反而越小．對于設計燃燒熱功率為100 W，微生物質燃燒機爐的熱損失率僅為34.8%，當凹= 4.0時，微生物質燃燒機爐的熱損失率僅為7.91%．因此，所設計的微生物質燃燒機爐具有較低的熱損失率，特別是在高過量空氣系數下，微生物質燃燒機爐的熱損失率非常小，意味著將有更多的燃燒熱用于提高燃氣的熱焓和溫度，因此，采用多孔介質回熱微生物質燃燒機爐將會顯著提高微燃燒透平發電系統的熱電轉換效率． 3.5溫度場分析 多孔介質回熱微生物質燃燒機爐具有較高的燃燒效率和出口尾氣溫度，而且隨著燃燒熱功率和過量空氣系數的增大，微生物質燃燒機爐的外壁面溫度和熱損失率反而越低，這種現象是與其特殊的設計結構和氣流組織方式密切相關的．采用Fluent6.3商業軟件對多孔介質回熱微生物質燃燒機爐內的微小尺度燃燒進行了數值模擬，圖7是在燃燒熱功率P= 100W、過量空氣系數甜=3.0工況下微生物質燃燒機爐內部的溫度場等值線圖和矢量圖．從圖中可以看出，由于微燃燒室的上下兩側添加了不同孔隙率的多孔俞質板，空氣進入0.5 mm寬的回熱夾層中，分別繞上下兩層多孔介質板相向向內進入微燃燒室．氫氣從0.4 mm寬的氫氣噴嘴狹縫噴出后，上下噴射的空氣進行混合，形成了穩定的燃燒高溫區．部分燃燒熱量經多孔介質板、回熱夾層和生物質燃燒機爐外壁向外散失，此方向與空氣相向向內的流動方向剛好相反，這種特殊的氣流流動組織方式是導致微燃燒器在高燃燒熱功率和高過量空氣系數下的外壁面溫度和熱損失率反而更低的主要原因．從溫度場等值線圖可明顯看出，在微燃燒室內部一側將近2.5 mm高的區域內，燃氣溫度從1800 K左右的高溫驟然下降到600 K左右，說明在此區域內形成了較大的溫度梯度．空氣經上下兩層多孔介質平板后相向進入微燃燒室，其流動方向剛好與微生物質燃燒機爐的損失熱量傳遞方向相反，在較小的區域內形成了一層空氣薄膜，產生了較大的溫度梯度，起到了隔熱保溫的作用，明顯降低了燃燒熱量的向外散失．而且燃燒熱功率和過量空氣系數越高，空氣流量越大，溫度梯度越大，向外散失的熱量越少，所以在高過量空氣系數和高燃燒熱功率時，微生物質燃燒機爐的外壁面壁溫和熱損失率反而越低． 另外空氣經回熱夾層和多孔介質板時，會回收微物質燃燒機爐的部分向外散熱，提高了自身的熱焓，實現了過量焓燃燒方式，明顯提高了燃燒反應速率和燃燒效率，因此在較寬的燃燒操作范圍內，微生物質燃燒機爐具有較高的燃燒效率．隨著過量空氣系數的增大，空氣流量逐漸增大，空氣回收的熱量也相應增多，導致微燃燒器的熱損失率逐漸降低．因此，由于微生物質燃燒機爐采用了回熱夾層和多孔介質板相向進氣的氣流組織方式，明顯降低了微生物質燃燒機爐的壁面溫度和熱損失，而且隨著燃燒熱功率和過量空氣系數的增大，壁面溫度和熱損失反而越小，說明所設計的多孔介質回熱微生物質燃燒機爐具有燃燒效率高和熱損失率低的優點． 4結論 設計了一種微型多孔介質回熱生物質燃燒機爐，進行了其擴散燃燒特性實驗研究，考察了燃燒熱功率和過量空氣系數對微生物質燃燒機爐的燃燒效率、出口尾氣溫度、燃燒器外壁面溫度和熱損失的影響． (1)所設計的微生物質燃燒機爐在較寬的過量空氣系數范圍內具有較高的燃燒效率，而且具有較高的出口尾氣溫度，能夠滿足微燃燒透平發電系統的需要．燃燒熱功率P= 100 W、甜=4.0時，微生物質燃燒機爐的尾氣溫度達到1 000 K，是微燃燒透平發電系統較為理想的運工況． (2)微生物質燃燒機爐具有較低的外壁面溫度，而且在一定的燃燒界限內，燃燒熱功率越高，過量空氣系數越大，微生物質燃燒機爐的外璧面溫度越低．對于燃燒熱功率P= 100 W、甜=4.0時，微生物質燃燒機爐的外壁面溫度僅為475 K左右． (3)微生物質燃燒機爐是一種低熱損生物質燃燒機爐，燃燒熱功率越高，過量空氣系數越大，微生物質燃燒機爐的熱損失率也越低，對于燃燒熱功率P =100 W、甜=4.0時，微生物質燃燒機爐的熱損失率僅為7.91%． (4)對微生物質燃燒機爐內部溫度場的分析表明，由于采用了回熱夾層回熱技術和多孔介質板相向的進氣組織方式，使得多孔介質回熱微生物質燃燒機爐在高燃燒熱功率和高過量空氣系數下表現出良好的熱性能，所設計的微生物質燃燒機爐是一種燃燒效率高、操作范圍寬、熱損失率低的微型生物質燃燒機爐，是開發微透平發電系統理想的燃燒器．
生物質燃燒機，http://www.jiegankeliji.com |
| 版權聲明：以上所展示的信息由會員自行提供，內容的真實性、準確性和合法性由發布會員負責。機電之家對此不承擔任何責任。 友情提醒：為規避購買風險，建議您在購買相關產品前務必確認供應商資質及產品質量。 |
