定容燃烧装置的研制及高炉煤气燃烧特性研究

摘要

石油、煤炭等资源的不可再生性及大气的污染性等问题随着社会经济的发展日益突出，充分利用钢铁产业的副产品--高炉煤气资源正是在这个背景下提出来的.利用高炉煤气发动机发电比较适合我国众多中小型钢铁企业回收和利用高炉煤气，同时对缓解能源危机，减少环境污染具有良好的经济效益和环保效益.因此，研究高炉煤气发动机燃烧特性具有十分重要的意义. 为了模拟发动机活塞在上止点附近时燃用高炉煤气的燃烧情况，本文研制了高炉煤气定容燃烧测试系统，此系统主要由定容燃烧弹、混合气配制及供给系统、加热系统、点火系统、时序同步控制系统和数据测试采集系统等组成.建立了准维双区燃烧模型分析处理试验数据，此模型能根据实测的燃烧压力曲线计算出层流燃烧速度、已燃气火焰温度及火焰传播速度等参数随压力、当量比、火焰半径的变化规律. 采用高速摄影技术和燃烧压力同步测量记录方法，在定容燃烧测试系统上试验研究了初始压力、当量比以及高炉煤气组分等因素对燃烧速度和火焰传播的影响规律，并将模型计算结果与试验结果进行分析比较.计算和试验结果均表明:预混层流燃烧速度随初始压力的增大而有所减小；层流燃烧速度随初始温度的升高而增大；层流燃烧速度在混合气当量比稍大于1时的值最大；变组分的高炉煤气中可燃气体成分较多时，层流燃烧速度较大，更有利于燃烧.

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文摘

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第一章 绪论

1.1课题背景和意义

1.2高炉煤气发动机研究现状

1.3定容燃烧装置开发现状

1.4课题研究内容

第二章 容弹内预混层流燃烧准维模型

2.1燃烧模型概述

2.2准维双区燃烧模型的假设与基本微分方程式

2.3工质物性参数化学平衡分析

2.4子模型

2.5工质对容弹壁面的传热计算

2.6计算结果与分析

2.7本章小结

第三章 高炉煤气定容燃烧测试系统研制

3.1燃烧模拟试验装置的设计要点

3.2定容燃烧试验装置及其工作原理

3.3定容燃烧弹

3.3.1弹体强度要求

3.3.2石英玻璃窗

3.3.3燃烧弹密封性

3.4混合气配制及供给系统

3.4.1结构组成与工作原理

3.4.2混合气各成份分压计算

3.5加热装置

3.6点火和时序控制系统

3.7数据测试采集系统

3.7.1压力传感器与高速摄影仪

3.7.2数据采集系统

3.8本章小节

第四章 试验结果与分析

4.1概述

4.2层流燃烧试验条件及方案

4.3层流燃烧速度

4.4燃烧特性分析

4.5初始条件对层流燃烧速度的影响

4.6本章小结

第五章 全文总结与工作展望

5.1研究工作总结

5.2工作展望

致谢

参考文献

附录

攻读硕士学位期间发表的学术论文和参加的科研项目