多孔陶瓷板表面燃气燃烧的反应动力学及燃烧特性研究

摘要

多孔陶瓷板中燃气预混式燃烧具有热效率高，污染物排放量低的特点，符合九十年代人们对燃烧的要求。但很长时间以来，人们因对该燃烧的燃烧机理与燃烧特性不甚了解，未能对该燃烧给予应有的重视，至今国外也没有一个足可以全面，正确地描述其燃烧特性的数学模型，而国内在这方面的理论研究可以说还是空白。本文以同济大学燃气红外研究所研制的x型多孔陶瓷板预混式燃烧作为研究对象，在进行了大量的文献阅读的基础上，研究了作为目前上海管道煤气主要成分的CO、H2、CH4的反应动力学及其参数：活化能、频率因子等，并建立了反应动力学方程。在此基础上，首次通过理论分析推导出燃气一空气预混气体的连续性方程、组分方程、能量方程、状态方程及多孔陶瓷的能量方程，建立了多孔陶瓷板中人工煤气预混式燃烧的数学模型，由数值计算得到多孔陶瓷板的板内固体温度分布及小孔内混合气体温度的分布。同时还探讨了多孔陶瓷板中燃气预混式燃烧过程中氮氧化物的生成机理，详细地分析了此燃烧过程中氮氧化物排放量低的原因，并在所得到的孔内混合气体温度场的基础上运用数值计算的方法计算了此燃烧过程中氮氧化物的生成量。此外，本文还进行了大量的试验工作，利用试验手段得到了多孔陶瓷板中人工煤气预混式燃烧的板内固体的温度分布以及氮氧化物的排放量，并与数值计算得到的数据进行对照，以检验数学模型的正确性。作者希望通过本文的研究有助于对多孔陶瓷板燃气预混式燃烧机理的了解，研究的有关结果可作为今后的理论研究的参考以及多孔陶瓷板燃气燃烧器设计的资料。关键词：多孔陶瓷板，预混燃烧，反应动力学，试验研究，数学模型。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

§1-1我国的能源现状

§1-2多孔陶瓷板燃气燃烧器的研究

§1-3研究多孔陶瓷板中燃气预混燃烧的意义

§1-4本文的主要工作

§1-5本章小结

参考文献

第二章 多孔陶瓷板中燃气预混燃烧的试验方法

§2-1 X型多孔陶瓷板物性参数

§2-2多孔陶瓷板燃气预混燃烧的试验装置及系统

§2-3多孔陶瓷板燃气预混燃烧试验中热工参数的测量

§2-4多孔陶瓷板燃气预混燃烧氮氧化物排放量的测量

§2-5多孔陶瓷板燃气预混燃烧氮氧化物排放量测量中的热工参数测量

§2-6本章小结

参考文献

第三章 多孔陶瓷板中燃气燃烧的反应动力学

§3-1前言

§3-2氢燃烧反应的动力学方程

§3-3一氧化碳燃烧反应的动力学方程

§3-4甲烷燃烧反应的动力学方程

§3-5本章小结

参考文献

第四章 多孔陶瓷燃气预混燃烧的数学模型

§4-1前言

§4-2多孔介质燃气预混燃烧数值模拟的研究状况

§4-3微孔多孔陶瓷板燃气预混燃烧的稳态模型

§4-4多孔陶瓷填充床燃气预混燃烧非稳态模型

§4-5直孔多孔陶瓷板燃气预混燃烧的数学模型

§4-6试验结果与数值计算的结果

§4-7本章小结

参考文献

第五章 多孔陶瓷板燃气燃烧器氮氧化物排放特性的理论研究

§5-1前言

§5-2氮氧化物对人与环境的影响

§5-3低氮氧化物燃烧技术的研究概况

§5-4多孔陶瓷板燃气预混燃烧氮氧化物排放量的数值模拟

§5-5试验结果与数值计算的结果

§5-6多孔陶瓷板燃气预混燃烧氮氧化物排放量低的原因分析

§5-7民用燃具抑制氮氧化物生成的方法

§5-8本章小结

参考文献

第六章 多孔陶瓷板燃气燃烧器产品的研制

§6-1前言

§6-2多孔陶瓷板燃气灶具的研制

§6-3多孔陶瓷板容积式热水器的研制

§6-4多孔陶瓷板燃气食品烤箱的研制

§6-5多孔陶瓷板燃气印染烘干器的研制

§6-6本章小结

参考文献

第七章 总结

致谢

附录：作者所发表的论文及获得的荣誉