Rijke管型自激式脉动流化床流化、脉动和传热特性实验研究

摘要

本文在试验验证自激式脉动流化床概念的基础上，对Rijke自激式脉动流化床的流化、脉动和传热特性进行了试验研究。工作主要分为五部分： (1)综述了国内外脉动燃烧技术的研究进展，讨论了流态化燃烧技术和脉动燃烧技术的特点，创新性地提出了将两者相结合的设想。 (2)讨论了Rijke管脉动燃烧器的结构和脉动机理，实验研究了Rijke管脉动燃烧器的声学脉动特性和传热特性。分析了热释放强度和热源温度对激励Rijke管声脉动频率和强度的影响，得知热释放强度越大，脉动激励越容易，热源温度越高，脉动强度越高；以及脉动与否对换热系数的影响。 (3)设计、搭建和运行了Rijke自激式脉动流化床，并通过可视化实验台观察到了燃烧温度650℃以上，静止床料高度≤30mm且空截面风速≤1.8m／s时，激励起声脉动的同时能够保持良好的流化状态，证明了自激式脉动流化床的可行性。 (4)在该Rijke自激式脉动流化床实验台上进行了流化和脉动特性实验。获得了临界流化风速；时域和频域分析了床内各测点的压力信号，获得了脉动流化床的压力脉动特性，床内各点处压力为该点各次谐波压力分量和未建立脉动时原有的压力的叠加；分析了不同的流化风速和不同的静止床层高度对压力脉动的基波频率和振幅以及声脉动的基波频率和声压级的影响，确定了保证脉动流化的重要条件为：在使得充分流化的风速下，较高的燃烧温度，较低的流化风速和床层高度。 (5)在该Riike自激式脉动流化床实验台上进行了床内四种不同情况下的传热特性实验。研究了风速、脉动强度和静止床层高度对水冷夹套的换热系数的影响；表明脉动对传热有明显的促进作用，其中脉动流化床的换热系数最高，比Rijke管燃烧器和流化床高出约lO％～20％，并确定了该Ri{ke管型脉动流化床最佳的运行工况。 在试验研究中脉动压力信号的测量较为困难，利用LabVIEW平台开发了高频脉动压力测量软件，并建立了高频压力信号测量系统，有效解决了床内高频脉动压力的测量问题。

目录

文摘

英文文摘

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第一章绪论

第二章Rijke管基本特性的实验研究

第三章高频压力信号数据采集系统

第四章Rijke管型自激式脉动流化床的流化特性与脉动特性实验研究

第五章Rijke管型脉动流化床的传热特性实验研究

第六章全文总结与工作展望

参考文献

附录：各个工况压力脉动频谱分析图

符号表

作者攻读硕士学位期间发表的论文

致谢